专利名称：无级可调偏心的旋转电弧传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接辅助装置，尤其是一种由电机调节旋转偏心半径的旋转电弧 传感器装置。
背景技术：
旋转电弧传感器装置，使焊接电弧沿垂直于焊接进行的方向摆动，焊炬本身或焊 炬中的导电杆作横向扫描运动，主要代表机构有一种是上世纪80年代，日本NKK公司发明 的导电杆圆柱转动方式，其结构如附图2所示。它依靠导电杆1端面上焊丝24导出孔的偏 心距来实现电弧旋转运动，导出孔的偏心距就是电弧旋转半径。另一种是德国Aachen公司 开发的导电杆圆锥转动方式，如附图3所示，导电杆1 一端固定在一个球形铰链26上，以该 铰链为导电杆1圆锥运动的锥顶。导电杆1通过一个调心轴承27装在一个偏心齿轮28的 偏心孔内。电动机23通过一个主动齿轮驱动装有导电杆1的偏心齿轮28，则导电杆1以 铰链为锥顶作圆锥运动。导电杆1下端的运动轨迹就是电弧旋转的轨迹。电弧旋转半径可 以通过上下移动调心轴承27位置进行一定调节。还有一种是清华大学于1992年申请的专 利“空心轴电机驱动的旋转扫描焊炬”，它由导电杆空心轴电机上、下球面轴承，内、外偏心 套和光电测位装置等组成。导电杆斜穿过电机轴孔，其上端和中间部分别通过上下球面轴 承与电机联接，外偏心套安装在电机轴下端，内偏心套安装于外偏心套的内孔中，下端球面 轴承安装于内偏心套中，其结构如附图4所示。上世纪90年代以后，陆续研制了一些新型 的旋转电弧传感器，如韩国的C. H. Kim等人制作了一种旋转电弧传感器，依靠导电嘴的偏 心来实现电弧的旋转运动，其偏心距就是电弧的旋转半径。近年来，南昌大学机器人与焊接 自动化重点实验室进一步对旋转电弧传感器在小型化和减振等方面进行了一些深入细致 的研究。但是，到目前为止还没有看到有关电控调节旋转电弧偏心机构方面的报道。
发明内容
为了克服现有旋转电弧偏心调节不方便、导电嘴易烧损、碳刷易损坏、机械振动和 噪声较大、装配拆卸复杂的缺陷，本发明旨在提供一种无级可调偏心的旋转电弧传感器，该 传感器由电机驱动调节旋转偏心半径的旋转扫描装置，可增强旋转电弧实用性。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述无级可调偏心的旋转电弧传感 器包括中空状的壳体和导电杆，其特点是，所述壳体内部装有偏心调节平台和通过球轴承 套装在偏心调节平台内的旋转平台；所述旋转平台具有偏心半径，在所述偏心调节平台上 装有微型电机、偏心调节电机和由偏心调节电机驱动的滚珠丝杠，所述微型电机通过齿轮 驱动旋转平台转动；与焊机连通的导电电缆及与送丝软管相连的水汽保护连接头密封配合 固装在壳体的顶部，所述导电杆上端与该水汽保护连接头配合安装成电导通并与壳体的顶 部形成铰链，该导电杆穿过一偏心转子与调心球轴承形成铰链连接；所述导电杆的下端从 壳体底部穿出并与水汽保护连接头固联，该水汽保护连接头下端连接有一导电嘴，焊丝穿 过导电杆内腔形成旋转，并可与导电嘴成导电紧密动配合。
所述微型电机的输出轴与一电机齿轮相联，该电机齿轮与一传动齿轮之间啮合传 动，该传动齿轮与所述旋转平台固定连接并可带动该旋转平台旋转。所述壳体内还装有至少一根光轴，该光轴通过直线轴承套装在偏心调节平台上并 固定在壳体内。直线轴承和光轴套装在偏心调节平台上并固定在壳体内，有利于减少滚珠 丝杠承受偏心调节平台的压力。现有类似的旋转平台的偏心半径不可调，偏心半径一般为2mm左右，而本发明所 述传感器的旋转平台具有微小的偏心半径，其偏心半径为0. 20mm—0. 3mm，优选为0. 25mm, 相对现有类似的旋转平台的偏心半径来说是微小的，因此当微型电机带动旋转平台运动 时，导电杆则以顶部的铰链为锥顶作圆锥运动，导电嘴的下端则可产生经放大后的旋转半 径。同时由于旋转平台的偏心距很小，大大减小了由于偏心块引起的传感器振动。所述旋 转平台是正圆的平台，该旋转平台上具有偏心轴孔，所述偏心半径是指旋转平台的圆心与 偏心轴孔的轴心之间的距离。