耐用性得到增强的焊炬组件和部件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种在扩散管(120)与内部焊枪管(101)之间具有连接的焊枪组件(100)，该连接在扩散管(120)与焊枪管(101)之间提供增强的强度以防止对焊炬和上游部件无意中造成损坏。扩散管(120)包括与内部焊枪管(101)的坚实部分的至少一部分接合并与其重叠的接合部分。这种接合在焊枪管(101)与扩散管(120)之间提供更强且更稳定的连接。
【专利说明】耐用性得到増强的焊炬组件和部件
优先权
[0001 ]本专利申请要求第61/924，532号美国临时专利申请的优先权，该临时申请的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
[0002]符合本发明的装置、系统、和方法涉及焊接，并且更确切地涉及用于提供耐用性得到增强的焊炬和焊炬部件的装置、系统和方法。更具体地，本发明涉及根据权利要求1和8的前序部分所述的焊炬组件。
背景
[0003]在典型的GMAW和GTAW型焊接操作中，焊炬/焊枪用于在自动焊接操作、半自动焊接操作和手动焊接操作中向焊缝递送电弧。常常粗暴地搬运焊炬/焊枪或者使其与工件紧密接触，这可能严重损坏焊炬/焊枪，使得其不能被有效使用。例如，在手动和半自动操作中，使用者常常像锤子一样使用焊炬从焊缝削去熔渣，而在自动/机器人焊接操作中，可能存在焊炬冲击工件、工具等的情形。这些事件能够对焊炬和焊炬部件造成损坏，并且在焊炬上的冲击负载是侧向的时会特别具有破坏性。这些负载常常能够使焊炬弯曲，尤其是在焊炬的鹅颈部分，这能够对送丝、和焊炬的其他操作造成不利影响。
[0004]通过这种方法与本申请的其余部分中参照附图阐述的本发明的实施例相比较，常规、传统和所提出的方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。
【发明内容】
[0005]本发明的示例性实施例是一种在扩散管与内部焊枪管之间具有连接的焊枪组件，该连接在扩散管与焊枪管之间提供增强的强度以防止对焊炬和上游部件无意中造成损坏。扩散管包括与内部焊枪管的坚实部分的至少一部分接合并与其重叠的接合部分。这种接合在焊枪管与扩散管之间提供更强且更稳定的连接。
[0006]本发明的另一个示例性实施例是包括内部焊枪管和安置在内部焊枪管的下游的扩散管的焊炬组件。内部焊枪管具有主体部分和安置在该主体部分的下游的远端部分。该远端部分具有比该主体部分的壁厚更小的壁厚。该内部焊枪管进一步包括从该远端部分的外表面径向延伸至该主体部分的外表面的阶梯形部分。该扩散管包括安置在其上游侧的空腔。该内部焊枪管的远端部分安置在该空腔中，该远端部分联接至该扩散管。该扩散管进一步包括安置在其上游侧的锁紧部分。当该内部焊枪管完全接合该扩散管时，该内部焊枪管的阶梯形部分接触该扩散管的锁紧部分。在随后的说明书、附图和权利要求书中给出了进一步的实施例。
附图简要说明
[0007]通过参考附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和/或其他方面将会更加清晰，在附图中:
[0008]图1展示了本发明的焊枪组件的一部分的示例性实施例；
[0009]图2展示了图1中所示的实施例的扩散管和内部焊枪管；
[0010]图3展示了图1的扩散管的不对称视图；
[0011]图4展示了本发明的扩散管的另一个示例性实施例;并且
[0012]图5展示了本发明的焊炬组件的另一个视图。
详细说明
[0013]现在将参考附图来在下面描述本发明的示例性实施例。所描述的示例性实施例旨在帮助理解本发明，而并不旨在以任何方式限制本发明的范围。贯穿全文，相同的参考数字指代相同的元件。
[0014]应理解，贯穿本申请，术语“焊炬”和“焊枪”的使用旨在是可互换的，因为本领域的技术人员使用两个术语来描述焊炬/焊枪组件。
