專利名稱：電弧焊焊槍的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種在電弧焊設備中使用的電弧焊焊槍，具體地說，本發明涉及到這樣一種電弧焊焊槍，它能更精確地控制焊絲前端的位置。
電弧焊焊槍的一端與撓性焊絲導管相連，另一端上設置有一供電嘴，并且，有一焊絲導向通路，焊絲穿過其內部。將上述供電嘴的內徑設計成略大于焊絲的外徑，以便能夠順利地提供焊絲。此外，由于焊絲會在安裝或穿過焊絲導管時產生變形，所以，要從供電嘴中按某種彎曲度來提供焊絲。
供電嘴內徑與焊絲外徑之間的間隙以及焊絲的彎曲會導致從供電嘴中按某種彎曲度來提供焊絲。這就會出現一些問題在所要焊接的部件的預定部分處不會產生電弧，并且，焊珠的形狀是不均勻的。
作為一種克服上述問題的方法，審查后的日本實用新型文件(KOUKOKV)第6-38621號公開了一種焊槍，在帶有一焊絲導向通路，此通路具有沿不同方向的多個彎曲部分。由于具有這種結構，當焊絲穿過焊絲導向通路時，會矯正焊絲的彎曲方向和曲率半徑，從而，能從供電嘴中提供沿同一方向按預定曲率半徑彎曲的焊絲。在這種電弧焊焊槍中，即使要進入焊絲導向通路的焊絲有不同形狀和方向的彎曲，該焊絲的前端也總會位于供電嘴前面的預定位置處，從而可在預定的位置處產生電弧，這是因為對焊絲的彎曲方向和曲率半徑進行了矯正。
在操作過程中，使用電弧焊焊槍，同時用機械手或類似的裝置沿所要焊接的部分移動該焊槍。在這種情況下，該電弧焊焊槍會進行諸如旋轉、轉動及反向移動之類的復雜運動。電弧焊焊槍的這種運動會使得焊絲在撓性焊絲導管內轉動并使得從供電嘴中提供的焊絲也轉動。也就是說，焊絲會相對供電嘴轉動。由于供電嘴具有一定的曲率半徑，所以，當焊絲轉動時，該焊絲的前端會圍繞供電嘴畫出一個圓，并且，在所要焊接的部件的預定部分處不會產生電弧。因此，無法精確地熔接預定部分，并且，很容易出現諸如不良熔深和形成空穴之類的焊接缺陷。
業已設想出本發明以解決上述不便。本發明的目的是提供一種電弧焊焊槍，即使有較大的旋轉力矩作用于焊絲，這種焊槍也能在預定位置處產生電弧。
本發明的電弧焊焊槍的一端與一撓性焊絲導管相連，另一端上設置有一供電嘴，并且，有一焊絲通路，焊絲進入其內部，其中所述焊絲導向通路具有多個彎曲部分，這些彎曲部分沿著焊絲導向通路先按一個方向彎曲再按另一個方向彎曲，并且，將每個彎曲部分的曲率半徑和彎曲角度均設計成能使焊絲在上述導向通路中轉動所必需的最小力矩T1大于使焊絲扭轉塑性變形的力矩T2。
本發明的電弧焊焊槍帶有一焊絲導向通路，此通路具有多個彎曲部分，這些彎曲部分的曲率半徑和彎曲角度以及由與各彎曲部分相接觸的焊絲的彈性所引起的摩擦力會阻止焊絲在焊絲導向通路內轉動。由于阻止旋轉的力矩T1大于焊絲的扭轉屈服變形力矩T2，所以，當有較大旋轉力矩作用于焊絲時，焊絲自身會扭曲以減小旋轉位移，并且，焊絲不會在電弧焊焊槍的焊絲導向通路內轉動。因此，焊絲的前端相對供電嘴總是有著相同的位置，從而可在預定的位置處產生電弧。
