专利名称：具有带有至少一个通气口的加压焊剂递送的埋弧焊系统和焊炬以及具有通气室、套和过 ...的制作方法
具有带有至少一个通气口的加压焊剂递送的埋弧焊系统和焊炬以及具有通气室、套和过滤件的焊剂罩技术领域
本申请涉及如权利要求1、6或9的前序部分(introductory part)所述的埋弧焊系统。更具体地，本申请涉及具有加压焊剂递送系统的自动埋弧焊系统。本申请还涉及如权利要求12的前序部分所述的焊炬，并且还涉及根据如权利要求14的前序部分所述的焊剂罩，所述焊炬和焊剂罩这二者都可用或被用于权利要求1至11中的埋弧焊系统。
背景技术：
埋弧焊是焊接的一种，其中电弧被完全埋于粒状可熔焊剂的覆层。焊剂保护熔融焊池不被大气污染。像其他类型的焊接系统一样，埋弧焊系统可以包括焊接电源供应器、焊丝输送控制和驱动组件以及焊炬。此外，埋弧焊系统还包括焊剂系统。焊接期间，焊剂系统容纳焊剂并且将焊剂递送至焊缝接合处。发明内容
为俘获(capture)并且最终回收焊剂细粒(fine)、细末(dust)或者其他焊剂颗粒以用于重复使用，提出了如权利要求1所述的埋弧焊系统。具体地，埋弧焊系统还可以包括焊丝马达，所述焊丝马达被配置来将焊丝沿焊丝通路从焊丝供应器移送至焊炬，和/或所述焊丝马达可以被连接到机器人的第一臂，和/或加压焊剂递送系统可以被配置为定位于远离机器人处，和/或焊剂阀可以被偏置在闭合位置，和/或焊剂阀可以包括活塞和缸。 根据另一实施方案，提供如权利要求6所述的埋弧焊系统。具体地，至少一个焊丝供应器 (125)可以包括至少一第一焊丝供应器和第二焊丝供应器，和/或所述埋弧焊系统还可以包括安装到机器人的焊丝马达。根据又另一实施方案，提供如权利要求9所述的自动埋弧焊系统。具体地，自动埋弧焊系统还可以包括机器人臂，和/或焊接供应器可以包括真空单元并且被定位于远离所述机器人臂处，并且其中焊丝供应器被定位于远离所述机械臂处。 再有，提供根据权利要求12所述的焊炬。具体地，焊剂阀可以包括被偏置在闭合位置的活塞。最后，提供如权利要求14所述的焊剂罩。可以根据从属权利要求获得有益的特征，这些有益的特征可以被单独使用或以相互组合的方式使用。换言之，本文提供埋弧焊系统。在一个实施方案中，埋弧焊系统包括机器人、远离所述机器人的焊剂供应器以及远离所述机器人的至少一个焊丝供应器。系统还包括连接到机器人的焊炬、将焊丝供应器连接到焊炬的焊丝通路以及将焊剂供应器连接到焊炬的焊接通路。焊剂递送系统被配置来将焊剂从焊剂供应器移送至焊炬。至少一个通气口被设置在邻近焊炬的焊剂通路上，以从焊机通路排出空气。
在附图中，结构与下面提供的详细描述一起被图示说明，来描述所要求保护的本发明的示例性实施方案。
在附图和随后的说明中相同的元件以相同的参考编号表示。附图不必按比例绘制，并且出于图示说明的目的，特定元件的比例关系可以被放大。
图1为附接到机器人的埋弧焊系统的一个实施方案的立体视图2为图1中所示的埋弧焊系统的焊炬的一个实施方案的侧视图3为用于埋弧焊系统的焊炬的焊剂罩的通气室的一个实施方案的部分剖视图4为用于埋弧焊系统的焊炬的阀的一个实施方案的部分剖视图5为埋弧焊系统的焊炬的可替换实施方案的侧视图6为用于埋弧焊系统的焊炬的焊剂罩的通气室的可替换实施方案的部分剖视图；以及
图7为用于埋弧焊系统的焊炬的焊剂罩的通气室的另一可替换实施方案的部分剖视图。
具体实施方式
