CN104203476A - 带有具备彼此隔开的细长导引面的导丝件的焊丝进给机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于焊丝进给机(58)的导丝件(80)。导丝件(80)包括两个彼此隔开以限定开口的导引面，焊丝(52)穿过所述开口从卷轴(56)被引导到进丝机(58)的驱丝组件(60-70)。导丝件(80)还可以包括从导丝件(80)的外向位置延伸的侧凸缘，以将线丝(52)保持在驱丝组件(60-70)的所需区域内，所述区域如由沿着驱丝组件(60-70)的辊(60,64)的沟槽所形成的空间。侧凸缘可以与导丝件(80)的外向导引面一体地形成。可以将导引面和侧凸缘一体地形成为一件式导丝件结构(60-70)。

Description

带有具备彼此隔开的细长导引面的导丝件的焊丝进给机

相关申请的交叉引用

本申请是2011年8月22日提交的标题为“Welding Wire Feeder withImproved Wire Guide”，美国专利申请No.13/215,033的部分继续申请，上述申请要求享有2010年12月16日提交的标题为“Obround/EllipticalGuide”，美国临时专利申请No.61/423,837和2010年12月16日提交的标题为“Inlet Guide Pins”，美国临时专利申请No.61/423,843的优先权，所有上述申请的内容以引用的方式并入本文。

背景技术

本发明通常涉及焊接系统，并且更具体地，涉及用于焊接系统的焊丝导件。

焊接是在各种行业和应用中已经越来越普遍的工艺。虽然在某些背景下这类工艺可以是自动化的，但大量应用中继续存在着手动焊接操作。这类焊接操作依靠多种类型的设备以确保在所需的时间以适当的量对焊接提供焊接耗材(例如，进丝、保护气体等)的供给。例如，金属惰性气体(MIG)焊接通常依靠进丝机以确保适当的进丝到达焊接炬。

这类进丝机便于以所需的进丝速率将焊丝从丝卷轴穿过一对进丝辊进给到焊接炬。通常将线丝导引到进给辊当中，所述进给辊带有邻近固定到进给辊的渐细的圆筒形管。随着缠绕在卷轴上的线丝的堆叠直径由于线丝使用的原因而发生变化，线丝进入圆筒形导件的在竖直平面内的角度发生变化。此外，由于丝卷轴螺旋解开的原因，线丝进入导件的角度在水平平面内发生变化。遗憾的是，这种布置通过在线丝进入圆筒形导件时对其大幅度地进行重引导而迫使线丝转入固定的进入角。这导致线丝表面的变形并引起线丝脱屑，这最终可能会堵塞焊接炬衬和顶端。因此，对克服这些缺点的导丝件(wire guide)存在着需求。

发明内容

在示例性实施方案中，焊丝进给装置包括构造成接纳并支撑焊丝的卷轴的卷轴支撑件和构造成自卷轴牵引线丝并向着焊接应用点驱动线丝的驱丝组件。焊丝进给装置还包括具有两个彼此隔开以限定开口的细长导引面的导丝件，线丝穿过所述开口从卷轴被导引到驱丝组件。

在另一实施方案中，焊丝进给装置包括具有两个彼此隔开以限定开口的细长导引面的导丝件，焊丝穿过所述开口从卷轴被导引到驱丝组件。导丝件还具有从导丝件的外向部分延伸以保持焊丝按路线移动到驱丝组件的辊的所需区域的侧凸缘。

在进一步的实施方案中，焊丝进给装置包括具有彼此隔开以限定开口的内向和外向导引面的导丝件，焊丝穿过所述开口从卷轴被导引到驱丝组件。内向导引面与外向导引面间隔开，并位于外向导引面的上游。导丝件还包括邻近外向导引面的侧凸缘，用于保持焊丝按路线移动到驱丝组件的所需区域。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时将会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，在通篇附图中类似的符号代表类似的部件，其中：

