用于电弧焊的手持式焊炬的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种手持式焊炬(1)，用于利用熔融焊丝(9)的电弧焊，所述手持式焊炬(1)具有焊丝进给单元(10)，其用于沿着布置在焊炬壳体(2)中的传输轴线(16)输送焊丝(9)，焊炬壳体(2)具有手柄区域(3)，所述焊丝进给单元(10)包括驱动单元(12)、具有旋转轴线(17)的驱动辊(14)以及具有旋转轴线(18)的副辊(15)，所述驱动单元(12)具有相对于焊丝(9)的所述传输轴线(16)垂直地布置的旋转轴线(13)，并且所述焊炬具有焊炬按钮(8)。根据本发明，所述焊丝进给单元(10)具有分级齿轮(19)，并且所述驱动单元(12)的旋转轴线(13)被布置成与所述焊丝(9)的传输轴线(16)对准。
【专利说明】用于电弧焊的手持式焊炬
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于利用熔融焊丝的电弧焊的手持式焊炬，它具有焊丝进给单元，所述焊丝进给单元用于沿着布置在焊炬壳体内的传输轴线输送焊丝，焊炬壳体具有手柄区域，所述焊丝进给单元包括:驱动单元，所述驱动单元具有相对于焊丝的传输轴线垂直布置的旋转轴线；具有旋转轴线的驱动辊以及具有旋转轴线的副辊，并且所述手持式焊炬具有焊炬按钮
【背景技术】
[0002]基本上，从现有技术中已知具有集成式焊丝进给单元的手持式焊炬，称为推拉式焊炬。这种已知设计变体的特别缺点是重量的不利的增加，这是由于构造原因导致使用相对大的和重的驱动单元。具有集成式焊丝进给单元的手持式焊炬的这种增加的重量对于焊工是一个主要缺点，因为它意味着焊工不得不手持着更大的重量。与此关联的另一方面是:目前使用的驱动单元被放置成使得它们呈现出特别不利的重量分布。这是因为大的和/或笨重的驱动单元不能以节省空间和合乎人类工程学的方式放置。因此，同时实施和/或需要实施用于手柄的特别不利的人类工程学特性。目前使用的驱动单元不能被集成到标准焊炬中，因为它们在焊炬中消耗太大的空间。
[0003]因此，目前在市场上能买到的唯一手持式焊炬呈现出这些确切的缺点。例如，DE4009391A1描述了一种具有驱动单元的焊炬，该驱动单元的轴线被水平地布置并且与焊丝的传输轴线垂直。然而，相对于传输轴线的这种垂直安装需要许多空间，因此在焊炬的壳体中需要用于驱动单元的凹陷和/或突起。这使得更加难以操作和接近。出于同样的原因，重量的不利分布以及手柄的人类工程学特性是不利的。另一个缺点是这里需要的锥齿轮具有不好的性能，这对于热损耗具有重要影响。这意味着性能越差，热损耗越高。
[0004]AT413662B中描述了另一个变型。这里，驱动单元可以集成在机器人焊炬或者手持式焊炬里，焊炬的手柄竖直朝下指向，类似于手枪握把。驱动单元直接合并在焊炬手柄中，而焊炬手柄必须由使用者的手握持。大致上，焊炬手柄的尺寸由驱动单元的构造尺寸确定。已经观察到的一个特别缺点是:驱动单元积累并随后释放热量，所述热量被直接传递至焊炬手柄和焊工的手，焊工必须握持手柄。在这种类型的设计中，这不能被避免，因为驱动单元和焊炬手柄形成单个单元。而且，驱动单元的旋转轴线被布置成与驱动辊的旋转轴线对准，即:紧邻焊丝的传输轴线。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是制造一种具有集成式驱动单元的手持式焊炬，该焊炬的构造尺寸大致等于不具有集成式驱动单元的手持式焊炬，并且该焊炬的操作尽可能的有利。现有技术的缺点得以避免。
