专利名称：用于焊丝送丝机的改进接触器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及电弧焊接，并且特别涉及改进的焊丝送丝机接触器。
背景技术：
典型焊接系统包括电源和焊丝送丝机以及焊条丝的供应(典型地在线轴上)，并且也可包括可选择的保护气体的供应。焊丝穿过焊炬电缆输送到焊炬或焊枪，并且经由焊炬电缆中的电线为焊炬提供电力。在焊炬中的导电接触器应用焊接电力到电极以用来在电极的暴露部分和工件之间产生电弧。如果在例如气体金属电弧焊接(GMAW)过程中使用外部保护气体，焊炬电缆也包括提供加压气体以将焊接电弧和焊接金属与外界环境屏蔽的通路。焊丝送丝机典型地包括含有辊子的机动化焊丝输送系统，辊子引导焊条在焊炬电缆中从供应盘穿过管子，在那里焊丝输送设备可包括在电源罩体中或可为分开地固定。便携式焊丝送丝机通常用在造船厂和其它焊接操作的位置经常改变且距离电源较远的情况下。电源电缆也已知为电极电缆，从电源连接电力到远程焊丝送丝机来给机动化输送系统提供动力，并且提供焊接电流到焊接操作生成焊接电弧。便携式焊丝送丝机通过焊炬电缆连接到焊炬，焊矩电缆具有用来从焊丝送丝机提供电力给焊炬的电线，和用来传递焊丝电极的内部的管子，在那里焊炬电缆还可具有用来输送保护气体到焊炬和/或用来经焊炬循环冷却流体的选择通路。便携式焊丝输送系统包括含有用来连接电源电缆到母线的输入卷(input crimp)或终端接线片的壳体或罩体，和连接到焊炬电缆的输出端，其焊接电力同由机动化焊丝送丝机构驱动的焊丝一起提供。
便携式焊丝送丝机包括机动化焊丝输送系统和在其中的控制电路，且其通常从电源通过电弧电流提供电力，并且包括用来转换电弧电流到焊炬电缆的装置，例如接触器。在焊炬上的触发器关闭开关来启动焊接操作，这使接触器提供焊接电流到焊炬电缆并且也起动电动机来输送焊丝到焊炬电缆。因为焊接电弧电流流过并且通过便携式输送机的接触器来打开或关闭，接触器终端和导电元件必须有能力承受在焊接操作中出现的高电流，在那里焊接电流的典型范围为大约150到350amp。然而，被提议的用来增加焊接生产率的新焊接处理大多要求更高的电流，因此热或电压力存在于现存电缆输送机接触器中。然而，如空间、成本和重量考虑因素限制了在现存便携式焊丝送丝机壳体中简单放入较大接触器的能力，并且此类重新设计不能为将新的较高电流焊接处理应用到现存焊丝输送系统中提供解决方案。因此，需要改进的便携式焊丝送丝机和接触器以允许在现存焊丝送丝机中使用新焊接处理的控制方式来易于对焊接操作提供焊接电流，使允许在现存焊丝输送设计中使用新焊接处理。
发明内容
现在提出本发明的一个或多个方面的总结以易于对其的基本理解，其中该总结不是本发明的广泛的总的看法，并且既不希望确定本发明的某些元素，也不希望叙述本发明的范围。相反，总结的主要目的是为了在下文中更详细的提出之前以简化的形式提出本发明的一些概念。本发明提供了便携式焊丝输送设备和接触器开关装置以在焊接操作期间为焊枪或焊炬提供焊丝和电力。焊丝输送接触器包括由基本上不含锌的铜材料(如铜或碲铜)制成的终端接线柱，以提供比黄铜或其它接线柱材料较大改进的热和电传导率，并且接线柱可包括由锡合金制成的触点用来接触导电桥部件以将电源电缆连接到焊炬电缆。另外，如果接触器过热，接触器可包括提供指示接触器温度的温度信号的热传感器以允许焊丝输送控制电路来中断焊接电流。本发明因此易于在便携式焊丝设计中使用新高电流焊接处理而不需要增加焊丝输送成本、重量和尺寸等，并且也允许为该使用来改进现存焊丝输送接触器。
