電弧焊接機頭和焊接布置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電弧焊接機頭(1)，其包括：第一接觸裝置(3)，其容納用于進給第一電極(7)的第一管道(5)并且提供第一電源(204)和所述第一電極(7)之間的電接觸；第二接觸裝置(11)，其容納用于進給第二電極(8)的第二管道(13)并且提供第二電源(206)和所述第二電極(8)之間的電接觸，所述第一和第二接觸裝置彼此電絕緣，所述第一和第二管道是平行的。所述第一和第二管道(5、13)被布置在一定距離處，所述距離允許所述第一電極和第二電極(7、8)與待焊接的工件(27)之間的電弧(31、33)具有重疊區(qū)域(35)，并且所述電弧焊接機頭(1)還包括用于將冷焊絲(10)進給到所述重疊區(qū)域(35)中的第三絕緣管道(19)。
【專利說明】電弧焊接機頭和焊接布置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于電弧焊接系統(tǒng)的焊接機頭，并且涉及包括焊接機頭的焊接系統(tǒng)。 具體地，本發(fā)明涉及用于串聯(lián)焊接的焊接機頭，包括用于第一和第二電源與第一和第二可 消耗電極之間能夠進行連接的第一和第二接觸裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 串聯(lián)焊接是一種焊接技術(shù)，其中兩個獨立的電極布置成用以在共同的熔池中進行 焊接。
[0003] 兩個電極中的每一個都連接到單獨的電源，使得包括電流和電壓的焊接條件可以 針對電極單獨地控制。電極可以以各種設(shè)定形式安裝，例如電極相對于焊接方向沿橫向方 向移出定位，或者沿焊接方向彼此定位成相隔一定距離。在電極沿橫向方向移出的情況下， 它們可以并排定位。這用于表面焊接或需要寬接頭的特定接頭。并排焊接導(dǎo)致較低的滲透 和較大的寬度。
[0004] 作為另外一種選擇，電極沿焊接方向彼此定位成相隔一定距離。在這種情況下，沿 焊接方向的第一電極通常被稱為前電極，而第二電極通常被稱為后電極。通常，前電極和后 電極在焊接過程中承擔(dān)不同的任務(wù)。例如，已知的是控制前電極，從而獲得期望的滲透程 度，同時后電極控制焊接珠緣的外觀、輪廓和填充。
[0005] 串聯(lián)焊接能夠增大沉積速率，因此提高焊接的經(jīng)濟性。由于能夠向前電極和后電 極指派不同的任務(wù)，而使得串聯(lián)焊接還能夠提高焊接質(zhì)量。為了允許不同的電極被指派有 不同的任務(wù)，電極應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地足夠靠近，以便兩個電極能夠在共同的單個熔池中進行操作。 在電極彼此遠離的情況下，早先的電極產(chǎn)生的熔池可能在第二電極到達熔池之前硬化。在 這種情況下，兩個電極或多或少地執(zhí)行兩個相繼的焊接傳遞的任務(wù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種焊接機頭，其能夠增大沉積速率，同時保持高焊接質(zhì) 量。
[0007] 通過根據(jù)權(quán)利要求1的電弧焊接機頭來實現(xiàn)這個目的。根據(jù)本發(fā)明的電弧焊接機 頭包括：第一接觸裝置，其容納用于進給第一電極的第一管道并且提供第一電源和所述第 一電極之間的電接觸；第二接觸裝置，其容納用于進給第二電極的第二管道并且提供第二 電源和所述第二電極之間的電接觸。管道可以是閉合的，或者可以形成為具有開口側(cè)部部 分的凹部，只要管道用來固定和引導(dǎo)電極和冷焊絲。
[0008] 從而，電弧焊接裝置是單個一體化的焊接機頭，其容納用于兩個單獨的電極的第 一管道和第二管道。從而，兩個電極可以定位成彼此靠近。因為焊接機頭包括在單個機頭 中一體化的兩個接觸裝置，所以每個接觸裝置彼此電絕緣。另外，第一和第二管道平行地布 置。這允許在變化的伸出期間提供受控的電極距離。伸出是在燃燒和熔化之前電極從接觸 裝置突出的距離。第一和第二管道布置在一定距離處，該距離允許所述第一和第二電極與 待焊接工件之間的電弧具有重疊區(qū)域。也就是，電極緊密地布置，使得來自電極的電弧具有 重疊區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，電弧焊接機頭還包括用于將冷焊絲進給到所述重疊區(qū)域中的第三 絕緣管道。冷焊絲是可消耗焊絲，其不會通過在焊絲和工件之間產(chǎn)生電弧而熔化。然而，冷 焊絲可以通過施加到其上的電流預(yù)先加熱。然而，重要的是不通過冷焊絲形成電弧。相反， 焊絲通過與電源連接以用于產(chǎn)生電弧的其它電極所產(chǎn)生的熱而熔化。已經(jīng)示出的是，通過 將焊絲進給到重疊區(qū)域中，可以實現(xiàn)冷焊絲的受控制的熔化。