图1为与机器人R—起使用的埋弧焊系统100的立体视图。在图示说明的实施方案中，机器人R具有基底部(base)B、第一臂Al以及第二臂A2。第一臂Al可转动地连接到基底部B并且被配置来相对于第一轴Xl和第二轴X2转动。第二臂A2可转动地连接到第一臂Al并且被配置来相对于第三轴X3和第四轴X4转动。在图示说明的实施方案中，机器人R还包括连接到第二臂A2的焊炬安装支架M,焊炬安装支架M相对于第五轴X5和第六轴 X6以关节连接(articulate)。在一个已知的实施方案中，机器人R是由FANUC ROBOTICS 制造的ARC MATE 120iBe。然而，应当理解的是，图示说明的机器人R仅仅是示例性的，并且埋弧焊系统100可以与任何机器人或机械臂一起使用。
在图示说明的实施方案中，埋弧焊系统100包括焊炬105，焊炬105包括供电块 (power block) 110、焊炬线缆115以及嘴120。焊炬线缆115可以包括可选的衬套(liner)。 在可替换的实施方案(未示出)中，焊炬包括第一供电块、第二供电块以及连接到所述第二供电块被配置来处理所需的安培数的焊丝导管与焊接线缆。在一个已知的实施方案中，焊炬105重量小于20公斤。焊炬105通过焊炬安装支架M连接到机器人R的第二臂A2。在可替换的实施方案中，焊炬105直接连接到第二臂A2。
焊丝供应器125将焊丝130提供至焊丝马达135，焊丝马达1；35输送焊丝130通过焊炬105的焊炬线缆115并且然后通过嘴120。换言之，焊丝马达135将焊丝130沿焊丝通路从焊丝供应器125移送通过焊炬105的嘴120，其中焊丝通路包括焊丝马达135和焊炬线缆115。焊丝供应器125被示为单个焊丝线轴，但应当理解的是，焊丝供应器125可以包括两个或更多个焊丝供应器，例如第一焊丝线轴和第二焊丝线轴。在使用两个或更多个焊丝供应器的情况下，使用相应数目的焊丝马达和焊炬线缆。在其他可替换的实施方案(未示出)中，焊丝供应器125可以采用卷、线轴、卷筒或者盒容器的形式。
在图示说明的实施方案中，焊丝供应器125不是直接安装到机器人R。相反，焊丝供应器125被定位于远离机器人R处。焊丝供应器125可以被定位于距机器人R的任一距离处，从而其可以针对特定环境被放置于适当的位置。在大多数已知的焊接环境中，焊丝供应器125将被定位于距机器人R介于约1米至约50米之间的位置。
焊丝马达135被示出安装到机器人R的第一臂Al，位于第三轴和第四轴之后。在可替换的实施方案(未示出)中，焊丝马达135可以被安装到机器人R的第二臂A2，或者被放置在一不连接到机器人R的位置。
此外，埋弧焊系统100包括通过焊剂线145将焊剂提供至焊炬105的焊剂供应器 140。焊剂包括粒状可熔焊剂颗粒。焊剂颗粒可以包括石灰、硅石、氧化锰、氟化钙或其组合。 焊剂还可以包括相同或类似组成的焊剂细粒(即，小颗粒)和细末作为焊剂颗粒。
在一个实施方案中，焊剂供应器140包括真空单元(未示出)，所述真空单元具有邻近嘴120延伸的软管。软管和真空单元被配置来使用抽吸来收集(collect)通过嘴120 并且留在表面上的焊剂颗粒。
在一个实施方案中，焊剂供应器140包括加压焊剂递送系统，所述系统采用加压空气来推动或者使焊剂移动通过焊剂管线145，其中焊剂管线145直接连接到焊炬105。焊剂供应器140被示为供料罐，例如加压供料罐。在焊剂供应器140和焊炬105之间没有设置介于中间的重力料斗(gravity hopper) 0换言之，加压焊剂递送系统将焊剂沿焊剂通路从焊剂供应器140移送至焊炬105的嘴120，其中焊剂通路不包括重力料斗。
焊剂供应器140不是直接安装到机器人R。相反，焊剂供应器140被定位在远离机器人R处。焊剂供应器140可以被定位于距机器人R的任一距离处，从而其可以针对特定环境被放置于适当的位置。在大多数已知的焊接环境中，焊剂供应器140将被定位于距机器人R介于约1米至约20米之间的位置。