本发明的一个方面涉及一种便携式焊丝输送设备，其中包括接触器、输出端和机动化焊丝输送系统。接触器包括第一和第二电终端，第一和第二电终端分别包含基本上不含锌(如具有少于大约20％重量的锌)的铜柱，第一终端在铜柱处连接于电源电缆。在一个实施例中，接触器终端接线柱包括含有锡合金触点的由铜或碲铜制成的体。导电桥部件被提供在接触器中，其可在第一和第二位置之间移动来分别有选择地连接终端或分离终端，并且接触器还包括根据具有相应的第一和第二状态来在第一和第二位置之间有选择地移动电桥部件的螺线管或其它触发器。焊丝输送设备还包含连接到第二接触器终端的输出端以提供电力，和引导焊丝穿过焊炬电缆从焊丝供应到输出端来提供焊丝到焊接操作的机动化焊丝输送系统。在一个实施例中，接触器包含例如热电偶、自动调温器、电热调节器或RTD等热传感器，其能够被安装在接触器的任意部位或与之连接的母线上，例如直接在端接线柱的一个上。在本发明的另一方面，提供焊丝输送控制电路，其连接于接触器、输出端、热传感器和焊丝输送系统，并且根据来自热传感器的温度信号和来自连接到输出端的焊炬的触发器信号来提供接触器控制信号。
本发明的其它方面提供了便携式焊丝输送设备的接触器。接触器包含第一和第二电终端，第一和第二电终端含有由基本上不含锌的材料(例如铜或碲铜)制成的接线柱。接触器还包括在电连接第一和第二终端的第一位置和桥部件与一个或两个终端分离的第二位置之间移动的导电桥部件，以及接触器，接触器可根据接触器控制信号来操作以在第一和第二位置之间有选择地移动桥部件。接触器还可包含提供指示接触器温度的温度信号的热传感器，热传感器在一个实施例中安装在第一和第二接线柱中之一上，并且接线柱可各自包含同桥部件电接触的导电接线柱触点，接线柱触点包括锡合金。
下列描述和附图详细阐明了本发明的某些说明性的实施方式，其指示了几种本发明原则能够被实现的示范性的方式。当同附图一起考虑时，本发明其它目标、优点和新颖性特征从本发明的下列详细描述中可变得明显，其为图1是表示根据本发明一个或多个方面的含有便携式焊丝输送设备的示范性焊接系统的简化侧视图；图2是在图1中显示的焊丝输送设备示范性的焊丝送丝机接触器的侧视图，接触器具有铜或碲铜端接线柱和根据本发明的热传感器；图3A和3B分别是在图2中显示的焊丝送丝机接触器的示范性的终端接线柱的侧视图和端视图；图4是图2中显示的示范性的焊丝送丝机接触器含有在第一关闭位置连接接触器终端接线柱到另一个的桥接部件的局部截面的侧视图；和图5是图2和4中显示的示范性的焊丝送丝机接触器含有位于第二打开位置从另一个电分离接触器终端接线柱的局部截面的侧视图。
具体实施例方式
本发明的一个或多个实施例或实施方式同附图一起在下文中描述，其中如参考数字用于参考全部部件，并且其中显示的结构不必安比例绘制。
在图1中显示的焊接系统中，其包括电源4、便携式焊丝送丝机10和焊枪或焊炬20，焊枪或焊炬20通过焊炬电缆22连接到焊丝送丝机10上，并具有经由机动化焊丝输送系统12和连接到焊炬电缆22的输出端8而从供应辊子26向焊炬电缆22提供焊接电极焊丝28的焊丝输送机10。电源4经由用于有选择地将焊接信号应用到焊接处理中的输入电缆(电极导线)5并通过由电缆5形成的电路来转换输入电力以提供焊接电流和电压波形，含有第一母线7a的焊丝送丝机输入6和接触器类型的装置50，并且通过第二(如输出端)母线7b和输出端电缆58在焊丝送丝机输出端8提供从接触器50到焊炬电缆22的连接。工件接地电缆(工作导线)5a连接到工件WP并接地以提供电流回路，并且在焊丝送丝机10中提供从工件WP到控制电路30的工件感知电缆22a。控制电路30连接到接触器50、输出端8和焊丝输送系统12，并且通过根据经由输出端8来自焊炬20的触发器24的触发器信号38来提供接触器控制信号32和焊丝输送控制信号36而进行操作以控制接触器50和焊丝输送系统12的操作状态。而且根据本发明的一个方面，接触器50可包括向控制电路30提供温度信号56的热传感器54。在这点上，控制电路30根据温度信号56和触发器信号38生成接触器控制信号32，其中当焊炬触发器24被触发以及温度信号56显示接触器50低于预定的阈值温度时，在第一状态控制电路提供接触器控制信号32来将输入接线柱52a电连接到输出端接线柱52b，并且当触发器24没有被触发或接触器50大于或等于阈值温度时，在第二状态使接线柱52a和52b互相之间电分离。