CN111390358A - 摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法，包括空心轴电机下伸出轴在电机座内通过联轴器与穿过电刷机构的馈电盘上伸出轴固连，馈电盘下伸出轴穿过安装在电刷座内的支撑轴承后与偏心或弯曲导电杆机构相接；其电机座与电刷座通过连接螺钉固连，并通过其连接螺钉内孔以及电刷座的内置气路和冷却水路、提供焊接保护气和焊炬冷却作用；电机伸出轴上不设置附加传感装置时，通过事先标定或伺服电机内置光电编码器来辨识/检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点；通过调配或伸缩调节方法调节导电杆机构长度。本发明焊炬结构简单紧凑、传动定位精度高、工艺适应性好、实用性强，适用于摇动电弧和旋转电弧气保焊，可扩展用于埋弧焊。

Description

摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法

技术领域

本发明涉及电弧焊接技术领域，特指一种具有摇动电弧和旋转电弧焊接功能的熔化极气体保护焊炬及其使用方法。

背景技术

熔化极气体保护电弧焊是一种以焊丝作为熔化电极，并采用氩气、CO₂气体、或富氩混合气体等作为保护介质，或采用药芯焊丝自保护的电弧焊方法，适用于平位置、空间位置等多种位置施焊，广泛应用于金属制造业。为了改善焊缝成形，提高焊接接头性能，往往需要对焊接电弧进行摆动、摇动或旋转运动控制。

公开号为CN1657211A、名称为“空心轴电机驱动的旋转电弧窄间隙焊接方法及装置”的中国专利申请，以及公开号为CN101412143A、名称为“摇动电弧窄间隙熔化极气体保护焊接方法及焊炬”的中国专利申请，采用空心轴电机通过联轴器直接驱动偏心导电嘴机构或折弯导电杆机构，带动电弧在窄间隙坡口内作单向旋转运动或往复式圆弧形摇动，分别实现旋转电弧和摇动电弧窄间隙熔化焊接。该类焊炬的缺点是：①电弧运动控制方式单一，适用范围窄，只能实现单一的旋转电弧或摇动电弧窄间隙焊接；②电机座与轴承座之间通过支撑板来实现间接定位，导致传动定位精度低，电机转动阻力大；③采用了电弧旋转频率或摇动频率的专用传感检测装置，而且该装置均设置在电机机构与电刷机构之间，使焊炬机构复杂化；④未设置内置冷却水路，焊炬本体易受焊接热辐射而发热；⑤未设置内置气路，仅采用外置的喷嘴机构，使得焊炬喷嘴机构复杂化；⑥采用了结构形式与尺寸相对固定的导电杆和导电嘴，工艺适应性较差。

公开号为CN 106180994A、名称为“一种旋摆式焊炬及其焊接方法”的中国专利申请，公开了一种采用电机带动旋转导电座及与其固连的弯曲导电嘴，使电弧实现旋转或摆动的焊炬。其不足之处是：①旋转导电座采用双轴承支撑，电弧旋转运动机构复杂，传动定位精度不高；②通过石墨粉进行接触式焊接馈电，其馈电稳定性较差；③弯曲导电嘴为易耗件，实施成本高；④采用专门的位置感测机构检测导电嘴的旋摆角度，使焊炬机构复杂化；⑤导电杆机构结构形式固定且单一，可调配性和可调节性不好，工艺适应性较差；⑥仅实施用于窄间隙电弧焊接。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术存在的问题和不足，提供一种焊炬结构简单、传动定位精度高、工艺适应性好、实用性强的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬及其使用方法。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，包括空心轴电机4、电机座9、电刷座14、馈电盘、联轴器5、导电杆机构17、以及电刷7及其压紧弹簧6，其特征是：电机座9为外中部设置有凸肩9b的柱状体，其一侧设置用于锁紧联轴器5的安装孔9a，其内设置有上小下大的阶梯形中心孔、其大孔9g内安装有压紧弹簧6；电刷座14内自上而下依次设置有十字沉孔14m和上大下小的中心孔，其十字沉孔14m内安装有电刷7，其大中心孔14n内安装有支承轴承12，其电刷座壁墙内设置有气路和/或冷却水路；所述馈电盘为具有上伸出轴11a和下伸出轴11b、中部设置有法兰台11c的圆柱体，所述馈电盘的上伸出轴11a依次穿过电刷7和压紧弹簧6后通过联轴器5在电机座9内与空心轴电机4的下伸出轴4a固连、使电刷7与馈电盘法兰台11c上端面成紧密滑动导电接触，所述馈电盘的下伸出轴11b穿过支承轴承12和电刷座14底部的小中心孔14p后直接与导电杆机构17相接、或通过连接件机构15与导电杆机构17相接；电机座9的上端面上固定安装有空心轴电机4、中部两侧凸肩9b通过连接螺钉与电刷座14的上端固连，电刷两侧连接电缆7a的一端与电刷7固连、另一端与固定在所述电机座9的凸肩9b上的电缆固定件8a相接；所述导电杆机构17为可调配或可伸缩的偏心或弯曲导电杆机构。

进一步优选，上述所述可调配的导电杆机构17由导电杆和导电嘴构成，此时折弯导电杆17a与第一直型导电嘴17b相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第一直型导电杆17c与折弯导电嘴17d相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第二直型导电杆17e与第二直型导电嘴17f斜向相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第一直型导电杆17c与偏心导电嘴17h相接、构成一种偏心导电杆机构；或者，所述可调配的导电杆机构17直接由馈电盘下伸出轴11b和导电嘴构成，其馈电盘下伸出轴11b的第一直型下部与偏心导电嘴17g相接、构成一种偏心导电杆机构，或馈电盘下伸出轴11b的第一直型下部与折弯导电嘴17d相接、构成一种弯曲导电杆机构，或馈电盘下伸出轴11b的第二直型下部与第二直型导电嘴17f斜向相接、构成一种弯曲导电杆机构，或馈电盘下伸出轴11b的折弯下部与第一直型导电嘴17b相接、构成一种弯曲导电杆机构。

进一步优选，上述所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成；第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的外螺纹上段以相对可伸缩的螺纹连接方式、旋入起电弧运动输出轴11d作用的馈电盘下伸出轴11b下部的中心孔内，其外螺纹下段上旋装有起连接件机构15作用的第一锁紧螺母15a，使第一锁紧螺母15a与所述馈电盘下伸出轴11b的下端面之间成锁紧连接，构成一种由所述可伸缩的导电杆机构17、以及第一锁紧螺母15a和所述电弧运动输出轴11d构成的导电杆机构伸缩调节装置；

或者，所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体；所述导电杆机构的伸缩调节装置由所述可伸缩的导电杆机构17、连接件机构15、定向轴套11e、电弧运动输出轴11d构成，其连接件机构15由连接螺母15b、T型调节螺母15c和第二锁紧螺母15d构成，其定向轴套11e为纵向设置有腰形通孔的圆柱体或阶梯圆柱体、固定在起电弧运动输出轴11d作用的馈电盘下伸出轴11b下部的中心孔内；第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的外螺纹段上段以可伸缩的滑动方式插入所述定向轴套11e的腰形通孔内、外螺纹段下段上自上而下依次旋装有T型调节螺母15c和第二锁紧螺母15d，连接螺母15b从下端套过T型调节螺母15c后与所述馈电盘下伸出轴11b下部的外螺纹相接，通过所述连接螺母15b下端的内凸肩压紧所述T型调节螺母15c的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母15c的上端面与所述馈电盘下伸出轴11b的下端面成压紧状态，并使第二锁紧螺母15d与所述T型调节螺母15c的下端面之间成锁紧连接；

其中，第一可伸缩导电杆或第二可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴17b相接的折弯导电杆17a、或与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接的第一直型导电杆17c、或与第二直型导电嘴17f斜向相接的第二直型导电杆17e，第一可伸缩导电嘴或第二可伸缩导电嘴为折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g。

进一步优选，上述第一锁紧螺母15a的内通孔自上而下依次包括长度为L₁的内螺纹孔和长度为L₂的光孔，所述馈电盘下伸出轴11b下部的中心孔自下而上依次包括长度为L₃的内螺纹孔和长度为L₄的光孔，其中，L₂≥L₀，(L₃+L₄)等于(L_e+L₀)，L₀为可伸缩调节长度，L_e为第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴与所述馈电盘下伸出轴11b之间的螺纹啮合最短长度，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上部外螺纹段长度不小于(L₁+L_e+L₀)；或第二锁紧螺母15d的内通孔自上而下依次包括长度为L₅的内螺纹孔和长度为L₆的光孔，所述馈电盘下伸出轴11b下部的中心孔为长度为L₀的光孔，其中，L₆≥L₀，L₀为可伸缩调节长度。

进一步优选，上述在所述连接螺钉内纵向设置有用于连通焊接保护气体的通孔，其连接螺钉的下端与电刷座14壁墙内的内置气路相接、上端与焊接保护气体相接，使焊接保护气体经过所述连接螺钉内通孔和所述内置气路后、流入焊炬本体外接的喷嘴机构；和/或，在两支所述连接螺钉内纵向设置有用于连通冷却水的通孔，其设置在进水侧的连接螺钉的上端与冷却水引入端25a相接、下端与电刷座14壁墙内的内置冷却水路相接，其设置在出水侧的连接螺钉的上端与冷却水引出端25b相接、下端与所述内置冷却水路相接，使冷却水从所述进水侧的连接螺钉内通孔流入、经过所述内置冷却水路后，从所述出水侧的连接螺钉内通孔流出。

进一步优选，上述所述内置气路包括两路纵向气路、两路横向气路和一个环形气室；其中，所述环形气室为从电刷座14底部端面向上设置的大于所述小中心孔14p的中心沉孔；所述两路纵向气路和所述两路横向气路分别对称设置在所述环形气室的斜对侧位置上，其横向气路的一端与所述纵向气路的下端相接、另一端与所述环形气室相接，其纵向气路的上端与所述连接螺钉内通孔相接，使焊接保护气体经过所述连接螺钉内通孔、所述纵向气路、所述横向气路和所述环形气室后，再流入焊炬本体下端外接的套筒形喷嘴机构28。

进一步优选，上述所述内置冷却水路包括纵向进水通路14f、矩形横向水路14h和14i以及14j和14k、纵向出水通路14g；其中，所述矩形横向水路对称设置在电刷座14的底部壁墙内，所述纵向进水通路14f和所述纵向出水通路14g对称设置在所述横向水路的上方；所述纵向进水通路14f的上端与第三连接螺钉22c的内通孔相接、下端与所述横向水路相接，其纵向出水通路14g的上端与第四连接螺钉22d的内通孔相接、下端与所述横向水路相接，使冷却水经过第三连接螺钉22c的内通孔、纵向进水通路14f、所述横向水路、纵向出水通路14g后，从第四连接螺钉22d的内通孔流出。

进一步优选，上述所述焊炬还包括由侧板21b和顶板21a构成的倒L形支撑架，所述支撑架侧板21b的下侧与电刷座14固连，所述支撑架顶板21a的上端面上安装有焊炬联接头20、两侧面上固连有电缆连接头8b，使所述电刷7的连接电缆7a穿过电缆固定件8a后再与电缆连接头8b相接。

进一步优选，上述当所述焊炬包括所述支撑架时，所述空心轴电机4具有双伸出轴，其上伸出轴4b上设置有用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点C的光电开关装置23，所述光电开关装置23由外置光栅盘23a和光耦23b构成，其中所述光耦23b与所述支撑架固连。