图1是连接到根据本发明的各方面的进丝机的示例性焊接电源的透视图；

图2是示出图1的进丝机的示例性功能构件的方框图；

图3是图1的进丝机的示例性机械构件的侧视图；

图4是示出根据本发明的各方面的示例性销导丝件的顶视图；

图5示出根据本发明的各方面的从几乎满的卷轴上引导线丝的示例性销导丝件；

图6示出根据本发明的各方面的从不太满的卷轴上引导线丝的示例性销导丝件；

图7示出根据本发明的各方面的从卷轴上引导线丝的示例性长椭圆形导丝件；

图8是图7的示例性长椭圆形导丝件的侧视图；

图9是图7的示例性长椭圆形导丝件的入口视图；

图10是图1的进丝机的某些构件的侧视图，包括示例性导丝件；

图11是图10的导丝件实施方案的分解透视图，包括带有两个导销的导丝件保持器；

图12是图10的驱丝组件的某些构件的底视图；

图13是图10的导丝件实施方案的分解透视图，具有与外向导引面一体的滑动凸缘；以及

图14是图10的导丝件示例性实施方案的透视图，包括一体地形成到一件式结构当中的导引面。

具体实施方式

下文的详细描述中提供用于焊丝进给机的改进的导丝件的实施方案。导丝件适应将焊丝从卷轴引导到驱丝组件的辊，并且适应使线丝能够相对容易地穿入辊之间的区域。导丝件包括限定出开口的两个导引面，线丝穿过所述开口从卷轴被引导到驱丝组件。可以将导引面安装到导丝件的导件保持器部分上，用于将导丝件固定到驱丝组件。导丝件还可包括从导丝件的外向侧延伸的侧凸缘。侧凸缘被设计成保持焊丝朝着驱丝组件的所需区域(如沿着辊形成的沟槽)按路线移动。侧凸缘可以与导丝件的外向导引面一体地形成。在一些实施方案中，导丝件可以是包括导引面和侧凸缘的一件式结构。

现在转到附图，图1示出示例性焊接系统10，其给焊接操作供电、控制焊接操作并对焊接操作提供给料。焊接系统10包括焊机12，其具有控制面板14，焊接操作员通过控制面板14可控制对焊枪16的焊接材料供给，如气体流动、进丝等等。为此，控制面板14包括操作员可用来调节焊接参数(例如，电压、电流等)的输入或接口装置，如控制输入端18。焊机12还可以包括托盘20，其被安装在焊机12的背部上并构造成支撑用链24保持就位的气瓶22。气瓶22是焊枪16的气体供给源。此外，焊机12可通过一组较小的前轮26和一组较大的后轮28而成为便携式的，这些轮使操作员能够将焊机12移动到焊接位置。然而应当指出的是，本发明的导丝件技术可用于任意合适类型的焊接系统，通常是利用由如下所述的进丝机进给的固体、药芯焊丝或金属芯丝的MIG系统。此外，所述技术可用于手动和自动焊接系统。

焊接系统10还包括对焊枪16提供用于焊接操作的焊丝的进丝机30。进丝机30可包括允许使用者设置一个或多个进丝参数(如进丝速度)的控制面板32。在目前设想的实施方案中，进丝机30容置各种内部构件，如丝卷轴、进丝驱动系统、导丝件等等。

各种线缆将焊接系统10的构件连接到一起并方便对焊枪16供给焊接材料。第一线缆34将焊枪16连接到进丝机30上。第二线缆36将焊机12连接到工件夹38上，后者连接到工件40上，以在焊接操作期间完成焊机12与焊枪16之间的回路。线缆束42将焊机12连接到进丝机30上，并提供用于焊接操作的焊接材料。束42包括进给机电源引线44、焊接线缆46、气体软管48和控制线缆50。根据焊接工艺的极性情况，进给机电源引线44连接到与线缆36相同的焊接端子上。应当指出的是，在一些实施方案中可以不将线缆束42捆在一起。相反，在一些系统中可以实现一定程度的布线减少，如通过焊接电源线缆之上的通信控制和反馈信号。

应当指出的是，虽然示出的实施方案是就恒电压MIG焊接工艺描述的，但本发明的特征可用于利用连续进给线丝的各种其它合适的焊接系统及工艺。

图2是示出进丝机30的内部构件的方框图。焊丝52自安装在卷轴座56上的丝卷轴54供给。通过驱丝组件58向焊接操作进给线丝52。驱丝组件包括安装在上安装表面62上的空转辊60、安装在下安装表面66上的驱动辊64和转动驱动辊64以便按所需的进丝速率向焊接操作供给线丝的驱动电机68。

