水下焊接局部密封潜水送丝装置的制作方法

本发明属于水下焊接技术领域，尤其涉及一种在极端复杂水下环境中工作的水下焊接局部密封潜水送丝装置。

背景技术：

随着国民经济及海洋技术的高速发展，大量的海洋工程需要建设和维护，且海洋工程不断地向深海推进，因此，对水下焊接需求迫切。水下焊接作为海洋工程建设和改造的关键技术，越来越被重视，学者和科研机构将水下焊接技术作为课题研究，并且由于水下环境的复杂性和不确定性，目前尚无完整的水下机器人焊接系统应用于水下工程焊接，因此水下焊接的应用需求越来越迫切。而焊接潜水送丝装置作为水下焊接的关键装备之一，潜水送丝装置的研究，推动了水下机器人焊接系统的发展。工程应用时，影响水下焊接质量的因素很多，焊接过程电弧的稳定燃烧是优质焊接的根本保证。要使水下电弧燃烧稳定，就必须有相应的电源与之匹配，有稳定可靠的送丝设备，能够建立稳定的电源-电弧系统。目前，已经出现一些稳定的水下焊接送丝设备，这些水下焊接送丝设备通过对送丝机箱进行密封处理以保持箱体内稳定的环境，从而确保装置在工作过程中建立稳定的电源-电弧系统。但是由于这些装置采用对送丝机箱进行防水密封处理，当需要更换箱体内的零部件进行维护或者更换焊丝时，需要打开箱体并再次进行防水密封处理，操作繁琐；此外，目前这些水下送丝装置体积大、重量大，水下操作不太方便。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种更换焊丝及维护装置简单方便的水下焊接局部密封潜水送丝装置。

水下焊接局部密封潜水送丝装置，包括送丝机箱、密封电机、减速传动机构、齿轮传动机构、焊丝盘机构、压丝手柄机构，齿轮传动机构安装于送丝机箱的底板上，固定于送丝机箱内且具有防水功能的密封电机的输出端安装有减速传动机构，减速传动机构和齿轮传动机构相连，安装后的压丝手柄机构和齿轮传动机构之间形成供焊丝通过的压力通道，由焊丝盘机构输送过来的焊丝从压力通道穿过、压紧并被齿轮传动机构输送至送丝机箱的焊枪接口。采用这种结构，对装置进行局部密封处理，采用密封电机，即将电机进行防水密封处理，因此，在需要更换焊丝时，或者对送丝机箱内部进行维护、更换零部件时，打开机箱处理操作简单，并且重新封箱后不需要对送丝机箱进行密封防水处理，大大简化了操作，节省了时间。

作为一种优选，密封电机包括电机机箱、定子、转子、后盖、前盖，后盖安装于电机机箱底部，前盖通过静密封圈密封安装于电机机箱开口端，定子固定于电机机箱内，在定子内部转动的转子位于定子内且转子一端安装于后盖，转子另一端伸出前盖并通过动密封圈密封安装于前盖。采用这种结构，在需要进行密封处理的地方分别采用合适的静密封和动密封处理，电机的防水密封性能好，设备工作稳定性大大提高。

作为一种优选，减速传动机构包括减速机箱、蜗轮、蜗杆，蜗轮、蜗杆均在减速机箱内，蜗杆和密封电机的输出端相接，蜗轮和蜗杆相啮合，蜗轮的输出轴伸出减速机箱且和齿轮传动机构相连。采用这种结构，能稳定地传递力矩，对电机的输出力矩进行减速，满足工作要求。

作为一种优选，齿轮传动机构包括齿轮箱和齿轮箱内的主动轮、从动轮组，主动轮安装于蜗轮的输出轴上和齿轮传动机构相连的一端，由主动轮带动的从动轮组和主动轮相啮合。采用这种结构，齿轮传动稳定，有利于稳定输送焊丝。

作为一种优选，从动轮组包括两个从动轮，从动轮一端设有和主动轮相啮合的轮齿，从动轮另一端设有供焊丝通过的环状凹槽。采用这种结构，在利用齿轮传动输送焊丝的同时，将齿轮传动的路径和焊丝输送的路径分开，防止焊丝输送时被搅拌入齿轮，进而影响送丝工作。

作为一种优选，送丝机箱、电机机箱、减速机箱、齿轮箱均采用钛合金制成。采用这种结构，能够大幅度减轻装置重量，便于操作；并且钛合金具有较好的耐腐蚀性，因此在复杂的水下环境中不易被腐蚀。