为达到上述发明目的，本发明采用如下另一技术方案予以实现。

一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，包括如下步骤：①采用单轴伸空心轴电机4、或采用在电机上伸出轴4b上设置有光电开关装置23的双轴伸空心轴电机4作为摇动或旋转电弧焊炬的驱动电机，并通过所述焊炬的导电杆机构调配方法或伸缩调节方法调节所述导电杆机构17至合适长度后、或直接选用合适长度的所述导电杆机构17后，使焊丝2从偏心或弯曲导电杆机构17下端的导电嘴内孔中斜向送出；②通过所述焊炬的控制器设定电弧摇动/旋转工艺参数，其中通过基于单轴伸伺服型空心轴电机4内置的光电编码器或所述双轴伸空心轴电机4外置的光电开关装置23传感的电弧摇动/旋转频率检测方法、或通过基于测速仪检测的电弧摇动/旋转频率标定方法，来调节并设定电弧摇动/旋转频率；在摇动电弧焊时，通过基于所述内置光电编码器或所述光电开关装置23传感的电弧摇动中点检测方法，使焊丝2自动弯向焊接正前方或正后方；③通过焊炬本体内置气路和/或喷嘴机构外部气路，向焊炬本体外接的喷嘴机构提供焊接保护气体；所述驱动电机转动所述焊炬的电弧运动输出轴及与之下端相接的可调配或可伸缩导电杆机构17，带动焊丝2端部的电弧16，围绕焊炬中心线1作单向旋转运动19或往复式圆弧形摇动18，同时根据所述电弧摇动/旋转频率检测方法、检测并显示电弧摇动或旋转频率，实现摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊接。

进一步优选，上述所述电弧摇动中点检测方法，包括如下步骤：

①当所述内置光电编码器为绝对式光电编码器时，转动所述焊炬的电弧运动输出轴11d，使从导电杆机构17中斜向送出的焊丝2弯向焊接正前方或正后方，此时根据伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器记录当前位置处电机转动的绝对位置角θ、并将所述绝对位置角θ作为电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置33，实现在初次安装或更换所述导电杆机构17后对电弧摇动中点C的位置整定；②每次焊前，根据所述伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器引导所述电机转动至所述绝对位置角θ所对应的电机转动中点位置33处，使从所述导电杆机构17中斜向送出的焊丝2自动弯向焊接正前方或正后方，从而实现对电弧摇动中点C的焊前自动检测定位；

其中，当采用由折弯导电杆17a和第一直型导电嘴17b构成的弯曲导电杆机构17、或采用由第二直型导电杆17e和与之斜向相接的第二直型导电嘴17f构成的弯曲导电杆机构17、并使所述导电杆通过连接件机构15与所述电弧运动输出轴11d之间成相对位置固定一致的固连时，所述步骤①的操作仅在所述导电杆机构17的初次安装调试时使用；或者，当采用由电弧运动输出轴11d的折弯下部和第一直型导电嘴17b构成的弯曲导电杆机构17、或采用由电弧运动输出轴11d的第二直型下部和与之斜向相接的第二直型导电嘴17f构成的弯曲导电杆机构17时，所述步骤①的操作仅在导电杆机构17的初次安装调试时使用。

进一步优选，上述所述频率检测方法包括电弧摇动频率检测方法和电弧旋转频率检测方法，其中，所述电弧摇动频率检测方法，具体包括：在焊前的焊丝2或焊接过程中的电弧16围绕电弧摇动中点C作左右对称性圆弧形摇动18过程中，伺服电机驱动器根据所述伺服电机内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号、经解码后实时检测电机转动角位置，所述焊炬的控制器根据所述伺服电机驱动器输出的电机转动至左侧或右侧极限位置时的左侧或右侧定位完成脉冲电信号，检测所述电机每连续3次转动至所述极限位置或每连续2次转动至同侧极限位置所经历的时间t₁，实现对电弧摇动频率f₁的实时检测，其中f₁＝1/t₁；所述电弧旋转频率检测方法，具体包括：在焊前的焊丝2或焊接过程中的电弧16围绕焊炬中心线1作单向旋转运动19过程中，伺服电机驱动器根据所述伺服电机内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号、经解码后实时检测电机转动角位置，所述焊炬的控制器根据所述伺服电机驱动器输出的电机转动一周时的定位完成脉冲电信号，检测两个相邻的所述定位完成脉冲之间的时间间隔t₂，实现对电弧旋转频率f₂的实时检测，其中f₂＝1/t₂。

进一步优选，上述所述导电杆机构调配方法，包括如下步骤：

①选配所述导电杆机构的构成：用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，使折弯导电杆17a与第一直型导电嘴17b相接、或第一直型导电杆17c与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接、或第二直型导电杆17e与第二直型导电嘴17f斜向相接，构成一种可调配的偏心或弯曲导电杆机构17；或直接使所述电弧运动输出轴的第一直型下部与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接、或第二直型下部与第二直型导电嘴17f斜向相接、或折弯下部与第一直型导电嘴17b相接，构成一种可调配的偏心或弯曲导电杆机构17；

②选配所述导电杆或所述导电嘴的长度：设定L_i为焊接当前待焊焊缝时所述导电杆机构17的当前竖直长度、L_i-1为焊接前层焊缝时所述导电杆机构的前次竖直长度，每焊完一层焊缝，就根据前层焊缝的填充金属高度h₀，按照L_i＝(L_i-1-h₀)的调节原则，更换使用更短的所述导电杆或所述导电嘴，以在喷嘴高度h₁保持一定时使焊炬高度h₂保持恒定值；

③选配电弧摇动角度、或选用旋转电弧焊接用导电杆机构长度的调节方式：摇动电弧焊接时，根据因更换所述直型导电嘴17b或17f、或所述偏心导电嘴17g所引起的电弧摇动半径变化，按照sin(α_i/2)＝(R_i-1/R_i)·sin(α_i-1/2)的调节原则，相应调节电弧摇动角度至α_i，其中，R_i和α_i为焊接当前待焊焊缝时的当前电弧摇动半径和当前电弧摇动角度，R_i-1和α_i-1为焊接前层焊缝时的前次电弧摇动半径和前次电弧摇动角度；或摇动电弧焊接时，在更换使用具有更短竖直段的所述折弯导电嘴17d或所述导电杆后，使电弧摇动角度保持不变；或旋转电弧焊接时，按照使电弧旋转半径R保持恒定的调节原则，在所述步骤②中选用通过缩短所述导电杆或所述折弯导电嘴17d的竖直段长度，来实现对所述导电杆或所述导电嘴长度的调节；

④有条件结束调配过程：一旦所述导电杆机构17的下端部缩入或接近缩入所述套筒形喷嘴机构28时，则停止所述步骤②和③的调配过程；同时通过整体提升焊炬，使焊炬位置的每次提升量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀，以使焊炬高度h₂恒定，直至完成后续焊接。

进一步优选，上述所述导电杆机构伸缩调节方法，包括如下步骤：

①松开与所述导电杆机构17中的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴成螺纹副连接的第一锁紧螺母15a，使第一锁紧螺母15a的上端面与所述焊炬的电弧运动输出轴11d的下端面脱离接触、成解锁状态；②旋动第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴，使以螺纹连接方式旋入的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上端在所述电弧运动输出轴11d下部的中心孔内上缩或下伸；用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的每次内缩调节量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀；③反向旋动第一锁紧螺母15a，使第一锁紧螺母15a的上端面与所述电弧运动输出轴11d的下端面成锁紧状态，实现所述导电杆机构17长度的可伸缩调节；

其中，所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成。

进一步优选，上述所述导电杆机构伸缩调节方法，包括如下步骤：

①调节准备：松开与所述导电杆机构17中的第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴上部的外螺纹成螺纹副连接的第二锁紧螺母15d，使第二锁紧螺母15d的上端面与同样旋装在所述外螺纹段上的T型调节螺母15c的下端面脱离接触、成解锁状态；松开与所述焊炬的电弧运动输出轴11d下部的外螺纹成螺纹副连接的连接螺母15b，使套装在所述连接螺母15b内的T型调节螺母15c上端与所述电弧运动输出轴11d的下端面脱离接触；

②调节实施：旋动所述T型调节螺母15c，使以滑动方式插入的第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的扁形上端、在固定于所述电弧运动输出轴11d下部中心孔内的圆柱形或阶梯圆柱形定向轴套11e的腰形通孔内上缩或下伸；用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的每次内缩调节量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀；

③调节结束：反向旋动并拧紧连接螺母15b，并通过所述连接螺母15b下端的内凸肩压紧所述T型调节螺母15c的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母15c的上端面与所述电弧运动输出轴11d的下端面之间成压紧状态后，反向旋动第二锁紧螺母15d、使第二锁紧螺母15d的上端面与所述T型调节螺母15c的下端面成锁紧状态，实现所述导电杆机构17长度的可伸缩调节；

其中，所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体。

进一步优选，上述所述电弧摇动频率标定方法，包括如下步骤：

①在电弧摇动角度的设定值范围内，左右往复慢速地转动通用型电磁式或光电开关式转速测速仪的测速轮或测速杆，并通过所述测速仪的声/光提示功能，在使所述测速开关位于所述电弧摇动角度所覆盖的转角范围内后，观测在一个完整的往复转动过程中所述测速开关的工作次数k；或者，通过具有电弧摇动频率实时检测功能的现有摇动电弧焊炬、或通过采用所述光电开关装置23的本发明摇动电弧焊炬，对所述测速仪进行摇动频率校准，以确定测速仪读数值与摇动频率实际值的比值k，其中k为不小于1的正整数；

②将所述测速轮或测速杆紧压在所述焊炬的电弧运动输出轴的侧面或底端面上，使所述测速开关位于电弧摇动角度所覆盖的转角范围内；通过所述焊炬的控制器，设定电弧摇动角度和两侧停留时间后，调节所述驱动电机的转速控制量，使所述驱动电机转动所述电弧运动输出轴、带动所述测速轮或测速杆同步往复转动；

③检测所述电弧运动输出轴的往复转动频率，当所述测速仪上的转动频率读数值达到电弧摇动频率期望值的k倍大小时，将当前电机转速控制量作为所述电弧摇动频率在所述控制器中的设定值或标定值，从而实现对所述电弧摇动频率的标定。

与现有同类技术相比，本发明的优点和有益效果是：

1)焊炬中可不设置专门的传感检测装置，而是通过空心轴伺服电机内置的光电编码器、或通过辅助测速装置的事先标定方式，来检测或辨识电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点，显著地简化了焊炬结构。

2)通过不专门设置用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点的传感装置、或通过在空心轴电机上伸出轴上设置所述传感装置，使电机座与旋转轴件的支承轴承座(即电刷座)之间能够直接固连，实现了焊炬驱动机构与传动机构之间的直接定位，显著提高了传动定位精度，减少了驱动电机的转动阻力，提高了工作可靠性。

3)通过在使电机座与支承轴承座(即电刷座)固连的连接螺钉中设置内通孔，将焊接保护气体和冷却水分别引入内置气路和内置冷却水路，使得焊炬整体结构更加紧凑，同时也为焊炬提供了更加有效的冷却，提高了实用性。

4)采用可调配或可伸缩的导电杆机构，通过调配导电杆机构的构成形式和结构参数，通过分级调节或连续调节导电杆机构中的导电杆或导电嘴的长度，可适应不同板厚、不同坡口形式、不同焊缝层次、不同形式喷嘴的焊接应用需求，工艺适应性强。

5)具有摇动电弧和旋转电弧焊接功能，可用于熔化极气体保护焊接，也可扩展用于埋弧焊；配用可伸入窄间隙坡口内的扁形喷嘴，可用于厚板的窄间隙熔化极气体保护焊接。因此，适用范围宽，实施成本低。

附图说明

图1为本发明摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬实施例1的焊炬结构原理图。图中：1—焊炬中心线；2—焊丝；3—送丝机；4—空心轴电机；4a—空心轴电机4的下伸出轴；5—联轴器；6—压紧弹簧；7—电刷；7a—连接电缆；8a—电缆固定件；9—电机座；11a—馈电盘上伸出轴；11b—馈电盘下伸出轴；11c—馈电盘法兰台；12—支承轴承；14—电刷座；15—连接件机构；16—电弧；17—导电杆机构；18—电弧圆弧形摇动轨迹；19—电弧旋转运动轨迹；C—电弧摇动中点。