进丝机30内的许多电路系统便于以所需的进丝速率向焊接操作移动线丝52。电机驱动电路70使驱动辊64以所需的速率转动。处理电路72将此转动速率传送给电机驱动电路70。接口电路74直接连接到进给机电源引线44并对处理电路72供电。存储器电路76被连接到处理电路72，和操作员接口电路78提供所需的进给速率，其由焊接操作员经由控制面板输入给处理电路72。

进丝机30的特征是细长的狭缝80，其在此处所示的实施方案中是通过穿入上安装表面62的两个销形成的。细长狭缝80的任一侧上的销通过将线丝所采取的路径限定成通常与空转辊60和驱动辊64两者相切的方式将线丝52从卷轴54导引到驱丝组件58。

图3是进丝机30内的某些功能构件的侧视图。线丝52被进给到驱动辊64与空转辊60之间的沟槽，由通过两个销82和84所形成的细长狭缝80导引。线丝可触到两个销中的一个或两个，或者悬在两个销之间，这取决于在给定时刻线丝脱离卷轴54的角度。压力机构86朝驱动辊64推进空转辊60。这允许基于线丝的尺寸或材料特性(例如，钢与铝焊丝相对)对线丝施加或多或少的压缩。可通过压力调节旋钮88对压力机构进行调节。

图4是进丝机30中的某些构件的顶视图。在线丝52从卷轴54上解开时，线丝与卷轴的相切点(例如，线丝与储存在卷轴上的堆叠分离之处)在跨越卷轴的宽度上来回地轴向移动。虚线勾勒出在卷轴解开时线丝可能占据的区域。将线丝与驱动辊64对准，以便恰当地移动穿过进丝机，并且销82和84将线丝导引成与驱动辊对准。

应当指出的是，销82和84在卷轴54的方向上远离驱动辊64位移一段距离，并且在目前设想的实施方案中，销82在此方向上比销84位移更多。比起在如果将两个销精确地并排放置的情况，按此方式，线丝穿过此细长导件行进更远的距离。然而可以想像这类元件的各种布置。当线丝从卷轴到驱动辊完全对准时，两个销与线丝之间也有位移。此位移允许将线丝从其离开卷轴的角度逐步导引到与驱动辊完全对准。按此方式导引线丝避免了损坏线丝外表面。此外，可以将轴承(未示出)放置在销82和84外部之上。这些轴承可以是构造成适配在销82和84之上并绕固定销旋转的陶瓷管或辊，进一步减小了线丝与销之间的摩擦。类似地，可允许销自身旋转，如以辊的形式。

图5示出线丝52从几乎是满的卷轴54上穿过细长的狭缝80被进给到进给辊60和64。细长的狭缝由各具有总长度90的两个销限定。缠绕卷轴的线丝的外边缘(由虚线表示)与卷轴的外边缘之间有短的径向距离92。线丝从其与卷轴的相切点向上倾斜到其与进给辊的相切点。线丝在从狭缝的底部到线丝的短距离94处通过狭缝80。

图6示出线丝52从不太满的卷轴54上穿过细长的狭缝80被进给到进给辊60和64。缠绕卷轴的线丝的外边缘与卷轴的外边缘之间有长的径向距离96。与图5不同，图6显示线丝从其与卷轴的相切点向下倾斜到其与进给辊的相切点。线丝在从狭缝的底部到线丝的长距离98处通过狭缝80。

如图5和图6中所示，在线丝朝进给辊60和64倾斜时，细长的狭缝80有助于以在竖直平面内的一定范围的角度导引离开卷轴54的线丝52。狭缝80的销实施方案适应此角度范围，在线丝接近进给辊时导致其磨耗及损伤较少。

图7示出线丝52从卷轴54进给并穿过细长、通常为锥形的导件100导引到进给辊60和64。锥形导件100通常与上述销相同的方式作用，并且在宽的线丝离开卷轴的角度范围上进给线丝而不损坏线丝。

