专利名称：一种用于窄间隙埋弧自动焊的导电嘴偏摆机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于窄间隙埋弧自动焊的导电嘴偏摆机构，适用于厚板焊接 自动化技术领域。
背景技术：
窄间隙埋弧自动焊具有焊缝金属填充量少、热输入量低、焊缝综合性能好、效率高 等优点，在厚板焊接领域得到了较为广泛的应用。目前窄间隙埋弧自动焊大多采用一层两 道的焊接方法，即每一层焊缝由两道焊缝组成，此时为了确保侧壁的可靠熔合且不出现夹 渣等焊接缺陷，进行每一道焊缝焊接时，焊丝端头必须偏向各自接近的坡口侧壁，这就是窄 间隙埋弧自动焊的排焊道工艺。目前实现排焊道工艺流行两种方案，其一是导电嘴偏摆型，即利用动力装置(电 机、油缸、气缸等)驱动，通过摇杆或者偏心轮等传动机构使导电嘴从坡口的一侧偏摆到另 一侧，这是一种非线性控制方式，即电机的控制脉冲数与导电嘴的偏摆角度不呈正比例关 系，同时摇杆或者偏心轮的反向间隙一般较大且不均勻，因此导电嘴偏摆角度的可重复性 和可调节性较差；其二是导电嘴旋转型，即导电嘴具有一定的弯度，每焊完一侧后动力装置 (电机、油缸、气缸等)驱动齿轮传动装置使导电杆和导电嘴一起旋转到另一侧，这属于线 形控制方式，能够精确地调节焊枪角度。但是与前者相比，后者存在两个缺点一是后者的 承载能力较弱，一般不适合粗丝窄间隙埋弧自动焊；二是偏摆型导电嘴使得电弧能够垂直 或者接近垂直作用于侧壁的加热区域，电弧热和电弧力作用于侧壁的能力较强，有利于侧 壁的可靠熔合，而旋转型导电嘴则不具备这种能力。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服了当前窄间隙埋弧自动焊排焊道工艺所存在的控制 效果差、侧壁熔合能力不足等问题，提出了一种全新的、实用的、齿轮与齿条组合传动的偏 摆型导电嘴机构。为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。该机构包括伺服电机、与伺 服电机输出轴相连接的减速机、与减速机输出轴相连接的主动齿轮、以及齿条、从动齿轮和 导电嘴。其中，主动齿轮与齿条相啮合，主动齿轮能够带动齿条上下移动，齿条与从动齿轮 相啮合，齿条能够带动从动齿轮转动，导电嘴与从动齿轮固定连接。本实用新型采用主动齿轮与齿条、齿条与从动齿轮的这种组合传动方式，主动齿 轮与齿条以及齿条与从动齿轮之间的啮合传动确保传动间隙较小，并且在不同的啮合位置 具有一致、均勻的正反向传动间隙，这种类型的传动间隙便于通过软件编程的补偿方法加 以消除。本实用新型具有线性控制方式，即导电嘴的偏摆方向取决于伺服电机的旋转方 向，导电嘴的偏摆速度由伺服电机的旋转速度决定，导电嘴的偏摆位置取决于伺服电机的 旋转角度。[0008]本实用新型中主动齿轮、齿条和从动齿轮的模数均为0. 3 0. 6，主动齿轮和从动 齿轮的齿数均为12 15，齿条的厚度为2mm 4mm。由于窄间隙埋弧自动焊的坡口宽度较 窄，一般在18mm 24mm之间，这对主动齿轮、齿条以及从动齿轮的尺寸提出了严格要求，如 果主动齿轮和从动齿轮的模数设计过大，势必增大主动齿轮和从动齿轮的外径，相应地窄 间隙埋弧自动焊的焊枪厚度变大，使得坡口宽度设计加大，从而失去窄间隙埋弧自动焊的 工艺优势；如果主动齿轮和从动齿轮的模数设计过小，主动齿轮和从动齿轮的强度势必较 小，容易导致齿断裂，实验表明主动齿轮和从动齿轮的模数在0. 3 0. 6之间，并且主动齿 轮和从动齿轮的齿数为12 15时较为合适。齿条的齿数设计没有特殊要求，只要能够确 保导电嘴的偏摆角度在设计范围之间即可，但是齿条的厚度在确保齿条可靠传动的条件下 要足够小，齿条厚度的设计范围在2mm 4mm之间较为合适。窄间隙埋弧自动焊的坡口较深，一般不小于50mm，焊接过程中坡口内部温度通常 会很高(接近600摄氏度)，这对主动齿轮与齿条以及从动齿轮的高温性能提出了很高的要 求，实验表明用于制作主动齿轮与齿条以及从动齿轮的材料必须具有红硬性(在650 800 摄氏度时能够确保硬度大于HRC60)，同时这种材料在常温下还不能生锈，这样的材料可以 选择热作模具钢HM3，耐热耐腐蚀钢Crl5Ni36W3Ti、CR24A12Si等。本实用新型具有以下优点1)本实用新型采用齿轮与齿条的这种组合传动方式，齿轮与齿条之间的啮合传动 确保传动间隙较小，并且在不同的啮合位置具有一致、均勻的正反向传动间隙，便于通过软 件编程的方法加以消除；2)本实用新型为线性控制方式，导电嘴的偏摆方向、偏摆速度和偏摆位置分别取 决于伺服电机的旋转方向、旋转速度和旋转角度，这种控制方式具有控制精度高、可重复性 和可调节性好等优点。
