[實用新型]一種用于窄間隙埋弧自動焊的導電嘴偏擺機構

有效

• 申請號: 201020125892.5
• 申請日: 2010-03-05
• 公開（公告）號: CN201677124U
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 華愛兵;蹇智勇
• 申請（專利權）人: 華愛兵;蹇智勇
• 主分類號: B23K9/28
• 分類號: B23K9/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及一種用于窄間隙埋弧自動焊的導電嘴偏擺機構，適用于厚板焊接自動化技術領域。

背景技術

窄間隙埋弧自動焊具有焊縫金屬填充量少、熱輸入量低、焊縫綜合性能好、效率高等優點，在厚板焊接領域得到了較為廣泛的應用。目前窄間隙埋弧自動焊大多采用一層兩道的焊接方法，即每一層焊縫由兩道焊縫組成，此時為了確保側壁的可靠熔合且不出現夾渣等焊接缺陷，進行每一道焊縫焊接時，焊絲端頭必須偏向各自接近的坡口側壁，這就是窄間隙埋弧自動焊的排焊道工藝。

目前實現排焊道工藝流行兩種方案，其一是導電嘴偏擺型，即利用動力裝置(電機、油缸、氣缸等)驅動，通過搖桿或者偏心輪等傳動機構使導電嘴從坡口的一側偏擺到另一側，這是一種非線性控制方式，即電機的控制脈沖數與導電嘴的偏擺角度不呈正比例關系，同時搖桿或者偏心輪的反向間隙一般較大且不均勻，因此導電嘴偏擺角度的可重復性和可調節性較差；其二是導電嘴旋轉型，即導電嘴具有一定的彎度，每焊完一側后動力裝置(電機、油缸、氣缸等)驅動齒輪傳動裝置使導電桿和導電嘴一起旋轉到另一側，這屬于線形控制方式，能夠精確地調節焊槍角度。但是與前者相比，后者存在兩個缺點：一是后者的承載能力較弱，一般不適合粗絲窄間隙埋弧自動焊；二是偏擺型導電嘴使得電弧能夠垂直或者接近垂直作用于側壁的加熱區域，電弧熱和電弧力作用于側壁的能力較強，有利于側壁的可靠熔合，而旋轉型導電嘴則不具備這種能力。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服了當前窄間隙埋弧自動焊排焊道工藝所存在的控制效果差、側壁熔合能力不足等問題，提出了一種全新的、實用的、齒輪與齒條組合傳動的偏擺型導電嘴機構。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。該機構包括伺服電機、與伺服電機輸出軸相連接的減速機、與減速機輸出軸相連接的主動齒輪、以及齒條、從動齒輪和導電嘴。其中，主動齒輪與齒條相嚙合，主動齒輪能夠帶動齒條上下移動，齒條與從動齒輪相嚙合，齒條能夠帶動從動齒輪轉動，導?電嘴與從動齒輪固定連接。

本實用新型采用主動齒輪與齒條、齒條與從動齒輪的這種組合傳動方式，主動齒輪與齒條以及齒條與從動齒輪之間的嚙合傳動確保傳動間隙較小，并且在不同的嚙合位置具有一致、均勻的正反向傳動間隙，這種類型的傳動間隙便于通過軟件編程的補償方法加以消除。

本實用新型具有線性控制方式，即導電嘴的偏擺方向取決于伺服電機的旋轉方向，導電嘴的偏擺速度由伺服電機的旋轉速度決定，導電嘴的偏擺位置取決于伺服電機的旋轉角度。

本實用新型中主動齒輪、齒條和從動齒輪的模數均為0.3～0.6，主動齒輪和從動齒輪的齒數均為12～15，齒條的厚度為2mm～4mm。由于窄間隙埋弧自動焊的坡口寬度較窄，一般在18mm～24mm之間，這對主動齒輪、齒條以及從動齒輪的尺寸提出了嚴格要求，如果主動齒輪和從動齒輪的模數設計過大，勢必增大主動齒輪和從動齒輪的外徑，相應地窄間隙埋弧自動焊的焊槍厚度變大，使得坡口寬度設計加大，從而失去窄間隙埋弧自動焊的工藝優勢；如果主動齒輪和從動齒輪的模數設計過小，主動齒輪和從動齒輪的強度勢必較小，容易導致齒斷裂，實驗表明主動齒輪和從動齒輪的模數在0.3～0.6之間，并且主動齒輪和從動齒輪的齒數為12～15時較為合適。齒條的齒數設計沒有特殊要求，只要能夠確保導電嘴的偏擺角度在設計范圍之間即可，但是齒條的厚度在確保齒條可靠傳動的條件下要足夠小，齒條厚度的設計范圍在2mm～4mm之間較為合適。

窄間隙埋弧自動焊的坡口較深，一般不小于50mm，焊接過程中坡口內部溫度通常會很高(接近600攝氏度)，這對主動齒輪與齒條以及從動齒輪的高溫性能提出了很高的要求，實驗表明用于制作主動齒輪與齒條以及從動齒輪的材料必須具有紅硬性(在650～800攝氏度時能夠確保硬度大于HRC60)，同時這種材料在常溫下還不能生銹，這樣的材料可以選擇熱作模具鋼HM3，耐熱耐腐蝕鋼Cr15Ni36W3Ti、CR24Al2Si等。

本實用新型具有以下優點：

1)本實用新型采用齒輪與齒條的這種組合傳動方式，齒輪與齒條之間的嚙合傳動確保傳動間隙較小，并且在不同的嚙合位置具有一致、均勻的正反向傳動間隙，便于通過軟件編程的方法加以消除；

2)本實用新型為線性控制方式，導電嘴的偏擺方向、偏擺速度和偏擺位?置分別取決于伺服電機的旋轉方向、旋轉速度和旋轉角度，這種控制方式具有控制精度高、可重復性和可調節性好等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的技術方案的示意圖

圖2為本實用新型在窄間隙自動埋弧焊中的應用示意圖