轻量化全密封水下自动焊接送丝机的制作方法

本发明属于水下焊接技术领域，尤其涉及一种轻量化全密封水下自动焊接送丝机。

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。但是，现有的这些设备仅对送丝机箱进行密封处理，在对送丝机箱密封过程中会采用多处密封处理，多个密封处理相当于“串联”，即使单个密封处理可靠性很高，但是多个密封处理可靠性却往往不理想，因此设备有发生渗水的可能性，由此导致电机损坏、设备无法正常工作；并且，设备一旦发生渗水，导致设备损坏，修理难度较大、费用高。再者，目前现有的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，本发明提供一种采用双重密封防水处理且能有效减小设备水下工作因渗水发生故障可能性的轻量化全密封水下自动焊接送丝机。

轻量化全密封水下自动焊接送丝机，包括设有数个接口的送丝机箱及密封绝缘于送丝机箱内的焊丝盘机构、减速传动机构、齿轮传动机构、压丝机构、具有密封防水功能的密封电机，送丝机箱上的接口包括气路接口、电力电缆接口和焊枪接口，通过气路接口充入送丝机箱内的保护气体在送丝机箱内形成与箱外水压平衡的箱内气压，密封电机、减速传动机构、齿轮传动机构依次相接，安装后的压丝机构和齿轮传动机构之间形成压力通道，卷绕在焊丝盘机构上的焊丝经压力通道被压紧、输送至送丝机箱的焊枪接口。采用这种结构，即使发生一次渗水也不会影响设备正常运转、工作，维护也只需重新对送丝机箱重新做密封防水处理；双重密封的密封防水效果更好，大大减少渗水对设备的影响，减少出现渗水故障，提升设备稳定性，送丝更稳定。

作为一种优选，送丝机箱上设有密封绝缘处理的焊枪接口和电力电缆接口，焊枪接口和电力电缆接口在送丝机箱内部通过电缆连接。采用这种结构，在送丝机箱的接口处做好密封防水处理，做好设备防水的第一道防线，形成相对稳定的机箱内部工作环境。

作为一种优选，焊枪接口包括焊枪枪座、不锈钢法兰、绝缘套、o形密封圈、绝缘垫片、焊接电缆接线端子，焊枪枪座由送丝机箱外起依次穿过不锈钢法兰、绝缘套、送丝机箱壁、绝缘垫片再伸入送丝机箱内，焊枪枪座通过带密封圈套筒的螺栓连接法兰固定在送丝机箱壁上，焊枪枪座位于送丝机箱外的一端安装焊接电缆接线端子，在绝缘套和送丝机箱壁之间用o形密封圈密封。采用这种结构，能有效地对焊枪接口密封防水和绝缘，能严密地密封送丝机箱，从而能保证送丝机箱内稳定的工作环境。

作为一种优选，电力电缆接口包括导电柱体、绝缘套、绝缘密封套、o形密封圈、圆螺母、焊接电缆接线端子，导电柱由送丝机箱内依次穿过绝缘套、送丝机箱壁、绝缘密封套再通过圆螺母固定，导电柱在送丝机箱内的一端通过六角螺母拧紧，导电柱在送丝机箱外的一端安装焊接电缆接线端子，在绝缘密封套和导电柱体、送丝机箱之间用o形密封圈密封。采用这种结构，能有效地对电力电缆接口密封防水和绝缘，能严密地密封送丝机箱，从而能保证送丝机箱内稳定的工作环境。

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，动、静密封结合的方式对密封电机进行密封，能在电机进行动力输出的同时有效地密封防水，是保证设备在水下正常运转和工作的第二道防线，同时进一步地保护了电机，降低了电机发生渗水的概率。

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支架和齿轮支架上的主动轮、从动轮组，主动轮安装于蜗轮的输出轴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；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形凹槽。采用这种结构，齿轮传动稳定，有利于稳定输送焊丝；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，焊丝盘机构包括焊丝盘、焊丝盘轴、焊丝盘支承架，焊丝盘轴一端固定在焊丝盘支承架，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螺母锁紧。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，压丝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上，用于将压丝轮组压紧于从动轮组的压丝手柄安装在两个压丝轮安装板中间。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的环形凹槽中的深度，从而调节压丝机构对焊丝的压紧程度。

