CN105665903B - 一种双丝旋转电弧传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双丝旋转电弧传感器，应用于焊接自动化、机器人焊接、焊缝自动跟踪领域。它主要包括送丝机、叉形主导电杆、二级导电杆、驱动机构、导电杆摆动固定机构、偏心调节机构、外壳体。当驱动机构运行时带动叉形主导电杆及送丝机同步旋转，二级导电杆随叉形主导电杆作锥型旋转，形成双丝旋转电弧。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明解决了双丝旋转电弧焊丝缠绕的问题，提高焊接速度及效率；在立焊与仰焊的应用中，能在保证一定焊接速度的前提下减小熔池的流动与滴落，提高焊缝质量。

Description

一种双丝旋转电弧传感器

技术领域

本发明涉及焊枪技术领域，尤其涉及一种双丝旋转电弧传感器。

背景技术

电弧传感器作为一种焊接传感手段倍受各国重视，国内外许多焊接设备研究和制造机构都在努力开发这一领域，已研制出许多种电弧扫描形式(如双丝并列、摆动和旋转)的电弧传感器，适合于埋弧焊、TIG和MIG/MAG等不同焊接方法，有些已用于焊接生产。

近年来，提高焊接生产效率和焊接质量、实现焊接自动化生产、减少焊接缺陷成为实际生产的迫切要求。焊接生产率的提高主要有两个方面：一是薄板焊接时焊接速度的提高；二是中、厚板焊接时熔敷率的提高。双丝焊因具有焊接速度高、焊丝熔敷率高、焊缝质量好等优点而受到各国焊接学者的关注，因此其应用越来越广泛，对其研究也越来越多。

现有的高速旋转扫描电弧传感器应用于立焊与仰焊时，都存在一定的难度。在立焊中，由于熔池金属和熔滴受重力作用具有下坠趋势，和焊件分开，容易产生焊瘤。但由于熔渣的熔点低、流动性强，熔池金属和熔渣容易分离，不容易产生夹渣。又由于熔池部分脱离熔渣的保护，所以如果操作或角度不当，容易产生气孔。在仰焊中，由于熔池位置在焊件下方，焊条熔滴金属的重力会阻碍熔滴过度，熔池金属也受自身重力作用下坠，熔池体积越大温度越高，则熔池表面张力越小，故仰焊时焊缝背面容易产生凹陷，正面焊道出现焊瘤，焊道形成困难。

为了克服立焊与仰焊成型过程中的问题，在传统焊接工艺中，一般减小焊接电流防止熔池金属流动以提高焊接质量；但是减小电流会导致焊接速度、效率降低，而目前没有一种能较好兼顾效率与焊接质量的焊接传感器。

因此有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种小电流双丝旋转电弧传感器,该传感器集送丝机，传统旋转电弧传感器于一身，是一种新型的旋转电弧传感器，既可防止熔池金属流动、提高焊接效率，又具有旋转电弧的焊缝跟踪能力，从而解决立焊与仰焊等特种焊接的质量与效率问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案，一种双丝旋转电弧传感器，包括送丝机、驱动机构以及焊枪枪体三部分；其特征在于：驱动机构带动焊枪与送丝机同步旋转，焊枪枪体均由导电嘴及二级导电杆连接至叉形主导电杆，叉形主导电杆分为上主导电杆和下叉形主导电杆，二级导电杆分为上导电杆和下导电杆；叉型主导电杆与二级导电杆固定机构之间通过螺钉连接，导电嘴与下导电杆之间通过螺纹连接组成二级导电杆；两个焊枪枪体相对中心线向内倾斜并形成一定角度，所述角度为4-10°；所述两个焊枪枪体的导电嘴之间间距为4-8mm。

所述送丝机，由两个送丝机组成，固定架与上主导电杆之间使用键连接，使固定架随上主导电杆同步旋转；校直机构、送丝电机固定在固定架上，固定架通过送丝盘旋转中心，固定送丝盘，确保送丝盘的旋转稳定；上腔外壳体上设置上腔配盖，便于及时换丝，上腔配盖与上腔外壳体通过铰链链接。

所述驱动机构包括直流空心电机和两个圆柱滚子轴承，直流空心电机与上主导电杆之间采用轴肩定位、过盈配合进行连接；直流空心电机通过螺钉与电刷罩固定在上腔外壳体上。

进一步的，电刷安装在直流空心电机与上主导电杆法兰盘之间，电刷罩固定在轴承座上，与电刷成功配合，电刷通过压紧弹簧与上主导电杆法兰盘面成紧密滑动配合，固联在电刷上的连接电缆通过连接件与连接头成导电连接；焊丝穿过导电杆形成导电紧密配合。

所述信号采集装置包括光码盘、集线盖和编码器，光码盘与空心轴之间通过紧钉螺钉进行连接；集线盖通过螺钉安装在中腔外壳上；编码器与中腔外壳体之间采用螺钉连接；直流空心电机电线与编码器线均通过集线盖穿出，采用编码器检测导电杆的旋转速度和转角位置，从而可确定信号采集的起始位置。

