專利名稱：無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接輔助裝置，尤其是一種由電機(jī)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)偏心半徑的旋轉(zhuǎn)電弧 傳感器裝置。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)電弧傳感器裝置，使焊接電弧沿垂直于焊接進(jìn)行的方向擺動(dòng)，焊炬本身或焊 炬中的導(dǎo)電桿作橫向掃描運(yùn)動(dòng)，主要代表機(jī)構(gòu)有一種是上世紀(jì)80年代，日本NKK公司發(fā)明 的導(dǎo)電桿圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)方式，其結(jié)構(gòu)如附圖2所示。它依靠導(dǎo)電桿1端面上焊絲24導(dǎo)出孔的偏 心距來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)出孔的偏心距就是電弧旋轉(zhuǎn)半徑。另一種是德國(guó)Aachen公司 開發(fā)的導(dǎo)電桿圓錐轉(zhuǎn)動(dòng)方式，如附圖3所示，導(dǎo)電桿1 一端固定在一個(gè)球形鉸鏈26上，以該 鉸鏈為導(dǎo)電桿1圓錐運(yùn)動(dòng)的錐頂。導(dǎo)電桿1通過(guò)一個(gè)調(diào)心軸承27裝在一個(gè)偏心齒輪28的 偏心孔內(nèi)。電動(dòng)機(jī)23通過(guò)一個(gè)主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)裝有導(dǎo)電桿1的偏心齒輪28，則導(dǎo)電桿1以 鉸鏈為錐頂作圓錐運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)電桿1下端的運(yùn)動(dòng)軌跡就是電弧旋轉(zhuǎn)的軌跡。電弧旋轉(zhuǎn)半徑可 以通過(guò)上下移動(dòng)調(diào)心軸承27位置進(jìn)行一定調(diào)節(jié)。還有一種是清華大學(xué)于1992年申請(qǐng)的專 利“空心軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)掃描焊炬”，它由導(dǎo)電桿空心軸電機(jī)上、下球面軸承，內(nèi)、外偏心 套和光電測(cè)位裝置等組成。導(dǎo)電桿斜穿過(guò)電機(jī)軸孔，其上端和中間部分別通過(guò)上下球面軸 承與電機(jī)聯(lián)接，外偏心套安裝在電機(jī)軸下端，內(nèi)偏心套安裝于外偏心套的內(nèi)孔中，下端球面 軸承安裝于內(nèi)偏心套中，其結(jié)構(gòu)如附圖4所示。上世紀(jì)90年代以后，陸續(xù)研制了一些新型 的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，如韓國(guó)的C. H. Kim等人制作了一種旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，依靠導(dǎo)電嘴的偏 心來(lái)實(shí)現(xiàn)電弧的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其偏心距就是電弧的旋轉(zhuǎn)半徑。近年來(lái)，南昌大學(xué)機(jī)器人與焊接 自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步對(duì)旋轉(zhuǎn)電弧傳感器在小型化和減振等方面進(jìn)行了一些深入細(xì)致 的研究。但是，到目前為止還沒(méi)有看到有關(guān)電控調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電弧偏心機(jī)構(gòu)方面的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電弧偏心調(diào)節(jié)不方便、導(dǎo)電嘴易燒損、碳刷易損壞、機(jī)械振動(dòng)和 噪聲較大、裝配拆卸復(fù)雜的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，該 傳感器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)偏心半徑的旋轉(zhuǎn)掃描裝置，可增強(qiáng)旋轉(zhuǎn)電弧實(shí)用性。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是所述無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感 器包括中空狀的殼體和導(dǎo)電桿，其特點(diǎn)是，所述殼體內(nèi)部裝有偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)和通過(guò)球軸承 套裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)；所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)具有偏心半徑，在所述偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)上 裝有微型電機(jī)、偏心調(diào)節(jié)電機(jī)和由偏心調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠，所述微型電機(jī)通過(guò)齒輪 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；與焊機(jī)連通的導(dǎo)電電纜及與送絲軟管相連的水汽保護(hù)連接頭密封配合 固裝在殼體的頂部，所述導(dǎo)電桿上端與該水汽保護(hù)連接頭配合安裝成電導(dǎo)通并與殼體的頂 部形成鉸鏈，該導(dǎo)電桿穿過(guò)一偏心轉(zhuǎn)子與調(diào)心球軸承形成鉸鏈連接；所述導(dǎo)電桿的下端從 殼體底部穿出并與水汽保護(hù)連接頭固聯(lián)，該水汽保護(hù)連接頭下端連接有一導(dǎo)電嘴，焊絲穿 過(guò)導(dǎo)電桿內(nèi)腔形成旋轉(zhuǎn)，并可與導(dǎo)電嘴成導(dǎo)電緊密動(dòng)配合。