作为一种优选，还包括焊丝检测机构，焊丝检测机构包括导电柱、绝缘板、联接板、轴、扭簧，轴一端固定在送丝机箱，另一端通过扭簧安装联接板，联接板上安装有和焊丝保持接触的导电柱，在导电柱和联接板之间安装有绝缘板，导电柱和焊接电源输出端电连接。采用这种结构，导电柱能保持和焊丝接触，同时导电柱又和焊接电源输出端连接，因此，焊丝、导电柱、焊接电源输出端构成回路，在焊接前及焊接过程，实时检测回路连通与否即可判断焊丝是否还有余量。

本发明的优点：

1、采用双重密封防水处理的设计，即同时对送丝机箱和密封电机进行防水密封处理，因此，密封防水性能更好，即使发生一次渗水也不会影响设备正常运转、工作，维护也只需重新对送丝机箱重新做密封防水处理；大大减少设备在水下工作时出现故障的概率，提升设备稳定性，送丝更稳定。

2、对电力电缆接口、焊枪接口等进行绝缘密封处理，有效地严密地密封了送丝机箱。

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形凹槽，在从动轮上将用于传动的齿轮和用于输送焊丝环形凹槽分开，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、设有焊丝检测机构，能检测焊丝是否还有余量；因此，在不易观察焊丝量情况下，焊丝检测机构能检测焊丝余量。

5、焊丝校直机构，能将卷绕的焊丝校直，并能起导向作用，使焊丝平稳地进入齿轮传动机构。

附图说明

图1为轻量化全密封水下自动焊接送丝机的结构示意图。

图2为轻量化全密封水下自动焊接送丝机的俯视图。

图3为电力电缆接口的结构示意图。

图4为焊枪接口的结构示意图。

图5为焊丝检测机构的前视图。

图6为焊丝检测机构的俯视图。

图7为焊丝盘机构的结构示意图。

其中，1为焊枪接口，2为送丝机箱，3为从动轮，4为主动轮，5为绝缘垫，6为齿轮支架，7为密封电机，8为安装接口，9为焊丝盘机构，10为电力电缆接口，11为压丝轮安装板，12为压丝轮，13为压丝手柄，14为焊丝校直机构，15为手柄轴，16为焊丝检测机构，17为气路接口，18为减速传动机构，19为电机驱动接口，20为焊丝导管，21为手柄螺母，22六角螺母，23为导电柱体，24为绝缘套，25为绝缘密封套，26为圆螺母，27为焊接电缆接线端子，28为o形密封圈，29为焊枪枪座，30为不锈钢法兰，31为绝缘套，32为o形密封圈，33为内六角圆柱头螺钉，34为绝缘套垫片，35为导电柱，36为绝缘套，37为联接板，38为扭簧，39为轴，40六角螺母，41为焊丝盘支承架，42为焊丝盘，43为焊丝盘轴，44为压紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

轻量化全密封水下自动焊接送丝机，包括送丝机箱、焊丝盘机构、减速传动机构、齿轮传动机构、压丝机构、焊丝校直机构、焊丝检测机构，焊丝盘机构、减速传动机构、齿轮传动机构、压丝机构、焊丝校直机构、焊丝检测机构均密封于送丝机箱内，通过送丝机箱上的气路接口充入送丝机箱内的保护气体在送丝机箱内形成与箱外水压平衡的箱内气压，密封电机、减速传动机构、齿轮传动机构依次相接，安装后的压丝机构和齿轮传动机构之间形成压力通道，卷绕在焊丝盘机构上的焊丝经压力通道被压紧、输送至送丝机箱的焊枪接口。

本实施例中，送丝机箱呈长方体形，由钛合金制成，在送丝机箱左侧板上设有焊枪接口及气路接口，送丝机箱右侧板上电力电缆接口，焊枪接口和电力电缆接口都绝缘处理、密封处理，焊枪接口和电力电缆接口在送丝机箱内部通过电缆连接。

本实施例中，送丝机箱的上侧板上设有可视面板，送丝机箱上设有数个接口，包括焊枪接口、气路接口、电力电缆接口、电机驱动电缆接口、安装接口，为实现对送丝机箱内的组件的密封，对送丝机箱的可视面板密封、焊枪接口密封、气路接口密封、电力电缆接口密封、电机驱动电缆接口密封、安装接口密封，均采用静密封圈密封并采用绝缘处理。更换焊丝只需将可视面板拆卸，维护简单方便，能应用于各种场合的焊接。与传统送丝机一样，往送丝机箱里充入等同水压的气体，送丝机箱体内部的气压与箱体外部的水压相互抵消，减小了送丝机箱等部件的压力。