在这种方式，接触器50的操作状态决定电力是否被提供到输出端8，并且因此控制经焊炬20和电缆22而施加到焊接工件WP上的焊接电流。机动化输送系统12也从接触器50(如从第二母线7b)的输出端端接收电力，从而当接触器50在第一位置被关闭时，系统12以已控制的速率经由输出端8从供应辊子26提供焊丝28到焊接电缆22。辊子26可在焊丝输送机壳体罩体10a的内部或外部，其中焊丝28经由包括驱动一个或多个输送卷14的电动机16的输送系统12而从供应辊子26拖曳或放出以通过焊炬电缆22将焊丝28从辊子26引导到输出端8来向焊接操作供应焊丝28。焊丝输送电动机16可分别经由所示的接触器50和输出端母线7b供应或可由来自电源的电力驱动。焊丝输送机10也可包括用来经由焊炬22将保护气体引导到焊接操作的设备(没有显示)。在焊接处理的操作中，操作者在焊炬20上触发触发器24，引起关闭/打开信号32的触发，从而接触器50的螺线管触发器60将电终端52a和52b互相电连接。电终端52a和52b的连接在焊丝送丝机10的输入6通过接触器50开启从电源10的焊接信号的供应，在此触发器启动也控制机动化输送系统12的操作。
同样参考图2-5，接触器50分别包含包括第一和第二接触器接线柱52a和52b的第一和第二电终端，并且根据来自控制电路30的接触器控制信号32来进行操作以在第一(如关闭)操作状态或位置有选择性地提供电连接，并且在第二(如打开)位置将电终端52a和52b互相之间电分离或隔离。接触器50包括含有线圈66的螺线管触发器60，螺线管触发器60根据选择地激发或不激发接触器螺线管触发器60线圈的接触器控制信号32来移动用来有选择性地连接或分离终端接线柱52的导电桥部件62(图4和5)。如图3A和3B所示，接触器终端接线柱52由基本上不含锌的铜材料(例如，实例中所示的铜或碲铜)制成，并且可包括由锡合金制成的触点部分52c(图3A和3B)以在接触器壳体50a的内部来有选择地接触移动桥部件62。发明者考虑到铜、碲铜和其它基本上不含锌的铜提供较冷的热连接，并且因此允许接线柱52来在比在黄铜或其它传统接触器终端接线柱高的电流下进行操作，从而允许焊丝送丝机操作与新高电流焊接处理结合而不需要重新设计较大接触器接线柱。这反过来允许现存的焊丝送丝机接触器将被改进为具有基本上不含锌的铜接线柱52和新焊丝送丝机10且无需增加尺寸、重量等。示范性的接线柱52(图3A和3B)包括含有头52e的铜或碲铜主体52d、圆柱基座52f和从基座52f延伸到底端52h的螺纹部分52g，头52e包括延伸穿过锡合金接触部分52c的六角凹槽52i来允许紧固终端接线柱52到接触器壳体50a(图4和5)上。如图2所示，输入电缆5同通过螺栓72a、垫片72b和螺母72c而被紧固到输入母线7a上的弯曲连接器70连接，并且L形的导电条74经由螺栓76a、垫片76b、78a和螺母76c、78b将母线7a连接到第一终端接线柱52a。当接触器50在关闭状态时，使用垫片79a和螺母79b将第二接触器终端接线柱52b连接到第二或输出端母线7b上以向焊丝输送系统12和输出端电缆58提供转换的电力。
如图4和5进一步所示，接触器50也包括连接到螺线管触发器60的轴68上的导电桥部件62，并且导电桥部件62可在桥部件62将接线柱52a和52b互相之间电连接的第一位置(图4)和桥部件62从接线柱52分离从而电分离接触器终端并抑制电流到达焊炬20和焊丝输送系统12的第二位置(图5)之间根据通过控制电路30传输到螺线管线圈66的接触器控制信号32来进行移动。导电桥部件62可为任意合适的导电材料，并且可包括如图4和5所示的面对终端接线柱52的触点52c的导电触点62a。接触器50也包括弹簧86以将导电桥部件偏压图5的第二(打开)位置，从而随着控制信号32的减少，接触器50移向自动放故障的打开位置。如图4所示，应用到螺线管线圈66的第一状态的控制信号32引起螺线管轴68来将处于第一方向80(图4)的桥部件移动到用来连接接线柱52a和52b的第一位置。应用第二信号状态32将处于第二相对方向82(图5)上的桥部件62移动到将桥部件62从接线柱52有效分离从而使接线柱52互相之间电分离的第二位置。