[0015]如之前讨论的，焊炬可能受到各种事件的损坏，尤其是涉及到高负载冲击的事件。在机器人应用中，这可能在不利地引起焊炬冲击工件时发生。当焊炬具有鹅颈部分时，这些冲击尤其具有破坏性。鹅颈部分位于焊炬的工作远端的上游并且通常是焊枪管中的弯管，具有在20度到60度范围内的角度。在该弯管的区域发生许多损坏情形。尤其是，因为焊炬中预先存在的弯管，当在焊炬上施加负载时，这个区域更容易发生额外弯曲。当这个弯管区域由于外部负载而进一步弯曲时，其能够严重阻碍耗材通过焊枪管。在一些极端情形下，该弯管可以大到足以完全阻挡住耗材和甚至保护气体的路线。此外，在已知的焊炬中，因为现有的焊炬构造，焊炬扩散管与内部焊枪管之间的连接使得在结构中或同样高度容易受到损坏的内部焊枪管中存在结构性弱点。本发明的实施例解决了这些问题并创造一种完整性和可用性得到增强的焊炬。
[0016]图1描绘了本发明的示例性焊炬组件100的工作末端部分。出于清晰性目的，这个图中没有示出焊枪管的鹅颈部分。另外，因为焊炬的构造和操作通常是已知的，所以本文中将不详细讨论这类构造和操作的细节。如所示，焊炬组件100由多个部件组成并且用于将耗材和保护气体递送到工件以进行焊接操作。焊炬组件100包括具有主体部分(或上游部分)102和远端部分110的内部焊枪管101，在该内部焊枪管，主体部分102具有比远端部分110更厚的壁厚，如所示。绝缘体103和焊枪管外护套105覆盖内部焊枪管101。扩散管120以螺纹方式连接到焊枪管101的远端110，该扩散管帮助恰当地引导和分布保护气体以便进行焊接操作。接触尖端130联接至扩散管120的下游末端上，该接触尖端通常用于使焊接电流传递到在焊接过程中穿过接触尖端130的中心的耗材中。焊嘴140以螺纹方式连接到扩散管120的外侧，其中，焊嘴140由以螺纹方式连接到扩散管上(如所示)的内部焊嘴部件141、绝缘体部分143和外部焊嘴部分145构成。绝缘体部分143使外部焊嘴部分145与焊炬组件100内的带电部件电隔离。焊嘴140用于将来自扩散管120的保护气体引导至焊炬组件100的远端和工件以便进行焊接。
[0017]如图1中所示，内部焊枪管101与扩散管120之间的结构性连接使得该连接具有增强的结构完整性。图2中也示出了这种连接，清晰起见，省略了上述部件中的一些部件。如所示，内部焊枪管101的远端部分110具有的壁厚小于内部焊枪管101的上游部分102(即，主体部分)的壁厚。远端部分110被插入并且机械联接(例如，使用螺纹)到扩散管120的末端空腔131中，其中末端空腔131的上游部分比末端空腔131的下游部分具有更大的内径，如图1中所示。扩散管120还具有位于肩部129的下游的扩散管空腔122，其中肩部129将扩散管120的末端空腔131与扩散管空腔122隔开。内部焊枪管101还具有远端108，该远端在被完全插入扩散管120的末端空腔131中时在远端108与肩部129之间产生小的间隙。在示例性实施例中，这个间隙非常小，但远端108不与肩部129接触。这些表面之间的任何接触都能够损害焊炬组件100的恰当构造和完整性。同样，如在图1和图2中的每个图中所示，扩散管120的上游末端包括从扩散管120的外表面径向向外延伸的锁紧部分(或阶梯形部分)123。当完全组装好时，锁紧部分123与内部焊枪管101接合并锁紧，其方式为与焊枪管101的上游部分102接合。确切地，锁紧部分123在内部焊枪管101的更厚的部分与该内部焊枪管接合。这在下文进行了进一步讨论。
[0018]如在图1和图2的示例性实施例中所示，焊枪管101的上游部分102和远端部分110之间的过渡部分具有从远端部分110的外壁径向延伸至内部焊枪管101的上游部分102的外壁的锁紧肩部(或阶梯形部分)107。当完全组装好时，扩散管120的锁紧部分123与锁紧肩部107和上游部分102的外表面接合。如在图2中能够看到的，扩散管120的锁紧部分123从锁紧肩部107径向在外包围住内部焊枪管101的锁紧肩部107。确切地，锁紧部分123包括当完全安装好扩散管120时接触锁紧肩部107的肩部接合部分125。进一步地，锁紧部分123包括沿内部焊枪管101的上游部分102的外表面的长度(或者朝内部焊枪管101的轴向方向)延伸的延伸部分127。限定了末端空腔131的具有较大内径的上游部分的延伸部分127包括与上游部分102的外表面接合的内表面128。在本发明的示例性实施例中，内表面128与上游部分102的外表面之间的接合是这些表面之间存在至少某种程度接触的摩擦配合式连接。如果这种连接太松，则可能没有完全实现本发明的一些结构性完整性改进。进一步地，在一些示例性实施例中，内表面128与肩部接合部分125之间的过渡部分(S卩，阶梯形部分的内拐角部分)呈倒角或倒圆形。这帮助在这个连接点减少应力集中。