如图4，焊枪接口包括焊枪枪座、不锈钢法兰、绝缘套、o形密封圈、绝缘垫片、焊接电缆接线端子，焊枪枪座由送丝机箱外起依次穿过不锈钢法兰、绝缘套、送丝机箱壁、绝缘垫片再伸入送丝机箱内，焊枪枪座通过带密封圈套筒的螺栓连接法兰固定在送丝机箱壁上，焊枪枪座位于送丝机箱外的一端安装焊接电缆接线端子，在绝缘套和送丝机箱壁之间用o形密封圈密封。焊枪枪座通过内六角圆柱头螺钉固定。

如图3，电力电缆接口包括导电柱体、绝缘套、绝缘密封套、o形密封圈、圆螺母、焊接电缆接线端子，导电柱体由送丝机箱内起依次穿过绝缘套、送丝机箱壁、绝缘密封套再通过圆螺母固定，导电柱体在送丝机箱内的一端通过六角螺母拧紧，导电柱体在送丝机箱外的一端安装焊接电缆接线端子，在绝缘密封套和导电柱体、送丝机箱之间用o形密封圈密封。

本实施例中，密封电机固定在送丝机箱的底板上，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。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。齿轮传动机构包括齿轮支架和齿轮支架内的主动轮、从动轮组，主动轮安装于蜗轮的输出轴和齿轮机构相连的一端，由主动轮带动的从动轮组和主动轮相啮合；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形凹槽。压丝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上，压丝手柄用于将压丝轮组压紧于从动轮组，压丝手柄安装在两个压丝轮安装板中间。压丝手柄包括手柄轴、手柄螺母。在送丝机箱内，两个从动轮之间且在从动轮上方设于手柄轴安装端，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。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、焊丝盘支承架，焊丝盘支承架安装送丝机箱内，焊丝盘轴一端通过六角螺母固定在焊丝盘支承架，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弹簧套和黄色模具弹簧安装焊丝盘，在通过压紧螺母压紧从而将焊丝盘压住在焊丝盘轴上。齿轮支架与送丝机箱的底板连接处采用绝缘螺栓套与绝缘垫复结合的方式，使与送丝机箱的底板连接的螺栓和齿轮支架不直接接触连接，实现齿轮支架、送丝机箱内部和外部的绝缘。

本实施例中，还包括焊丝校直机构、焊丝检测机构。焊丝校直机构安装在齿轮支架的外侧，且焊丝校直机构位于焊丝盘机构和齿轮支架之间，焊丝校直机构为一圆柱体，圆柱体中心开设和焊丝直径相匹配的通孔，焊丝校直机构安装在齿轮支架的外侧。焊丝检测机构包括导电柱、绝缘板、联接板、轴、扭簧，轴一端固定在焊丝盘内，另一端通过扭簧安装联接板，联接板上安装有和焊丝保持接触的导电柱，在导电柱和联接板之间安装有绝缘板，导电柱和焊接电源输出端电连接。在焊丝充足时，导电柱和焊丝、焊接电源输出端连通形成回路；若焊丝不足，则回路断开。因此，可以通过检测焊丝的检测电路是否连通来判断焊丝是否还有余量。

送丝机箱、电机机箱、减速机箱、齿轮支架等均采用钛合金制成，对于其他组成零部件充分采用密度小、耐腐蚀的钛合金材料制作，因此显著减小设备的重量和体积，且具有较好的耐腐蚀性。其次，设计时尽量缩减空间，焊丝则采用一公斤量级的，压丝手柄也设计采用小型化。因此，轻量化全密封水下自动焊接送丝机还具有体积小、质量轻的优点。

本发明的工作过程和原理：将密封电机密封防水处理并安装于送丝机箱内，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，从而减小压丝轮和从动轮上环形凹槽对焊丝的压力。牵出焊丝进入焊丝导管，再将焊丝穿过焊丝校直机构，再进入齿轮支架；焊丝经过一个从动轮上的环形凹槽，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形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形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，即焊丝通过压丝轮和从动轮之间形成的压力通道，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。将各个接线端子之间需要连接的均连接好，盖上可视面板，并对可视面板做好密封和绝缘处理。再检查送丝机箱的各个接口的密封性和绝缘性，若密封性和绝缘性都没问题，再检测焊丝的检测回路是否连通，若回路通则说明焊丝还有余量。此时，通过气路接口给送丝机箱内充入保护气体，以平衡箱体内部气压与外部水压。启动焊枪、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，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，为焊接提供所需的焊丝。

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。