冷焊絲的受控制的熔化對于 提供穩(wěn)定的焊接過程而言是必要的。在熔化過程沒有得到充分控制的情況下，從冷電極的 沉積速率可能顯著地變化。太慢的熔化可能導(dǎo)致電極的固體部件與焊絲分離而下落到熔池 中。進一步的風(fēng)險在于焊絲滲透到熔池中，具有的風(fēng)險在于焊絲被推到熔池的底部。這樣 的情況將必然導(dǎo)致沉積速率的極大變化。通過將冷焊絲進給到重疊區(qū)域中，已經(jīng)示出的是， 沉積速率可以保持在可接受的容限內(nèi)，從而可以獲得穩(wěn)定的焊接過程。對于在以平均參數(shù) 850A34V進行焊接的所有焊絲的直徑都相同（D2. 5mm)的情況下執(zhí)行的測試而言，使用冷焊 絲已經(jīng)使得沉積速率的增大高達50 %。對于相同的參數(shù)設(shè)定，甚至已經(jīng)實現(xiàn)了高達70 %的 沉積速率增大。
[0009] 根據(jù)優(yōu)選的實施例，第一、第二和第三管道平行地布置。通過平行地布置第一、第 二和第三管道，確保了電極和冷焊絲的平行布置。電極和冷焊絲的平行布置能夠在從相應(yīng) 電極伸出變化期間減少電極末端之間的距離或電極末端與冷焊絲之間的距離的變化，冷焊 絲的伸出變化將相應(yīng)地減小。電極伸出的變化以及冷焊絲伸出的變化導(dǎo)致冷電極被引導(dǎo)進 入的重疊區(qū)域的大小發(fā)生變化。如上已經(jīng)解釋的，期望的是允許電極在電弧等離子體中熔 化，以獲得穩(wěn)定的沉積速率。在任何焊接過程中總是存在伸出的變化。通過平行地布置第 一、第二和第三管道，將減小重疊區(qū)域大小的變化，并且同樣將減小冷電極的沉積速率的變 化。
[0010] 可任選地，第一和第二管道處于第一平面中，第三管道處于與第一平面垂直的第 二平面中。這能夠使得冷焊絲相對于第一和第二電極對稱地定位。冷焊絲相對于電極的對 稱定位允許在冷焊絲的位置處具有更加穩(wěn)定的電弧等離子體條件。從而，可以獲得冷電極 的更加穩(wěn)定的沉積速率。
[0011] 可任選地，第一、第二和第三管道均處于第一平面中。在這個實施例中，冷電極定 位在第一和第二電極之間。
[0012] 可任選地，第一和第二管道具有不同的直徑，以用于進給具有不同直徑的電極。通 過允許電極具有不同的直徑，增加了控制焊接過程的自由度。
[0013] 可任選地，第三和第一管道的中心之間的距離小于第一管道的直徑的3倍。冷焊 絲和第一電極的緊密安裝確保了冷焊絲將在電弧等離子體中以受控的方式熔化。
[0014] 可任選地，作為額外的要求，第三和第二管道的中心之間的距離小于第二管道的 直徑的3倍。這種安裝確保了冷焊絲將在電弧等離子體中以受控的方式熔化。
[0015] 焊接機頭/炬應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地連接成使得焊絲末端不能夠相對于彼此運動。這意味 著，焊接炬應(yīng)當(dāng)在炬的下部中連接，并且優(yōu)選地僅僅利用絕緣本體中的分隔開接觸支架并 排定位。
[0016] 可任選地，第一接觸裝置包括其中形成有所述第一管道的金屬本體，所述第二接 觸裝置包括其中形成有所述第二管道的金屬本體。另外，絕緣材料制成的本體將所述第一 接觸裝置與所述第二接觸裝置分隔開，其中所述第三管道形成在所述絕緣材料制成的本體 中。焊接機頭的這種構(gòu)造允許緊湊且剛性的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許第一和第二電極以及冷焊絲 的緊密安裝。
[0017] 優(yōu)選地，第一和第二接觸裝置每個都鄰接在所述絕緣材料制成的本體的相應(yīng)側(cè) 上，以形成一體化本體。這種構(gòu)造是尤其緊湊且剛性的。
[0018] 可任選地，至少在所述第一管道、第二管道和第三管道的孔口所處的所述焊接機 頭的下部部分中，所述第一接觸裝置和第二接觸裝置利用所述絕緣材料制成的本體而夾持 在一起，以形成大致圓柱形本體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 以下將參考附圖，進一步詳細(xì)描述本發(fā)明，其中
[0020] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的焊接機頭的前視圖，
[0021] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的焊接機頭的實施例的側(cè)視圖，該焊接機頭被布置成用以 容納冷焊絲和兩個可熔的連續(xù)進給的電極，
[0022] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的焊接機頭的另一個實施例的側(cè)視圖，該焊接機頭被布置成用 以容納中心冷焊絲、兩個可熔的連續(xù)進給的電極和前冷電極，