本发明的其它方面提供热传感器54作为接触器50的零件，传感器54可被安装在任意适合的位置以测量接触器温度并向控制电路30(图1)提供显示接触器50温度的温度信号56。传感器54可为提供的任意装置，并且接触器温度的显示包括提供二进制信号显示是否接触器温度在预定的阈值温度之上或之下的装置，包括但不限于热电偶、自动调温器、电热调节器、RTDs等。在图4和5所示的一个实例中，热传感器54安装在接线柱52中的一个上。在另一个可能的实施例中，热传感器54a安装在母线7a、7b的一个上来向控制电路30提供温度信号56a。控制电路30进行操作以通过根据来自传感器54(54a)的温度信号56(或56a)和来自连接到输出端8(图1)的焊炬的触发器信号38来控制接触器50的操作状态。在所示的实施例中，当焊炬触发器24被触发且温度信号56(56a)显示触发器50在预定阈值温度之下时，控制电路30提供第一状态的信号32来使接触器52短路。否则，当触发器24没有被触发或接触器50在阈值温度或之下时，控制电路30提供第二状态的信号32以使接线柱52互相分离。以这种方式，如果输入6过热，则热传感器54和控制电路30可有选择性地抑制向焊炬电缆22供应焊接电流，可选择阈值以对应于输入连接6的高阻抗状态或接线柱52的过热，并且温度信号56可视情况被用于控制电路30来改变操作者到高温状态。
本发明在此关于一个或多个示范性的实施方式或实施例被显示和描述，尽管对于本领域技术人员在阅读和理解说明书和附图时同样的改变和改进将出现。尤其是通过上述部件(装配体、装置、系统、电路和类似的)对于各种功能的执行，术语(包括对“装置”的参考)用于描述如希望对应的部件，除非另外指出，对于任何执行所述部件的特定功能(如功能相等)，即使结构不相等于公开的在本发明的所示实例中执行功能的结构。另外，虽然本发明的特别特征仅仅对应于少数实施例中被公开的一个，如特征可结合其它实施例的一个或多个其它特征为任何给定的或特别的应用的可期望的和优点。术语“包括”、“具有”、“有”、“含有”，其中的变化被用在详细描述和/或在权利要求中，如对于术语“包含”术语被期望包括在相似的方式。
权利要求
1.一种为焊炬提供焊丝和电力的便携式焊丝输送设备，其包含接触器包括第一电终端，其连接到电源电缆，所述第一终端包含由基本上不含锌的铜材料制成的第一接线柱；第二电终端，其包含由基本上不含锌的铜材料制成的第二接线柱；导电桥部件，其可在所述桥部件将所述第一电终端电连接到所述第二电终端的第一位置和所述桥部件与所述第一和第二电终端中至少一个分离以使所述终端互相之间电分离的第二位置之间移动；和触发器，其可根据接触器控制信号来进行操作以在所述第一和第二位置之间有选择性地移动所述桥部件，所述控制信号具有所述触发器移动所述桥部件到所述第一位置的第一状态，和所述触发器移动所述桥部件到所述第二位置的第二状态；输出端，其连接到所述第二接触器终端来向焊炬电缆提供电力和焊丝；和机动化焊丝输送系统，其包括电动机和由所述电机驱动的输送辊子以将焊丝从焊丝供应源引导到所述输出端来通过所述焊炬电缆向焊接操作供应所述焊丝。
2.根据权利要求1所述便携式焊丝输送设备，其中所述接触器包含热传感器。
3.根据权利要求2所述便携式焊丝输送设备，其中所述热传感器为热电偶、自动调温器、电热调节器和RTDs中之一。
4.根据权利要求2所述便携式焊丝输送设备，其中所述热传感器安装在所述第一和第二接线柱中之一上。