構成用于電弧焊焊槍的可熔電極的典型焊絲具有1.2mm的外徑。這種長度為1.5m的焊絲的一端是固定的，而另一端則在一撓性導管中扭曲，所說的撓性導管構成了一撓性焊絲導管并具有內徑為2.4mm的通路。已對焊絲的扭矩角α(×360°)與焊絲力矩T(N.cm)之間的關系進行了測試，結果如圖5所示。圖5表明，焊絲的扭轉屈服變形力矩T2約為30N.cm。
然后，使內徑為2.4mm的陶瓷管彎曲以形成12種焊絲導向通路，而所說的陶瓷管則構成了使用外徑為1.2mm的焊絲的電弧焊焊槍的焊絲導向通路，上述12種焊絲導向通路是
a)按彎曲角度為90°曲率半徑為38mm彎曲的焊絲導向通路；b)按彎曲角度為120°曲率半徑為38mm彎曲的焊絲導向通路；c)按彎曲角度為150°曲率半徑為38mm彎曲的焊絲導向通路；d)按彎曲角度為180°曲率半徑為38mm彎曲的焊絲導向通路；e)按彎曲角度為90°曲率半徑為52mm彎曲的焊絲導向通路；f)按彎曲角度為120°曲率半徑為52mm彎曲的焊絲導向通路；g)按彎曲角度為180°曲率半徑為52mm彎曲的焊絲導向通路；h)按彎曲角度為300°曲率半徑為52mm彎曲的焊絲導向通路；i)按彎曲角度為90°曲率半徑為68mm彎曲的焊絲導向通路；j)按彎曲角度為180°曲率半徑為68mm彎曲的焊絲導向通路；k)按彎曲角度為360°曲率半徑為68mm彎曲的焊絲導向通路；l)按彎曲角度為540°曲率半徑為68mm彎曲的焊絲導向通路；上述焊絲穿過這12種焊絲導向通路，并且，每種焊絲導向通路都是固定的。然后，向焊絲的一端施加旋轉力矩并測定作用于焊絲的力矩。結果如圖6所示。
圖6表明，對具有曲率半徑為38mm的焊絲導向通路來說，焊絲會在按彎曲角度為90°、120°和150°的三種焊絲導向通路內滑動和轉動，并且，所需的旋轉力矩隨彎曲角度的增加而增加。在按彎曲角度為180°曲率半徑為38mm彎曲的焊絲導向通路中，業已證實，焊絲不會滑動，并且，焊絲本身會產生扭轉屈服變形。屈服變形的力矩約為30N.cm。
就具有曲率半徑為52mm的焊絲導向通路來說，焊絲會在彎曲角度為90°、120°和180°的三種焊絲導向通路中滑動和轉動，并且，所需的旋轉力矩隨彎曲角度的增加而增加。在按彎曲角度為300°曲率半徑為52mm彎曲的焊絲通路中，業已證實，焊絲不會滑動，并且，焊絲本身會產生扭轉屈服變形。屈服變形的力矩約為30N.cm。
就曲率半徑為68mm的焊絲導向通路而言，焊絲會在彎曲角度為90°、180°和360°的三種焊絲導向通路中滑動和轉動，并且，所需的旋轉力矩隨彎曲角度的增加而增加。在按彎曲角度為540°曲率半徑為68mm彎曲的焊絲導向通路中，業已證實，焊絲不會滑動，并且，焊絲本身會產生扭轉屈服變形。屈服變形的力矩也約為30N.cm。
可以將圖6中表示焊絲在焊絲導向通路中滑動并且有力矩產生的直線線段用作設計焊絲通路的基本數據。