所述微型電機(jī)的輸出軸與一電機(jī)齒輪相聯(lián)，該電機(jī)齒輪與一傳動(dòng)齒輪之間嚙合傳 動(dòng)，該傳動(dòng)齒輪與所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)固定連接并可帶動(dòng)該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)。所述殼體內(nèi)還裝有至少一根光軸，該光軸通過(guò)直線軸承套裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)上并 固定在殼體內(nèi)。直線軸承和光軸套裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)上并固定在殼體內(nèi)，有利于減少滾珠 絲杠承受偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)的壓力?，F(xiàn)有類似的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的偏心半徑不可調(diào)，偏心半徑一般為2mm左右，而本發(fā)明所 述傳感器的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)具有微小的偏心半徑，其偏心半徑為0. 20mm—0. 3mm，優(yōu)選為0. 25mm, 相對(duì)現(xiàn)有類似的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的偏心半徑來(lái)說(shuō)是微小的，因此當(dāng)微型電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)運(yùn)動(dòng) 時(shí)，導(dǎo)電桿則以頂部的鉸鏈為錐頂作圓錐運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電嘴的下端則可產(chǎn)生經(jīng)放大后的旋轉(zhuǎn)半 徑。同時(shí)由于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的偏心距很小，大大減小了由于偏心塊引起的傳感器振動(dòng)。所述旋 轉(zhuǎn)平臺(tái)是正圓的平臺(tái)，該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上具有偏心軸孔，所述偏心半徑是指旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的圓心與 偏心軸孔的軸心之間的距離。偏心調(diào)節(jié)電機(jī)和滾珠絲杠連接安裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)上，通過(guò)控制偏心調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠帶動(dòng)偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)移動(dòng)從而改變旋轉(zhuǎn)偏心半徑，因此旋轉(zhuǎn)掃描半徑 由偏心調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)節(jié)，方便控制。為了防止殼體與焊接母材發(fā)生短路，所述殼體底部與一電絕緣膠木成絕緣配合， 該電絕緣膠木下端固聯(lián)成氣密封的保護(hù)氣罩罩蓋在水汽保護(hù)連接頭和導(dǎo)電嘴上。所述導(dǎo)電桿下端固聯(lián)的水汽保護(hù)連接頭優(yōu)選為雙層結(jié)構(gòu)，外層為用于提供焊接保 護(hù)氣體的氣體保護(hù)層，內(nèi)層為用于冷卻導(dǎo)電嘴的水冷卻層，這種水汽一體的結(jié)構(gòu)有利于傳 感器底部尺寸的減小，使傳感器具有更好的可達(dá)性。本發(fā)明通過(guò)電控調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)偏心的掃描焊炬，可用于精確產(chǎn)生不同旋轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn) 焊接電弧，實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)偏心半徑無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器相比，本發(fā)明的有益效果是①旋轉(zhuǎn)掃描半 徑由偏心調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)節(jié)，方便控制。②由于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的偏心距很小，大大減小 了由于偏心塊引起的傳感器振動(dòng)。③標(biāo)準(zhǔn)件增多，加工難度降低，成本減少。
④水汽保護(hù)連接頭的一體化結(jié)構(gòu)有利于傳感器端部尺寸的減小，使傳感器具有更好的可
達(dá)性。⑤結(jié)合了導(dǎo)電桿圓錐運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)電弧傳感器和空心軸電機(jī)方式旋轉(zhuǎn)電弧傳感器方 案，是一種全新理念的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有導(dǎo)電桿轉(zhuǎn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是現(xiàn)有導(dǎo)電桿圓錐運(yùn)動(dòng)方式旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是現(xiàn)有空心軸電機(jī)方式旋轉(zhuǎn)電弧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
1-導(dǎo)電桿，2-上端蓋，3，21_調(diào)心球軸承，
