焊炬六角形端结构

摘要

一种用于将一焊丝引向一工件的焊枪组件，该焊枪组件具有：在焊枪的一前部分的一焊炬；在焊枪的一后部分的一送丝机；定位于邻近焊炬的一第一外壳；以及定位于邻近送丝机的一第二外壳。第二外壳具有一六边形开口，用于接纳具有一六边形部分的一导管。该导管定位于外壳中的六个位置中的一个。第一外壳具有一六边形形状，用于安装至一远臂的一六边形开口。具有一六边形形状的一块体接纳于外壳的一六边形开口内。一六边形导管接纳于块体内，并固定在六个位置中的一个。

说明书

技术领域

本发明涉及电弧焊领域，尤其涉及用于一送丝机和焊接操作之间的焊枪的一改进的焊炬。

参照的结合

在一焊枪的焊接端的焊炬的设计是描述本发明的背景的许多专利的主题。这些专利和/或申请中的一些是英国申请第2285404号、加拿大申请第2106837号、加拿大申请第2139152号、欧洲申请第0590728A1号和美国专利第5313046号。这些示例了本发明涉及的焊炬的在先技术结合于此作为背景信息，以及描述了需用于本发明涉及的一焊炬类型的一些特征。

背景技术

在电弧焊中，一焊枪是一柔性的、细长的元件，该元件具有连接至一送丝机的一后端和用于一焊炬的一前端。该焊枪包括一细长的柔性导管，该导管将电流和保护气体从送丝机引导至焊枪。这样的一种机构用于手持焊接或工业中的机器人控制焊接。

该焊炬包括一接触尖端，通过该接触尖端将焊丝从送丝机引导通过柔性管至焊接操作。在从送丝机接收能量的一导电的圆柱形组件中支持此尖端。

将保护气体从圆柱形组件中的一扩散器引入由一外喷嘴限定的一室，通过该喷嘴进入围绕接触尖端的区域，从而保护气体在焊接操作的溶化金属和大气之间形成一保护层。所有这些对一焊炬的需求需要在焊炬的端部有复杂的机械组件，这基本增加了成本并不利地影响了焊接操作期间焊炬的可操作性。此外，焊接操作自身产生飞溅，尤其是在短路状态期间，从而包括接触尖端和扩散器的焊炬前端经受长期的基本退化，这种退化是由飞溅和焊接操作中涉及的极高的电弧温度所引起的。

将保护气体从绕焊炬圆周地间隔的扩散孔引入焊接操作，并最终引入焊接操作的接触尖端。因此，焊炬具有用于保护气体的扩散孔；然而，这些孔定向成防止不想要的气穴。已经发现，这些孔应该尽可能地接近焊接操作。这样的接近显著增加了飞溅的趋势，影响了从扩散孔的保护气体的层流。

机器人组件常用到焊枪。以前，当机器人焊枪组件被拆除时，中断时间很长，因为还没有迅速和简单的方法来精确地重新组装机器人焊枪。在专利第5451117号中显示了用于与一机器人焊枪组件一起使用的一焊炬的一键入对准系统的一在先的例子，该专利结合于此作为参照。在2005年7月11日提交的待审查申请第11/178819号中描述了一种安装臂，该安装臂提供多种用于改变焊枪相对于其外壳的位置的方法以及提供从机器人臂简单拆卸焊枪，该申请结合于此作为参照。

此外，需要允许焊枪的前端和后端的多个位置的一焊枪，而不完全拆卸该焊枪。因此，认为需要提供一种焊枪，该焊枪允许其相对于机器人组件和相对于手柄的多个位置而不完全拆卸焊枪或机器人组件。提供抗飞溅的液体的能力和空气净化也是人们所希望的。

发明内容

本发明指向一种焊枪，尤其指向一种具有邻近于一焊炬的一前端外壳和邻近于一送丝机的一后端外壳的焊枪。

本发明提供一种六边形外壳和导管，用于在关于一机器人安装臂的几个位置中定位焊枪。尤其，提供一种用于将一焊丝引向一工件的焊枪组件，该焊枪组件在焊枪的一前部分具有一焊炬；以及在焊枪的一后部分具有一送丝机。一第一外壳定位于邻近焊炬，一第二外壳定位于邻近送丝机。第二外壳具有一第一圆柱形开口和邻近于第一开口的一第二六边形开口。一第一导管可选择地接纳于第二外壳内。该导管具有一第一圆柱形部分和具有多个外壁的一第二六边形部分。第一圆柱形部分接纳于圆柱形开口内，而第二六边形部分接纳于第二外壳的六边形开口内。第一导管还具有一开口，通过该开口用于接纳焊丝。第二外壳在其一壁中具有一开口，以接纳保护气体至由圆柱形开口和六边形开口形成的外壳的一空穴。