图8是示例性锥形导件100的详细侧视图，显示了入口端102、内壁104和出口端106。入口端102的高度大于出口端106的高度，以从全角度范围将线丝自卷轴导引到进给辊，如图7中所示。

图9是锥形导件100的详细入口视图，显示了入口端102、出口端106和从一端到另一端之间的内壁104。内壁104同时在竖直和水平方向上从入口端到出口端变窄，以适应以在竖直和水平平面内的一定范围的角度来自卷轴的线丝。

锥形导件100的高度可大于导件从入口端102到出口端106的宽度。较大的高度允许线丝离开卷轴54的角度范围在竖直平面内。虽然线丝如图4中所示以在水平平面内的角度范围离开卷轴，但此范围小于线丝离开卷轴的角度的竖直范围。

锥形导件100产生焊丝52通过的带有圆角的长椭圆形狭缝。通常为长椭圆形的形状导致线丝将被导引的竖直和水平平面内的角度的范围差异。圆形、椭圆形的边缘消除了尖角，使得线丝在进入或离开导件时将不会被导件的内棱角别住或摩擦尖角，从而避免损坏线丝。锥形导件100还可在其入口端102和出口端106具有圆形外边缘的特征以便于线丝较顺畅地进入和离开。在需要的情况下，可允许导件枢转，以便更好地与进入的线丝对准。

图10是图1的进丝机30的示例性构件的侧视图，包括导丝件108。导丝件108包括彼此隔开以限定开口的两个细长导引面，焊丝52可穿过所述开口从卷轴54被导引到驱丝组件58。在示出的实施方案中，这些导引面通常是竖直的、细长的导引结构(例如，导销82和84)。示出的导丝件108还包括导销82和84被安装到里面的导引结构110。导引结构110将导销82和84固定到驱丝组件58上,例如固定到驱丝组件58的驱动组件壳体112上。导引结构110还朝着辊60和64延伸以在线丝52的初始穿线期间将线丝52保持在辊60与64之间。由于有由导销82和84所限定的开口及导引结构110的形状的原因，包括导销82和84及导引结构110的示出导丝件108可以使焊接操作员能够用手将线丝52穿成与辊60和64对准。具体而言，导丝件108可允许操作员将线丝52自穿成与在辊60和64中形成的沟槽对准，同时保持线丝52远离辊60和64所需的距离。

在下面的讨论中可提及各种方向，包括指示穿过进丝机30进给焊丝52的方向在内的下游方向。可提及其它方向如上游、下游、向上、向下、内向和外向。上游方向是下游方向的反方向，并且这些通常顺着线丝穿过装置的流动。向上方向是向下方向的反方向，并且这些通常是指装置的物理取向。内向方向是外向方向的反方向，并且一般来说内向方向朝着所述机构的主体，而外向方向朝着自由端(例如，图示取向中的右侧)。下游、向上和内向方向在图10-14中分别由轴线114、116和118表示。

图11是图10的导丝件108的实施方案的分解透视图，包括两个导销82和84及导引结构110。可以构造成在将线丝52从卷轴54进给到辊60和64时对其进行导引的导销82和84可拆卸地连接到导引结构110上。在示出的实施方案中，导销82和84包括用于将导销82和84紧固到导引结构110上的螺纹130。示出的导引结构110包括孔132和134，可以分别将导销82和84插到孔132和134里面并经由螺纹130进行安装。孔132位于导引结构110的内向部分136中，并且孔134位于导引结构110的外向部分138中。因此，导销82和84分别作为用于线丝52的内向和外向导引面，其中内向导引面位于外向导引面的上游。在示出的实施方案中，导引结构110的外向部分138比内向部分136在向下方向上延伸得更远。这可对安装到内向部分136上的导销82提供侧向支撑。设置孔口140穿过导引结构110，以便可以将螺钉插入以将导丝件108固定到驱丝组件58上。