偏心调节电机和滚珠丝杠连接安装在偏心调节平台上，通过控制偏心调节电机转 动滚珠丝杠，滚珠丝杠带动偏心调节平台移动从而改变旋转偏心半径，因此旋转扫描半径 由偏心调节电机调节，方便控制。为了防止壳体与焊接母材发生短路，所述壳体底部与一电绝缘胶木成绝缘配合， 该电绝缘胶木下端固联成气密封的保护气罩罩盖在水汽保护连接头和导电嘴上。所述导电杆下端固联的水汽保护连接头优选为双层结构，外层为用于提供焊接保 护气体的气体保护层，内层为用于冷却导电嘴的水冷却层，这种水汽一体的结构有利于传 感器底部尺寸的减小，使传感器具有更好的可达性。本发明通过电控调节旋转偏心的扫描焊炬，可用于精确产生不同旋转半径的旋转 焊接电弧，实现了旋转偏心半径无级调节。与现有的旋转电弧传感器相比，本发明的有益效果是①旋转扫描半 径由偏心调节电机调节，方便控制。②由于旋转平台的偏心距很小，大大减小 了由于偏心块引起的传感器振动。③标准件增多，加工难度降低，成本减少。
④水汽保护连接头的一体化结构有利于传感器端部尺寸的减小，使传感器具有更好的可
达性。⑤结合了导电杆圆锥运动方式旋转电弧传感器和空心轴电机方式旋转电弧传感器方 案，是一种全新理念的旋转电弧传感器。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。图1是本发明一种实施例的结构示意图。图2是现有导电杆转动方式旋转电弧传感器的结构示意图。图3是现有导电杆圆锥运动方式旋转电弧传感器的结构示意图。图4是现有空心轴电机方式旋转电弧传感器的结构示意图。图中
1-导电杆，2-上端盖，3，21_调心球轴承，
4-壳体，5-滚珠丝杠，6-偏心调节平台，
47-偏心调节电机， 10-水气保护接头， 13-电绝缘胶木， 16-传动齿轮， 19-球轴承， 23-电动机； 26-球形铰链， 29-电弧， 32-偏心机构，
8-调心从动齿轮， 11-保护气罩， 14-固定架，
27-调心轴承， 30-电极， 33-调心机构。
17-电机齿轮， 20-微型电机， 24-焊丝，
9-调心主动齿轮， 12-导电嘴， 15-光轴，
25-轴承， 28-偏心齿轮， 31-编码盘，
18-旋转平台， 22-送丝机构，
具体实施例方式以下将对无级可调偏心的旋转电弧传感器结构和工作原理进行进一步的详细描 述。一种无级可调偏心的旋转电弧传感器，如图1所示，包括中空状的壳体4和导电杆 1，所述壳体4内部装有偏心调节电机7、微型电机20、滚珠丝杠5、偏心调节平台6、旋转平 台18 ；所述旋转平台18的具有偏心半径，该偏心半径为0. 25mm。这些构件是整个传感器的 核心，能实现偏心半径的调节与提供电弧旋转的驱动力。在偏心调节平台6上装有所述偏 心调节电机7和滚珠丝杠5，该滚珠丝杠5的滑动平台固定在偏心调节平台6上，通过控制 偏心调节电机7转动滚珠丝杠5，滚珠丝杠5带动偏心调节平台6移动从而改变旋转偏心 半径。所述壳体4内还装有两根光轴15，该两根光轴15通过直线轴承套装在偏心调节平 台6上并固定在壳体4内，可有效地减轻滚珠丝杠5的受力，两根光轴15与滚珠丝杠5成 120°。所述旋转平台18通过球轴承19套装在偏心调节平台6内，该偏心调节平台6上安 装有微型电机20，所述微型电机20的输出轴与一电机齿轮17相联，该电机齿轮17与一传 动齿轮16之间啮合传动，该传动齿轮16与所述旋转平台18固定连接并可带动该旋转平台 18旋转，从而提供电弧旋转的驱动力。与焊机连通的导电电缆及与送丝软管相连的水汽保护连接头10密封配合固装在 壳体4的顶部，所述导电杆1上端与该水汽保护连接头10配合安装成电导通并与壳体4的 顶部形成铰链，该导电杆1穿过一偏心转子与调心球轴承3形成铰链连接；所述旋转平台 18具有微小的偏心半径，当微型电机20驱动旋转平台18运动时，导电杆1则以顶部的铰链 为锥顶作圆锥运动，导电嘴12的下端则可产生经放大后的旋转半径。并可通过控制偏心调 节电机7转动滚珠丝杠5，滚珠丝杠5带动偏心调节平台6移动从而改变旋转偏心半径。