4-殼體，5-滾珠絲杠，6-偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)，
47-偏心調(diào)節(jié)電機(jī)， 10-水氣保護(hù)接頭， 13-電絕緣膠木， 16-傳動(dòng)齒輪， 19-球軸承， 23-電動(dòng)機(jī)； 26-球形鉸鏈， 29-電弧， 32-偏心機(jī)構(gòu)，
8-調(diào)心從動(dòng)齒輪， 11-保護(hù)氣罩， 14-固定架，
27-調(diào)心軸承， 30-電極， 33-調(diào)心機(jī)構(gòu)。
17-電機(jī)齒輪， 20-微型電機(jī)， 24-焊絲，
9-調(diào)心主動(dòng)齒輪， 12-導(dǎo)電嘴， 15-光軸，
25-軸承， 28-偏心齒輪， 31-編碼盤，
18-旋轉(zhuǎn)平臺(tái)， 22-送絲機(jī)構(gòu)，
具體實(shí)施例方式以下將對(duì)無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描 述。一種無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，如圖1所示，包括中空狀的殼體4和導(dǎo)電桿 1，所述殼體4內(nèi)部裝有偏心調(diào)節(jié)電機(jī)7、微型電機(jī)20、滾珠絲杠5、偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6、旋轉(zhuǎn)平 臺(tái)18 ；所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18的具有偏心半徑，該偏心半徑為0. 25mm。這些構(gòu)件是整個(gè)傳感器的 核心，能實(shí)現(xiàn)偏心半徑的調(diào)節(jié)與提供電弧旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6上裝有所述偏 心調(diào)節(jié)電機(jī)7和滾珠絲杠5，該滾珠絲杠5的滑動(dòng)平臺(tái)固定在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6上，通過(guò)控制 偏心調(diào)節(jié)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠5，滾珠絲杠5帶動(dòng)偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6移動(dòng)從而改變旋轉(zhuǎn)偏心 半徑。所述殼體4內(nèi)還裝有兩根光軸15，該兩根光軸15通過(guò)直線軸承套裝在偏心調(diào)節(jié)平 臺(tái)6上并固定在殼體4內(nèi)，可有效地減輕滾珠絲杠5的受力，兩根光軸15與滾珠絲杠5成 120°。所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18通過(guò)球軸承19套裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6內(nèi)，該偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6上安 裝有微型電機(jī)20，所述微型電機(jī)20的輸出軸與一電機(jī)齒輪17相聯(lián)，該電機(jī)齒輪17與一傳 動(dòng)齒輪16之間嚙合傳動(dòng)，該傳動(dòng)齒輪16與所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18固定連接并可帶動(dòng)該旋轉(zhuǎn)平臺(tái) 18旋轉(zhuǎn)，從而提供電弧旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。與焊機(jī)連通的導(dǎo)電電纜及與送絲軟管相連的水汽保護(hù)連接頭10密封配合固裝在 殼體4的頂部，所述導(dǎo)電桿1上端與該水汽保護(hù)連接頭10配合安裝成電導(dǎo)通并與殼體4的 頂部形成鉸鏈，該導(dǎo)電桿1穿過(guò)一偏心轉(zhuǎn)子與調(diào)心球軸承3形成鉸鏈連接；所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái) 18具有微小的偏心半徑，當(dāng)微型電機(jī)20驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)18運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電桿1則以頂部的鉸鏈 為錐頂作圓錐運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電嘴12的下端則可產(chǎn)生經(jīng)放大后的旋轉(zhuǎn)半徑。并可通過(guò)控制偏心調(diào) 節(jié)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠5，滾珠絲杠5帶動(dòng)偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)6移動(dòng)從而改變旋轉(zhuǎn)偏心半徑。所述導(dǎo)電桿1的下端從殼體4底部穿出并與水汽保護(hù)連接頭10固聯(lián)，該水汽保護(hù) 連接頭10下端連接有一導(dǎo)電嘴12 ；為了防止殼體4與焊接母材發(fā)生短路，在殼體4底部裝 有電絕緣膠木13，該殼體4底部與電絕緣膠木13成絕緣配合，隔離了殼體4與底部保護(hù)氣 罩11的電氣相連，杜絕了短路的發(fā)生。該電絕緣膠木13下端固聯(lián)成氣密封的保護(hù)氣罩11 罩蓋在水汽保護(hù)連接頭10和導(dǎo)電嘴12上，焊絲穿過(guò)導(dǎo)電桿1內(nèi)腔形成旋轉(zhuǎn)，并可與導(dǎo)電嘴 12成導(dǎo)電緊密動(dòng)配合。所述導(dǎo)電桿1下端固聯(lián)的水汽保護(hù)連接頭10為雙層結(jié)構(gòu)，外層為用 于提供焊接保護(hù)氣體的氣體保護(hù)層，內(nèi)層為用于冷卻導(dǎo)電嘴的水冷卻層，這種水汽一體的 結(jié)構(gòu)有利于傳感器底部尺寸的減小，使傳感器具有更好的可達(dá)性。