根据本发明的另一方面，一种与一焊枪组件一起使用以将一焊丝引向一工件的外壳组件包括一外壳，该外壳具有第一圆柱形开口和邻近于第一开口的一第二六边形开口。一导管可选择地接纳于外壳内。该导管具有一第一圆柱形部分和包括多个外壁的一第二六边形部分。第一圆柱形部分接纳于圆柱形开口内，而第二六边形部分接纳于外壳的六边形开口内。导管还包括在每个外壁中形成的一开口。外壳在其一壁中具有一开口，以接纳延伸穿过其的一固定件。外壳开口与导管的外壁中的开口中的一个对准，固定件延伸通过外壳开口和导管的外壁开口中的一个。

根据本发明的另一方面，一种用于与一焊枪一起使用的外壳，具有一第一六边形部分和一第二圆柱形部分、一第一六边形开口和一第二圆柱形开口。一块体具有形成一六边形的多个壁。该块体在其中具有一六边形开口。一导管具有一六边形部分和延伸通过六边形部分的一圆柱形部分。导管的六边形部分可选择地接纳于块体的六边形开口内。

根据本发明的另一方面，一种焊枪组件具有一外壳、延伸通过外壳的一导管和安置在外壳内的一块体，其中，该块体在块体的诸外壁中的一个中具有一通道，用于接纳一抗飞溅液体供给管或空气净化的一出口。

根据本发明的另一方面，一种焊枪组件具有一外壳和安装在外壳内的一块体，其中，该块体具有多个插孔，用于接纳电源电缆的管接头和一焊丝管，其中，块体具有一通道，该通道将对于电源电缆的管接头的诸插孔中的一个流体连通地连接至焊丝管的管接头的插孔，其中，该通道将抗飞溅液体或一净化空气送进至焊丝管的管接头。

本发明的一个优点是，提供在多个位置将一导管安装至焊枪的一外壳，而不完全拆卸焊枪。

本发明的另一优点是，提供在多个位置中的一个将焊枪安装至一远臂，而不完全拆卸焊枪。

本发明的另一优点是，提供通过外壳至导管的一保护气体。

本发明的另一优点是，给焊枪提供抗飞溅液体或一净化空气。

通过下面的描述和附图，本发明的其它优点和方面将会变得显而易见。

附图的简要说明

本发明可采取某些部件和结构的形式，在附图中说明了本发明的一较佳的实施例，其中：

图1是根据本发明的一较佳的实施例的连接至一机器人臂的一焊枪的一侧视图；

图2是根据本发明的一较佳的实施例的焊枪的后端的一放大的侧视图；

图3是图2的焊枪的后端的一局剖的放大图；

图4是图3的焊枪的后端的一剖视图；

图5是沿图4的线5-5的一剖视图；

图6是沿图4的线6-6的一剖视图；

图7是沿图4的线7-7的一剖视图；

图8是沿图4的线8-8的一剖视图；

图9是沿图4的线9-9的一剖视图；

图10是图3的焊炬的后端的一分解的立体图；

图11是图1的焊炬的前端的一侧视图；

图12是图1的焊炬的前端一局剖的放大侧视图；

图13是沿图12的线13-13的一侧视图；

图14是沿图12的线14-14的一侧视图；

图15是图1的焊枪的前端的一分解的立体图；

图16是根据本发明的另一实施例的焊枪的前端的一放大的侧视图；

图17是沿图16的线17-17的一剖视图；

图18是图16的焊炬的前端的一局剖的侧视图；以及

图19是沿图18的线19-19的一剖视图。

具体实施方式

在附图中显示和下面描述的装置是具体实施本发明的例子。应该注意，本发明的范围由所附的权利要求书限定，而不必由示例性实施例的特定特征限定。

对于本发明关注的一焊接操作类型，提供一服务站是通常的惯例。该服务站提供：一焊接电流、抗氧化气体、用于送进焊丝以焊接的一电机、以及可选择地用于排出烟气的一真空源。

现在参见图1，通常标示成标号10的一机器人臂包括一焊枪安装臂12、一焊枪前或第一外壳14以及一焊枪组件16。焊枪安装臂12是一精确制造的工具，典型地由一铝合金制成，较佳地由6061铝合金或类似物制成。较佳的实施例的焊枪安装臂12在一远端13可转动地固定至一远机器人机械臂15。焊枪前部外壳14较佳地由能在紧紧的夹紧压力下保持形状的一塑料制成。该外壳安装于焊枪组件的一第一或前端。一第二圆柱形焊枪外壳18较佳地由黄铜制成，它安装于邻近一送丝组件19的焊枪组件的一第二或后端。