所述叉形主导电杆由上主导电杆和下叉形主导电杆组成，下叉形主导电杆顶端为两耳板，上主导电杆切槽，两个切槽面上有通孔，与下叉形主导电杆耳板配合，通过销钉连接，下叉形主导电杆底部两端分别伸出耳板，通过耳板与二级导电杆固定机构通过螺钉连接。

所述二级导电杆固定机构包括调心球轴承、下固定盖、上固定块。调心球轴承与中心线向内形成固定角度，保证与叉形主导电杆送丝口垂直，调心球轴承安装早上固定块内，上固定块为V型结构，与中心线向内形成固定角度；下固定盖为V型结构，与中心线向内形成固定角度。

所述二级导电杆固定机构，下固定盖与上固定块两侧分别伸出耳板，与下叉形主导电杆配套，通过螺钉连接。

所述二级导电杆，分为上导电杆和下导电杆，所述上导电杆顶端为球面，与调心球轴承采用轴肩定位，过盈配合进行连接。

所述偏心调节机构包括调心球轴承、滑块、上端盖、下端块、紧定螺钉、调心块。两个调心球轴承分别安装在两个滑块内；滑块安装在下端块内，下端块为V型结构，与中心线内向形成固定角度，角度与二级导电杆固定机构保持一致；上端盖为V型结构，与中心线向内形成固定角度，角度与下端块保持一致；调心机构中心安装调心螺钉，调心螺钉上固定调心块，调心块为圆台型结构，调心块通过螺帽与螺钉固定，滑块向内侧位移量由调心块确定；外侧安装紧定螺钉，滑块向外侧位移量由紧定螺钉确定。

进一步的，所述下腔外壳体，在偏心调节机构两处紧定螺钉部分分别铣出长条形通孔，便于调节紧定螺钉。

本发明的优点是：①双丝旋转电弧与现有的高速旋转电弧相比，叉形主导电杆旋转一圈，两把焊枪分别绕圆心旋转一圈，是现有高速旋转电弧的两倍，提高焊接的速度与效率。②双丝旋转电弧与现有的共熔池串列双丝电弧相比，旋转部分采取均匀布局，减少了工作过程中由于不平衡引起的振动，增加焊接精度，提高焊缝质量。③偏心机构采用双调心轴轴承，使用调心块同时调整两个调心球轴承的偏心量，增大旋转半径调整范围。④将双丝电弧焊与旋转电弧有机结合，综合了两种焊接技术的优点，是一种全新的双丝旋转电弧传感器。

附图说明

图1位本发明的控制系统总体结构示意图。

图2为本发明下叉形主导电杆结构示意图。

图3为本发明二级导电杆固定机构结构示意图。

图4位本发明的偏心调节机构结构示意图

图5位本发明叉形主导电杆销钉连接部分结构示意图。

图中：

1、上腔外壳体，2、圆柱滚子轴承，3、直流空心电机，4、电刷罩，5、电刷，6、上固定块，7、调心块，8、上端盖，9、紧定螺钉，10、滑块，11、调心球轴承，12、集气罩，13、导电嘴，14、下导电杆，15、调心螺钉，16、下端盖，17、上导电杆，18、下固定盖，19、调心球轴承，20、下叉形主导电杆，21、下腔外体壳，22、圆柱滚子轴承，23、中腔外壳体，24、压紧弹簧，25、上主导电杆，26、光码盘，27、固定架，28、送丝电机，29、校直机构，30、送丝盘，31、上腔配盖。

具体实施方案

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所述，本发明一种双丝旋转电弧传感器，包括送丝机、驱动机构、二级导电杆固定机构、偏心调节机构、叉形主导电杆、上腔外壳体1、上腔配盖32、中腔外壳体22、下腔外壳体21、集气罩12，上导电杆17、下导电杆14、导电嘴13、组成二级导电杆，其中，上腔配盖31与上腔外壳体1通过铰链链接，上腔外壳体1、中腔外壳体22、下腔外壳体21之间使用螺钉连接；圆柱滚子轴承2和圆柱滚子轴承22分别安装在上腔外壳体1和中腔外壳体22中，上主导电杆25与圆柱滚子轴承2之间采用轴肩定位。

送丝机包括送丝盘30、校直机构29、送丝电机28、固定架27，固定架27与上主导电杆25之间使用键连接，使固定架随上主导电杆25同步旋转；校直机构29、送丝电机28固定在固定架27上，固定架27通过送丝盘30旋转中心，固定送丝盘30，确保送丝盘30的旋转稳定；直流空心电机3驱动上主导电杆25与固定架27共同旋转，带动送丝机旋转，送机电机28将焊丝输送进上主导电杆25内。