所述导电杆1的下端从壳体4底部穿出并与水汽保护连接头10固联，该水汽保护 连接头10下端连接有一导电嘴12 ；为了防止壳体4与焊接母材发生短路，在壳体4底部装 有电绝缘胶木13，该壳体4底部与电绝缘胶木13成绝缘配合，隔离了壳体4与底部保护气 罩11的电气相连，杜绝了短路的发生。该电绝缘胶木13下端固联成气密封的保护气罩11 罩盖在水汽保护连接头10和导电嘴12上，焊丝穿过导电杆1内腔形成旋转，并可与导电嘴 12成导电紧密动配合。所述导电杆1下端固联的水汽保护连接头10为双层结构，外层为用 于提供焊接保护气体的气体保护层，内层为用于冷却导电嘴的水冷却层，这种水汽一体的 结构有利于传感器底部尺寸的减小，使传感器具有更好的可达性。
权利要求
1.一种无级可调偏心的旋转电弧传感器，包括中空状的壳体(4)和导电杆(1)，其特征 是，所述壳体(4)内部装有偏心调节平台(6)和通过球轴承(19)套装在偏心调节平台(6) 内的旋转平台(18)；所述旋转平台(18)具有偏心半径，在所述偏心调节平台(6)上装有微 型电机(20)、偏心调节电机(7)和由偏心调节电机(7)驱动的滚珠丝杠(5)，所述微型电机 (20)通过齿轮驱动旋转平台(18)转动；与焊机连通的导电电缆及与送丝软管相连的水汽 保护连接头(10)密封配合固装在壳体(4)的顶部，所述导电杆(1)上端与该水汽保护连接 头(10)配合安装成电导通并与壳体(4)的顶部形成铰链，该导电杆(1)穿过一偏心转子与 调心球轴承(3)形成铰链连接；所述导电杆(1)的下端从壳体(4)底部穿出并与水汽保护连 接头(10)固联，该水汽保护连接头(10)下端连接有一导电嘴(12)，焊丝穿过导电杆(1)内 腔形成旋转，并可与导电嘴(12)成导电紧密动配合。
2.根据权利要求1所述的无级可调偏心的旋转电弧传感器，其特征是，所述壳体(4) 底部与一电绝缘胶木(13)成绝缘配合，该电绝缘胶木(13)下端固联成气密封的保护气罩 (11)罩盖在水汽保护连接头(10)和导电嘴(12)上。
3.根据权利要求1或2所述的无级可调偏心的旋转电弧传感器，其特征是，所述壳体 (4)内还装有至少一根光轴(15)，该光轴(15)通过直线轴承套装在偏心调节平台(6)上并 固定在壳体(4)内。
4.根据权利要求1或2所述的无级可调偏心的旋转电弧传感器，其特征是，所述旋转平 台(18)的偏心半径为0. 2mm—0. 3mm。
5.根据权利要求1或2所述的无级可调偏心的旋转电弧传感器，其特征是，所述微型电 机(20)的输出轴与一电机齿轮(17)相联，该电机齿轮(17)与一传动齿轮(16)之间啮合传 动，该传动齿轮(16)与所述旋转平台(18)固定连接并可带动该旋转平台(18)旋转。
6.根据权利要求2所述的无级可调偏心的旋转电弧传感器，其特征是，所述导电杆(1) 下端固联的水汽保护连接头(10)为双层结构，外层为用于提供焊接保护气体的气体保护 层，内层为用于冷却导电嘴的水冷却层。
全文摘要
本发明公开了一种无级可调偏心的旋转电弧传感器，属于焊接辅助装置领域，为了解决现有旋转电弧偏心调节不便、机械振动和噪声较大等问题，该传感器包括壳体和导电杆，所述壳体内部装有偏心调节平台，该偏心调节平台上装有偏心调节电机和滚珠丝杠，在偏心调节平台内装有由微型电机通过齿轮驱动的旋转平台；所述导电杆上端与壳体的顶部形成铰链，该导电杆穿过一偏心转子与调心球轴承形成铰链连接；导电杆下端与下端连接有一导电嘴的水汽保护连接头固联，焊丝穿过导电杆旋转，并可与导电嘴成导电紧密动配合。本发明可精确产生不同旋转半径的旋转焊接电弧，实现了偏心半径无级调节，且结构简单、性能稳定，是一种全新理念的旋转电弧传感器。
文档编号B23K9/28GK102091854SQ20111000797
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者尹力, 屈岳波, 李湘文, 洪宇翔, 洪波 申请人:湘潭大学