[0023] 圖4a_c示出了沿圖1中的A-A ;B-B ;和C-C截取的橫截面，
[0024] 圖4d示出了可供選擇的實施例的橫截面，其中用于冷焊絲的管道從延伸穿過用 于第一和第二電極的管道的平面移出，
[0025] 圖5示出了沿圖2中的D-D截取的橫截面，
[0026] 圖6示出了沿圖3中的E-E截取的橫截面，
[0027] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的被布置成用于焊接工件的焊接機頭。
[0028] 圖8示出了用于浸沒式電弧焊接的電弧焊接布置的示例性實施例的第一視圖，
[0029] 圖9示出了圖8的電弧焊接布置逆時針轉(zhuǎn)過90度，
[0030] 圖10示出了圖8的電弧焊接布置的透視圖，
[0031] 圖11示出了電弧焊接系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0032] 圖1示出了示出了電弧焊接機頭1的前視圖。前視圖是沿著與焊接方向相反的方 向朝向焊接機頭的視圖。圖1中的電弧焊接機頭包括第一接觸裝置3,該第一接觸裝置容納 用于進給第一電極7的第一管道5,并且提供第一電源（未示出）和第一電極9之間的電接 觸。從圖4c中可以明顯看到，第二接觸裝置11定位在第一接觸裝置3后方。第二接觸裝置 11容納用于進給第二電極（未示出）的第二管道13,并且提供第二電源（未示出）和所述 第二電極之間的電接觸。第一和第二接觸裝置3、11通過絕緣本體15而彼此電絕緣。絕緣 本體可以優(yōu)選地沿著焊接機頭1的長度延伸方向從用于冷焊絲的孔口所處的下端部16延 伸到用于冷焊絲進入的開口所處的上端部17。絕緣本體優(yōu)選地包括用于冷焊絲的管道19。 管道19可以與絕緣本體15成一體，或者形成在單獨的本體中。優(yōu)選地，絕緣本體15是單 一的本體，管道19形成在該單一的本體處。然而，絕緣本體可以由結(jié)合成一個單元的分開 的部件形成，該單元容納管道，例如絕緣本體可以由兩個半部形成，這兩個半部連接以在半 部之間形成管道。第一和第二管道5、13優(yōu)選地是平行的。用于冷焊絲的管道19優(yōu)選地平 行于第一和第二管道，并且定位在第一和第二管道5、13之間。
[0033] 用于電極的管道和用于冷焊絲的管道可以具有相同的直徑，以容納具有相同直徑 的電極和冷焊絲，作為另外一種選擇，電極和冷焊絲可以具有不同的直徑。電極可以具有相 同的直徑，而冷焊絲可以具有不同的直徑。具體地，后面的電極可以具有與前電極不同的直 徑。冷焊絲的直徑可以大于電極的直徑。電極和冷焊絲的直徑根據(jù)例如填充的需要、滲透 焊接寬度的需要以及焊接速度進行選擇。
[0034] 對于某些實施例，冷焊絲可以沿著與通過電極的平面垂直的方向移動。這在圖4d 中示出，其中冷焊絲定位在第二平面23中，該第二平面垂直于第一平面21，第一和第二管 道定位在該第一平面中。當(dāng)焊接方向如箭頭25所示時，這樣的實施例可以是有利的，其中 冷焊絲將是前焊絲，并且其中第一和第二電極平行地布置在與焊接方向垂直的平面中。當(dāng) 沿著與箭頭25所示的方向相反的方向進行焊接時，使用這樣的電極設(shè)計也將是有利的，其 中冷焊絲將是拖后焊絲。優(yōu)選地，第一和第二管道5、13以及用于冷焊絲的管道19均平行 地布置在單個平面中。
[0035] 然而，管道可以相對于彼此小角度傾斜，只要管道終止于焊接機頭的底端部16處 的孔口處。然而，優(yōu)選的是，管道是平行的，原因在于電極和冷焊絲將以單向方式靠近熔池， 也就是所有的電極都將相對于熔池以相同的角度定位。優(yōu)選地，電極將垂直于熔池的表面。 在一些實施例中，冷焊絲和電極可以相對于熔池的表面法線傾斜，使得電極末端指向向前 的方向，或者作為另外一種選擇，使得電極末端指向向后的方向。
[0036] 圖1中的電極1的第一和第二管道5、13形成在第一和第二接觸裝置3、11中，該 第一和第二接觸裝置保持在保持器41的凹部39中。保持器41包括第一和第二保持器元 件43a、43b。第一保持器元件43a包括第一部件43al，該第一部件具有用于固定第一接觸 板49a的夾鉗部分和用于將第一部件固定到承載體53的附接部分。第一部件43al可以是 導(dǎo)電材料制成的單一裝置。第一保持器元件43a還包括第二部件43a2,該第二部件具有用 于固定第二接觸板49b的夾鉗部分和用于將第二部件固定到承載體53的附接部分。
[0037] 第一保持器元件43a具有面向第一接觸裝置3的第一和第二壁部分45a、45b。第 一和第二壁部分45a、45b被布置成與第一接觸裝置3的水平壁部分47a、47b鄰接。
[0038] 同樣，第二保持器元件43b包括第一部件43bl，該第一部件具有用于固定第一接 觸板49c的夾鉗部分和用于將第一部件固定到承載體53的附接部分。第一部件43bl是導(dǎo) 電材料制成的單一裝置。第二保持器元件43b還包括第二部件43b2,該第二部件具有用于 固定第二接觸板49d的夾鉗部分和用于將第一部件固定到承載體53的附接部分。