图2(a)为本发明摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬实施例2和实施例3的焊炬结构主视图；图2(b)为图2(a)所示焊炬的左视图；图2(c)为图2(b)在A-A位置处与电机座9相连结构的剖视图。图2(a)中：8b—电缆连接头；20—焊炬联接头；21a—焊炬支撑架的顶板；21b—焊炬支撑架的侧板；23—光电开关装置。图2(b)中：4b—空心轴电机4的上伸出轴；22a—第一连接螺钉；22c—第三连接螺钉；23a—外置光栅盘；23b—光耦。图2(c)中：9a—安装孔；22b—第二连接螺钉；22d—第四连接螺钉；24a—从焊炬本体外部接入的焊接保护气体；25a—冷却水引入端；25b—冷却水引出端。

图3为导电杆机构17的构成形式示意图。其中，图3(a)为由折弯导电杆17a和与之相接的第一直型导电嘴17b构成的弯曲导电杆机构17的构造示意图，图3(b)为由第一直型导电杆17c和与之相接的折弯导电嘴17d构成的弯曲导电杆机构17的构造示意图，图3(c)为由第二直型导电杆17e和与之斜向相接的第二直型导电嘴17f构成的弯曲导电杆机构17的构造示意图，图3(d)为由第一直型导电杆17c和与之相接的偏心导电嘴17g组成的偏心导电杆机构17的构造示意图。图中：17a—折弯导电杆；17b—第一直型导电嘴；17c—第一直型导电杆；17d—折弯导电嘴；17e—第二直型导电杆；17f—第二直型导电嘴；17g—偏心导电嘴。

图4(a)为导电杆机构伸缩调节装置实施例1的结构示意图；图4(b)为导电杆机构伸缩调节装置实施例2的结构示意图；图4(c)为图4(b)在B-B位置处与导电杆机构17相联结构的剖视图。图4(a)中：11d—电弧运动输出轴，在本发明焊炬中为馈电盘下伸出轴11b；15a—第一锁紧螺母；L₀—可伸缩调节长度；L₁—第一锁紧螺母15a的内螺纹孔长度；L₂—第一锁紧螺母15a的光孔长度；L₃—所述电弧运动输出轴11d下端的内螺纹孔长度；L₄—所述电弧运动输出轴11d下端的光孔长度；L_e—所述导电杆机构17中的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴与所述电弧运动输出轴11d之间的螺纹啮合最短长度。图4(b)和图4(c)中：11e—定向轴套；15b—连接螺母；15c—T型调节螺母；15d—第二锁紧螺母；L₅—第二锁紧螺母15d的内螺纹孔长度；L₂—第二锁紧螺母15d的光孔长度。

图5为窄间隙或窄坡口焊接时导电杆机构17与套筒形喷嘴机构和焊接坡口之间的位置关系示意图；其中，图5(a)为窄间隙焊接情形示意图，图5(b)为窄坡口焊接情形示意图。图5(a)中：26—窄间隙坡口；28—套筒形喷嘴机构；h₀—前层焊缝的填充金属高度；h₁—喷嘴高度；h₂—焊炬高度；h₃—导电杆机构17的伸出长度。图5(b)中：27—V形窄坡口。

图6为本发明焊炬的电弧摇动/旋转工作示意图；其中，图6(a)为电弧旋转工作情形示意图，图6(b)为电弧摇动工作情形示意图。图6(a)中：L_i—导电杆机构17的当前竖直长度；R—电弧旋转半径。图6(b)中：29a—焊接坡口的左边缘；29b—焊接坡口的右边缘；O—焊炬中心线1的投影点；L_c—电弧圆弧形摇动轨迹18的弦长；R_i-1—焊接前层焊缝时的前次电弧摇动半径；R_i—焊接当前待焊焊缝时的当前电弧摇动半径；α_i—焊接当前待焊焊缝时的当前电弧摇动角度；α_i-1—焊接前层焊缝时的前次电弧摇动角度。

图7(a)为电机座9的正视图，图7(b)为图7(a)在C-C位置处的剖视图，图7(c)为电机座9的三维结构示意图。图7(a)中：9a—安装孔；9b—凸肩；9c—上凸台；9d—下凸伸。图7(b)中：9f—阶梯形中心孔的小孔；9g—阶梯形中心孔的大孔，即为压紧弹簧6的定位孔。图7(c)中：9h—第一连接螺钉22a的过孔；9i—第二连接螺钉22b的过孔；9j—第三连接螺钉22c的过孔；9k—第四连接螺钉22d的过孔；9m—连接电缆7a的过孔。

图8为电刷座14实施例的三维结构示意图。图中：14q—第三连接螺钉22c的螺孔14q；14r—第四连接螺钉22d的螺孔；14s—第一连接螺钉22a的螺孔；14t—第二连接螺钉22b的螺孔；14m—十字沉孔，即为电刷7的定位槽；14n—电刷座14的大中心孔；14p—电刷座14的小中心孔。

图9(a)为所述内置气路的空间布置示意图，图9(b)为所述内置冷却水路的空间布置示意图。图9(a)中：14a—环形气室；14b—第一纵向气路；14c—第二纵向气路；14d—第一横向气路；14e—第二横向气路。图9(b)中：14f—纵向进水通路；14g—纵向出水通路；14h、14i、14j和14k—第一至第四横向水路。

图10为本发明所述内置气路与套筒形喷嘴机构的配用关系示意图。其中，电机座9和电刷座14之间的连接关系对应于与图2(b)的右视图；为了表达方便、图中仅用虚线完整地画出了所述横向气路中的第二横向气路14e的连接关系示意图。图中：22e—第一连接螺钉22a的内通孔；22f—第二连接螺钉22b的内通孔；24b—从套筒形喷嘴机构28外部接入的焊接保护气体；24c—从套筒形喷嘴机构28中流出的焊接保护气体；30a—喷嘴机构外部气路的第一连接端口；30b—喷嘴机构外部气路的第二连接端口；31—气筛。

图11为电弧摇动中点C的检测方法原理图。图中：4c—内置光栅盘；4d—内置光栅盘4c的中心孔；32—电机初始转动位置；33—电机转动中点位置；O₁D—电机初始转动位置线；O₁B₁—电机转动中点位置线；O₁C₁—焊炬中心线1；A₁A₂—位于待焊工件表面且与焊接速度V_w方向平行的线；CC₁—焊丝2的中心线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不限于下述实施例，凡采用等同替换或等效变换形式获得的技术方案，均在本发明保护范围之内。

焊炬实施例1：如图1所示，为本发明的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬实施例1的焊炬结构原理图。所述焊炬包括电弧运动机构、电机座9、电刷座14、喷嘴机构(未画出)、以及由电刷7及其压紧弹簧6构成的电刷机构。其中，电弧运动机构包括驱动机构和传动机构，其驱动机构包括空心轴电机4及其下伸出轴4a，其传动机构包括联轴器5、馈电盘、导电杆机构17，其馈电盘为具有上伸出轴11a和下伸出轴11b、中部设置有法兰台11c的圆柱体；电刷7包括电刷本体及其连接电缆7a；所述馈电盘的下伸出轴11b起电弧运动输出轴的作用，电刷座14兼起支撑轴承12的轴承座作用。所述焊炬与控制器配合使用，所述控制器与空心轴电机4电气性地相接，实现电机运动控制、电弧摇动/旋转频率检测、电弧摇动中点定位控制、电弧摇动/旋转工艺参数设置与显示等控制功能。

如图1所示，空心轴电机4固定安装在电机座9上，电机座9通过中部两侧的凸肩与电刷座14的上端面固连，电机座9与电刷座14的固连方式优选通过连接螺钉实现的机械性连接，如通过第一连接螺钉22a、第二连接螺钉22b、第三连接螺钉22c和第四连接螺钉22d(参见图2(c))；空心轴电机4的下伸出轴4a在电机座9内通过联轴器5与先后穿过电刷7和压紧弹簧6的馈电盘上伸出轴11a固连，馈电盘下伸出轴11b穿过设置在电刷座14底部的支撑轴承12后、通过连接件机构15或直接与导电杆机构17的上端相接；电刷7安装在电刷座14内的十字定位槽内，并在安装于电机座9内下端定位孔内的压紧弹簧6作用下，与馈电盘法兰台11c的上端面成紧密滑动导电接触；电刷7的连接电缆7a与电缆固定件8a相接，电缆固定件8a固定在所述电机座9的中部两侧凸肩上；导电杆机构17可调配或可伸缩；连接件机构15可为单一的连接件如连接螺母或锁紧螺母，也可为由多个连接件构成的连接件机构；送丝机3送出的焊丝2，穿过空心轴电机4的空心轴、联轴器5、以及所述馈电盘的上伸出轴11a和下伸出轴11b的内通孔后，从偏心或弯曲导电杆机构17的内孔中斜向送出。

空心轴电机4采用步进电机、直流电机、或伺服电机，可使用具有单轴伸或双轴伸的电机；当使用伺服电机时，需要使空心轴电机4与焊丝2、电机座9、以及馈电盘上伸出轴11a之间保持电绝缘状态。为了对焊炬进行冷却，并使焊炬结构紧凑化，在电刷座14的壁墙内，可设置焊接保护气体通路和焊炬冷却水通路，使焊接保护气体和冷却水从所述连接螺钉的内通孔分别引入所述内置气路和所述内置冷却水路；所述导电杆机构17的构成形式和结构参数可调配，其导电杆机构长度可调配(即分级调节)或可伸缩调节(即连续调节)，其构成形式、结构参数和长度的调配可以同时进行、也可以分别进行，以满足不同的焊接工艺方法、不同板厚的工件、不同形式的焊接坡口、不同层次的焊缝、不同形式的喷嘴机构的应用需要。

图2(a)为本发明摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬实施例2和实施例3的焊炬结构主视图；图2(b)为图2(a)所示焊炬的左视图；图2(c)为图2(b)在A-A位置处与电机座9相连结构的剖视图。

焊炬实施例2：在图1所示的实施例1的基础上，增加了一个支撑架，为实施例1所述焊炬提供一个支撑性夹具，如图2(a)和图2(b)所示。所述支撑架由顶板21a和侧板21b构成，优选一体化的单件倒L形结构，如图2(b)所示，其中顶板21a起焊炬联接头座板的作用。相应地，所述支撑架的侧板21b的下侧与电刷座14固连，所述支撑架顶板21a的上端面上安装有焊炬联接头20、两侧面或上端面上固连有电缆连接头8b，使所述电刷7的两侧连接电缆7a穿过电缆固定件8a后再与电缆连接头8b相接；送丝机3送出的焊丝2，穿过焊炬联接头20和所述支撑架的顶板21a的内孔后，再送入空心轴电机4的空心轴。

焊炬实施例3：在焊炬实施例2的基础上，采用具有双轴伸的空心轴电机4，并在其电机上伸出轴4b上设置一个用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点C的光电开关装置23，如图2(a)和图2(b)所示，其装置由外置光栅盘23a和光耦23b构成、还可以外罩一个防尘罩(未画出)；所述光耦23b和所述防尘罩与所述支撑架固连。此时，空心轴电机4优选步进电机或直流电机。

在焊炬实施例1和实施例2中通过不专门设置用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点的传感装置，或在焊炬实施例3中将所述光电开关装置23设置在双轴伸空心轴电机4的上伸出轴4b上，使空心轴电机4的电机座9与旋转轴件(即馈电盘下伸出轴11b)的支承轴承座(即电刷座14)之间能够直接固连，实现了焊炬驱动机构与传动机构之间的直接定位，显著提高了传动定位精度，减少了空心轴电机4的转动阻力，提高了工作可靠性，同时还有效地缩短了馈电盘上伸出轴11a的长度，使得焊炬结构更加紧凑和简化，提高了本发明焊炬的实用性。