焊炬还包括一鹅颈管20，该鹅颈管20可以是一绝缘的、厚壁的铜导管，该铜导管包裹在能够迅速散热的一铝或不锈钢套中。鹅颈管从前外壳14延伸。尽管图1所示的鹅颈管20弯曲成一特定角度，但鹅颈管可制造成直的或以任何所需角度弯曲。较佳的实施例的焊炬还包括由硬拉铜加工的一厚壁喷嘴21，并典型地具有一高导电性的铜尖端。喷嘴21的设置是传统的，因此这里不再详细描述。

现在参见图2，后外壳18连接至送丝机19中的焊接电源。诸如氩气、二氧化碳或其他所需气体的一抗氧化保护气体通过一端口23送入外壳。一管31通过螺母28螺纹地连接至端口23。一常用的电源电缆24进一步通过一螺栓连接件25连接至送丝机19。送丝机外壳通过将一螺栓或其他适当的固定件33螺纹地插入送丝机外壳19的开口32而固定至外壳18。

焊丝26插入外壳18；焊丝在送丝机19中的一组机动卷轴28上；从而可以一传统方式可控制地向前送进焊丝。焊丝26可被接收于一紧密盘绕的螺旋弹簧30内，(图4)该弹簧作为焊丝在其至焊炬的通道上的一导向器。一段塑料管31安装至外壳18；气体从端口23传输进入管子内而至外壳。用于供给焊接电流、焊丝和气体进入柔性导管的上述设置遵循在焊接领域公知的传统惯例。

现在参见图3，第二外壳18具有一中空的内空穴40，该内空穴40具有一六边形部分42(在图6中显示)和一圆形部分44(在图5中显示)。较佳地由黄铜形成的、包括一圆柱形段51的一导管50接纳于外壳的部分44中。如图5所示，导管50具有形成于其中的一开口37，用于接纳焊丝26。如图5所示，该导管具有一凹槽部分52，该凹槽部分52具有多个分离地间隔约90°的开口54。这些孔作为通道，该通道用于气体通过管31进入围绕焊丝26的开口37而进入外壳，并通过从外壳18延伸的臂35中的开口34。一对O形圈56、57或其它适当的密封材料接纳于导管的的凹槽58中，以防止气体行进或逃逸入外壳18的空穴40中。导管50还具有一六边形部分59，该六边形部分59可选择地接纳于外壳18的六边形开口42。

导管50的六边形形状允许焊炬以不同的位置在外壳内安装。尤其，六边形部分59具有在导管的壁63中形成的六个分离地间隔约60°的孔60，如图6所示。通过螺栓61或其它固定件将导管相对于外壳固定在位。螺栓61延伸通过在臂64中形成的、从外壳18径向向外延伸的开口62。螺栓接纳于六边形部分59中的开口60中的一个，如图6所示。

如图4所示，由螺旋弹簧30围绕的焊丝26延伸通过在导管50中形成的开口37。保护气体行进通过管子31进入外壳18的空穴40，然后进入凹槽52中的分离地间隔的孔54。焊丝最初通过一单独导管66中的一开口65，该单独导管66固定至导管50的一端件67。

参见图4，导管50的端件68延伸进入圆柱形外壳或套管部分70的开口69。套管70可由传统的橡胶或一帆布盖面制成。圆柱形端件68具有一螺纹部分72，该螺纹部分72与设置于另一套管内的一配合的第一块体76中的一对应的螺纹开口74螺纹地接合。块体76较佳地也由黄铜制成。一轴环或法兰49从导管50延伸，并邻接外壳18的一端壁。参见图7，第一块体76是六边形的，并可选择地接纳于套管70的六边形开口78内。因此，块体76可定位于六个相对于套管分离约60°的位置的一个。可选择地，套管70可以是一中空的圆柱，如图10所示。然后，块体76可在套管70内转动至多个位置。

参见图9，管接头82、84在延伸通过焊枪套管70的常用的电源电缆81、83的送进端上形成。管接头插入在第一块体76的端壁73中形成的插孔86、88。管接头的插头端90、92锥形地配合入插孔86、88。参见图4，第一块体76也具有一锥形插孔79，用于接纳送丝管93的一尖端或管接头94。