[0039] 第二保持器元件具有面向第二接觸裝置11的第一壁部分和第二壁部分45c、45d。 第一和第二壁部分45c、45d被布置成與第二接觸裝置11的水平壁部分47c、47d鄰接。
[0040] 第一接觸裝置3包括第一接觸板49a，該第一接觸板可以由大致矩形的板構(gòu)成，該 大致矩形的板具有沿縱向延伸的凹部51a，該凹部形成用于第一電極的管道5的一部分。第 一接觸裝置3還包括第二接觸板49b，該第二接觸板可以由大致矩形的板構(gòu)成，該大致矩形 的板具有沿縱向延伸的凹部51b，該凹部形成用于第一電極的管道5的一部分。
[0041] 采用相同的方式，第二接觸裝置11包括第一接觸板49c，該第一接觸板可以由大 致矩形的板構(gòu)成，該大致矩形的板具有沿縱向延伸的凹部51c，該凹部形成用于第二電極的 管道13的一部分。第二接觸裝置11還包括第二接觸板49d，該第二接觸板可以由大致矩 形的板構(gòu)成，該大致矩形的板具有沿縱向延伸的凹部51d，該凹部形成用于第二電極的管道 13的一部分。
[0042] 第一和第二接觸裝置的第一和第二接觸板可以通過彈簧作用而偏壓到彼此。
[0043] 如圖1所示，在焊接機頭的前端部處，示出了第一保持器元件43a和第一接觸裝 置，及其第一和第二接觸板。第一和第二接觸板通過一間隙而分隔開，使得電極可以插置在 它們之間的空間中，并且固定在沿縱向延伸的凹部中。第一保持器裝置的第一和第二部件 被布置成能夠沿著水平方向相對于彼此運動，使得第一和第二接觸板之間的間隙可以變得 更大或更窄。彈簧55被布置成用以控制接觸板與定位在接觸板之間的焊絲電極之間的力。
[0044] 接觸板通過螺釘57固定到相應(yīng)的第一和第二部件。第一部件通過螺釘59固定到 承載體53。第二部件通過螺釘60固定到承載體53,該螺釘60具有為彈簧55形式的回彈 性構(gòu)件，使得接觸板能夠偏壓到彼此。
[0045] 如圖1所示，在焊接機頭的背部處，定位有第二保持器元件43b和第二接觸裝置 11，及其第一和第二接觸板49c、49d。第一和第二接觸板49c、49d通過一間隙而分隔開，使 得電極可以插置在它們之間的空間中，并且固定在沿縱向延伸的凹部中。第二保持器元件 43b的第一和第二部件43bl、43b2被布置成能夠沿著水平方向相對于彼此運動，使得第一 和第二接觸板49c、49d之間的間隙可以變得更大或更窄。彈簧被布置成用以控制接觸板與 定位在接觸板之間的焊絲電極之間的力。
[0046] 第一和第二保持器元件43a、43b以及第一和第二接觸裝置3、11由絕緣本體15分 隔開，使得在絕緣本體15的一側(cè)上定位有承載第一接觸板49a的第一保持元件43a的第一 部件43al和承載第二接觸板49b的第一保持元件43a的第二部件43a2,并且在另一側(cè)上定 位有承載第一接觸板49c的第二保持元件43b的第一部件43bl和承載第二接觸板49d的 第二保持元件43b的第二部件43b2。絕緣本體包括用于冷焊絲的管道19。
[0047] 第一和第二保持元件的第一和第二部件43al、43a2、43bl、43b2在承載體53的鼻 部部分65處附接到承載體53。
[0048] 從為圖1所示的焊接機頭1的側(cè)視圖的圖2中可以明顯看到，絕緣本體15延伸穿 過焊接機頭1，以將焊接機頭1分為第一和第二半部。第一半部包括第一保持器元件43a以 及與第一保持器元件43a連接的第一和第二接觸板49a、49b。第二半部包括第二保持器元 件43b以及與第二保持器元件連接的第一和第二接觸板49c、49d。
[0049] 承載體53同樣分為兩個半部53a、53b，這兩個半部通過絕緣本體15彼此電絕緣。 可以使用分隔承載體半部53a、53b以及第一和第二保持器元件43a、43b的單個絕緣本體。 作為另外一種選擇，多個絕緣本體可以用來在兩個半部53a、53b之間形成絕緣層。兩個半 部53a、53b通過絕緣連接件61連接在一起。絕緣連接件61可以由絕緣材料制成的管形成。 螺釘63可以延伸穿過絕緣管，以將兩個半部53a、53b和絕緣本體15固定在一起。
[0050] 承載體53可以由第一和第二板53a、53b形成，絕緣本體15插置在第一和第二板 之間。第一和第二板經(jīng)由絕緣元件61固定到彼此。絕緣元件61可以由延伸穿過第一和第 二板53a、53b的絕緣材料制成的管形成。螺釘63延伸穿過絕緣材料制成的管。
[0051 ] 承載體53可以具有鼻部部分65。第一和第二保持器元件43a、43b附接到鼻部部分 65。第一和第二保持器元件43a、43b由絕緣本體15分隔開。第一和第二保持器元件43a、 43b經(jīng)由絕緣元件61連接。另外，該絕緣元件61可以由絕緣管形成，螺釘63可以延伸穿過 該絕緣管。優(yōu)選地，絕緣材料制成的絕緣襯墊用來將焊接機頭的側(cè)壁與螺釘隔絕。