焊炬使用方法的实施例：采用内置有光电编码器的单轴伸伺服型空心轴电机4，或采用在电机上伸出轴4b上设置有所述光电开关装置23的双轴伸空心轴电机4，或采用单轴伸非伺服型空心轴电机4，作为摇动或旋转电弧的驱动电机；将焊接电缆与电缆固定件8a相接、或与焊炬联接头20相接、或与电缆连接头8b相接，通过调配或伸缩调节方法调节导电杆机构17至合适长度后，使从送丝机3送出的焊丝2，穿过焊炬联接头20、支撑架顶板21a、空心轴电机4的空心轴、联轴器5、以及所述馈电盘的上伸出轴11a和下伸出轴11b后，从偏心或弯曲导电杆机构17下端的导电嘴内孔中斜向送出；借助所述焊炬的控制器设定电弧摇动/旋转工艺参数，其中通过基于所述内置光电编码器或所述光电开关装置23传感的电弧摇动/旋转频率检测方法、或通过基于辅助测速装置如测速仪检测的电弧摇动/旋转频率标定方法，来调节并设定电弧摇动/旋转频率；焊接保护气体(如氩气、CO₂、富氩混合气体等)，通过所述焊炬本体的内置气路和/或所述喷嘴机构的外部气路连接端口后，流入焊炬本体外接的喷嘴机构，为焊接电弧区域提供气体保护；焊接电流经过电缆固定件8a、或焊炬联接头20及支撑架顶板21a、或电缆连接头8b后，再经过连接电缆7a、电刷7、所述馈电盘的法兰台11c和下伸出轴11b、导电杆机构17后导入焊接电弧16，实现电缆无缠绕下的焊接馈电。然后，空心轴电机4通过联轴器5直接驱动所述馈电盘的上伸出轴11a和下伸出轴11b，带动焊丝2端部的电弧16按照焊前设定的摇动/旋转工艺参数，相对于焊炬，围绕焊炬中心线1作一定半径的单向(逆时针或顺时针)旋转运动19、或围绕摇动中点C作一定半径的往复式圆弧形摇动18，同时拖动系统以一定速度移动焊炬或工件，实现摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊接；焊接过程中，所述焊炬的控制器可通过所述光电开关装置23、或通过伺服型空心轴电机4的内置光电编码器，实时检测并显示电弧的摇动/旋转频率。

摇动电弧焊接时，焊前需要通过人工方式或自动控制方式，使焊丝2弯向焊接正前方或正后方，实现焊前电弧摇动中点C的定位；其中，在自动控制方式下，通过空心轴电机4上伸出轴4b上套装的光电开关装置23、或通过伺服型空心轴电机4内置的绝对式光电编码器，所述焊炬的控制器实时检测电机转动的角位置信号，引导空心轴电机4转动导电杆机构17，使焊丝2弯向焊接方向的正前方或正后方，实现焊前自动寻找摇动中点C的控制功能。另外，所述电弧摇动工艺参数包括电弧摇动频率、摇动角度、两侧停留时间、摇动半径，所述电弧旋转工艺参数包括电弧旋转频率、旋转半径，其参数分别可调节，例如：电弧旋转频率0～100Hz，电弧摇动频率0～15Hz、电弧摇动角度0～360°、电弧在焊接坡口两侧停留时间(简称两侧停留时间)各0～800ms，电弧摇动或旋转半径根据焊接工艺需要设定。

本发明焊炬，具有摇动电弧和旋转电弧焊接功能，适用于实心和药芯焊丝焊接，其中在自保护药芯焊丝焊接应用时，可不使用焊接保护气体；选配不同形式的导电杆机构17和焊接保护气体喷嘴，可用于窄间隙或非窄间隙熔化极气体保护焊接；扩展用于埋弧焊接时，电刷座14的壁墙内不设置内置气路和冷却水路，或可不使用所述内置气路和所述冷却水路。因此，工艺适应性强，适用范围宽。

概括起来，本发明焊炬的使用方法包括如下步骤：

①采用单轴伸空心轴电机4、或采用在电机上伸出轴4b上设置有所述光电开关装置23的双轴伸空心轴电机4作为摇动/旋转电弧焊炬的驱动电机，并通过导电杆机构17的调配方法或伸缩调节方法来调节所述导电杆机构17至合适长度后、或直接选用合适长度的所述导电杆机构17后，使焊丝2从偏心或弯曲导电杆机构17下端的导电嘴内孔中斜向送出；

②借助所述焊炬的控制器设定电弧摇动/旋转工艺参数，其中通过基于单轴伸伺服型空心轴电机4内置的光电编码器或所述双轴伸空心轴电机4外置的光电开关装置23传感的电弧摇动/旋转频率检测方法、或通过基于测速仪检测的电弧摇动/旋转频率标定方法，来调节并设定电弧摇动/旋转频率；在摇动电弧焊时，通过基于所述内置光电编码器或所述光电开关装置23传感的电弧摇动中点检测方法，使焊丝2自动弯向焊接正前方或正后方；

③通过焊炬本体内置气路和/或喷嘴机构外部气路，向焊炬本体外接的喷嘴机构提供焊接保护气体；所述驱动电机转动起所述电弧运动输出轴作用的馈电盘下伸出轴11b，带动从焊炬导电杆机构17中斜向送出焊丝2端部的电弧16，围绕焊炬中心线1作单向旋转运动19或往复式圆弧形摇动18，同时根据所述电弧摇动/旋转频率检测方法、检测并显示电弧摇动或旋转频率，实现摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊接。

可调配的导电杆机构的实施例

可调配的导电杆机构17的实施例1：如图3所示，导电杆机构17的构成调配方案包括，导电杆机构17由导电杆和导电嘴构成，并优选如下四种构成形式：折弯导电杆17a与第一直型导电嘴17b相接，如图3(a)所示，构成一种折弯导电杆式弯曲导电杆机构；或第一直型导电杆17c与折弯导电嘴17d相接，如图3(b)所示，构成一种折弯导电嘴式弯曲导电杆机构；或第二直型导电杆17e与第二直型导电嘴17f斜向相接，如图3(c)所示，构成一种斜向导电嘴式弯曲导电杆机构；或第一直型导电杆17c与偏心导电嘴17g相接，如图3(d)所示，构成一种偏心导电杆机构。其中，所述导电杆优选通过连接件机构15(如连接螺母)与馈电盘下伸出轴11b相接，适用于窄间隙或窄坡口电弧焊接场合，或用于需要使用加长型导电杆机构进行电弧焊接的应用场合。

可调配的导电杆机构17的实施例2：参见图1和图3，导电杆机构17的构成调配方案包括，导电杆机构17的上端不通过连接件机构15而直接与馈电盘下伸出轴11b成为一体，此时导电杆机构17直接由起电弧运动输出轴作用的馈电盘下伸出轴11b的下部和导电嘴构成，其馈电盘下伸出轴11b的第一直型下部与偏心导电嘴17g相接、构成一种偏心导电杆机构；或馈电盘下伸出轴11b的第一直型下部与折弯导电嘴17d相接，构成一种折弯导电嘴式弯曲导电杆机构；或馈电盘下伸出轴11b的第二直型下部与第二直型导电嘴17f斜向相接，构成一种斜向导电嘴式弯曲导电杆机构；或馈电盘下伸出轴11b的折弯下部与第一直型导电嘴17b相接，构成一种折弯导电杆式弯曲导电杆机构。其中，所述第一直型下部相当于第一直型导电杆17c，所述第二直型下部相当于第二直型导电杆17e，所述折弯下部相当于折弯导电杆17a；选配合适长度的馈电盘下伸出轴11b，所述可调配的导电杆机构可用于窄间隙或非窄间隙电弧焊接场合。

对于上述可调配的导电杆机构17，在需使用较大的电弧摇动/旋转半径的应用场合，例如较大坡口间隙的窄间隙焊接、以及堆焊和盖面焊，优选所述弯曲导电杆机构，其中以实施成本低的折弯导电杆式弯曲导电杆机构为优选；在较小坡口间隙的摇动或旋转电弧焊接场合，例如坡口间隙10mm以下的窄间隙焊或窄坡口焊，可选用所述偏心导电杆机构；在坡口宽度或坡口角度变化的变坡口焊接场合，优选所述折弯导电杆式弯曲导电杆机构，进行摇动电弧焊接；在大厚板焊接应用场合，需要使用较长的导电杆机构时，优选上述实施例1所述的偏心或弯曲导电杆机构；在采用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接的场合，为了方便通过更换导电嘴来调配导电杆机构的长度，旋转电弧焊接时优选折弯导电嘴式弯曲导电杆机构，摇动电弧焊接时优选折弯导电杆式弯曲导电杆机构或所述偏心导电杆机构。通过对所述导电杆机构17构成和长度的调配，以及对其结构参数(如各段长度、弯曲角度、偏心距等)的调配，可适应不同的焊接应用需要。

可伸缩的导电杆机构及其伸缩调节装置的实施例

可伸缩导电杆机构17及其伸缩调节装置的实施例1：所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成；所述导电杆机构17的伸缩调节装置由所述可伸缩的导电杆机构17、以及第一锁紧螺母15a和电弧运动输出轴11d构成，如图4(a)所示。

其中，第一可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴17b相接的折弯导电杆17a、或与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接的第一直型导电杆17c、或与第二直型导电嘴17f斜向相接的第二直型导电杆17e，第一可伸缩导电嘴为折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g，参见图3；可伸缩导电杆机构17中的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上端以相对可伸缩的螺纹连接方式、旋入所述电弧运动输出轴11d下部的中心孔内，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的外螺纹上旋装有第一锁紧螺母15a，使第一锁紧螺母15a与所述电弧运动输出轴11d的下端面之间成锁紧连接；所述外螺纹的小径可小于、也可大于第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的非螺纹段的外径，当所述外螺纹的小径小于所述非螺纹段的外径时，使第一锁紧螺母15a从所述外螺纹段的上端旋入后、再将所述外螺纹段的上端旋入所述电弧运动输出轴11d下部的中心孔内。所述伸缩调节装置既适用于本发明焊炬，也适用于其他具有类似功能的摇动或旋转电弧焊炬；在本发明焊炬中，所述电弧运动输出轴11d为馈电盘下伸出轴11b，第一锁紧螺母15a为图1所示连接件机构15的一种形式。

在所述可伸缩的导电杆机构17及其伸缩调节装置的实施例1中，优选地，第一锁紧螺母15a的内通孔自上而下依次包括长度为L₁的内螺纹孔和长度为L₂的光孔，所述电弧运动输出轴11d下部的中心孔自下而上依次包括长度为L₃的内螺纹孔和长度为L₄的光孔。其中，所述内螺纹孔长度L₁为第一锁紧螺母15a与第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴之间的螺纹啮合长度，所述光孔长度L₂不小于第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的可伸缩调节长度L₀，即L₂≥L₀，以便在第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的下伸出长度达到最大值时，使第一锁紧螺母15a内的光孔能够罩盖住第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的外螺纹下段、以对其外螺纹起保护作用；优选(L₃+L₄)等于(L_e+L₀)，其L_e为第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴与所述电弧运动输出轴11d之间螺纹啮合的最短长度；第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的外螺纹段长度不小于(L₁+L_e+L₀)，其中，当L₀＝L₂时，可根据所述外螺纹段的下端是否刚好露出第一锁紧螺母15a的下端，来判断第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的伸出长度是否达到极限。

可伸缩导电杆机构17及其伸缩调节装置的实施例2：所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体、其螺纹设置在所述扁形柱状体的圆弧面上；所述导电杆机构的伸缩调节装置由所述可伸缩的导电杆机构17、连接件机构15、定向轴套11e、电弧运动输出轴11d构成，其连接件机构15由连接螺母15b、T型调节螺母15c和第二锁紧螺母15d构成；定向轴套11e为纵向设置有腰形通孔的圆柱形或阶梯圆柱形轴套，优选阶梯圆柱形(即T形)轴套，使其固定在所述电弧运动输出轴11d下部的中心孔内、对第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的扁形上部起导向作用，从而使所述可伸缩的导电杆机构17与所述电弧运动输出轴11d之间成相对圆周位置固定一致的固连，如图4(b)和图4(c)所示。