[0019]在本发明的示例性实施例中，肩部107的径向高度(或径向厚度)是在内部焊枪管101的上游部分102在扩散管120与内部焊枪管101之间的连接处的外径的10%至20%的范围内。在其他示例性实施例中，该径向高度在1 %到15 %的范围内。这样的径向高度(远端部分110的外表面与上游部分102的外表面之间的距离)提供足够的结构稳定性，同时确保保持焊枪管101的结构完整性。进一步地，在附加示例性实施例中，内表面128的长度至少与肩部107的径向高度一样长、或比其更长。即，锁紧部分123的内表面128在内部焊枪管101上的长度至少与管101的远端部分110与上游部分102之间的高度差一样长、或比其更长。在本发明的示例性实施例中，内表面128比肩部107长出锁紧肩部107的0%到45%范围内的距离。在本发明的其他示例性实施例中，内表面128比肩部107长出锁紧肩部107的高度的20%到45%范围内的距离。通过具有比锁紧肩部107的高度更长的内表面128，在扩散管120与内部焊枪管101之间实现抗弯强度的显著增加。然而，如果内表面128的长度太长，将会难以确保部件之间的所期望的配合来实现所期望的结构完整性。
[0020]使用上述连接结构，加于焊嘴/扩散管上的任何无意的负载或力都直接引导至内部焊枪管101的较厚的部分102。之前在焊枪/焊炬构造中还没有使用过这样的连接结构。在一些已知的连接方法中，扩散管仅联接至内部焊枪管的窄的部分。在这样的连接结构中，焊嘴/扩散管上的任何负载都仅引导至焊枪管的较薄的部分，这可能对焊枪管造成严重的损坏-有时必需更换。使用本文中所描述的连接结构，实现了一种明显抵抗住焊炬上的侧向负载和轴向负载的构造。实际上，按本文描述的构造的焊炬能够比已知焊炬承受几乎两倍的冲击负载而不需要显著增加部件的厚度。使用本文中所描述的构造，力和冲击负载更容易引导至内部焊枪管101的上部部分，从而使该构造更稳定。图3描绘了上述扩散管120的不对称视图。
[0021]图4中示出了本发明的另一个示例性实施例。在这个实施例中，扩散管120在扩散管120的外表面上进一步包括分离式凹陷200。如图4中所示，这个凹陷200可以安置在扩散管120的末端空腔131的下游。分离式凹陷200在扩散管120中提供了弱点，使得当向焊炬的远端施加力或负载时，扩散管120在分离式凹陷200处断开。虽然这将破坏扩散管，但其能够挽救焊接系统的在扩散管120上游的任何部件，并且可以挽救在焊炬末端处的部件，如焊嘴部件。即，凹陷200要被构造成使得当焊炬组件100经受高于阈值的冲击负载或力时，扩散管120的下游部分(凹陷200的下游)与扩散管120的仍然与内部焊枪管101联接的上游部分分离开。这样的特征确保了当发生冲击时没有诸如机器人臂部件或焊炬的鹅颈部分等上游部件等受到损坏。在示例性实施例中，该凹陷的形状和深度应被确定成使得实现最佳分离条件。例如，在示例性实施例中，分离式凹陷200具有的深度在扩散管120的在凹陷200的点处的壁厚的35 %到65 %的范围内。进一步地，在示例性实施例中，凹陷200可以具有到凹陷200的尖形的、或窄的底表面(即，V形槽)。这在图4中进行了描绘，该图示出凹陷200为三角形。具有这样的形状帮助使应力集中在凹陷部分200并确保扩散管120在所期望的位置断开。当然，凹陷部分200可以具有其他形状只要实现所期望的分离能力即可。
[0022]图5描绘了本发明的典型的焊炬或焊枪组件，其中示出了鹅颈部分10。
[0023]虽然已经参照某些实施例描述了本申请的所要求保护的主题，但本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下可以做出各种改变并且可以代替等效物。此外，可以进行许多修改以使具体的情况或材料适应所要求保护的主题的传授内容而不脱离其范围。因此，所旨在的是，所要求保护的主题内容不受限于所公开的特定实施例，而所要求保护的主题内容将包括落入附权利要求书的范围内的所有实施例。
参考号
100焊炬组件 101焊枪管 102主体部分 103绝缘体 107锁紧肩部 108远端 110远端部分 120扩散管 122扩散管空腔 123锁紧部分 125肩部接合部分 127延伸部分 128内表面 129肩部130接触尖立而131空腔140焊嘴