[0052] 在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的焊接機頭的另一個實施例的側(cè)視圖，該焊接機頭 被布置成用以容納中心冷焊絲、兩個可熔的連續(xù)進給的電極和前冷電極。圖3中的焊接機 頭基于圖1和2所示的焊接機頭，其中附加管道69用于容納和進給附加冷焊絲。通過增加 具有用于冷焊絲的附加管道67的保持器部分69以及容納用于附加管道的延續(xù)部的附加承 載體部分71，附加冷焊絲形成為前焊絲。附加管道67可以形成在絕緣材料制成的本體中。 絕緣材料制成的本體可以是單一本體，其可以是板形的，并且具有沿長度方向延伸的管道。 作為另外一種選擇，管道可以形成為形成絕緣本體的兩個板形部件中的凹部。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明的焊接機頭可以包括第一板元件，該第一板元件包括與第一保持器元 件連接的第一接觸裝置。第一保持器元件包括承載第一接觸板的第一保持部件和承載第二 接觸板的第二保持部件。第一和第二保持部件被布置成能夠相對于彼此運動以便調(diào)節(jié)所述 第一和第二接觸板之間的間隙，并且通過回彈性構(gòu)件而偏壓到彼此。焊接機頭還可以包括 與第二保持器元件連接的第二接觸裝置。第二保持器包括承載第一接觸板的第一保持部件 和承載第二接觸板的第二保持部件，所述第一和第二保持部件被布置成能夠相對于彼此運 動以便調(diào)節(jié)所述第一和第二接觸板之間的間隙，并且通過回彈性構(gòu)件而偏壓到彼此。第一 和第二保持器由絕緣本體分隔開，該絕緣本體容納用于冷焊絲的管道，所述第一和第二保 持器元件經(jīng)由絕緣元件連接以形成一體化的單元。
[0054] 另外，可以包括板元件，例如圖3所示的實施例，其中在絕緣本體中一體地形成有 容納用于冷焊絲的管道的板元件。絕緣本體可以具有接觸裝置，該接觸裝置以與圖2所示 的用于電極的接觸裝置類似的方式向冷焊絲提供夾持力。作為另外一種選擇，絕緣本體設(shè) 置有管道而沒有夾持構(gòu)件。也就是，絕緣本體將不包括任何運動部件，但是將由其中形成有 管道的單一本體或多個本體構(gòu)成。這樣的絕緣本體可以用來分隔用于容納電極的兩個板元 件。
[0055] 因此，可以使用多于兩個的板元件和多于兩個的絕緣本體。
[0056] 圖4a示出了沿圖1的A-A截取的橫截面。該圖示出了由絕緣本體15分隔開的第 一和第二板元件53a、53b。第一和第二板元件每個都容納用于電極的管道。絕緣本體可以 是單一的，或者可以由兩個部件制成，其中形成有凹部以形成管道19。第一板元件、第二板 元件和絕緣本體通過絕緣構(gòu)件61結(jié)合。
[0057] 圖4b示出了沿圖1的B-B截取的橫截面。第一和第二保持器元件的附接部分連 接到第一和第二保持器元件的鼻部部分。附接部分和鼻部部分通過絕緣本體15分隔開，使 得在絕緣本體的一側(cè)上定位有第一保持器元件的第一和第二保持器部件的附接部分以及 承載體的第一半部的鼻部部分，在另一側(cè)上定位有第二保持器元件的第一和第二保持器部 件的附接部分以及承載體的第二半部的鼻部部分。絕緣本體包括用于冷焊絲的管道。
[0058] 在圖5中，示出了沿圖2中的D-D截取的橫截面。在這里，示出了第一板元件具有 用于電極的第一管道，第二板元件具有用于電極和絕緣本體的第二管道。
[0059] 在圖6中，示出了沿圖3中的E-E截取的橫截面。該圖包括絕緣材料制成的附加 本體。
[0060] 總體上，本發(fā)明還涉及電弧焊接機頭，其包括：第一接觸裝置，其容納用于進給第 一電極的第一管道并且提供第一電源和所述第一電極之間的電接觸；第二接觸裝置，其容 納用于進給第二電極的第二管道并且提供第二電源和所述第二電極之間的電接觸，所述第 一和第二接觸裝置彼此電絕緣，所述第一和第二管道是平行的，其中第一接觸裝置連接到 第一保持器元件，所述第一保持器元件包括承載第一接觸板的第一保持部件和承載第二接 觸板的第二保持部件，所述第一和第二保持部件被布置成能夠相對于彼此運動以調(diào)節(jié)所述 第一和第二接觸板之間的間隙，并且通過回彈性構(gòu)件而朝向彼此偏壓，所述第二接觸裝置 連接到第二保持器元件，該第二保持器元件包括承載第一接觸板的第一保持部件和承載第 二接觸板的第二保持部件，所述第一和第二保持部件被布置成能夠相對于彼此運動以調(diào)節(jié) 所述第一和第二接觸板之間的間隙，并且通過回彈性構(gòu)件而朝向彼此偏壓，所述第一和第 二保持器通過絕緣本體而分隔開，所述絕緣本體容納用于冷焊絲的管道，并且所述第一和 第二保持器經(jīng)由絕緣元件連接以形成一體化單元。
[0061]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的被布置成用于焊接工件27的焊接機頭。焊接機頭1沿 焊接方向延伸，如箭頭25所示。第一和第二電極7、8每個都具有電弧33。每個電弧31、33 形成在電極的末端與工件27之間。