作为一种优选，压丝手柄机构包括压丝手柄和两个压丝轮组，压丝轮组包括压丝轮和压丝轮安装板，压丝轮固定于压丝轮安装板上，压丝轮安装板一端安装在送丝机箱上，两个压丝轮分别置于两个从动轮的环状凹槽中，压丝手柄安装在两个压丝轮安装板中间从而将压丝轮组压紧于从动轮组。环状凹槽的截面形状呈v形。采用这种结构，在安装调试装置时，焊丝位于从动轮的槽中，通过调节压丝手柄就可以调节压丝轮在从动轮中对焊丝的压力环状凹槽，从而调节压丝手柄机构对焊丝的压紧程度。

作为一种优选，还包括焊丝导向机构，焊丝导向机构为一圆柱体，圆柱体中心开设和焊丝直径相匹配的通孔，焊丝导向机构安装在齿轮箱的外侧。采用这种结构，结构简单，能将从焊丝盘机构输送出来的焊丝导向进入齿轮箱内，并且能将弯曲的焊丝做一定程度的校直。

作为一种优选，焊丝盘机构包括焊丝盘、焊丝盘轴、压紧弹簧、压紧套筒、压紧螺母，焊丝盘轴一端固定在送丝机箱内壁，焊丝盘通过中间的通孔安装在焊丝盘轴上，焊丝盘轴另一端用压紧弹簧、压紧套筒、压紧螺母压紧。采用这种结构，将焊丝盘稳定地旋转式安装在送丝机箱内，且这种结构有利于送丝机箱内的零部件布局设计，节约空间、减少送丝机的体积。

作为一种优选，送丝机箱上开设钢化玻璃制成的透视窗，在透视窗两侧安装手提饵。采用这种结构，不需要打开送丝机箱，就可方便观察送丝机箱内部的工作运行情况，并且手提饵方便操作人员手持或移动送丝机。

本发明的优点：

1、采用局部密封的方式，即只对电机进行防水密封处理，因此，在需要更换焊丝时，或者对送丝机箱内部进行维护、更换零部件时，打开机箱处理操作简单，并且重新封箱后不需要对送丝机箱进行密封防水处理，大大简化了操作，节省了时间；而且，局部密封的方式，水会进入送丝机箱内部，进入送丝机箱内部的水可以有效抵消外部的水对送丝机的压力，因此可以采用较轻的外壳就可以满足设计要求。

2、在密封电机需要进行密封处理的地方分别采用合适的静密封和动密封处理，因此，密封电机的防水密封性能好，设备工作稳定性大大提高。

3、从动轮一端设有和主动轮相啮合的轮齿，从动轮另一端设有供焊丝通过环状凹槽，在从动轮上将用于传动的齿轮和用于输送焊丝环状凹槽分开，因此在利用齿轮传动输送焊丝的同时，也能避免输送的焊丝卷入齿轮，设备工作和运转更稳定、顺畅。

4、送丝机箱、电机机箱、减速机箱、齿轮箱均采用钛合金制成，因此设备重量大幅度减轻，便于操作；并且钛合金具有较好的耐腐蚀性，因此在复杂的水下环境中不易被腐蚀，设备更耐用。

5、送丝机箱上开设钢化玻璃制成的透视窗，在透视窗一侧安装手提饵，因此，在不打开送丝机箱时就能观察箱内的零部件和工作运转情况，方便、省力，手提饵能方便操作拿取和移动设备；压丝手柄机构、焊丝盘机构设计小型化，对箱内的零部件结构布局优化，使得设备体积变小，方便操作。

附图说明

图1为水下焊接局部密封潜水送丝装置的结构示意图。

图2为密封电机和减速机构的结构示意图。

图3为密封电机的结构示意图。

图4为减速机构的结构示意图。

图5为焊丝盘机构的结构示意图。

图6为压丝手柄机构的示意图。

其中，1为送丝机箱，2为齿轮箱，3为从动轮，4为压丝轮安装板，5为压丝手柄机构，6为手柄轴安装端，7为焊丝导向机构，8为焊丝盘机构，9为焊丝，10为压丝轮，11为手提饵，12为主动轮，13为密封电机，14为电机机箱，15为后盖，16为转子，17为定子，18减速机箱，19为塔式头接口，20为静密封圈，21为前盖，22为动密封圈，23为蜗杆，24为压盖，25为蜗轮，26为六角螺母，27为焊丝盘，28为焊丝盘轴，29为压紧螺母，30为手柄螺母，31为手柄轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实施例做进一步的具体说明。

如图1，水下焊接局部密封潜水送丝装置，包括送丝机箱、密封电机、减速传动机构、齿轮传动机构、焊丝盘机构、焊丝导向机构、压丝手柄机构。密封电机、减速传动机构、齿轮传动机构、焊丝盘机构、焊丝导向机构、压丝手柄机构均安装于送丝机箱内。

送丝机箱为由钛合金制成的箱体，箱体由若干钛合金板通过焊接方式加工而成，箱体呈长方体状。送丝机箱上设有数个接口，其中，在送丝机箱的左侧设有焊枪接口。送丝机箱的顶板上设有钢化玻璃制成的透视窗，透视窗的两侧安装手提饵。