[0006]通过以下手持式焊炬实现了本发明的目的，其中的焊丝进给单元具有分级齿轮(gear stage)，驱动单元的旋转轴线布置成与焊丝的传输轴线对准。分级齿轮大致作用在水平方向，因此布置在中心的驱动单元的旋转可以传递至偏置驱动辊。焊炬中的焊丝进给单元的部件的这种布置使得可以避免以下缺陷，诸如重量大、人类工程学性能差、不利的热量积累和/或热量释放。然而，更重要的是，具有集成式驱动单元的整个焊丝进给单元可以集成到标准的手持式焊炬中。
[0007]而且，根据本发明有利的是，与传统的系统相比，不需要单独安装附加的齿轮单元。传统的系统被设计成使得:作为基本原理，使用驱动单元，通常是具有固定外部绕组的内转子。接着，它们的设计需要用凸缘安装分离的分级齿轮，以便获得期望的传动比，随后，熔融焊丝电极相应地以期望的速度移动。相比较具有集成式焊丝进给单元的手持式焊炬的已知大容积焊炬壳体，本发明允许手持式焊炬的更小设计，因此允许用户友好的及人类工程学的构造。具有标准焊炬壳体的这种手持式焊炬使得可以例如在软管包装中实现高达10米的长的焊丝进给距离，该速度之前只能应用大的、重的、且庞大的手持式焊炬才能实现。
[0008]有利地，驱动辊的旋转轴线和副辊的旋转轴线相对于焊丝的传输轴线垂直地布置。
[0009]优选地，焊丝进给单元布置在焊炬壳体的手柄区域的外侧。在这种类型的设计中，来自驱动单元的热量不直接传输到由焊工握持的焊炬壳体的手柄区域。焊丝进给单元或者至少它的大部分被布置在焊炬的手柄区域的上游，但是理论上，它们也可以布置在手柄区域的下游。
[0010]根据另一方面，焊丝的传输轴线布置在驱动单元和焊炬按钮的上面。
[0011]有利地，驱动单元布置在焊炬壳体的前端与焊炬按钮之间。这导致手持式焊炬内的空间节省的布置。由于驱动单元布置在手持式焊炬的焊炬壳体的手柄区域外侧的一个区域中，该区域不被焊工的手握持，所以更高的热应力可以作用在根据本发明的驱动单元上。因此，驱动单元可以具有更高的输出性能。因此，由焊工的手握持的焊炬壳体的手柄区域不会被加热很多，并且不会超出由标准限定的该区域中的最大温度。
[0012]通过将驱动辊的旋转轴线与副辊的旋转轴线布置成沿焊丝的传输轴线方向看是横向偏离的，并且通过将副辊的旋转轴线和驱动单元的旋转轴线以相对于焊丝的传输轴线对称设置的三角形布置，实现理想的空间状态。
[0013]通过将驱动单元、驱动辊的旋转轴线以及分级齿轮设计成一个联合单元，实现了空间节省的构造。这种集成式设计不需要附加空间或者仅仅需要略微更多的空间用于分级齿轮，因此焊丝进给单元的部件可以容纳在手持式焊炬的标准壳体内。焊丝进给单元在焊炬壳体内的这种空间节省的集成带来手持式焊炬的有利的人类工程学性质，该性质在具有上述不利隆起的之前焊炬中不存在。因此，可以在目前类型的手持式焊炬中省略这种隆起，所述隆起对于焊工而言是障碍物，并且对于操作是不方便的。对于焊工而言最佳的手持式焊炬是同时具有:重量尽可能的低，便利，不具有妨碍的隆起，并且具有人类工程学上良好的形状以便总是舒适地与手配合。只有在焊工能够用他的手握持焊炬的手柄并且不会被妨碍的隆起等阻碍时，这种人类工程学有利的实施才是可能的。
[0014]优选地，分级齿轮被设计成两级式正齿轮。