[0062] 在電弧焊接中，在電極的末端與工件之間存在電弧。電弧在工件處的接觸點將以 隨機的方式進行運動。然而，通常假設(shè)電弧從可消耗電極的末端到工件出現(xiàn)在錐形或拋物 線表面內(nèi)。錐形的開口角度可以隨著焊接情況而變化。然而，通常的開口角度可以是大約 30°。為此，優(yōu)選的是將冷焊絲定位成使得其以在可消耗電極的末端處測量的與可消耗電 極的小于L*cosl5°的軸向距離、沿著與熔池大致垂直的方向靠近熔池。
[0063] 可能優(yōu)選的是將冷焊絲布置在兩個可消耗焊絲之間。可消耗焊絲可以優(yōu)選地安裝 在比在熔池表面測量的電弧的錐形直徑小的軸向距離處。采用這種布置，冷焊絲將被引導(dǎo) 到由兩個可消耗電極的錐形限定的電弧區(qū)域的外部中，這已經(jīng)示出為對焊接結(jié)果而言是有 利的。
[0064] 在優(yōu)選的實施例中，進給布置被布置成用以將所述冷焊絲相對于表面法線以優(yōu)選 地小于5° (更優(yōu)選地小于2° )的角度進給到所述熔池中。
[0065] 在優(yōu)選的實施例中，可消耗電極以及冷焊絲平行地布置，并且被布置成用以沿著 與熔池的表面大致垂直的方向朝向熔池進給。
[0066] 每個電弧都出現(xiàn)在電極末端與工件之間延伸的大致錐形或拋物線表面內(nèi)。錐形或 拋物線表面限定了等離子體區(qū)域，當(dāng)進行焊接時，電弧等離子體將出現(xiàn)在該等離子體區(qū)域 中。錐形將具有開口角度2 α，該開口角度取決于工件和電極末端之間的距離以及電極和工 件之間的電壓。第一和第二電極7、8定位在彼此附近，使得在第一電極的等離子體區(qū)域與 第二電極的等離子體區(qū)域之間出現(xiàn)重疊區(qū)域35。為了實現(xiàn)這種情況，焊接機頭1的第一和 第二管道5、13以一定的距離布置，該距離允許所述第一和第二電極與待焊接工件之間的 電弧具有重疊區(qū)域。
[0067] 冷焊絲10進給到該重疊區(qū)域35中。
[0068] 在優(yōu)選的實施例中，為了能夠形成適合于接納冷焊絲的重疊區(qū)域，第三和第一管 道19、5的中心之間的距離可以小于第一管道5的直徑的3倍。另外，第三和第二管道19、 13的中心之間的距離可以小于第二管道的直徑的3倍。
[0069] 圖8至10示出了根據(jù)本發(fā)明的用于浸沒式電弧焊接的電弧焊接布置100的示例 性實施例的不同視圖，這些視圖結(jié)合起來進行描述。沿著其縱向延伸，電弧焊接布置100包 括在其下端部處的電弧焊接機頭160,該電弧焊接機頭在焊接期間靠近待焊接的工件。電 弧焊接機頭160是結(jié)合圖1-7所述的類型，并且保持焊接布置100的電極組件170的電極 172、174、176 (圖3、4)。電極172、174、176通過在電弧焊接機頭160的下端部處的出口 162 離開電弧焊接機頭160,該出口在焊接操作期間面向工件。焊絲電極172、174、176可以從諸 如線圈（未示出）的相應(yīng)貯存器朝向電弧焊接布置100進給。
[0070] 以舉例的方式，電極組件170包括布置在電弧焊接機頭160中的兩個可熔的連續(xù) 進給的焊絲電極172、176。連續(xù)進給的焊絲電極172U76通過絕緣本體而彼此電絕緣，用于 焊絲的管道位于該絕緣本體中。電弧焊接機頭160包括用于電絕緣的焊絲電極174的電絕 緣部分166。
[0071] 電絕緣本體優(yōu)選地是非常絕緣的導(dǎo)線管，例如由諸如陶瓷的耐熱材料制成。
[0072] 在電弧焊接機頭160上方布置有進給器裝置150,該進給器裝置將電極朝向電弧 焊接機頭160進給。通常，進給器單元150包括槽輪，該槽輪將焊絲電極或冷焊絲朝向電弧 焊接機頭160運動。進給器單元可以被布置成用于進給電極或冷焊絲之一，或者進給電極 和冷焊絲兩者。在進給器單元進給多于單個焊絲或電極的情況下，進給器單元150將包括 電絕緣部分156,該電絕緣部分用于進給穿過每個相應(yīng)的電極和焊絲，使得電極和冷焊絲彼 此電絕緣。電絕緣部分可以包括進給器輪，該進給器輪具有用于冷焊絲174的非常絕緣的 凹槽。電極還必須彼此絕緣。
[0073] 進給器輪由諸如電動馬達的驅(qū)動單元152驅(qū)動。除了焊絲進給器單元150之外， 還布置有焊劑料斗114,該焊劑料斗將顆粒狀的焊劑經(jīng)由噴嘴（未示出）進給到電弧焊接機 頭160,以用于浸沒式電弧焊接。除了驅(qū)動單元152之外，焊絲進給器單元150包括具有驅(qū) 動軸的齒輪。在齒輪的驅(qū)動軸上，布置有進給輪154,該進給輪能夠被另一個輪（未示出） 加壓。進給輪154將焊絲電極沿著電弧焊接機頭160的方向向前驅(qū)動。