在送丝机箱的前侧板上安装焊丝盘机构。焊丝盘机构包括焊丝盘轴、焊丝盘、压紧螺母、压紧弹簧、压紧套筒，焊丝盘轴一端通过六角螺母固定在送丝机箱的内壁上，用于卷绕焊丝的焊丝盘中间开设有和焊丝盘轴相匹配的通孔，焊丝盘轴穿过焊丝盘的通孔，在焊丝盘轴另一端通过压紧弹簧和压紧套筒安装焊丝盘，再通过压紧螺母压紧从而将焊丝盘锁住在焊丝盘轴上。本实施例中，为了减小设备总体的体积和质量，焊丝则采用一千克量级的。

密封电机安装于送丝机箱的底板上，齿轮箱通过螺栓连接方式固定在送丝机箱的底板上。密封电机的输出端伸入减速机箱内且和蜗杆相连，蜗轮和蜗杆相啮合，蜗轮的输出轴随着蜗轮一起转动，蜗轮的输出轴伸出减速机箱且伸入齿轮箱内。在蜗轮的输出轴伸入齿轮箱内的一端安装主动轮，并通过压盖压紧。同时，主动轮还通过安装齿轮箱内的主动轮支架支撑，进一步确保传动过程的稳定性。从动轮组包括两个从动轮，从动轮安装于齿轮箱上。从动轮一端设有和主动轮相啮合的轮齿，从动轮另一端设有供焊丝通过的环状凹槽。压丝手柄机构包括压丝轮组、压丝手柄，压丝轮组包括压丝轮和压丝轮安装板，本实施例中包括两个压丝轮组；压丝轮固定在压丝轮安装板的中间，压丝轮安装板一端安装在送丝机箱上，压丝轮置于从动轮的环状凹槽中，压丝手柄安装在两压丝轮安装板之间。在焊丝盘机构和齿轮传动机构设有焊丝导向机构，焊丝导向机构为一圆柱体，圆柱体中心开设和焊丝直径相匹配的通孔，焊丝导向机构安装在齿轮箱的外侧。电机机箱上还设有电机驱动线保护接口，电机驱动线保护接口采用了简单的塔式头接口。

本实施例中，压丝手柄包括手柄轴、手柄螺母。如图1，在送丝机箱内，两个从动轮之间且在从动轮上方设有手柄轴安装端，手柄轴安装端在竖直方向开设有容纳安装手柄轴的竖腔，在横向方向上开设有供焊丝通过的通道。手柄轴一端安装在手柄轴安装端的竖腔，手柄轴另一端从两压丝轮安装板之间伸出并在端部安装手柄螺母，拧紧手柄螺母从而将压丝轮组压紧于从动轮组。

密封电机包括电机机箱、定子、转子、后盖、前盖，后盖安装于电机机箱底部，前盖通过静密封圈密封安装于电机机箱开口端，定子固定于电机机箱内，在定子内部转动的转子位于定子内且一端转子安装于后盖，转子另一端伸出前盖并通过动密封圈密封安装于前盖。

本实施例中，送丝机箱、电机机箱、减速机箱、齿轮箱等均采用钛合金制成。并且，焊丝盘机构和压丝手柄机构都设计采用小型化，使得设备的体积和重量减小，方便操作者操作。

本发明的工作过程和原理：将密封电机密封、安装于送丝机箱内，卷绕有焊丝的焊丝盘安装在焊丝盘轴上。调松压丝手柄的手柄螺母，使得压丝轮微小幅度上移，压丝轮和从动轮上环状凹槽之间有一定缝隙。牵出焊丝，将焊丝穿过焊丝导向机构，再进入齿轮箱；焊丝经过一个从动轮上的环状凹槽，焊丝再穿过手柄轴安装端的通道，再经过另一个从动轮上的环状凹槽后进入焊枪接口，焊枪接口安装有焊枪。此时，再将焊丝调整使得在环状凹槽中的焊丝同时位于压丝轮下方，拧紧手柄螺母，压丝轮向下压在焊丝上，焊丝位于压丝轮和从动轮之间，手柄螺母拧的越紧，焊丝所受压力越大，可在安装时将手柄螺母的松紧程度调整合适，使焊丝的压力较为合适。启动密封电机，电机将动力传给减速传动机构，蜗轮蜗杆转动，主动轮跟随转动，从动轮受主动轮驱动也开始转动，从而焊丝往焊枪接口方向移动，从而后续的焊丝盘也会不断转动释放出卷绕的焊丝，为焊接提供所需要的焊丝。

本发明设有机器人安装接口，可直接安装于机器人的关节上。本发明能应用于各种场合的焊接，对水下焊接现场环境的适应性好，尤其适应于局部干法焊接、湿法焊接。

除了本实施例提及的方式外，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。