[0015]优选地，驱动单元被设计成无刷外转子电机。由于这种类型的构造，外转子的尺寸小，因此消耗小的空间。这里应当注意，手持式焊炬的手柄外壳的宽度大致由外转子的直径限定。它是在内部具有固定绕组以及在外侧具有旋转的旋转磁体的电机。根据本发明，通过霍尔速度传感器检测该电机的速度。它们被布置在定子上并且利用转子的磁体，因此速度对于调节是已知的。因此，不需要附加的空间来检测速度。与此相对，在现有技术中需要专门的编码器。正如上面所提到的，这种构造的特别性质是:对于安装需要很少的空间。相反的是所谓的内转子。这种构造通常包括DC电机。它们被设计成固定磁体位于外侧并且旋转绕组布置在内侧。替换地，也可以使用无刷内转子，其中绕组位于定子内部，磁体在内侧旋转。对于这两种类型的一个问题是:该设计需要相对大的空间。因此，这种内转子使得不可能实施这里所述的本发明的优点。外转子的使用以及焊炬手柄的前端与焊炬按钮之间的特殊布置是本发明的基本要素。为了实现根据本发明的效果(诸如更低的重量、小型化或者手柄有利的人类工程学特性)，需要使用相对小的驱动单元，并且必须以精细的方式布置各个部件，因为只有通过根据本发明布置驱动单元才能实现有利效果。
[0016]由于小驱动单元和分级齿轮的组合，可以获得重量的大量降低。使用外转子因此允许重量减少高达焊丝进给单元的50%，因为外转子由于其特别小的设计而具有显著低的重量。当然，这不会引起对于焊丝输送性质的限制。除了整体重量优势之外，应用外转子具有其它可以由本发明开发的显著优点。圆周地位于转子外侧的磁体确实具有旋转并且作为旋转质量的特定质量。这导致整体质量惯性矩高，这有助于消除焊丝传输故障并且导致一致的焊丝传输速度。例如，如果焊丝保持粘在导电管上，则高的质量惯性矩使得焊丝不会突然停下，并保持与导电管的粘附，但是由于旋转质量克服了这种粘附效果，因此可以继续焊丝的传输。由于高的旋转质量，传输焊丝的力始终是强的并且克服了粘附效果。当使用没有这种旋转质量的内转子作为驱动单元时，它就不会或几乎不会被防止。这种有利效果特别与铝制焊丝有关。而且，该效果将防止在推动焊丝进给后不久焊丝就翘曲。通过外转子与分级齿轮的连接增强了这种有利效果。在这种情况下，齿轮传动装置用作增强器。
[0017]当使用内转子作为驱动单元时，由于较大的构造，将焊丝进给单元集成到标准焊炬壳体中是不可能的。例如在已知手持式焊炬中，需要焊炬壳体中的附加横向隆起(例如见DE4009391A1中的构造)或者手枪式手柄的布置(例如见AT413662B)以便集成整个驱动单元。
[0018]与目前使用的焊炬相比，由于无刷外转子电机的使用以及它的特殊布置，本实施特别有利，不会出现妨碍的隆起。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]借助附图更详细地讨论本发明，其中:
[0020]图1以部分剖视的侧面视图显示了具有本发明的驱动单元布置的手持式焊炬；
[0021]图2以部分剖视的侧面视图显示了根据图1的手持式焊炬的焊炬手柄；
[0022]图3以部分剖视的主视图显示了根据图1的手持式焊炬的焊炬手柄；以及
[0023]图4以部分剖视的平面图显示了根据图1的手持式焊炬的焊炬手柄。
【具体实施方式】
[0024]图1显示了手持式焊炬1，其具有根据本发明的驱动单元12的布置。所述手持式焊炬I具有带有手柄区域3的焊炬壳体2。这是标准手柄外壳，它没有像之前使用的具有集成式焊丝进给单元的手持式焊炬中常见的不利的隆起或突起。通过螺纹连接件6将管弯头4和气体喷嘴5直接拧到焊炬壳体2上。熔融焊丝9经由焊条芯7被引导到焊炬壳体2中，并且进一步经由管弯头4引导到气体喷嘴5，之后在该位置离开手持式焊炬I。通过集成到焊炬壳体2中的焊丝进给单元10驱动焊丝9，其中焊丝进给单元10包括驱动单元12、分级齿轮19、具有旋转轴线17的驱动辊14以及具有旋转轴线18的副辊15。驱动辊14和副辊15形成传输辊11。