导引结构110还包括与外向销84相邻并从导引结构110的外向部分138向下延伸的侧凸缘142。当将导引结构110安装到驱丝组件58上时，侧凸缘142朝辊60和64延伸以便于将线丝52穿入辊。实际上，外向部分138可包括部分地由侧凸缘142形成并构造成邻近辊60和64安装的渐细端144。因此，侧凸缘142可禁止操作员在将线丝52插在辊60与64之间时将线丝52在外向方向上安置得太远。一旦已将线丝52安置在辊60与64之间，则进丝机30可以在线丝52不接触侧凸缘142的情况下将线丝52从卷轴54进给到辊60和64。作为替代，如先前就图3-6所讨论的那样，可以通过形成在导销82与84之间的开口将线丝52引导到驱丝组件58。这样一来，一旦辊60和64接收并开始进给线丝52，线丝52在其被通过驱丝组件58进给时便可经历与导丝件108最小的接触。

在线丝52在下游方向114上超越导销84时，导引结构110的侧凸缘142为线丝52建立起外向边界。导引结构110可以安装在其上的驱动组件壳体112作为内向边界，并且导引结构110作为上边界。示出的导丝件108的实施方案不包括下边界，而是在开口下方且介于导销82与84之间具有敞开的下侧。在某些实施方案中，导引结构110可包括下边缘，用于为插在辊60与64之间的线丝52建立下边界。例如，侧凸缘142的下部分146可以在内向方向118上突出，以为线丝52建立起下边界。

应当指出的是，图11是可用于利用朝辊60和64延伸的侧凸缘142朝辊60和64引导线丝52的导丝件108的一个例子。其它实施方案可包括一个或多个与用于引导线丝52的导引结构110一体的导引面，而不是具有可拆卸的导销82和84。此外，导丝件108的渐细端144可以比图10中所示的相对更圆，这有可能使导丝件108更容易制造些。可使用粉状金属、模铸、机加工或一些其它的工业方法制造导引结构110。

图12是图10的进丝机30的某些构件的底视图，包括导丝件108和驱动辊64。导丝件108包括侧凸缘142，用于保持线丝52按路线移动到驱动辊64的所需区域(例如，沟槽)。示出的实施方案包括两个沿驱动辊64的外周边形成的沟槽158和160。空转辊60可包括沿其外周边形成的类似沟槽，并且线丝52被构造成在辊60和64朝向焊接应用点进给线丝52时与沟槽160对准。因此，当穿线丝52时，操作员将线丝52插入沟槽158是不可取的。导销84在上游方向上与驱动辊64隔开。侧凸缘142延伸进入驱动辊64与导销84之间的空间，禁止线丝与沟槽158对准。因此，操作员可将线丝52穿入沟槽160，即使在将线丝52保持在导销82和84的上游的位置处的时候。如先前所提到的那样，一旦将线丝52穿入辊60和64的沟槽160，则可以通过导销82和84将线丝52从卷轴54完全引导到辊60和64。因此，在初始穿线期间，侧凸缘142可将线丝52保持在沟槽160中，并且在进丝机30操作时不再接触线丝52。

图13和14是图10的导丝件108的另两个实施方案的分解透视图。如先前所提到的那样，可以将一个或多个导销82和84纳入到导引结构110当中，使得导丝件108在整个进丝操作过程中以及在初始穿线期间引导线丝52。图13示出具有侧凸缘142的导丝件108，所述侧凸缘142与导销84一体以形成导丝件108的外向导引面。在此实施方案中，侧凸缘142包括沿侧凸缘142的内侧上的圆形的边缘170。圆形边缘170为通过进丝机30进给的线丝52提供最小的接触点。按此方式，侧凸缘142可使得能够将线丝52恰当穿入辊60和64，并且侧凸缘142可以在初始穿线后引导线丝52。

图14示出导丝件108的另一实施方案，其具有一体地形成到导引结构110当中的内向和外向导引面。可以将一件式导引结构110固定到驱丝组件58上，如先前参考图10所描述的那样。导引结构110包括侧凸缘142的圆形边缘170，以在将线丝52穿入辊60和64之后引导线丝52。内向导引面可以是从导引结构110的内向部分136而不是导销82向下延伸的内向表面176。内向表面176包括沿内向表面176的外侧的圆形边缘178，用于在进丝过程期间在卷轴54与辊60和64之间引导线丝52。因此，示出的导丝件108的一件式结构可利用侧凸缘142和内向表面176保持线丝52按路线移动到辊60和64的所需区域，并且可以圆形边缘170和178将脱离卷轴54的线丝52导引到辊60和64。