5.根据权利要求2所述便携式焊丝输送设备，其中所述输入端还包含连接于所述接触器、所述输出端、所述热传感器和所述机动化焊丝输送系统上的控制电路，可对所述控制电路进行操作以通过根据来自所述热传感器的温度信号和来自连接到所述输出端的触发器信号提供所述接触器控制信号来控制所述接触器的操作状态。
6.根据权利要求5所述便携式焊丝输送设备，其中当焊炬的触发器被触发且所述温度信号显示所述接触器位于预定阈值温度之下时，所述控制电路提供所述第一状态的所述接触器控制信号，并且当所述触发器没有被触发时或当所述接触器在所述阈值温度之上时，其中所述控制电路提供所述第二状态的所述接触器控制信号。
7.根据权利要求2所述便携式焊丝输送设备，其中所述第一和第二接线柱分别包含具有螺纹体部分和头的铜或碲铜主体，且其中当所述桥部件在所述第一位置时，所述接线柱分别包含同所述桥部件电接触的导电接线柱触点。
8.根据权利要求7所述便携式焊丝输送设备，其中所述导电接线柱触点包含锌合金。
9.根据权利要求2所述便携式焊丝输送设备，其中所述导电桥部件包含桥主体和导电桥触点以用于在所述桥部件在所述第一位置时与接线柱电接触。
10.根据权利要求9所述便携式焊丝输送设备，其中所述导电桥触点包含锌合金。
11.根据权利要求1所述便携式焊丝输送设备，其中所述第一和第二接线柱分别包含具有螺纹体部分和头的铜或碲铜主体，且其中当所述桥部件在所述第一位置时，所述接线柱分别包含同所述桥部件电接触的导电接线柱触点。
12.根据权利要求11所述便携式焊丝输送设备，其中所述导电接线柱触点包含锌合金。
13.根据权利要求1所述便携式焊丝输送设备，其中所述导电桥部件包含桥主体和导电桥触点以用于在所述桥部件在所述第一位置时与接线柱电接触。
14.根据权利要求13所述便携式焊丝输送设备，其中所述导电桥触点包含锌合金。
15.根据权利要求1所述便携式焊丝输送设备，其中所述触发器是螺线管。
16.根据权利要求1所述便携式焊丝输送设备，其中所述第一和第二接线柱由铜或碲铜材料制成。
17.便携式焊丝输送设备的接触器，其包括第一电终端，其连接到电源电缆，所述第一终端包含由基本上不含锌的铜材料制成的第一接线柱；第二电终端，其包含由基本上不含锌的铜材料制成的第二接线柱；导电桥部件，其可在所述桥部件将所述第一电终端电连接到所述第二电终端的第一位置和所述桥部件与所述第一和第二电终端中至少一个分离以使所述终端互相之间电分离的第二位置之间移动；和触发器，其可根据接触器控制信号来进行操作以在所述第一和第二位置之间有选择性地移动所述桥部件，所述控制信号具有所述触发器移动所述桥部件到所述第一位置的第一状态，和所述触发器移动所述桥部件到所述第二位置的第二状态。
18.根据权利要求17所述接触器，还包含提供所述接触器的温度的温度信号指示的热传感器。
19.根据权利要求18所述接触器，其中所述热传感器安装在所述第一和第二接线柱中之一上。
20.根据权利要求17所述接触器，其中当所述桥部件在所述第一位置时，所述第一和第二接线柱分别包含用于同所述桥部件电接触的导电接线柱触点，所述导电接线柱触点包含锌合金。
21.根据权利要求17所述接触器，其中所述导电桥部件包含桥主体和当所述桥部件在所述第一位置时同接线柱接触的导电桥触点，所述导电桥触点包含锌合金。
22.根据权利要求17所述接触器，其中所述第一和第二接线柱由铜或碲铜材料制成。
全文摘要
一种为焊炬提供焊丝和电力的便携式焊丝输送设备，其包括含有第一第二铜或碲铜终端接线柱的接触器，移向电接触或分离端的导电桥部件，并且根据控制信号来控制桥移动的触发器。接触器也可包括热传感器，焊丝输送设备可包括控制电路以根据来自热传感器的温度信号和来自焊炬的触发器信号提供接触器控制信号。
文档编号B23K9/10GK1919517SQ200610101880
公开日2007年2月28日 申请日期2006年7月12日 优先权日2005年8月17日
发明者肯尼斯·L.·贾斯蒂斯 申请人:林肯环球公司