[0025]驱动单元12连接至焊丝进给装置，焊丝进给装置大致位于焊接设备附近。手持式焊炬I经由软管包装连接至焊接设备。在推拉系统中，包含在焊炬壳体2中的驱动单元12执行拉动功能，而焊接设备中的焊丝进给装置执行用于输送焊丝9的推动功能。通过焊接设备进行焊丝进给的控制，焊炬按钮8也集成在控制器中。焊炬按钮8布置在手柄区域3下方的焊炬壳体2的底部。在焊炬按钮8的上游，驱动单元12布置成在焊炬壳体2的接收部中与焊炬按钮8对准。在手持式焊炬I的图示示意性实施例中，在致动期间将焊炬按钮8从下面位置向上拉动和/或推动，因此沿着相对于焊丝9的传输方向16垂直的方向进行所述致动。同时，该运动方向形成对于轴线等的位置的所有后续描述的参考。因此，垂直布置的轴线是从顶部到底部布置的轴线，假设手持式焊炬I水平保持，即，焊丝9的传输方向16水平地布置。驱动单元12的旋转轴线13被布置成与焊丝9的传输轴线16对准，即，在手持式焊炬I的中心。驱动单元12的旋转轴线13的旋转运动经由沿水平方向作用的分级齿轮19被传递至驱动辊14的旋转轴线17。
[0026]图2中可以看见手持式焊炬I的焊炬壳体2中的焊丝进给单元10的布置。驱动单元12的旋转轴线13以及驱动辊14的旋转轴线17和副辊15的旋转轴线18相对于焊丝9的传输轴线16垂直地布置。驱动单元12的旋转轴线13不与驱动辊14的旋转轴线17和/或副辊15的旋转轴线18对准，驱动辊14的旋转轴线17和/或副辊15的旋转轴线18布置成与传输轴线16横向偏离，即，分别位于传输轴线16的左侧和右侧。驱动单元12的侧面21布置成毗连焊炬壳体2的前端20，S卩，在螺纹连接件6的上游。这与手柄的较低重量、小型化以及人类工程学性质相关。驱动单元12布置成毗邻焊炬按钮8，位于焊炬壳体2的前端20与焊炬按钮8之间。而且，这个特殊的定位使得与之前使用的系统有显著区别，之前使用的系统具有水平布置的驱动单元12的旋转轴线13。
[0027]图2还显示了驱动单元12和分级齿轮19如何以空间节省的方式布置。有利地，齿22布置在驱动单元12的旋转轴线13上，齿22直接与中间齿轮元件的第一中间齿轮齿23啮合。通过中间齿轮元件的中间齿轮齿24，中间齿轮元件用作力传递至驱动辊14的旋转轴线17的中间级，其中中间齿轮齿24布置在第一中间齿轮齿23的上方，与驱动辊14的旋转轴线17的驱动辊齿25啮合，从而以期望的速度驱动它并最终传输焊丝9。这里，如果中间齿轮元件被支撑在驱动单元12的壳体中，则是特别有利的，因此所需空间可以减小。分级齿轮是两级式正齿轮，由于所应用的传动比和/或正齿轮(齿22至25)相对于彼此的布置，所述两级式正齿轮具有高于90%的特别高的性能。齿22至25的尺寸和/或直径被调节以便与驱动辊14的所需速度相匹配。
[0028]图3以部分剖视的主视图显示了根据图1的手持式焊炬I的焊炬壳体2。再次，可清楚地看见驱动单元12的旋转轴线13、驱动辊14的旋转轴线17以及副辊15的旋转轴线18相对于焊丝9的传输轴线13的竖直布置。驱动单元12的旋转轴线13布置成与传输轴线16对准，而驱动辊14的旋转轴线17和副辊15的旋转轴线18布置成从传输轴线16分别横向偏离到左侧和右侧。这导致焊丝进给单元10在手持式焊炬I的焊炬壳体2中的中心布置。驱动辊14的旋转轴线17和副辊15的旋转轴线18布置成与驱动单元12的旋转轴线13平行，但是空间地偏离。
[0029] 图4以部分剖视的平面图显示了根据图1的手持式焊炬I的焊炬壳体2。驱动单元12的旋转轴线13以及驱动辊14和副辊15的旋转轴线17和18以相对于传输轴线16对称设置的三角形布置。该布置是基本的，因为需要在手持式焊炬I的标准手柄壳体中实施焊丝进给单元10的布置。三角形的形状设计成:从形成三角形前顶点并且直接布置在螺纹连接件6的下游的驱动单元12的旋转轴线13开始，驱动辊14的旋转轴线17与副辊15的旋转轴线18朝焊炬壳体2的后端的方向放置。在一侧包围焊丝进给单元10的焊炬按钮8被布置成直接毗连驱动辊14和副辊15的旋转轴线17、18。焊炬按钮8布置成与驱动单元12的旋转轴线13以及位于其上方的水平布置的焊丝9的传输轴线16对准。这意味着整个焊丝进给单元10布置在焊炬按钮8与焊炬壳体2的前端20之间。因此，焊炬壳体2的手柄区域3由于驱动单元12产生的热量仅仅稍微地变热，因为焊炬按钮8和传输辊11均布置在它们之间。这确实至少降低了手持式焊炬I的手柄区域3中的温度上升，因此不会危及焊工的操作。