应当指出的是，为便于恰当穿入线丝52及为在穿入线丝52之后导引线丝52，导丝件108的其它布置也是可行的。例如，除了侧凸缘142以外，导丝件108可包括在导引结构110的内侧上的内向表面176和在外侧上的导销84，用于在穿线之后引导线丝52。圆形边缘170和178的圆度可以比示出的实施方案中所示的更大或更小。内向表面176可以在下游方向114上延伸任意所需的距离(直至到达辊60和64)。内向表面176在下游方向114上延伸较短的距离可使用较少的材料，有可能减少制造导引结构110的材料成本。此外，图14的导丝件108可包括在侧凸缘142与内向表面176之间延伸的下表面，使导丝件108成为围绕线丝52的路径的封闭结构。

虽然本文仅示出和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员可以想到许多修改和变动。因此要理解的是，所附的权利要求旨在覆盖属于本发明的实质范围内的所有这类修改和变动。

Claims (20)

1.一种焊丝进给装置，包括：

卷轴支撑件，其构造成接纳和支撑焊丝的卷轴；

驱丝组件，其构造成自所述卷轴牵引线丝并向着焊接应用点驱动所述线丝；和

导丝件，其具有两个彼此隔开以限定开口的细长导引面，所述线丝穿过所述开口从所述卷轴被导引到所述驱丝组件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述导引面和所述开口通常是竖直设置的。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述导引面和所述开口由设置在所述卷轴支撑件与所述驱丝组件之间的一对细长结构限定。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述导丝件包括在所述开口的下方且介于所述导引面之间的敞开的下侧。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述导引面一体地形成在固定到所述驱丝组件的单体件中。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述导丝件包括邻近外向导引面并且安置成保持所述焊丝按路线移动到驱丝辊的所需区域的侧凸缘。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述侧凸缘与所述外向导引面是一体的。

8.根据权利要求6所述的装置，其中所述导丝件包括至少部分地由所述侧凸缘形成并构造成邻近适配线丝驱动辊的渐细端。

9.一种焊丝进给装置，包括：

导丝件，其具有两个彼此隔开以限定开口的细长导引面，焊丝穿过所述开口从卷轴被导引到驱丝组件，并具有从所述导丝件的外向部分延伸以保持所述焊丝按路线移动到所述驱丝组件的辊的所需区域的侧凸缘。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述导引面和开口通常是竖直设置的。

11.根据权利要求9所述的装置，其中所述导引面和所述开口由构造成设置在所述卷轴与所述驱丝组件之间的一对细长销限定。

12.根据权利要求9所述的装置，其中所述导丝件包括介于所述导引面之间且在所述开口下方的敞开的下侧。

13.根据权利要求9所述的装置，其中所述导引面包括内向和外向导引面，所述内向导引面与所述外向导引面间隔开，并位于所述外向导引面的上游。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述侧凸缘与所述外向导引面是一体的。

15.根据权利要求9所述的装置，其中所述导引面和所述侧凸缘一体地形成在固定到所述驱丝组件的单体件中。

16.根据权利要求9所述的装置，其中所述导丝件包括至少部分地由所述侧凸缘形成并构造成邻近适配辊的渐细端。

17.一种焊丝进给装置，包括：

导丝件，其具有内向导引面和外向导引面，以及侧凸缘，内向导引面和外向导引面彼此隔开以限定开口，焊丝穿过所述开口从卷轴被导引到驱丝组件，侧凸缘邻近所述外向导引面，用于保持所述焊丝按路线移动到所述驱丝组件的所需区域；其中所述内向导引面与所述外向导引面间隔开，并位于所述外向导引面的上游。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述内向和外向导引面及所述开口由设置在所述卷轴与所述驱丝组件之间的一对细长结构限定。

19.根据权利要求17所述的装置，其中所述侧凸缘与所述外向导引面是一体的。

20.根据权利要求17所述的装置，其中所述内向和外向导引面一体地形成在固定到所述驱丝组件的单体件中。