其中，第二可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴17b相接的折弯导电杆17a、或与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接的第一直型导电杆17c、或与第二直型导电嘴17f斜向相接的第二直型导电杆17e，第二可伸缩导电嘴为折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g，参见图3；第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的外螺纹段上段以可伸缩的滑动方式插入所述定向轴套11e的腰形通孔内、外螺纹段下段上自上而下依次旋装有T型调节螺母15c和第二锁紧螺母15d，连接螺母15b从下端套过所述T型调节螺母15c后与所述电弧运动输出轴11d下部的外螺纹相接，通过所述连接螺母15b下端的内凸肩来压紧所述T型调节螺母15c的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母15c的顶端翻边法兰上端面与所述电弧运动输出轴11d的下端面成压紧状态，并通过旋紧第二锁紧螺母15d、使第二锁紧螺母15d的上端面与所述T型调节螺母15c的下端面之间成锁紧连接；所述外螺纹的小径可小于、也可大于第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的非螺纹段的外径。所述伸缩调节装置既适用于本发明焊炬，也适用于其他具有类似功能的摇动或旋转电弧焊炬；在本发明焊炬中，所述电弧运动输出轴11d为馈电盘下伸出轴11b。

在所述可伸缩的导电杆机构17及其伸缩调节装置的实施例2中，第二锁紧螺母15d的内通孔自上而下依次包括长度为L₅的内螺纹孔和长度为L₆的光孔，所述电弧运动输出轴11d下部的中心孔为长度为L₀的光孔。其中，优选地，所述光孔长度L₆不小于第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的可伸缩调节长度L₀，即L₆≥L₀，以便在第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的下伸出长度达到最大值时，使第二锁紧螺母15d内的光孔能够罩盖住第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的外螺纹下段、以对其外螺纹起保护作用；当L₆＝L₀时，可根据所述外螺纹段的下端是否刚好露出第二锁紧螺母15d的下端，来判断第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的伸出长度是否达到极限。

在上述可伸缩导电杆机构17及其伸缩调节装置的实施例1和实施例2中，关于可伸缩调节长度L₀的取值，例如，用于窄间隙或窄坡口多层焊接时，如图5(a)和图5(b)所示，设定喷嘴高度h₁＝5mm、焊炬高度h₂＝18mm、导电杆机构17的端部在套筒形喷嘴机构28外的最小伸出长度h_3min＝0，当外置式套筒形喷嘴机构28适用的待焊窄间隙坡口26或V形窄坡口27的最大深度为30mm时，所述可伸缩调节长度为L₀≥17mm。

导电杆机构伸缩调节方法的实施例

导电杆机构伸缩调节方法的实施例1：一种用于摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的导电杆机构可伸缩调节方法，参见图4(a)，包括如下步骤：

①松开与所述可伸缩的导电杆机构17中的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴成螺纹副连接的第一锁紧螺母15a，使第一锁紧螺母15a的上端面与所述焊炬的电弧运动输出轴11d的下端面脱离接触、成解锁状态；②旋动第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴，使以螺纹连接方式旋入的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上端在所述电弧运动输出轴11d的中心孔内上缩或下伸；③反向旋动第一锁紧螺母15a，使第一锁紧螺母15a的上端面与所述电弧运动输出轴11d的下端面成锁紧状态，实现所述导电杆机构17长度的可伸缩调节。

其中，所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成；第一可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴17b相接的折弯导电杆17a、或与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接的第一直型导电杆17c、或与第二直型导电嘴17f斜向相接的第二直型导电杆17e，第一可伸缩导电嘴为折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g，参见图3；用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的每次内缩调节量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀，参见图5。

导电杆机构伸缩调节方法的实施例2：一种用于摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的导电杆机构可伸缩调节方法，参见图4(b)和图4(c)，包括如下步骤：

①调节准备：松开与所述导电杆机构17中的第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴上部的外螺纹成螺纹副连接的第二锁紧螺母15d，使第二锁紧螺母15d的上端面与同样旋装在所述外螺纹段上的T型调节螺母15c的下端面脱离接触、成解锁状态；松开与所述焊炬的电弧运动输出轴11d下部的外螺纹成螺纹副连接的连接螺母15b，使套装在所述连接螺母15b内的T型调节螺母15c上端与所述电弧运动输出轴11d的下端面脱离接触；②调节实施：旋动所述T型调节螺母15c，使以滑动方式插入的第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的扁形上端、在固定于所述电弧运动输出轴11d下部中心孔内的圆柱形或阶梯圆柱形定向轴套11e的腰形通孔内上缩或下伸；用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的每次内缩调节量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀；③调节结束：反向旋动并拧紧连接螺母15b，并通过所述连接螺母15b下端的内凸肩压紧所述T型调节螺母15c的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母15c的上端面与所述电弧运动输出轴11d的下端面之间成压紧状态后，反向旋动第二锁紧螺母15d、使第二锁紧螺母15d的上端面与所述T型调节螺母15c的下端面成锁紧状态，实现所述导电杆机构17长度的可伸缩调节。

其中，所述可伸缩的导电杆机构17由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体；第二可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴17b相接的折弯导电杆17a、或与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接的第一直型导电杆17c、或与第二直型导电嘴17f斜向相接的第二直型导电杆17e，第二可伸缩导电嘴为折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g，参见图3。

导电杆机构调配方法的实施例

导电杆机构调配方法的实施例：用外置式套筒形喷嘴机构28进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，参见图5，所述导电杆机构的调配包括导电杆机构构成的调配和导电杆机构长度的调配，其导电杆机构调配方法包括如下步骤：

①选配所述导电杆机构的构成：使折弯导电杆17a与第一直型导电嘴17b相接、或第一直型导电杆17c与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接、或第二直型导电杆17e与第二直型导电嘴17f斜向相接，构成一种可调配的偏心或弯曲导电杆机构17，参见图3；或直接使所述电弧运动输出轴的第一直型下部与折弯导电嘴17d或偏心导电嘴17g相接、或所述电弧运动输出轴的第二直型下部与第二直型导电嘴17f斜向相接、或所述电弧运动输出轴的折弯下部与第一直型导电嘴17b相接，构成一种可调配的偏心或弯曲导电杆机构17。其中，在本发明焊炬中所述电弧运动输出轴为馈电盘下伸出轴11b，第一直型下部相当于第一直型导电杆17c、第二直型下部相当于第二直型导电杆17e、所述折弯下部相当于折弯导电杆17a。

②选配所述导电杆或所述导电嘴的长度：设定L_i为焊接当前待焊焊缝时所述导电杆机构17的当前竖直长度、L_i-1为焊接前层焊缝时所述导电杆机构的前次竖直长度，当套筒形喷嘴机构28的喷嘴高度h₁保持恒定(如h₁＝1～5mm)时，每焊完一层焊缝，就根据前层焊缝的填充金属高度h₀，按照L_i＝(L_i-1-h₀)的调节原则，更换使用更短的所述导电杆或所述导电嘴，以使焊炬高度h₂保持恒定值(如h₂＝15～25mm)。

③选配电弧摇动角度、或选用旋转电弧焊接用导电杆机构长度的调节方式

旋转电弧焊接时，如图6(a)所示，焊丝2从导电杆机构17中斜向送出，电弧16相对于焊炬作一定半径的单向旋转运动19，其间为了获得均匀一致的多层焊缝成形效果，需要使电弧旋转半径R保持恒定；相应地，需要选择性地使用上述步骤②中的所述导电杆或所述导电嘴长度的调节方式，即通过缩短所述折弯导电杆或所述直型导电杆或所述折弯导电嘴的竖直段长度，来实现对所述导电杆或所述导电嘴长度的调节；

摇动电弧焊接时，如图6(b)所示，设定R_i和α_i为焊接当前待焊焊缝时的当前电弧摇动半径和当前电弧摇动角度、R_i-1和α_i-1为焊接前层焊缝时的前次电弧摇动半径和前次电弧摇动角度、O为焊炬中心线1的投影点，为了使电弧圆弧形摇动轨迹18的弦长L_c保持恒定，以使电弧摇动至焊接坡口左边缘29a和右边缘29b最近处时的距离相等，需要根据因更换使用更短的所述直型导电嘴17b或17f所引起的电弧摇动半径减小，或需要根据因更换使用更短的偏心导电嘴17g所引起的电弧摇动半径增大，并按照sin(α_i/2)＝(R_i-1/R_i)·sin(α_i-1/2)的调节原则，相应地增大或减小电弧摇动角度至α_i，实现对电弧摇动角度的调节；或摇动电弧焊接时，在更换使用具有更短竖直段的所述折弯导电嘴17d或所述导电杆17a或17c或17e后，使电弧摇动角度保持不变。

④有条件中止调配过程：一旦所述导电杆机构17的下端部缩入或接近缩入所述套筒形喷嘴机构28时，例如当所述导电杆机构端部在所述套筒形喷嘴机构28外的伸出长度h₃＝-2mm～+3mm时，则停止上述步骤②和③的调配过程；同时，通过整体提升焊炬，使焊炬位置的每次提升量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀，以维持焊炬高度h₂保持恒定，直至完成后续焊接。其中，所述伸出长度h₃为负值时，表示所述导电杆机构的端部已缩入所述套筒形喷嘴机构28之内。

电机座9和电刷座14的实施例

电机座9的实施例：空心轴电机4的电机座9内设置有上小下大的阶梯形中心孔，其电机座外形可为柱形或T形或十字形，优选十字形柱状体的电机座。电机座9的实施例，如图7(a)、图7(b)和图7(c)所示，其中，图7(a)为电机座9的正视图，图7(b)为图7(a)在C-C位置处的剖视图，图7(c)为电机座9的三维结构示意图。电机座9外形呈十字形，包括上凸台9c、下凸伸9d、两侧凸肩9b；其内设置有上小下大的阶梯形中心孔9f和9g，其阶梯形中心孔的大孔9g位于电机座下凸伸9d内，其大孔9g的止端和孔壁为压紧弹簧6提供定位和导向作用，参见图1，使大孔9g起到了压紧弹簧6的定位孔的作用；电机座9的上凸台9c用于固定安装空心轴电机4；电机座9的两侧凸肩9b上设置有所述连接螺钉22a-22d的过孔9h-9k、以及电刷两侧连接电缆7a的过孔9m，以便通过所述连接螺钉22a、22b、22c和22d来固定电机座9，并使连接电缆7a从电机座9中穿出；电机座9的一侧设置用于锁紧/松开联轴器5的安装孔9a，以使空心轴电机4的下伸出轴4a能够在电机座9内通过联轴器5与馈电盘上伸出轴11a实现固连，参见图1；所述过孔9m还可为延伸至两侧凸肩9b外边缘的C型孔。

电刷座14的实施例1：如图8所示，在电刷座14的四个角部设置有第一连接螺钉22a的螺孔14s、第二连接螺钉22b的螺孔14t、第三连接螺钉22c的螺孔14q、以及第四连接螺钉22d的螺孔14r，以便通过所述连接螺钉22a、22b、22c和22d使电刷座14的上端与所述电机座9的两侧凸肩9b之间实现固连；在电刷座14的中部，纵向自上而下依次设置有十字沉孔14m和上大下小的中心孔。其中，大中心孔14n用于安装支承轴承12，小中心孔14p为馈电盘下伸出轴11b的穿出孔；十字沉孔14m起电刷7的定位槽作用，用于给电刷7提供定位，使电刷7仅可沿十字沉孔14m的孔壁上下滑动，参见图1。

电刷座14的实施例2：在电刷座14的壁墙内，还可设置焊接保护气体通路和/或冷却水路，以使焊接保护气体通过所述内置气路流入外接的喷嘴机构；所述内置气路包括纵向气路、横向气路和环形气室，也可以仅包括横向气路和环形气室，所述纵向气路和横向气路可以分别由一路或多路气路构成，其中优选分别具有两路纵向气路和两路横向气路的方案。

内置气路和冷却水路及其使用方法的实施例

内置气路的实施例：所述内置气路优选含有两路及以上气路的对称性结构。如图9(a)所示，所述内置气路设置在电刷座14的壁墙内，包括两路纵向气路14b和14c、两路横向气路14d和14e、以及一个环形气室14a；其中，环形气室14a为从电刷座14底部端面向上设置的大于小中心孔14p的中心沉孔；所述两路纵向气路和所述两路横向气路分别对称设置在所述环形气室14a的斜对侧位置上，其两路纵向气路14b和14c位于电刷座14的侧墙内、其两路横向气路14d和14e位于电刷座14底部的壁墙内。