【权利要求】
1.一种手持式焊炬(I)，用于利用熔融焊丝(9)的电弧焊，所述手持式焊炬(I)具有焊丝进给单元(10)，其用于沿着布置在焊炬壳体(2)中的传输轴线(16)输送焊丝(9)，焊炬壳体(2)具有手柄区域(3)，所述焊丝进给单元(10)包括驱动单元(12)、具有旋转轴线(17)的驱动辊(14)以及具有旋转轴线(18)的副辊(15)，所述驱动单元(12)具有相对于焊丝(9)的所述传输轴线(16)垂直地布置的旋转轴线(13)，并且所述手持式焊炬具有焊炬按钮(8)，其特征在于，所述焊丝进给单元(10)具有分级齿轮(19)，并且所述驱动单元(12)的旋转轴线(13)布置成与所述焊丝(9)的传输轴线(16)对准。
2.根据权利要求1所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述驱动辊(14)的旋转轴线(17)和所述副辊(15)的旋转轴线(18)相对于所述焊丝(9)的传输轴线(16)垂直地布置。
3.根据权利要求1或2所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述焊丝进给单元(10)布置在所述焊炬壳体(2)的手柄区域(3)的外侧。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述焊丝(9)的传输轴线(16)布置在所述驱动单元(12)和焊炬按钮(8)的上方。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述驱动单元(12)布置在所述焊炬壳体(2)的前端(20)与所述焊炬按钮(8)之间。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述驱动辊(14)的旋转轴线(17)与所述副辊(15)的旋转轴线(18)布置成沿着焊丝(9)的传输轴线(16)的方向看是横向偏离的，并且所述副辊(15)的旋转轴线(18)与所述驱动单元(12)的旋转轴线(13)以相对于所述焊丝(9)的传输轴线(16)对称设置的三角形布置。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述驱动单元(12)、所述驱动辊(14)的旋转轴线(17)以及所述分级齿轮(19)被设计成一个联合单元。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的手持式焊炬(I)，其特征在于，所述分级齿轮(19)被设计成两级式正齿轮。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的手持式焊炬(I)。其特征在于，所述驱动单元(12)被设计成无刷外转子电机。
【文档编号】B23K9/28GK104439626SQ201410458134
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】丹尼尔·迈尔, 克里斯蒂安·施特伦普夫尔, 鲁道夫·布兰德斯泰特, 瓦尔特·米特哈默 申请人:弗罗纽斯国际有限公司