埋弧焊系统100还可以包括焊剂回收系统(未示出)，用于回收通过嘴120排出的焊剂。焊剂回收系统可以包括一个或更多个真空管，所述一个或更多个真空管回引(lead back)至焊剂供应器140或焊剂管线145，从而允许排出的焊剂被重复使用。
在图2-4中可见焊炬105的附加细节以及埋弧焊系统100的其他部件。图2图示说明焊炬105的一个实施方案的侧视图。焊炬105包括沿焊剂通路设置并且连接到焊剂管线145的焊剂罩150。在图示说明的实施方案中，焊剂罩150邻近焊炬105并且与焊炬105 连接。在可替换的实施方案中，焊剂罩150与焊炬105是一体的。在其他可替换的实施方案中，焊剂罩150与焊炬是分开的。
图3图示说明焊剂罩150的部分剖视图。焊剂罩150包括在套160内的通气室 155。通气室155具有被配置来从焊机通路移除加压空气的至少一个通气口 165。在图示说明的实施方案中，通气室155为具有入口 170、出口 175以及多个细长通气口 165的圆筒状导管(tubular conduit) 0在可替换的实施方案中，通气室可以具有方形、矩形或其他几何形状的截面。
在图示说明的实施方案中，通气室155的入口 170是光滑的并且具有小于焊剂管线145的内径的外径，从而入口 170可以被插入焊剂管线145。焊剂管线145可以具有弹性来保持与通气室155的连接。在可替换的实施方案(未示出)中，焊剂管线145可以被夹装到通气室155的入口 170上。在其他可替换的实施方案中，通气室155的入口 170可以具有螺纹，或者可以具有扣合结构或其他结构来连接到焊剂管线145。
在图示说明的实施方案中，通气室155的出口 175为具有螺纹的端部，被配置来连接到焊剂管线145的下部分。在可替换的实施方案(未示出)中，通气室155的出口 175 可以为光滑的端部、扣合连接器或者其他已知的连接器。
通气室155的通气口 165可以被选择尺寸来允许空气通过而不允许焊剂颗粒通过。在图示说明的实施方案中，套160围绕通气室155并且被配置来俘获通过通气室155 的通气口 165的任何焊剂细粒、细末或其他焊剂颗粒。套160在顶部是敞开的，以允许空气排到环境中，并且包括过滤件F以俘获焊剂细粒和细末，防止它们通过敞开的顶部。示例性的过滤件包括钢绒或者将允许空气移动而约束焊剂细粒的其他纤维材料。在图示说明的实施方案中，过滤件F仅被定位于套160的上部分。在可替换的实施方案(未示出)中，过滤件F延伸到套160的底部。在另一可替换的实施方案(未示出)中，套160不包括过滤件。 在又另一可替换的实施方案(未示出)中，套160在顶部是闭合的。
如在图2和图3这二者中所示的，套160被连接到第二焊剂管线180，第二焊剂管线180形成针对漏出的焊剂细粒、细末以及其他焊剂颗粒的通路。该通路可以被称为焊剂细粒通路、焊剂返回通路或者焊剂回收通路。
在图示说明的实施方案中，第二焊剂管线180被再连接到在焊剂罩150下并且在嘴120上的焊剂管线145。以这种方式，漏出的焊剂细粒、细末以及其他焊剂颗粒被回收并且重新加入到其他焊剂颗粒中。该过程可以被称为回收利用，即使其发生在焊剂通过嘴120 之前。焊剂管线145被连接到嘴120，从而焊剂和回收的焊剂细粒、细末以及其他焊剂颗粒行进通过焊剂管线145并且通过嘴120。在一个实施方案(未示出)中，嘴还包括通气口来将剩余的空气排散到环境中。