為了能夠阻止焊絲在電弧焊焊槍的焊絲導向通路中轉動，較小的曲率半徑和較大的彎曲角度是最佳的。由此，構成焊絲導向通路的相應彎曲部分的所有曲率半徑都最好小于120mm，并且，相應彎曲部分的所有彎曲角度都最好大于120°。此外，為了能使從供電嘴中提供的焊絲的前端位于電弧焊焊槍的軸線上，焊絲導向通路最好帶有多個彎曲部分，這些彎曲部分包括位于供電嘴一側的第一彎曲部分以及位于撓性焊絲導管一側的第二彎曲部分，并且，最好滿足下式R1＋R2≤104mm，θ1－θ2≥0且θ2≥60°，其中，R1是第一彎曲部分的曲率半徑，θ1是第一彎曲部分的彎曲角度，R2是第二彎曲部分的曲率半徑，θ2是第二彎曲部分的彎曲角度。θ1－θ2≥0的理由是矯正第一彎曲部分內的焊絲并形成一有預定曲率半徑的彎曲部分。
以下說明本發明的功能與優點。
本發明的電弧焊焊槍具有一帶有多個彎曲部分的焊絲導向通路，并因上述每個彎曲部分的曲率半徑和彎曲角度以及由與各彎曲部分相接觸的焊絲的彈性所導致的摩擦力而具有阻止旋轉的力矩T1。阻止旋轉的力矩T1大于焊絲的扭矩塑性變形力矩T2。所以，在有較大旋轉力矩作用于焊絲時，焊絲本身會扭曲以防止旋轉位移，并且，焊絲不會在電弧焊焊槍的焊絲導向通路內轉動。結果，焊絲的前端點會相對供電嘴有相同的位置，并且，本發明的電弧焊焊槍可在預定的位置處產生電弧。
正如在以下參照附圖對本發明最佳實施例的說明中所公開的那樣，本技術的專家可以看出本發明的其它目的和特點，在附圖中

圖1是本發明一個最佳實施例的電弧焊焊槍的正視圖；圖2示出了焊接機械手移動與電弧焊焊槍相連的撓性導管；圖3是顯示本發明上述最佳實施例的電弧焊焊槍的焊絲前端軌跡的示意圖；圖4是顯示普通電弧焊焊槍的焊絲前端軌跡的示意圖5是顯示焊絲扭轉角度與焊絲力矩之間關系的曲線圖；圖6是顯示焊絲導向通路的曲率半徑和彎曲角度與在該焊絲導向通路中作相對轉動的焊絲的旋轉力矩之間的關系。
以下參照附圖對本發明最佳實施例的電弧焊焊槍進行說明。圖1顯示了本發明最佳實施例的電弧焊焊槍的正視圖。電弧焊焊槍1包括一基體2、一相對基體2延伸的導管3、固定在導管3前端的氣屏敝40以及一供電嘴4，此供電嘴固定在氣屏敝噴嘴40的軸心上。如圖2所示，一構成撓性焊絲導管的撓性導管5與基體2的另一端相連。撓性導管5的另一端與焊絲進給電機6相連。支架7安裝在基體2的外緣上并與焊接機械手8的肘桿相連。
導管3具有雙層結構，包括一由銅構成的外部導管以及由陶瓷構成的內部導管。導管3的內部帶有一個焊絲可進入且與撓性焊絲導管相通連的焊絲導向通路(未示出)，導管3還包括-形成在上述外部導管與內部導管之間的保護氣體供給通路(未示出)，以及一也起導體作用的外部導管。供電嘴4帶有-供電端口(未示出)，它位于供電嘴的軸心上并與焊絲導向通路相通連；以及，一噴嘴開口，它形成在上述供電嘴的外緣上并構成了一環形的保護氣體供給口。
導管3帶有-第一彎曲部分31，它位于供電嘴4的一側并具有36mm的曲率半徑和90°的彎曲角度；以及，-第二彎曲部分32，它與第一彎曲部分31相連并位于基體2的一側且具有68mm的曲率半徑和60°的彎曲角度。第一彎曲部分31和第二彎曲部分32處的焊絲導向通路分別具有-第一彎曲通路和-第二彎曲通路，第一彎曲通路具有36mm的曲率半徑和90°的彎曲角度，第二彎曲通路則與第一彎曲通路相連并位于基體2的一側且具有68mm的曲率半徑和60°的彎曲角度。