当插头端90、92紧紧地插入插孔86、88时，不仅管接头很好地机械固定至块体，而且在管接头和块体之间有一良好的、低阻抗的电接触。一段柔性电缆硬焊或锡焊入管接头中的一孔。

当与一单独电缆比较时，在两个电缆之间分配电功率意味着，每个电缆的载流横截面可比相应的单独电缆的一半稍小。每个半电缆可比一半尺寸稍小的原因是，每个半电缆包含在其自身相应的护套中，从而增强了电缆的降温。

当仅仅提供一单独电缆时，如同在传统的设计中，导管可以是很硬的。因此，焊接操作者发现，操作焊炬一整个工作日非常累。

将电缆一分为二，并使用两个小于一半尺寸的电缆，导致了导管的物理柔性和可操作性的大大改进；从而可将操作者可舒适工作的时间延长几个小时。

为了保证管接头82、84、94紧紧地压入插孔79、86、88，提供较佳地由钢形成的一板或拉延环95，如图8和10所示。接近六边形的拉延环具有基本U形的狭槽或切除部分96、97、98，该狭槽或切除部分96、97、98与管接头上提供的轴环102、103、104之间限定的凹处99、100、101互补地接合。

拉延环95与块体分开，并可相对于块体稍微移动，以调整管接头的位置。当拉延环移动至右边时，它将管接头紧紧地推入块体76中的插孔79、86、88；当拉延环被推动至左边时，它使管接头脱离块体。拉延环95通过固定一螺栓105而移动至右边，该螺栓105插入环中的一开口106并插入块体中的一相应的开口107。为了将拉延环移动至左边，拧松螺栓105，然后螺栓头可旋至左边，以驱动管接头脱离插孔。(插孔中的锥度是这样的：该锥形是自锁的。)螺栓105螺纹入拉延环95，并通过块体76中相应的光孔。

如同所描述的，电缆和焊丝组件在由管93围绕的其导向弹簧内包括焊丝；且两个电缆在它们各自的管子81、83中。应该注意，三个柔性管接头或管子81、83、93都可具有各自的金属中心内“核”；这些“核”作为给管接头和管子的扭折以及其它类型的机械失效提供良好的抵抗力。整个焊丝和电缆组件包围在套管70中。

因此，焊丝和电缆组件在能抵抗机械损伤的意义上非常坚固，这种机械损伤在一实际的焊接车间中很有可能会施加至其上，尤其是诸如绞结、扭曲和类似物的机械损伤。另一方面，由于焊丝和电缆的诸部件中没有一个是厚或重的，因此组件在重量上是轻的，且比较柔性。操作者易于长期携带和操作支持在这样的一种组件上的一焊炬。

图10中所示的部件可配合在一传统类型的塑料手柄内。一触发器典型地包括在手柄中，当操作时该触发器可激发焊接电流、启动送丝电机等，返回至服务站。

现在将描述邻近于焊炬的焊枪的另一前或供给端。在如图1所示的服务站或焊枪的送进端，关于所关注的部件的物理特征要求以一安全、坚固的方式支持焊丝和电缆的导管。另一方面，在导管的焊炬端，要求是不同的，因为现在主要的要求是部件的重量要轻；部件还应该物理上很小，尤其是考虑到径向尺寸时。鹅颈管20在焊炬喷嘴21和第一或前外壳14之间延伸。参见图12，由黄铜形成的一第二块体130固定至第二导管132的一末端部分，该末端部分延伸自鹅颈管的末端134。也由黄铜形成的六边形导管132可选择地接纳于块体130的相应的六边形开口136内，并通过塑料外壳14的圆形开口137。块体130具有一凹槽143，该凹槽143可接纳在外壳14的内壁上形成的一肋或突出物153，以在外壳内固定块体。

参见图14和15，导管132具有六个开口138，这六个开口138在导管的六个侧壁140上分离地间隔约60°。一螺栓142或其它适当的固定件延伸通过块体130的侧壁143中的一个中形成的一开口144和外壳14中的一开口145，并延伸进入导管的开口138中的一个，从而在关于块体130的分离的约60°的六个位置中的一个固定导管。一铜管子139延伸通过导管132，它的形状是圆柱形的。管子用焊料147锡焊至导管132。管子139接纳通过开口146并延伸入鹅颈管20的焊丝26和弹簧30。提供一O形圈148，以在块体130的开口149内密封管子139。