[0074] 在焊絲進給器單元150上方，布置有焊絲拉直單元140,以用于拉直電極和冷焊 絲。焊絲拉直單元140的最前側(cè)位置中所示的兩個輥子（沒有用附圖標(biāo)記表示）用來在拉 直裝置的后部中沿堅向一個在另一個上方布置的三個固定輪上施加壓力。輥子施加在輪上 的壓力能夠經(jīng)由在焊絲拉直單元140的外側(cè)處的旋鈕進行調(diào)節(jié)。輥子在三個輪上施加的壓 力用來拉直焊絲。焊絲拉直單元140包括電絕緣部分，該電絕緣部分將電極和冷焊絲彼此 分隔開。
[0075] 取代具有用于所有電極和冷焊絲的單個焊絲拉直單元140的是，單獨的焊絲進給 器單元可以用于電極和冷焊絲。在附圖中，單獨的進給器單元130設(shè)置成用于將冷焊絲174 朝向電弧焊接機頭160進給。在焊絲進給器單元130中布置有諸如電動馬達的驅(qū)動單元 132,該驅(qū)動單元驅(qū)動焊絲進給器單元130的進給器輪。除了驅(qū)動單元132之外，焊絲進給 器單元130包括具有驅(qū)動軸的齒輪。在齒輪的驅(qū)動軸上，布置有進給輪134,該進給輪能夠 被另一個輪（未示出）加壓。進給輪134將焊絲電極沿著電弧焊接機頭160的方向向前驅(qū) 動。
[0076] 取代具有單個焊絲拉直單元的是，單獨的焊絲拉直單元120可以布置成用于拉直 各個電極或冷焊絲。在這里，為了簡化起見，示出了單個附加拉直單元。在這樣的實施例中， 沿著焊接機頭1〇〇的縱向延伸，設(shè)置有電絕緣管道180,該電絕緣管道用于將冷焊絲174從 諸如焊絲線軸（未示出）的焊絲貯存器引導(dǎo)到接觸噴嘴。在進給器單元150和130之間且 在焊絲拉直單元120上方，可以布置有接納冷焊絲174的電絕緣焊絲導(dǎo)管。
[0077] 具體地，電絕緣管道180包括焊絲拉直單元140的電絕緣部分、焊絲進給器單元 150的電絕緣部分、和電弧焊接機頭160的電絕緣部分166、以及在單元130、140、150、160 之間且在用于冷焊絲174的焊絲拉直單元120上方的電絕緣焊絲導(dǎo)管。
[0078] 圖11示出了包括圖8-10所示的電弧焊接布置202的電弧焊接系統(tǒng)200。電弧焊 接布置202包括圖1-7所示的電弧焊接機頭1。電弧焊接布置還包括通過控制器進行控制 的兩個單獨的電源204、206。電源可以是逆變器類型，例如可見于US6291798。電弧焊接系 統(tǒng)包括用于進給第一可消耗電極7的第一焊絲進給器210、用于進給第二可消耗電極8的第 二焊絲進給器212、用于進給冷焊絲10的第三進給器214。第一電源204連接到第一接觸 裝置3,以用于提供第一電源204和第一電極7之間的電接觸。第二電源206連接到第二接 觸裝置11，以用于提供第二電源206和第二電極8之間的電接觸。
【權(quán)利要求】
1. 一種電弧焊接機頭（1)，其包括：第一接觸裝置（3)，所述第一接觸裝置容納用于進 給第一電極（7)的第一管道（5)并且提供第一電源（204)和所述第一電極（7)之間的電接 觸；第二接觸裝置（11)，所述第二接觸裝置容納用于進給第二電極（8)的第二管道（13)并 且提供第二電源（206)和所述第二電極（8)之間的電接觸，所述第一接觸裝置和第二接觸 裝置（3、11)彼此電絕緣，所述第一管道和第二管道（5、13)是平行的，其特征在于，所述第 一管道和第二管道（5、13)被布置在一定距離處，所述距離允許所述第一電極和第二電極 (7、8)與待焊接的工件（27)之間的電弧（31、33)具有重疊區(qū)域（35)，并且所述電弧焊接機 頭（1)還包括第三絕緣管道（19)，所述第三絕緣管道用于將冷焊絲（10)進給到所述重疊區(qū) 域（35)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一接觸裝置（3)連接到 第一保持器元件（43a)，所述第一保持器元件包括承載第一接觸板（49a)的第一保持部件 (43al)和承載第二接觸板（49b)的第二保持部件（43a2)，所述第一保持部件和第二保持部 件（43al、43a2)被布置成能夠相對于彼此運動以調(diào)節(jié)所述第一接觸板和第二接觸板（49a、 49b)之間的間隙，并且通過回彈性構(gòu)件（55)而朝向彼此偏壓，所述第二接觸裝置（11)連接 到第二保持器元件（43b)，所述第二保持器元件包括承載第一接觸板（49c)的第一保持部 件（43bl)和承載第二接觸板（49d)的第二保持部件（43b2)，所述第二保持器元件的所述第 一保持部件和第二保持部件（43bl、43b2)被布置成能夠相對于彼此運動以調(diào)節(jié)所述第一 接觸板和第二接觸板（49c、49d)之間的間隙，并且通過回彈性構(gòu)件（55)而朝向彼此偏壓， 所述第一保持器元件和第二保持器元件（3、11)通過絕緣本體（15)分隔開，所述絕緣本體 容納用于冷焊絲（10)的管道（19)，并且所述第一保持器元件和第二保持器元件（3、11)經(jīng) 