继续参考图2，焊剂阀185沿焊剂管线145被定位并且被配置来控制焊剂从焊剂通路向焊炬105的嘴120的释放。在图示说明的实施方案中，焊剂阀185在焊剂罩150的正下方并且与焊炬105的嘴120分开。在可替换的实施方案中，焊剂阀可以是邻近焊炬105 的嘴120的。
在一个已知的实施方案中，焊剂阀185为SPARTAN SCIENTIFIC SERIES(斯巴达科学系列)APV-23阀。在可替换的实施方案中，焊剂阀185为夹管阀、门阀或蝶形阀。在一个实施方案中，焊剂阀185通常被偏置在闭合位置以防止焊剂通过嘴120意外地被排出。
图4图示说明焊剂阀185的部分剖视图。焊剂阀185基本上为圆柱形的并且包括活塞190，活塞190被配置来延伸进入管195并且对管195进行密封。活塞190还被配置来从管195缩回，从而沿通过的焊剂形成开口。焊剂阀185可以包括弹性体致动的气动操作器，来控制活塞190的伸展或缩回。
图5图示说明焊炬200的可替换实施方案的侧视图，焊炬200除了本文所论述的差别之外基本上与焊炬105相同。可替换的焊炬200包括可替换的焊剂罩205。
图6中图示说明可替换的焊剂罩205的部分截面。焊剂罩205除了本文所论述的差别之外基本上与焊剂罩150相同。可替换的焊剂罩205在套215中包括通气室210。然而，套215没有连接到引向焊炬的嘴的第二焊剂管线。相反，套215连接到真空管220，真空管220引离(lead away from)嘴并且形成针对漏出的焊剂细粒、细末以及其他焊剂颗粒的通路。
在一个实施方案中，真空管220连接到焊剂供应器。在可替换的实施方案中，真空管220连接到焊剂管线。在这两个实施方案中，漏出的焊剂细粒、细末以及其他焊剂颗粒被重复使用。该过程可以被描述为回收利用，即使其发生在漏出的焊剂细粒、细末以及其他焊剂颗粒通过嘴被排出之前。
在图示说明的实施方案中，套215在顶部是敞开的并且包括内部过滤件F来俘获部分。示例性的过滤件包括钢绒或者将允许空气移动而约束焊剂细粒的其他纤维材料。在图示说明的实施方案中，过滤件F仅被定位于套215 的上部分。在可替换的实施方案(未示出)中，过滤件F延伸到套215的底部。在另一可替换的实施方案(未示出)中，套215不包括过滤件。在又另一可替换的实施方案(未示出)中，套215在顶部是闭合的。
图7图示说明焊剂罩300的另一可替换的实施方案。在该实施方案中，除了焊剂罩300包括具有多个通气口 310的套305之外，焊剂罩300基本上与焊剂罩150和可替换的焊剂罩205相同。焊剂罩300不包括第二焊剂管线或者真空管。相反，加压空气仅仅通过通气口被排散到环境中。
在图示说明的实施方案中，套内的通气室315也具有多个通气口(未示出)。在一个实施方案中，焊剂罩300还包括设置在通气室315和套305之间的内部过滤件，以俘获焊剂细粒和细末，防止它们通过进入环境。示例性的过滤件包括钢绒或者将允许空气移动而约束焊剂细粒的其他纤维材料。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括(includes) ”或“包括(including) ” 来说，意图的是，其以与术语“包括(comprising) ”在权利要求中用作过渡词时被解读的方式类似的方式是包含性的。此外，就所使用的术语“或(or)”(例如，A或B)来说，意图的是，意味着“A或B或这二者”。当申请人意图表示“仅仅是A或B而非这二者”时，则将使用术语“仅仅是A或B而非这二者”。因此，本文中术语“或”的使用是包含性的而非排除性的使用。参见1995年出版的Bryan A. Garner所著的《现代法律习语词典(第二版)》的第 624 M (Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d. Ed.1995))。 # 者，就在说明书或权利要求书中使用术语“在……中(in)”或“到……中(into)”来说，意图的是，附加地意味着“在……上(on)”或“到……上(onto)”之意。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接(connect) ”来说，意图的是，其不仅意味着“直接地连接到”， 还意味着“间接地连接到”，例如通过另一部件或多个部件进行连接。
尽管本申请已经通过其实施方案的描述被图示说明，并且这些实施方案已经被相当详细地描述，申请人并不意图将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制到这样的细节。对本领域技术人员来说，附加的优点和修改形式将是容易想到的。因此，本申请就其更广义的方面来说，不被限制到所示出并描述的具体细节、具有代表性的装置和方法，以及示意性实施例。因此，可以从这样的细节形成变化形式，而不偏离申请人的总体发明概念的精神或范围。
参考编号
8100弧焊系统2W通气室105焊炬215套110供电块220真空管115焊炬线缆300焊剂罩120嘴305套125焊丝供应器310通气口130焊丝315通气室135焊丝马达
140焊剂供应器Al第一臂145焊剂管线A2第二臂150焊剂罩B基底部155通气室F过滤件160套M焊炬安装支架比5通气口R机器人170入口Xl第一轴175出口X2第二轴180第二焊剂管线X3第三轴185焊剂阀X4第四轴190活塞X5第五轴195管X6第六轴200焊炬205焊剂罩
权利要求
1.一种埋弧焊系统(100)，所述埋弧焊系统(100)用于与机器人(R) —起使用，所述机器人(R)具有至少一基底部(B)、第一臂(Al)以及第二臂(A2)，所述第一臂(Al)可转动地连接到所述基底部，所述第二臂m可转动地连接到所述第一臂，所述埋弧焊系统(100) 包括焊炬(105)，所述焊炬(10 具有嘴(120)，其中所述焊炬连接到所述机器人(I )的所述第二臂(A2)；至少一个焊丝供应器(125)，所述至少一个焊丝供应器(125)被配置为定位于远离所述机器人处；焊丝通路，所述焊丝通路将所述焊丝供应器连接到所述焊炬的所述嘴； 焊剂供应器(140)，所述焊剂供应器(140)包括加压焊剂递送系统和真空单元，所述加压焊剂递送系统被配置来将焊剂沿所述焊剂通路从所述焊剂供应器移送至所述焊炬 (105)，并且所述焊剂供应器被配置为定位于远离所述机器人处；焊剂通路，所述焊剂通路将所述焊剂供应器(140)连接到所述焊炬的所述嘴(120)，其中所述焊剂通路不包括重力料斗；焊剂罩(150 ；205 ；300)，所述焊剂罩(150 ；205 ；300)沿所述焊剂通路设置，连接到所述焊炬(105)，所述焊剂罩具有多个通气口 (165；310)；以及焊剂阀(185)，所述焊剂阀(18 沿所述焊剂通路设置。
2.如权利要求1所述的埋弧焊系统，还包括连接到所述焊剂罩(150；205 ；300)的焊剂细粒通路，所述焊剂细粒通路被配置来俘获通过所述多个通气口(165 ；310)漏出的焊剂颗粒。
3.如权利要求2所述的埋弧焊系统，其中所述焊剂细粒通路在邻近所述焊炬(105)的所述嘴(120)的位置处将所述焊剂罩连接到所述焊剂通路。
4.如权利要求2所述的埋弧焊系统，其中所述焊剂细粒通路在远离所述焊炬的位置处将所述焊剂罩连接到所述焊剂通路。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的埋弧焊系统，其中所述焊剂阀(185)邻近于所述焊炬的所述嘴。