图1为本实用新型的技术方案的示意图图2为本实用新型在窄间隙自动埋弧焊中的应用示意图图中1、伺服电机，2、减速机，3、主动齿轮，4、齿条，5、从动齿轮，6、导电嘴，7、齿条 盖板，8、枪体，9、导电铜带。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如图1所示，本实施例包括伺服电机1、减速机2、主动齿轮3、齿条4、从动齿轮5 和导电嘴6。其中，伺服电机1的输出轴与减速机2的输入轴相连接，减速机2的输出轴与 主动齿轮3相连接，主动齿轮3与齿条4的上部相啮合，主动齿轮3可以带动齿条4上下移 动，齿条4的下部与从动齿轮5相啮合，齿条4可以带动从动齿轮5转动，导电嘴6的左部 与从动齿轮5固定连接，本实施例中导电嘴和从动齿轮之间选用的是键连接。本实施例中的整个机构是由伺服电机1驱动，经减速机2配合后使主动齿轮3旋 转，同时主动齿轮3的旋转带动齿条4上下移动，其结果导致从动齿轮5转动，最终使得导 电嘴6产生偏摆运动。[0019]本实施例的具体应用实例如图2所示，本实施例是构成窄间隙埋弧自动焊焊枪的 重要组成部分，使用时，将主动齿轮3、齿条4以及从动齿轮5置于枪体8内部，其中主动齿 轮3的一端连接到减速机2的联轴器上，另一端安装在轴瓦上，该轴瓦安装在枪体8上端的 内部。而从动齿轮5的一端与导电嘴6固定连接，另一端同样安装到轴瓦上，该轴瓦安装在 枪体8下端的内部。导电嘴6的左侧与从动齿轮5采用键连接，其右端同样安装在枪体8 内部的轴瓦上。导电铜带9的下部与导电嘴6的上部采用铆钉连接，其上部与枪体8采用 铆钉连接。各主要部件的参数为枪体8的厚度为14mm，长度为300mm，有效焊接深度为 250mm，表面喷涂陶瓷；主动齿轮3、齿条4和从动齿轮5的材料选择Cr20A15Co5，其中主动 齿轮3和从动齿轮5的模数为0. 4，这两者的齿数为12，而齿条4的长度为200mm，厚度为 3mm，齿条4上端和下端的齿数相同，都为18。伺服电机1的功率为100W，额定转速为3000 转/分；减速机2的减速比为64。
权利要求一种用于窄间隙埋弧自动焊的导电嘴偏摆机构，其特征在于包括伺服电机、与伺服电机输出轴相连接的减速机、与减速机输出轴相连接的主动齿轮、以及齿条、从动齿轮和导电嘴，其中，主动齿轮与齿条相啮合，主动齿轮能够带动齿条上下移动，齿条与从动齿轮相啮合，齿条能够带动从动齿轮转动，导电嘴与从动齿轮固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于窄间隙埋弧自动焊的导电嘴偏摆机构，其特征在 于所述的主动齿轮、齿条和从动齿轮的模数均为0. 3 0. 6，主动齿轮和从动齿轮的齿数 均为12 15，齿条的厚度为2mm 4mm。
专利摘要本实用新型是一种用于窄间隙埋弧自动焊的导电嘴偏摆机构，适用于厚板焊接自动化领域。该机构包括伺服电机、减速机、主动齿轮、齿条、从动齿轮和导电嘴。其中主动齿轮与齿条相啮合，齿条与从动齿轮相啮合，导电嘴与从动齿轮固定连接。整个机构是由伺服电机驱动，经减速器后使主动齿轮旋转，从而带动齿条上下移动，其结果导致从动齿轮转动，最终使得导电嘴发生偏摆。本实用新型采用齿轮与齿条的组合传动方式，齿轮与齿条之间的啮合传动确保传动间隙较小，并且在不同的啮合位置具有一致、均匀的正反向传动间隙，便于通过软件编程的方法加以消除，这种组合方式还具有线性控制，该控制方式具有控制精度高、可重复性和可调节性好等优点。
文档编号B23K9/28GK201677124SQ20102012589
公开日2010年12月22日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者华爱兵, 蹇智勇 申请人:华爱兵;蹇智勇