由絕緣連接件（61)連接以形成一體化單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述絕緣連接件￠1)是延伸穿 過所述第一保持器元件和第二保持器元件（34a、43b)以及所述絕緣本體（15)的管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一管道、第二管道 和第三管道（5、13、19)平行地布置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一管道和第 二管道（5、13)處于第一平面（21)中，并且所述第三管道（19)處于第二平面（23)中，所述 第二平面與所述第一平面（21)垂直。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一管道、第二 管道和第三管道（5、13、19)均處于第一平面（21)中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第三管道（19) 定位在所述第一管道和第二管道（5、13)之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一管道和第 二管道（5、13)具有不同的直徑，以用于進給具有不同直徑的電極（7、8)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第三管道和第 一管道（5、13)的中心之間的距離小于所述第一管道（5)的直徑的3倍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第三管道和第二管道（19、 13)的中心之間的距離小于所述第二管道（13)的直徑的3倍。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一接觸裝 置（3)包括其中形成有所述第一管道（5)的金屬本體，所述第二接觸裝置（11)包括其中形 成有所述第二管道（13)的金屬本體，并且絕緣材料制成的本體（15)將所述第一接觸裝置 (3)與所述第二接觸裝置（11)分隔開，其中所述第三管道（19)形成在所述絕緣材料制成的 本體（15)中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一接觸裝置和第二接 觸裝置（3、11)每個都鄰接在所述絕緣材料制成的本體（15)的相應(yīng)側(cè)上，以形成一體化本 體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電弧焊接機頭，其特征在于，所述第一接觸裝置和第二接 觸裝置（3、11)包括：第一大致半圓柱形包封表面，其形成所述焊接機頭（1)的外表面；第 二大致平坦側(cè)面，其鄰接所述絕緣材料制成的本體（15);以及端面（170)，所述管道的孔口 定位在所述端面處。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的電弧焊接機頭，其特征在于，至少在所述第一管道、第 二管道和第三管道的孔口所處的所述焊接機頭的下部部分中，所述第一接觸裝置和第二接 觸裝置（3、11)利用所述絕緣材料制成的本體（15)而夾持在一起，以形成大致圓柱形本體。
15. -種焊接系統(tǒng)，其包括：用于進給第一可消耗電極的第一焊絲進給器；用于進給第 二可消耗電極的第二焊絲進給器；用于進給冷焊絲的第三進給器；第一電源，所述第一電 源與第一接觸裝置連接，所述第一接觸裝置用于提供所述第一電源和所述第一電極之間的 電接觸；第二電源，所述第二電源與第二接觸裝置連接，所述第二接觸裝置用于提供所述第 二電源和所述第二電極之間的電接觸，其特征在于，所述第一接觸裝置和第二接觸裝置布 置在一體化的焊接機頭中，以便在來自所述第一電極和第二電極以及待焊接的工件的電弧 之間產(chǎn)生重疊區(qū)域，并且所述焊接布置還包括用于將冷焊絲進給到所述重疊區(qū)域中的絕緣 管道。
16. -種焊接系統(tǒng)，其包括：用于進給第一可消耗電極的第一焊絲進給器；用于進給第 二可消耗電極的第二焊絲進給器；用于進給冷焊絲的第三進給器；第一電源，所述第一電 源與第一接觸裝置連接，所述第一接觸裝置用于提供所述第一電源和所述第一電極之間的 電接觸；第二電源，所述第二電源與第二接觸裝置連接，所述第二接觸裝置用于提供所述第 二電源和所述第二電極之間的電接觸，其特征在于，焊接系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1-15中任 一項所述的焊接機頭。
【文檔編號】B23K9/173GK104093516SQ201180076363
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】H·勞德塞普 申請人:依賽彼公司