第一横向气路14d的一端与第二纵向气路14c的下端相接、另一端与环形气室14a相接，第二横向气路14e的一端与第一纵向气路14b的下端相接、另一端与环形气室14a相接，第一纵向气路14b的上端与第一连接螺钉22a的螺孔14s相接、第二纵向气路14c的上端与第二连接螺钉22b的螺孔14t相接；在使电机座9与电刷座14固连的第一连接螺钉22a和第二连接螺钉22b内，参见图2(c)和图10，分别设置有起焊接保护气通孔作用的第一连接螺钉内通孔22e和第二连接螺钉内通孔22f，其通孔下端通过螺孔14s和14t分别与第一纵向气路14b和第二纵向气路14c相接、上端通过快速联接头与焊接保护气体24a相接，使焊接保护气体24a经过所述连接螺钉内通孔22e和22f、所述纵向气路14b和14c、以及所述横向气路14e和14d后，汇入环形气室14a，然后再流入套筒形喷嘴机构28。

内置冷却水路的实施例：所述内置冷却水路优选具有对称性结构的回路，并至少设置一个进水通路和一个出水通路。如图9(b)所示，所述内置冷却水路设置在电刷座14的壁墙内，包括纵向进水通路14f和纵向出水通路14g、以及由第一至第四横向水路14h和14i以及14j和14k构成的矩形横向水路；其中，所述矩形横向水路对称设置在电刷座14的底部壁墙内，纵向进水通路14f和纵向出水通路14g位于电刷座14的侧墙内、对称设置在所述横向水路的上方，其纵向进水通路14f的上端与第三连接螺钉(即设置在进水侧的连接螺钉)22c的螺孔14q相接、下端与所述矩形横向水路中的第三横向水路14j相接，其纵向出水通路14g的上端与第四连接螺钉(即设置在出水侧的连接螺钉)22d的螺孔14r相接、下端与所述矩形横向水路中的第二横向水路14i相接；在使电机座9与电刷座14固连的第三连接螺钉22c和第四连接螺钉22d内，参见图2(c)，分别设置冷却水通孔，其通孔下端通过螺孔14q和14r分别与冷却水纵向进水通路14f和纵向出水通路14g相接、上端通过快速联接头分别与冷却水引入端25a和冷却水引出端25b相接，使冷却水经过第三连接螺钉22c(即进水侧连接螺钉)的内通孔、以及纵向进水通路14f、所述横向水路、以及纵向出水通路14g后，从第四连接螺钉22d的内通孔流出，形成一个冷却水循环回路。

在所述内置气路和所述内置冷却水路的实施例中，一方面，通过起固连作用的所述连接螺钉内通孔引入焊接保护气体和焊炬冷却水，不需用附加机构，使得焊炬结构更加紧凑；另一方面，通过所述内置气路和所述内置冷却水路，可使电刷座14受到焊接保护气体24a和冷却水25a的双重冷却作用，进一步提高了实用性。另外，在所述横向气路和所述横向水路通孔的外出口处均设置有必要的堵头，以便在电刷座14内形成有效的内置气路和内置冷却水路。优选地，使所述横向水路14h和14i以及14j和14k设置在所述横向气路14d和14e的下方，以使离电弧最近的电刷座14的下端面得到更有效的冷却。

内置气路使用方法的实施例：通过所述焊炬本体的内置气路和/或外接喷嘴机构的外部气路，为焊接区域提供焊接保护气体24c。优选四种供气方式：第一种供气方式，为通过所述内置气路的供气方式，如图2(c)、图9(a)、图10所示，使焊接保护气体24a从所述第一连接螺钉22a的内通孔22e和第二连接螺钉22b的内通孔22f接入，再通过所述纵向气路14b和14c、所述横向气路14e和14d、环形气室14a、以及套筒形喷嘴机构28，为焊接区域提供焊接保护气体24c。第二种供气方式，为通过套筒形喷嘴机构外部气路的供气方式，如图10所示，使焊接保护气体24b通过喷嘴机构外部气路的第一连接端口30a和第二连接端口30b直接流入外接的套筒形喷嘴机构28，为焊接区域提供焊接保护气体24c，此时可不设置或不使用电刷座14内的所述内置气路。第三种供气方式，为通过所述内置气路和所述喷嘴机构外部气路的联合供气方式，如图10所示，即通过第一种和第二种供气方式，联合为焊接区域提供焊接保护气体24c，适用于需用大气流量的窄间隙焊接或大电流焊接场合。第四种供气方式，通过焊炬本体外接的侧置式扁形喷嘴机构(未画出)单独供气，所述侧置式扁形喷嘴机构由两支分别位于导电杆两侧的扁形喷嘴构成，为窄间隙坡口内的焊接电弧区域提供气体保护，适用于窄间隙焊接场合。

其中，所述环形气室14a起汇集气流的作用，同时环形气室14a与套筒形喷嘴机构28内的气筛31之间形成的空间还起到气体镇静室作用；所述套筒形喷嘴机构28内设置有气筛31，使从所述焊炬本体内置气路和/或所述喷嘴机构外部气路接入的焊接保护气体，经过气筛31整流后再从所述喷嘴机构中流出；所述套筒形喷嘴机构28用于窄间隙深处焊缝焊接时，采用可伸入窄间隙焊接坡口内的扁形结构。

电弧摇动/旋转频率检测及标定方法的实施例

采用仅有下伸出轴4a的单轴伸空心轴电机4时，通过事先标定方式或通过其伺服电机内置的光电编码器来辨识/检测电弧的摇动/旋转频率，此时由于焊炬结构中不设置用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点的附加传感装置，使得焊炬结构大为简化，参见图1；采用具有上伸出轴4b和下伸出轴4a的双轴伸空心轴电机4时，参见图2(a)和图2(b)，通过套装在电机上伸出轴4b上的光电开关装置23，可实现对电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点的检测，此时双轴伸空心轴电机4优选步进电机或直流电机。下面，针对不设置附加传感装置或采用所述内置光电编码器的情形，对电弧摇动/旋转频率的检测及标定方法说明如下：

电弧摇动/旋转频率标定方法的实施例：当所述电弧运动机构中不设置用于电弧摇动/旋转频率检测的附加传感装置时，焊前通过辅助测速装置如转速测速仪，在所述焊炬的控制器中，事先建立电弧摇动/旋转频率与空心轴电机4转速控制量之间的对应关系，实现对电弧摇动/旋转频率的事先标定，焊接时所述控制器按所标定值、使焊接电弧16作设定频率的摇动或旋转运动。具体地来说，其电弧摇动频率标定方法是包括如下步骤：

①在电弧摇动角度的设定值范围内，左右往复慢速地转动(如手动转动)通用型电磁式或光电开关式转速测速仪的测速轮或测速杆，期间所述测速仪中的测速开关每工作一次、所述测速仪就给出一次声或光的提示，借助所述测速仪的声/光提示功能，探测所述测速仪中的测速开关的圆周位置，并在使所述测速开关位于所述电弧摇动角度所覆盖的转角范围内后，观测在一个完整的往复转动过程中所述测速开关的工作次数k；

②将所述测速轮或测速杆紧压在所述焊炬的电弧运动输出轴的侧面或底端面上，使所述测速开关位于电弧摇动角度所覆盖的转角范围内；通过所述焊炬的控制器，设定电弧摇动角度和两侧停留时间后，调节所述驱动电机的转速控制量，使所述驱动电机转动所述电弧运动输出轴、带动所述测速轮或测速杆同步往复转动；

③检测所述电弧运动输出轴的往复转动频率，当所述测速仪上的转动频率读数值达到电弧摇动频率期望值的k倍大小时，将当前电机转速控制量作为所述电弧摇动频率在所述控制器中的设定值或标定值，从而实现对所述电弧摇动频率的标定。

其中，在所述步骤①中所述测速开关的工作次数k，实际上反映的是测速仪读数值与摇动频率实际值之比，相应地所述步骤①的操作可通过如下方法来替代：通过具有电弧摇动频率实时检测功能的现有摇动电弧焊炬，或通过采用光电开关装置23的本发明摇动电弧焊炬，对所述测速仪事先进行摇动频率校定，以确定测速仪读数值与摇动频率实际值的比值k，其中k为不小于1的正整数。

电弧摇动频率检测方法的实施例：摇动电弧焊前或焊接时，在焊丝2或电弧16围绕其摇动中点C作左右对称性圆弧形摇动18过程中，伺服电机驱动器根据单轴伸伺服型空心轴电机4的内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号、经解码后实时检测电机转动角位置，所述焊炬的控制器根据所述伺服电机驱动器产生的电机转动至左侧或右侧极限位置时的左侧或右侧定位完成脉冲电信号，检测所述电机每连续3次转动至所述极限位置或每连续2次转动至同侧极限位置所经历的时间t₁，例如检测从电机刚转动至左侧极限位置时起算、到电机经左侧停留后从左侧极限位置转动至右侧极限位置并经右侧停留后、再刚好转回左侧极限位置时为止所花费的时间t₁，在此检测期间电机3次转动至极限位置(其中2次左侧和1次右侧)、2次转动至左侧极限位置，从而实现对电弧摇动频率f₁的实时检测，其中f₁＝1/t₁。

在所述例举的一个完整摇动周期内，所述焊炬的控制器可先后检测到所述伺服电机驱动器输出的左侧定位完成脉冲、右侧定位完成脉冲和左侧定位完成脉冲的电信号，据此可完成对所述摇动时间t₁的计算和对电弧摇动频率f₁的实时检测。当所述电弧摇动频率检测方法与所述电弧摇动中点检测方法配合使用时，所述内置光电编码器优选为绝对式光电编码器。

电弧旋转频率检测方法的实施例：旋转电弧焊前或焊接时，在焊前的焊丝2或焊接过程中的电弧16围绕焊炬中心线1作一定半径的单向旋转运动19过程中，伺服电机驱动器根据所述单轴伸伺服型空心轴电机4的内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号、经解码后实时检测电机转动角位置，所述焊炬的控制器根据所述伺服电机驱动器发出的电机转动一周时的定位完成脉冲电信号，检测两个相邻的所述定位完成脉冲之间的时间间隔t₂，实现对电弧旋转频率f₂的实时检测，其中f₂＝1/t₂。

所述伺服电机驱动器具有位置信号解码、电机功率驱动和转动位置反馈控制等一体化功能，可采用与所述伺服电机配套的市售标准型，下同；所述电弧摇动频率或旋转频率的检测方法，还适用于其他具有类似摇动电弧或旋转电弧功能的焊炬。

电弧摇动中点检测方法的实施例

采用内置有绝对式光电编码器的单轴伸伺服型空心轴电机4时，所述电弧摇动中点检测方法的原理如图11所示。图中，4c为所述内置光电编码器的内置光栅盘，通过其中心孔4d套装并固定在电机轴上；11d为电弧运动输出轴，在本发明焊炬中所述电弧运动输出轴11d为馈电盘下伸出轴11b，其下端通过连接件机构15与导电杆机构17相接、上端通过联轴器5与所述空心轴电机4的下伸出轴4a固连，参见图1；O₁C₁线表示焊炬中心线1；A₁A₂线位于待焊工件表面、且与焊接速度V_w方向平行，当焊炬对准焊缝中心时A₁A₂线代表焊接坡口的中心线；CC₁线为从导电杆机构17中斜向伸出焊丝2的中心线，与A₁A₂线相交于C点、与O₁C₁线相交于C₁点；O₁D线表示所述电机的初始转动位置线；O₁ B₁线表示电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置线，其与A₁A₂线平行、与O₁C₁线相交于O₁点。