6.一种埋弧焊系统(100)，所述埋弧焊系统(100)包括 机器人(R)；远离所述机器人00的焊剂供应器(140)； 远离所述机器人(R)的至少一个焊丝供应器(125)； 连接到所述机器人00的焊炬(105)； 将所述焊丝供应器连接到所述焊炬的焊丝通路； 将所述焊剂供应器(140)连接到所述焊炬(10 的焊剂通路； 被配置来将焊剂从所述焊剂供应器移送至所述焊炬的焊剂递送系统；以及在邻近所述焊炬(10 的所述焊剂通路上的至少一个通气口，所述至少一个通气口被配置来从所述焊剂通路排出空气。
7.如权利要求6所述的埋弧焊系统，其中所述焊炬包括嘴(120)和邻近所述嘴(100) 的焊剂阀(185)，所述焊剂阀被偏置在闭合位置。
8.如权利要求6或7所述的埋弧焊系统，还包括将所述至少一个通气口连接到所述焊剂通路的焊剂返回通路。
9.一种自动埋弧焊系统(100)，所述自动埋弧焊系统(100)包括 具有嘴(120)的焊炬(105)；用于将焊剂从焊剂供应器(140)直接输送到所述焊炬(10 的装置； 用于从所述用于输送焊剂的装置排出空气的装置； 用于控制焊剂向所述焊炬的所述嘴(120)释放的装置；以及用于将焊丝从所述焊丝供应器(140)输送到所述焊炬的装置。
10.如权利要求9所述的自动埋弧焊系统，还包括用于回收焊剂的装置。
11.如权利要求10所述的自动埋弧焊系统，其中所述用于回收焊剂的装置被配置来回收没有通过所述焊炬的所述嘴(120)的焊剂颗粒。
12.—种焊炬(105)，所述焊炬(105)包括 嘴(120)；连接到所述嘴的焊丝通路； 连接到所述嘴的焊剂通路；沿所述焊剂通路设置的焊剂罩(150;205;300)，所述焊剂罩具有多个通气口(165; 310)；以及沿所述焊剂通路设置的焊剂阀。
13.如权利要求12所述的焊炬，还包括连接到所述焊剂罩的焊剂细粒通路，所述焊剂细粒通路被配置来俘获通过所述多个通气口漏出的焊剂颗粒。
14.一种焊剂罩(150 ；205 ；300)，所述焊剂罩(150 ；205 ；300)包括通气室(135 ；210 ；315)，所述通气室(135 ；210 ；315)具有焊剂入口、焊剂出口以及(第一组)多个通气口；围绕所述通气室的套(160 ；215 ；305)，所述套具有敞开的顶部；以及过滤件(F)，所述过滤件(F)被配置来俘获焊剂细粒和细末，并且防止所述焊剂细粒和细末通过所述套的所述敞开的顶部。
15.如权利要求14所述的焊剂罩，其中所述套包括第二组多个通气口。
16.如权利要求14或15所述的焊剂罩，还包括焊剂细粒通路，所述焊剂细粒通路连接到所述套并且被配置来俘获通过所述通气室的所述多个通气口漏出的焊剂颗粒。
全文摘要
一种埋弧焊系统。在一个实施方案中，埋弧焊系统包括机器人(R)、远离所述机器人的焊剂供应器(140)以及远离所述机器人的至少一个焊丝供应器(125)。所述系统还包括连接到所述机器人的焊炬(105)、将所述焊丝供应器连接到所述焊炬的焊丝通路，以及将所述焊剂供应器连接到所述焊炬的焊剂通路。焊剂递送系统被配置来将焊剂从所述焊剂供应器移送至所述焊炬。至少一个通气口被设置在邻近所述焊炬(105)的所述焊剂通路上，以从所述焊剂通路排出空气。
文档编号B23K9/18GK102548702SQ201080031988
公开日2012年7月4日 申请日期2010年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者D·A·梅特 申请人:林肯环球股份有限公司