一第二板或拉延环160具有切除部分或U形狭槽162、164、166，用于分别在电源电缆81、83和焊丝管93的供给端接纳管接头170、180、190的轴环176、186、196之间的凹处174、184、194，这相对于图10所示的管接头而描述。一螺栓或细长的固定件175延伸通过拉延环的开口177，用于移动拉延环，从而穿过第二块体130的开口179将管接头夹紧入块体130。

如图14和15中所清晰显示的，第二块体130的形状是六边形的。塑料外壳或套管14具有接纳块体并给块体提供绝缘的一相应的六边形开口152。外壳14具有六边形形状，以接纳于关于一机器人臂10的一六边形安装臂支架的六个位置中的一个。在2005年7月11日提交的待审查申请第11/178819号中讨论了这样的一种机器人臂组件，该申请结合于此作为参照。块体130也具有在一上端形成的一六边形开口136，该开口136接纳具有由侧壁140形成的一六边形部分133的导管132。

通过在块体130的端壁131中形成的锥形插孔173、183、193，管接头170、180、190可固定至块体130，如图所示，或者可选择地，管接头可通过螺纹固定入一块体。较佳地由黄铜制成的块体130和插头根据需要铜焊入钻孔：作为一通常的规则，在焊炬中应该避免使用橡胶密封件，除非在密封部件必须分离之处。由于在焊炬手柄中径向间隔封套上的非常紧的约束、管接头-块体连接的有效空间，无论怎样，严格地限制了其结构。应该认识到，假如这个很小的间隔被一螺纹连接件占据，约束会很紧以至于在该位置的螺纹连接会不可靠。也就是说，假如管接头通过一螺纹连接固定入块体，螺纹会很小以至于会有滑脱的危险，即使只有很小程度的机械损伤。还应该注意，所述部件通常由黄铜制成，假如过紧的话，这种材料对螺纹的滑脱没有抵抗力。

所述连接件具有良好的电学性能。当组装时，管接头紧紧地楔入插孔，这给予了一良好的、大接触面积的电学连接，以用于大焊接电流。

较佳地，在服务站端的管接头应该与焊炬端的管接头是相同的。尽管在导管的服务站端的径向间隔上没有附件，但要具有相同的部件是较简单的。

尽管描述了两个电源管，也可提供多于两个。可使用拉延环和拉延螺栓的设置以将多于两个管接头(同时地)夹紧在位进入适当的插孔。

现在参见图16-17，显示了另一实施例。有时，在接触间断的来自焊接的飞溅会行进通过鹅颈管20，并进入电源电缆或管子81、86，或者进入焊丝管93。为了防止这种趋势发生，附加的送进线200、210可连接至套管70。尤其，一管子200可插入通过套管70中的一开口202，，并螺纹地连接至块体76中的一开口204。而开口204流体连通地连接至用于管接头81的开口86。管子210也插入通过套管70中的开口206，并螺纹地连接至块体76中的开口208。而开口208流体连通地连接至用于管接头83的开口88。

使用管子200以将一抗飞溅液体送进入用于电源电缆81的开口86。抗飞溅液体行进通过开口86，并防止飞溅进入和堵塞电源电缆开口。抗飞溅液体的一个例子是由美国邮编为19020的宾西法尼亚州Bensalem市的Clearco of 3430 G ProgressDrive提供的机器人抗飞溅液体。抗飞溅液体可包含合成隔离剂，以防止高温飞溅粘在焊枪内。

可使用管子210以将一净化空气送进通过用于电源电缆83的开口88。此净化空气用作净化电缆线外的过量飞溅和空气。

在图18和19中显示了另一实施例。在电源电缆304、306的末端提供的管接头300、302都具有一开口308、310，用于允许一净化空气或抗飞溅液体行进通过并脱离电缆，进入钻入块体320的一系列通道312、314、316。如图19所示，通道312和314彼此基本平行，并垂直于通过316，彼此互相连接。然而，可以使用其它的构造，而不脱离本发明的范围。使用暗销或端帽322或其它适当的插头来堵塞或密封通过的末端，以防止气体或液体逃逸出块体320。

保护气体或抗飞溅液体行进穿过电缆，通过开口308、310而进入通道312、314，并进入安装在块体320内的导管326的开口324。焊丝26和弹簧30通过开口324并被保护气体围绕。一O形圈328定位在导管326上的一凹槽329中，以防止气体或液体逃逸出导管。

已参考较佳的实施例描述了示例性实施例。显然，一旦阅读和理解了前面的详细描述的其它人会想到修改形式和改变。该示例性实施例将解释成包括所有这样的修改形式和改变，只要它们落入所附的权利要求书或其等同物的范围内。