在焊炬初次安装或更换导电杆机构17后，所述空心轴电机4通过所述焊炬的电弧运动输出轴11d转动导电杆机构17、或通过手动方式转动导电杆机构17；在导电杆机构17从初始转动位置32开始转动的过程中，空心轴电机4的电机轴带动所述内置光栅盘4c同步转动，当从导电杆机构17中斜向送出的焊丝2刚好弯向焊接正前方(如图11所示)或正后方时，A₁A₂线、B₁O₁线、CC₁线和O₁C₁线同处在所述焊炬的中心平面内，焊丝中心线CC₁与A₁A₂线的交点C即为电弧摇动中点，此时电机的当前转动位置线O₁B₁即代表电机转动中点位置33；根据伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器记录当前位置处电机转动的绝对位置角θ、并将所述绝对位置角θ作为电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置33，实现在初次安装或更换所述导电杆机构17后对电弧摇动中点C的位置整定。

每次焊前，由于受到更换所述导电杆或所述导电嘴的影响、或受到其他人为因素的影响，使得从所述导电杆机构17中斜向送出的焊丝2往往不一定刚好弯向焊接方向的正前方(或正后方)，因此每次焊前都需要通过自动或人工方式寻找电弧摇动中点C。当通过自动检测方式寻找电弧摇动中点C时，根据所述伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器引导所述电机转动至事先整定的电机转动中点位置33，使从偏心或弯曲导电杆机构17中斜向送出的焊丝2自动弯向焊接正前方或正后方，实现焊前对电弧摇动中点C的自动检测定位。所述检测方法既适用于本发明焊炬，也适用于其他具有类似摇动电弧功能的焊炬。

概括起来，所述电弧摇动中点检测方法，包括如下步骤：

①当所述内置光电编码器为绝对式光电编码器时，转动所述焊炬的电弧运动输出轴11d，使从导电杆机构17中斜向送出的焊丝2弯向焊接正前方或正后方，此时根据伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器记录当前位置处电机转动的绝对位置角θ、并将所述绝对位置角θ作为电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置33，从而实现在初次安装或更换所述导电杆机构17后对电弧摇动中点C的位置整定；

②每次焊前，根据所述伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器引导所述电机转动至所述绝对位置角θ所对应的电机转动中点位置33处，使从所述导电杆机构17中斜向送出的焊丝2自动弯向焊接正前方或正后方，从而实现对电弧摇动中点C的焊前自动检测定位。

其中，优选地，采用由折弯导电杆17a和第一直型导电嘴17b构成的弯曲导电杆机构17、或采用由第二直型导电杆17e和与之斜向相接的第二直型导电嘴17f构成的弯曲导电杆机构17，并使所述导电杆通过连接件机构15与所述电弧运动输出轴11d(如与本发明焊炬的馈电盘下伸出轴11b)之间成相对位置固定一致的固连，此时即使在每次更换导电杆或导电嘴后，焊丝2相对于所述电弧运动输出轴11d的弯曲方向也始终保持不变，相应地所述步骤①的操作仅在所述导电杆机构17的初次安装调试时使用；或者，优选地，采用由电弧运动输出轴11d的折弯下部和第一直型导电嘴17b构成的弯曲导电杆机构17、或采用由电弧运动输出轴11d的第二直型下部和与之斜向相接的第二直型导电嘴17f构成的弯曲导电杆机构17，此时不通过连接件机构15就可使所述导电嘴与所述电弧运动输出轴11d之间始终成相对位置固定一致的固连，相应地所述步骤①的操作仅在导电杆机构17的初次安装调试时使用。

Claims (16)

1.一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，包括空心轴电机(4)、电机座(9)、电刷座(14)、馈电盘、联轴器(5)、导电杆机构(17)、以及电刷(7)及其压紧弹簧(6)，其特征是：电机座(9)为外中部设置有凸肩(9b)的柱状体，其一侧设置用于锁紧联轴器(5)的安装孔(9a)，其内设置有上小下大的阶梯形中心孔、其大孔(9g)内安装有压紧弹簧(6)；电刷座(14)内自上而下依次设置有十字沉孔(14m)和上大下小的中心孔，其十字沉孔(14m)内安装有电刷(7)，其大中心孔(14n)内安装有支承轴承(12)，其电刷座壁墙内设置有气路和/或冷却水路；所述馈电盘为具有上伸出轴(11a)和下伸出轴(11b)、中部设置有法兰台(11c)的圆柱体，所述馈电盘的上伸出轴(11a)依次穿过电刷(7)和压紧弹簧(6)后通过联轴器(5)在电机座(9)内与空心轴电机(4)的下伸出轴(4a)固连、使电刷(7)与馈电盘法兰台(11c)上端面成紧密滑动导电接触，所述馈电盘的下伸出轴(11b)穿过支承轴承(12)和电刷座(14)底部的小中心孔(14p)后直接与导电杆机构(17)相接、或通过连接件机构(15)与导电杆机构(17)相接；电机座(9)的上端面上固定安装有空心轴电机(4)、中部两侧凸肩(9b)通过连接螺钉与电刷座(14)的上端固连，电刷两侧连接电缆(7a)的一端与电刷(7)固连、另一端与固定在所述电机座(9)的凸肩(9b)上的电缆固定件(8a)相接；所述导电杆机构(17)为可调配或可伸缩的偏心或弯曲导电杆机构。

2.根据权利要求1所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：

所述可调配的导电杆机构(17)由导电杆和导电嘴构成，此时折弯导电杆(17a)与第一直型导电嘴(17b)相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第一直型导电杆(17c)与折弯导电嘴(17d)相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第二直型导电杆(17e)与第二直型导电嘴(17f)斜向相接、构成一种弯曲导电杆机构，或第一直型导电杆(17c)与偏心导电嘴(17h)相接、构成一种偏心导电杆机构；

或者，所述可调配的导电杆机构(17)直接由馈电盘下伸出轴(11b)和导电嘴构成，其馈电盘下伸出轴(11b)的第一直型下部与偏心导电嘴(17g)相接、构成一种偏心导电杆机构，或馈电盘下伸出轴(11b)的第一直型下部与折弯导电嘴(17d)相接、构成一种弯曲导电杆机构，或馈电盘下伸出轴(11b)的第二直型下部与第二直型导电嘴(17f)斜向相接、构成一种弯曲导电杆机构，或馈电盘下伸出轴(11b)的折弯下部与第一直型导电嘴(17b)相接、构成一种弯曲导电杆机构。

3.根据权利要求1所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：

所述可伸缩的导电杆机构(17)由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成；第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的外螺纹上段以相对可伸缩的螺纹连接方式、旋入起电弧运动输出轴(11d)作用的馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔内，其外螺纹下段上旋装有起连接件机构(15)作用的第一锁紧螺母(15a)，使第一锁紧螺母(15a)与所述馈电盘下伸出轴(11b)的下端面之间成锁紧连接，构成一种由所述可伸缩的导电杆机构(17)、以及第一锁紧螺母(15a)和所述电弧运动输出轴(11d)构成的导电杆机构伸缩调节装置；

或者，所述可伸缩的导电杆机构(17)由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体；所述导电杆机构的伸缩调节装置由所述可伸缩的导电杆机构(17)、连接件机构(15)、定向轴套(11e)、电弧运动输出轴(11d)构成，其连接件机构(15)由连接螺母(15b)、T型调节螺母(15c)和第二锁紧螺母(15d)构成，其定向轴套(11e)为纵向设置有腰形通孔的圆柱体或阶梯圆柱体、固定在起电弧运动输出轴(11d)作用的馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔内；第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的外螺纹段上段以可伸缩的滑动方式插入所述定向轴套(11e)的腰形通孔内、外螺纹段下段上自上而下依次旋装有T型调节螺母(15c)和第二锁紧螺母(15d)，连接螺母(15b)从下端套过T型调节螺母(15c)后与所述馈电盘下伸出轴(11b)下部的外螺纹相接，通过所述连接螺母(15b)下端的内凸肩压紧所述T型调节螺母(15c)的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母(15c)的上端面与所述馈电盘下伸出轴(11b)的下端面成压紧状态，并使第二锁紧螺母(15d)与所述T型调节螺母(15c)的下端面之间成锁紧连接；

其中，第一可伸缩导电杆或第二可伸缩导电杆为与第一直型导电嘴(17b)相接的折弯导电杆(17a)、或与折弯导电嘴(17d)或偏心导电嘴(17g)相接的第一直型导电杆(17c)、或与第二直型导电嘴(17f)斜向相接的第二直型导电杆(17e)，第一可伸缩导电嘴或第二可伸缩导电嘴为折弯导电嘴(17d)或偏心导电嘴(17g)。

4.根据权利要求3所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：第一锁紧螺母(15a)的内通孔自上而下依次包括长度为L₁的内螺纹孔和长度为L₂的光孔，所述馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔自下而上依次包括长度为L₃的内螺纹孔和长度为L₄的光孔，其中，L₂≥L₀，(L₃+L₄)等于(L_e+L₀)，L₀为可伸缩调节长度，L_e为第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴与所述馈电盘下伸出轴(11b)之间的螺纹啮合最短长度，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上部外螺纹段长度不小于(L₁+L_e+L₀)；或者，第二锁紧螺母(15d)的内通孔自上而下依次包括长度为L₅的内螺纹孔和长度为L₆的光孔，所述馈电盘下伸出轴(11b)下部的中心孔为长度为L₀的光孔，其中，L₆≥L₀，L₀为可伸缩调节长度。

5.根据权利要求1所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：在所述连接螺钉内纵向设置有用于连通焊接保护气体的通孔，其连接螺钉的下端与电刷座(14)壁墙内的内置气路相接、上端与焊接保护气体相接，使焊接保护气体经过所述连接螺钉内通孔和所述内置气路后、流入焊炬本体外接的喷嘴机构；和/或，在两支所述连接螺钉内纵向设置有用于连通冷却水的通孔，其设置在进水侧的连接螺钉的上端与冷却水引入端(25a)相接、下端与电刷座(14)壁墙内的内置冷却水路相接，其设置在出水侧的连接螺钉的上端与冷却水引出端(25b)相接、下端与所述内置冷却水路相接，使冷却水从所述进水侧的连接螺钉的内通孔流入、经过所述内置冷却水路后，从所述出水侧的连接螺钉的内通孔流出。

6.根据权利要求5所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：所述内置气路包括两路纵向气路、两路横向气路和一个环形气室；其中，所述环形气室为从电刷座(14)底部端面向上设置的大于所述小中心孔(14p)的中心沉孔；所述两路纵向气路和所述两路横向气路分别对称设置在所述环形气室的斜对侧位置上，其横向气路的一端与所述纵向气路的下端相接、另一端与所述环形气室相接，其纵向气路的上端与所述连接螺钉内通孔相接，使焊接保护气体经过所述连接螺钉内通孔、所述纵向气路、所述横向气路和所述环形气室后，再流入焊炬本体下端外接的套筒形喷嘴机构(28)。

7.根据权利要求5所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：所述内置冷却水路包括纵向进水通路(14f)、矩形横向水路(14h)和(14i)以及(14j)和(14k)、纵向出水通路(14g)；其中，所述矩形横向水路对称设置在电刷座(14)的底部壁墙内，所述纵向进水通路(14f)和所述纵向出水通路(14g)对称设置在所述横向水路的上方；所述纵向进水通路(14f)的上端与第三连接螺钉(22c)的内通孔相接、下端与所述横向水路相接，其纵向出水通路(14g)的上端与第四连接螺钉(22d)的内通孔相接、下端与所述横向水路相接，使冷却水经过第三连接螺钉(22c)内通孔、纵向进水通路(14f)、所述横向水路、纵向出水通路(14g)后，从第四连接螺钉(22d)内通孔流出。

8.根据权利要求1-7之一所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：所述焊炬还包括由侧板(21b)和顶板(21a)构成的倒L形支撑架，所述支撑架侧板(21b)的下侧与电刷座(14)固连，所述支撑架顶板(21a)的上端面上安装有焊炬联接头(20)、两侧面上固连有电缆连接头(8b)，使所述电刷(7)的连接电缆(7a)穿过电缆固定件(8a)后再与电缆连接头(8b)相接。

9.根据权利要求8所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬，其特征是：当所述焊炬包括所述支撑架时，所述空心轴电机(4)具有双伸出轴，其上伸出轴(4b)上设置有用于检测电弧摇动/旋转频率及电弧摇动中点C的光电开关装置(23)，所述光电开关装置(23)由外置光栅盘(23a)和光耦(23b)构成，其中所述光耦(23b)与所述支撑架固连。