驱动机构包括直流空心电机3、电刷罩4、电刷5、压紧弹簧24，电刷罩4固定在中腔外壳体22上，给电刷5和压紧弹簧24提供定位作用，并与电刷5成功配合；电刷5在压紧弹簧24的作用下与上主导导电杆25的法兰台面形成导电紧密配合；直流空心电机3与上主导电杆24之间采用轴肩定位、过盈配合进行连接。

所述叉形主导电杆由上主导电杆25和下叉形主导电杆20组成，下叉形主导电杆20顶端为两耳板，上主导电杆25切槽，两个切槽面之间有通孔，与下叉形主导电杆20耳板为过渡配合，通过销钉连接，下叉形主导电杆20底部两端分别伸出耳板，通过耳板与二级导电杆固定机构通过螺钉连接；连接叉形主导电杆时，将下叉形主导电杆20通过下腔外壳体21和圆柱滚子轴承22并顶至极限位置，下叉形主导电杆20耳板伸至圆柱滚子轴承22上侧，将上主导电杆25与下叉形主导电杆20连接并插入销钉，叉形主导电杆向下移动，与圆柱滚子轴承22通过轴肩定位。

偏心调节机构包括调心球轴承11、滑块10、上端盖8、下端块16、紧定螺钉9、调心块7，由于二级导电杆固定机构将二级导电杆顶端位置固定，而偏心调节机构中调心球轴承11安装在滑块10内，滑块10在下端块16内滑动，因为滑块10与中心线形成一定角度，调节圆台型调心块7的上下位置可达到调节滑块偏移量的目的，滑块10的左右偏离量可控制旋转电弧传感器的旋转半径；上述偏心调节机构调节半径过程为：拧下集气罩12，向上拧动调心螺钉15，使调心块7上移，滑块10出现向内移动余量，通过下腔外壳体21上的长条形通孔向内拧动紧定螺钉9，使滑块向内移动并压紧滑块，可减小旋转半径；同理，向外拧动紧定螺钉9，向下拧动调心螺钉15，可增大旋转半径。

现将本发明的具体工作原理详述如下：在图1中，当需要对工件进行跟踪焊接时，首先将焊丝置于叉形主导电杆内并穿过二级导电杆突出至导电嘴13，将二级导电杆的延长线交点置于焊缝上方；在焊接过程中，直流空心电机3带动上主导电杆25旋转，固定架27、送丝机、下叉形主导电杆20、二级导电杆固定机构同步旋转，二级导电杆绕中心线旋转，光码盘26等信号采集系统开始采集信号并输入计算机进行分析；两根二级导电杆共同绕中心线旋转，从而达到增加熔敷率提高焊接速度的目的。

Claims (6)

1.一种双丝旋转电弧传感器，包括送丝机、叉形主导电杆、二级导电杆、驱动机构、二级导电杆固定机构、偏心调节机构、信号采集装置、外壳体；其特征在于：驱动机构带动焊枪与送丝机同步旋转，两根焊枪枪体均由导电嘴及二级导电杆连接至叉形主导电杆，叉形主导电杆分为上主导电杆和下叉形主导电杆，二级导电杆分为上导电杆和下导电杆；叉形主导电杆与二级导电杆固定机构之间通过螺钉连接，导电嘴与二级导电杆之间通过螺纹连接；两个焊枪枪体相对中心线向内倾斜并形成一定角度，所述角度为4-10°；所述两个焊枪枪体的导电嘴之间间距为4-8mm；偏心调节机构使用两个调心球轴承共同调整两个焊枪的旋转半径。

2.根据权利要求1所述的一种双丝旋转电弧传感器，其特征在于：所述驱动机构包括直流空心电机和两个电机轴承，叉形主导电杆与直流空心电机之间采用轴肩定位、过盈配合进行连接；直流空心电机安装在送丝机与旋转电弧传感器之间，带动送丝机与叉形主导电杆共同旋转。

3.根据权利要求1所述的一种双丝旋转电弧传感器，其特征在于：叉形主导电杆由上主导电杆与下叉形主导电杆组成，之间采用销钉固定，使用圆柱滚子轴承与旋转电弧传感器固定。

4.根据权利要求1所述的一种双丝旋转电弧传感器，其特征在于：叉形主导电杆与二级导电杆固定机构通过螺钉固定，二级导电杆顶端为球面，与调心球轴承之间采用轴肩定位，通过调心球轴承与二级导电杆固定机构固定。

5.根据权利要求1所述的一种双丝旋转电弧传感器，其特征在于：偏心调节机构部分，将两个调心球轴承分别安装在两个滑块中，将两个滑块安装在两个呈V型布置的滑动槽中，通过调节偏心调节机构中心调心螺钉与两侧紧定螺钉协同调节旋转半径。

6.根据权利要求1所述的一种双丝旋转电弧传感器，其特征在于：两个送丝机与焊枪同步旋转，送丝机固定在直流空心电机上部，顶端使用圆锥滚子轴承固定，通过直流空心电机带动叉形主导电杆旋转从而达到同步旋转。