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，包括中空狀的殼體(4)和導(dǎo)電桿(1)，其特征 是，所述殼體(4)內(nèi)部裝有偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)(6)和通過(guò)球軸承(19)套裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)(6) 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(18)；所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(18)具有偏心半徑，在所述偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)(6)上裝有微 型電機(jī)(20)、偏心調(diào)節(jié)電機(jī)(7)和由偏心調(diào)節(jié)電機(jī)(7)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠(5)，所述微型電機(jī) (20)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(18)轉(zhuǎn)動(dòng)；與焊機(jī)連通的導(dǎo)電電纜及與送絲軟管相連的水汽 保護(hù)連接頭(10)密封配合固裝在殼體(4)的頂部，所述導(dǎo)電桿(1)上端與該水汽保護(hù)連接 頭(10)配合安裝成電導(dǎo)通并與殼體(4)的頂部形成鉸鏈，該導(dǎo)電桿(1)穿過(guò)一偏心轉(zhuǎn)子與 調(diào)心球軸承(3)形成鉸鏈連接；所述導(dǎo)電桿(1)的下端從殼體(4)底部穿出并與水汽保護(hù)連 接頭(10)固聯(lián)，該水汽保護(hù)連接頭(10)下端連接有一導(dǎo)電嘴(12)，焊絲穿過(guò)導(dǎo)電桿(1)內(nèi) 腔形成旋轉(zhuǎn)，并可與導(dǎo)電嘴(12)成導(dǎo)電緊密動(dòng)配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，其特征是，所述殼體(4) 底部與一電絕緣膠木(13)成絕緣配合，該電絕緣膠木(13)下端固聯(lián)成氣密封的保護(hù)氣罩 (11)罩蓋在水汽保護(hù)連接頭(10)和導(dǎo)電嘴(12)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，其特征是，所述殼體 (4)內(nèi)還裝有至少一根光軸(15)，該光軸(15)通過(guò)直線軸承套裝在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)(6)上并 固定在殼體(4)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)平 臺(tái)(18)的偏心半徑為0. 2mm—0. 3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，其特征是，所述微型電 機(jī)(20)的輸出軸與一電機(jī)齒輪(17)相聯(lián)，該電機(jī)齒輪(17)與一傳動(dòng)齒輪(16)之間嚙合傳 動(dòng)，該傳動(dòng)齒輪(16)與所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(18)固定連接并可帶動(dòng)該旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(18)旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，其特征是，所述導(dǎo)電桿(1) 下端固聯(lián)的水汽保護(hù)連接頭(10)為雙層結(jié)構(gòu)，外層為用于提供焊接保護(hù)氣體的氣體保護(hù) 層，內(nèi)層為用于冷卻導(dǎo)電嘴的水冷卻層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)級(jí)可調(diào)偏心的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器，屬于焊接輔助裝置領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電弧偏心調(diào)節(jié)不便、機(jī)械振動(dòng)和噪聲較大等問(wèn)題，該傳感器包括殼體和導(dǎo)電桿，所述殼體內(nèi)部裝有偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)，該偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)上裝有偏心調(diào)節(jié)電機(jī)和滾珠絲杠，在偏心調(diào)節(jié)平臺(tái)內(nèi)裝有由微型電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)；所述導(dǎo)電桿上端與殼體的頂部形成鉸鏈，該導(dǎo)電桿穿過(guò)一偏心轉(zhuǎn)子與調(diào)心球軸承形成鉸鏈連接；導(dǎo)電桿下端與下端連接有一導(dǎo)電嘴的水汽保護(hù)連接頭固聯(lián)，焊絲穿過(guò)導(dǎo)電桿旋轉(zhuǎn)，并可與導(dǎo)電嘴成導(dǎo)電緊密動(dòng)配合。本發(fā)明可精確產(chǎn)生不同旋轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn)焊接電弧，實(shí)現(xiàn)了偏心半徑無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，是一種全新理念的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器。
文檔編號(hào)B23K9/28GK102091854SQ20111000797
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者尹力, 屈岳波, 李湘文, 洪宇翔, 洪波 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)