10.一种摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征是，包括如下步骤：

①采用单轴伸空心轴电机(4)、或采用在电机上伸出轴(4b)上设置有光电开关装置(23)的双轴伸空心轴电机(4)作为摇动或旋转电弧焊炬的驱动电机，并通过所述焊炬的导电杆机构调配方法或伸缩调节方法调节所述导电杆机构(17)至合适长度后、或直接选用合适长度的所述导电杆机构(17)后，使焊丝(2)从偏心或弯曲导电杆机构(17)下端的导电嘴内孔中斜向送出；

②通过所述焊炬的控制器设定电弧摇动/旋转工艺参数，其中通过基于单轴伸伺服型空心轴电机(4)内置的光电编码器或所述双轴伸空心轴电机(4)外置的光电开关装置(23)传感的电弧摇动/旋转频率检测方法、或通过基于测速仪检测的电弧摇动/旋转频率标定方法，来调节并设定电弧摇动/旋转频率；在摇动电弧焊时，通过基于所述内置光电编码器或所述光电开关装置(23)传感的电弧摇动中点检测方法，使焊丝(2)自动弯向焊接正前方或正后方；

③通过焊炬本体内置气路和/或喷嘴机构外部气路，向焊炬本体外接的喷嘴机构提供焊接保护气体；所述驱动电机转动所述焊炬的电弧运动输出轴及与之下端相接的导电杆机构(17)，带动焊丝(2)端部的电弧(16)，围绕焊炬中心线(1)作单向旋转运动(19)或往复式圆弧形摇动(18)，同时根据所述电弧摇动/旋转频率检测方法、检测并显示电弧摇动或旋转频率，实现摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊接。

11.根据权利要求10所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征在于，所述电弧摇动中点检测方法，包括如下步骤：

①当所述内置光电编码器为绝对式光电编码器时，转动所述焊炬的电弧运动输出轴(11d)，使从导电杆机构(17)中斜向送出的焊丝(2)弯向焊接正前方或正后方，此时根据伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器记录当前位置处电机转动的绝对位置角θ、并将所述绝对位置角θ作为电弧摇动中点C所对应的电机转动中点位置(33)，实现在初次安装或更换所述导电杆机构(17)后对电弧摇动中点C的位置整定；

②每次焊前，根据所述伺服电机驱动器对所述内置光电编码器输出信号解码后所产生的电机转动角位置电脉冲信号、或直接根据所述内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号，所述焊炬的控制器引导所述电机转动至所述绝对位置角θ所对应的电机转动中点位置(33)处，使从所述导电杆机构(17)中斜向送出的焊丝(2)自动弯向焊接正前方或正后方，从而实现对电弧摇动中点C的焊前自动检测定位；

其中，当采用由折弯导电杆(17a)和第一直型导电嘴(17b)构成的弯曲导电杆机构(17)、或采用由第二直型导电杆(17e)和与之斜向相接的第二直型导电嘴(17f)构成的弯曲导电杆机构(17)、并使所述导电杆通过连接件机构(15)与所述电弧运动输出轴(11d)之间成相对位置固定一致的固连时，所述步骤①的操作仅在所述导电杆机构(17)的初次安装调试时使用；或者，当采用由电弧运动输出轴(11d)的折弯下部和第一直型导电嘴(17b)构成的弯曲导电杆机构(17)、或采用由电弧运动输出轴(11d)的第二直型下部和与之斜向相接的第二直型导电嘴(17f)构成的弯曲导电杆机构(17)时，所述步骤①的操作仅在导电杆机构(17)的初次安装调试时使用。

12.根据权利要求10所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征在于，所述频率检测方法包括电弧摇动频率检测方法和电弧旋转频率检测方法，其中：

所述电弧摇动频率检测方法，具体包括：在焊前的焊丝(2)或焊接过程中的电弧(16)围绕电弧摇动中点C作左右对称性圆弧形摇动(18)过程中，伺服电机驱动器根据所述伺服电机内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号、经解码后实时检测电机转动角位置，所述焊炬的控制器根据所述伺服电机驱动器输出的电机转动至左侧或右侧极限位置时的左侧或右侧定位完成脉冲电信号，检测所述电机每连续3次转动至所述极限位置或每连续2次转动至同侧极限位置所经历的时间t₁，实现对电弧摇动频率f₁的实时检测，其中f₁＝1/t₁；

所述电弧旋转频率检测方法，具体包括：在焊前的焊丝(2)或焊接过程中的电弧(16)围绕焊炬中心线(1)作单向旋转运动(19)过程中，伺服电机驱动器根据所述伺服电机内置光电编码器输出的电机转动角位置电信号、经解码后实时检测电机转动角位置，所述焊炬的控制器根据所述伺服电机驱动器输出的电机转动一周时的定位完成脉冲电信号，检测两个相邻的所述定位完成脉冲之间的时间间隔t₂，实现对电弧旋转频率f₂的实时检测，其中f₂＝1/t₂。

13.根据权利要求10所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征在于，所述导电杆机构调配方法，包括如下步骤：

①选配所述导电杆机构的构成：用外置式套筒形喷嘴机构(28)进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，使折弯导电杆(17a)与第一直型导电嘴(17b)相接、或第一直型导电杆(17c)与折弯导电嘴(17d)或偏心导电嘴(17g)相接、或第二直型导电杆(17e)与第二直型导电嘴(17f)斜向相接，构成一种可调配的偏心或弯曲导电杆机构(17)；或直接使所述电弧运动输出轴的第一直型下部与折弯导电嘴(17d)或偏心导电嘴(17g)相接、或第二直型下部与第二直型导电嘴(17f)斜向相接、或折弯下部与第一直型导电嘴(17b)相接，构成一种可调配的偏心或弯曲导电杆机构(17)；

②选配所述导电杆或所述导电嘴的长度：设定L_i为焊接当前待焊焊缝时所述导电杆机构(17)的当前竖直长度、L_i-1为焊接前层焊缝时所述导电杆机构的前次竖直长度，每焊完一层焊缝，就根据前层焊缝的填充金属高度h₀，按照L_i＝(L_i-1-h₀)的调节原则，更换使用更短的所述导电杆或所述导电嘴，以在喷嘴高度h₁保持一定时使焊炬高度h₂保持恒定值；

③选配电弧摇动角度、或选用旋转电弧焊接用导电杆机构长度的调节方式：摇动电弧焊接时，根据因更换所述直型导电嘴(17b)或(17f)或所述偏心导电嘴(17g)所引起的电弧摇动半径变化，按照sin(α_i/2)＝(R_i-1/R_i)·sin(α_i-1/2)的调节原则，相应调节电弧摇动角度至α_i，其中，R_i和α_i为焊接当前待焊焊缝时的当前电弧摇动半径和当前电弧摇动角度，R_i-1和α_i-1为焊接前层焊缝时的前次电弧摇动半径和前次电弧摇动角度；或摇动电弧焊接时，在更换使用具有更短竖直段的所述折弯导电嘴(17d)或所述导电杆后，使电弧摇动角度保持不变；或旋转电弧焊接时，按照使电弧旋转半径R保持恒定的调节原则，在所述步骤②中选用通过缩短所述导电杆或所述折弯导电嘴(17d)的竖直段长度，来实现对所述导电杆或所述导电嘴长度的调节；

④有条件结束调配过程：一旦所述导电杆机构(17)的下端部缩入或接近缩入所述套筒形喷嘴机构(28)时，则停止所述步骤②和③的调配过程；同时通过整体提升焊炬，使焊炬位置的每次提升量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀，以使焊炬高度h₂恒定，直至完成后续焊接。

14.根据权利要求10所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征在于，所述导电杆机构伸缩调节方法，包括如下步骤：

①松开与所述导电杆机构(17)中的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴成螺纹副连接的第一锁紧螺母(15a)，使第一锁紧螺母(15a)的上端面与所述焊炬的电弧运动输出轴(11d)的下端面脱离接触、成解锁状态；

②旋动第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴，使以螺纹连接方式旋入的第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的上端在所述电弧运动输出轴(11d)下部的中心孔内上缩或下伸；用外置式套筒形喷嘴机构(28)进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，第一可伸缩导电杆或第一可伸缩导电嘴的每次内缩调节量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀；

③反向旋动第一锁紧螺母(15a)，使第一锁紧螺母(15a)的上端面与所述电弧运动输出轴(11d)的下端面成锁紧状态，实现所述导电杆机构(17)长度的可伸缩调节；

其中，所述可伸缩的导电杆机构(17)由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成，或直接由上部带有外螺纹的第一可伸缩导电嘴构成。

15.根据权利要求10所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征在于，所述导电杆机构伸缩调节方法，包括如下步骤：

①调节准备：松开与所述导电杆机构(17)中的第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴上部的外螺纹成螺纹副连接的第二锁紧螺母(15d)，使第二锁紧螺母(15d)的上端面与同样旋装在所述外螺纹段上的T型调节螺母(15c)的下端面脱离接触、成解锁状态；松开与所述焊炬的电弧运动输出轴(11d)下部的外螺纹成螺纹副连接的连接螺母(15b)，使套装在所述连接螺母(15b)内的T型调节螺母(15c)上端与所述电弧运动输出轴(11d)的下端面脱离接触；

②调节实施：旋动所述T型调节螺母(15c)，使以滑动方式插入的第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的扁形上端、在固定于所述电弧运动输出轴(11d)下部中心孔内的圆柱形或阶梯圆柱形定向轴套(11e)的腰形通孔内上缩或下伸；用外置式套筒形喷嘴机构(28)进行窄间隙或窄坡口多层焊接时，第二可伸缩导电杆或第二可伸缩导电嘴的每次内缩调节量近似等于前层焊缝的填充金属高度h₀；

③调节结束：反向旋动并拧紧连接螺母(15b)，并通过所述连接螺母(15b)下端的内凸肩压紧所述T型调节螺母(15c)的顶端翻边法兰下端面、使所述T型调节螺母(15c)的上端面与所述电弧运动输出轴(11d)的下端面之间成压紧状态后，反向旋动第二锁紧螺母(15d)、使第二锁紧螺母(15d)的上端面与所述T型调节螺母(15c)的下端面成锁紧状态，实现所述导电杆机构(17)长度的可伸缩调节；

其中，所述可伸缩的导电杆机构(17)由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电杆和与之下端相接的导电嘴构成、或直接由上部带有外螺纹的第二可伸缩导电嘴构成，其外螺纹段为具有腰形横截面的扁形柱状体。

16.根据权利要求10所述的摇动/旋转电弧熔化极气体保护焊炬的使用方法，其特征在于，所述电弧摇动频率标定方法，包括如下步骤：

①在电弧摇动角度的设定值范围内，左右往复慢速地转动通用型电磁式或光电开关式转速测速仪的测速轮或测速杆，并通过所述测速仪的声/光提示功能，在使所述测速开关位于所述电弧摇动角度所覆盖的转角范围内后，观测在一个完整的往复转动过程中所述测速开关的工作次数k；

或者，通过具有电弧摇动频率实时检测功能的现有摇动电弧焊炬、或通过采用所述光电开关装置(23)的本发明摇动电弧焊炬，对所述测速仪进行摇动频率校准，以确定测速仪读数值与摇动频率实际值的比值k，其中k为不小于1的正整数；

②将所述测速轮或测速杆紧压在所述焊炬的电弧运动输出轴的侧面或底端面上，使所述测速开关位于电弧摇动角度所覆盖的转角范围内；通过所述焊炬的控制器，设定电弧摇动角度和两侧停留时间后，调节所述驱动电机的转速控制量，使所述驱动电机转动所述电弧运动输出轴、带动所述测速轮或测速杆同步往复转动；

③检测所述电弧运动输出轴的往复转动频率，当所述测速仪上的转动频率读数值达到电弧摇动频率期望值的k倍大小时，将当前电机转速控制量作为所述电弧摇动频率在所述控制器中的设定值或标定值，从而实现对所述电弧摇动频率的标定。

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