所述最佳實施例的電弧焊焊槍是按上述方式構成的。
焊絲9以卷繞焊絲的方式存放在焊絲供給部分10內。焊絲9的一端穿過焊絲進給電機6、撓性導管5、基體2、導管3的焊絲導向通路以及供電嘴4的供電端口并向外突出。焊絲9因導管3的焊絲導向通路的第二彎曲部分而按200mm的曲率半徑彎曲，然后因第一彎曲部分而沿相反方向按70mm的曲率半徑彎曲。在沿第一彎曲部分和第二彎曲部分引導焊絲9時，焊絲9因自身產生的作為恢復力的彈力而強烈地擠壓第一彎曲通路和第二彎曲通路。由這種壓力所產生的摩擦力將焊絲9牢固地固定在導管3的焊絲導向通路內，從而能產生較強的力，這種力可對抗使焊絲9有導管3的焊絲導向通路中作相對轉動的力。
在本實施例的電弧焊焊槍中，如圖2所示，通過使所述機械手擺動和轉動，可以使得撓性導管5彎曲和扭曲，但從供電嘴4中伸出的焊絲9卻絲毫不會轉動。
此外，在焊絲進給電機6處切斷焊絲9，并在切斷的端部處使焊絲9轉動。但是，業已證實，從供電嘴4中伸出的焊絲9絲毫不會轉動，并且，焊絲9會產生扭轉屈服變形。
再有，處于圖2所示狀態的機械手8的肘桿會使得電弧焊焊槍1按360°的角度轉動。圖3顯示了在把電弧焊焊槍1的軸心作為X-Y二維坐標軸原點(0.0)時焊絲9的前端在該X-Y二維坐標軸上的軌跡。就本最佳實施例的電弧焊焊槍1而言，所說的軌跡處于沿X方向和Y方向相對原點位移約1.3mm的位置處，并且，焊絲9的前端幾乎不會相對電弧焊焊槍1作相對運動。
圖4顯示了在通常電弧焊焊槍的導管內轉動的焊絲前端的軌跡以作為參考。從圖4中可以看出，當焊絲在電弧焊焊槍中轉動時，焊絲的前端會在半徑約為1.3m的圓周上作旋轉運動。
因此，當焊絲相對供電嘴作相對轉動時，焊絲前端的軌跡會畫出一個如圖4所示的圓，并且，電弧的位置會隨焊絲旋轉位置的變化而變化。相反，在本最佳實施例的電弧焊焊槍中，由于焊絲不會轉動，所以，焊絲前端會相對供電嘴有相同的位置，并且，電弧的位置不會移動。因此，可將弧焊精確地應用于預定的部件。
很明顯，根據上述內容可以對本發明作出多種改進和改型。所以，應該認識到，除以上所述之外，還可在后附權利要求的范圍內實施本發明。
權利要求
一種電弧焊焊槍，該焊槍的一端與一撓性焊絲導管相連，另一端設置有一供電嘴，并有一焊絲導向通路，焊絲可以進入其內部，其中所說的焊絲導向通路具有多個彎曲部分，這些彎曲部分沿著焊絲導向通路先按一個方向彎曲，再按另一個方向彎曲，并且，將每個彎曲部分的曲率半徑和彎曲角度均設計成能使焊絲在上述導向通路中轉動所必需的最小力矩T1大于使焊絲扭轉屈服變形的力矩T2。
全文摘要
一種電弧焊焊槍，即使有較大的旋轉力矩作用于焊絲，這種焊槍也能在預定位置處產生電弧。上述焊槍的通路帶有多個彎曲部分，這些彎曲部分沿著前述通路先按一個方向彎曲再按另一個方面彎曲，并且，將每個彎曲部分的曲率半徑和彎曲角度均設計成能使焊絲在上述導向通路中轉動所必需的最小力矩T
文檔編號B23K9/29GK1145835SQ96110589
公開日1997年3月26日 申請日期1996年7月18日 優先權日1995年7月20日
發明者松井仁志 申請人:豐田自動車株式會社