141内部焊嘴部件143绝缘体部分145外部焊嘴部分200凹陷
【主权项】
1.一种焊炬组件(100)，其特征为: 内部焊枪管(101)，包括 具有第一壁厚的主体部分(102)， 安置在该主体部分(102)的下游并且具有比该第一壁厚更小的第二壁厚的远端部分(110)，以及 从该远端部分(110)的外表面径向延伸至该主体部分(102)的外表面的第一阶梯形部分(107);以及 安置在该内部焊枪管(101)的下游的扩散管(120)，该扩散管(120)包括 安置在该扩散管(120)的上游侧的空腔(131)，该空腔(131)具有 在其中接受该内部焊枪管(101)的该远端部分(110)的第一部分，以及 在其中接受该内部焊枪管(101)的该主体部分(102)的第二部分，以及 安置在该扩散管(120)的上游末端上的、从该第一部分径向向外延伸至该第二部分的 第二阶梯形部分(123)， 其中，该第二阶梯形部分(I23)在该内部焊枪管(101)完全接合该扩散管(120)时接触该第一阶梯形部分(107)。2.如权利要求1所述的组件，其中，该扩散管包括轴向延伸部分(127)，该轴向延伸部分朝轴向方向延伸以限定该空腔(131)的该第二部分。3.如权利要求2所述的组件，其中，该轴向延伸部分(127)的内表面优选地通过摩擦配合的方式与该主体部分(102)的外表面接合。4.如权利要求2或3所述的组件，其中，该轴向延伸部分(127)的内表面的轴向长度等于或长于该第一阶梯形部分(107)的径向厚度。5.如权利要求2、3或4所述的组件，其中，该轴向延伸部分(127)的内表面的轴向长度与该第一阶梯形部分(107)的径向厚度之比为I至1.45。6.如权利要求1至5之一所述的组件，其中，该第一阶梯形部分(107)的径向厚度在该主体部分(102)的外径的10%到20%的范围内。7.如权利要求1至6之一所述的组件，其中，该第二阶梯形部分的内拐角部分呈倒角或倒圆形。8.一种特别是根据权利要求1至7之一所述的焊炬组件，其特征为: 内部焊枪管(101)，包括 具有第一壁厚的主体部分(102)， 安置在该主体部分(102)的下游并且具有比该第一壁厚更小的第二壁厚的远端部分(110)，以及 从该远端部分(110)的外表面径向延伸至该主体部分(102)的外表面的阶梯形部分(107);以及 安置在该内部焊枪管(101)的下游的扩散管(120)，该扩散管(120)包括安置在该扩散管(120)的上游侧的空腔(I 31 )，在该空腔中，该内部焊枪管(I OI)的该远端部分安置并连接至该扩散管(120)，以及 安置在该扩散管(120)的上游末端上的锁紧部分(107)， 其中，该阶梯形部分(107)在该内部焊枪管(101)完全接合该扩散管(120)时接触该锁紧部分(107)。9.如权利要求8所述的组件，其中，该锁紧部分(107)的内表面与该主体部分(102)的外表面接合。10.如权利要求9所述的组件，其中，该锁紧部分的内表面与该主体部分的外表面接合的轴向长度等于或长于该阶梯形部分的径向厚度。11.如权利要求9或10所述的组件，其中，该锁紧部分的内表面与该主体部分的外表面接合的轴向长度与该阶梯形部分的径向厚度之比为I至1.45。12.如权利要求1至11之一所述的组件，其中，该空腔(131)通过螺纹连接的方式接受该内部焊枪管(1I)的该远端部分以使该扩散管(120)联接至该内部焊枪管(101)。13.如权利要求1至12之一所述的组件，其中，该扩散管(I20)包括在该空腔(I31)的下游末端径向延伸的肩部(125)，并且当该内部焊枪管完全接合该扩散管(120)时该内部焊枪管的该远端部分与该肩部之间存在间隙。14.如权利要求1至13之一所述的组件，其中，该扩散管(I20)在该扩散管(I 20)的外表面上进一步包括分离式凹陷(200)并且该分离式凹陷(200)安置在该扩散管(120)的该空腔(131)的下游。15.如权利要求14所述的组件，其中，该分离式凹陷(200)是V形槽。
【文档编号】B23K9/29GK105873712SQ201580003621
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】J·L·卡彻林
【申请人】林肯环球股份有限公司