[发明专利]一种窄间隙电弧焊焊丝到侧壁距离恒值自适应跟踪装置

权利要求书

1.一种窄间隙电弧焊焊丝到侧壁距离恒值自适应跟踪装置，其特征在于，包括板式窄间隙焊枪、用于固定板式窄间隙焊枪的焊枪座；焊枪座中下部为开放式空腔结构；空腔结构的上部设有焊枪摆动机构；焊枪顶部设置有侧壁弹力支座，支座内壁设有侧偏弹簧；恒距支撑装置安装在板式窄间隙焊枪的工作端最底部陶瓷喷嘴两侧的矩形窗口内，中心限位机构位于板式窄间隙焊枪的左方和右方、以及支持焊枪运动时能够回转的回转浮动机构以及横向往复运动的横向浮动机构；

所述的板式窄间隙焊枪为整体板式结构，内部集成有送丝通道、一次保护气通道和气体分流装置、自循环水冷流道，外部集成有导电接入座、耐高温复合绝缘结构，工作端部有专用陶瓷喷嘴；

焊枪座外形为矩形，中下部为开放式空腔结构；空腔结构的上部集成有焊枪摆动机构，焊枪摆动机构由设在空腔上部与竖直方向垂直的悬支轴座，悬支轴和板式窄间隙焊枪上部的轴孔座组成，悬支轴一端安装在焊枪座的左右两端悬支轴座上，另一端安装在板式窄间隙焊枪上部轴孔座内；板式窄间隙焊枪与两端的悬支轴装配后，板式窄间隙焊枪能够在焊枪座的开放端空腔结构内左右方向沿悬支轴中心摆动，摆动幅度依据应用场合所需的焊枪偏角和焊枪高度而定，窄间隙气体保护电弧焊应用时其摆幅远小于±3°；悬支轴通常无需转动，板式窄间隙焊枪上部的轴座孔为滑动轴承结构，或为滚动轴承结构，悬支轴与轴承间的游隙越小越好；依据应用要求不同，该焊枪座悬支安装一把板式窄间隙焊枪或两把及以上板式窄间隙焊枪，但焊枪与焊枪之间必须相互可靠绝缘；绝缘方法是焊枪座用绝缘材料制造，或者是焊枪座用金属材料制造，板式窄间隙焊枪的轴座孔与金属材料的焊枪座之间设置绝缘结构。

2.根据权利要求1所述的一种窄间隙电弧焊焊丝到侧壁距离恒值自适应跟踪装置，其特征在于，焊枪座的左右方向设有侧偏弹力支座；侧偏弹力支座设计成与焊枪座一体的整体结构，或者设计成分体但与焊枪座联结成一体的支座结构，但连接后必须具有焊枪座同样的刚度且不能有相对运动；侧偏弹力支座上安装有弹簧座和焊枪偏角调节装置；弹簧座是压簧座，或者是拉簧座，弹簧安装后，应使板式窄间隙焊枪在设计的摆幅范围内固定偏向坡口某一侧，且对坡口侧壁具有合适的弹性压力，其最小弹性压力不低于5N；焊枪偏角调节机构是使板式窄间隙焊枪向弹性压力相反方向运动的机构，用于焊丝到侧壁的距离设定值的无级调节；调节设定后，焊枪偏角调节机构应能自锁。

3.根据权利要求2所述的一种窄间隙电弧焊焊丝到侧壁距离恒值自适应跟踪装置，其特征在于，恒距支撑机构由支撑辊座、支撑辊子和辊子轴组成；支撑辊座为矩形块状结构，一端开口内安装支撑辊子和辊子轴，组装后支撑辊子相对支撑辊座平滑转动；支撑辊子用耐磨性能高兼具高温绝缘的陶瓷材料制造，支撑辊座用黄铜或纯铜制造，辊子轴用热强性高的不锈钢材料制造；支撑辊座中安装支撑辊子的部分结构的外表面拉毛后喷涂陶瓷涂层，其余与板式窄间隙焊枪接触的两侧面应深度拉毛，以防止接触面相对滑动；制造完成后的恒距支撑机构安装在板式窄间隙焊枪的工作端最底部陶瓷喷嘴两侧的矩形窗口内，在板式窄间隙焊枪的厚度方向用螺钉锁紧；松动锁紧螺钉后沿板式窄间隙焊枪的厚度方向伸缩整体恒距支撑机构，即可无级调节焊丝到焊接坡口侧壁的距离给定。

4.根据权利要求3所述的一种窄间隙电弧焊焊丝到侧壁距离恒值自适应跟踪装置，其特征在于，回转浮动机构由上座、下座、弧形导轨和弧形滑块组成；上座一面安装有直线导轨滑块，另一面安装有弧形导轨；上座的直线导轨滑块与焊枪高度滑块上的横向直线导轨安装后，上座能够沿横向直线导轨无间隙横向浮动；下座一面安装弧形滑块，另一面通过螺钉直接与焊枪座连接；下座上的弧形滑块与上座的弧形导轨安装后，板式窄间隙焊枪、焊枪座、焊枪摆动机构、侧偏弹力支座、侧偏弹簧、恒距支撑结构和回转浮动机构构成一个整体焊枪组件，该组件相对横向直线导轨而言，实现沿横向直线导轨横向浮动，且同时沿回转浮动机构的上座平面回转，沿焊枪座上的悬支轴中心板式窄间隙焊枪能够左右方向偏摆共三维方向的自由浮动；三维方向的自由浮动通过螺钉限位或螺钉锁紧止动来解除三维方向或其中任何一维或二维方向的自由浮动；

回转浮动机构和横向浮动机构仅用于板式窄间隙焊枪的拖动运动机构为焊接小车、十字操作机、龙门操作机和焊枪工作状态不运动时需要，若板式窄间隙焊枪的运动由机器人拖动时去除该两个机构。

5.根据权利要求4所述的一种窄间隙电弧焊焊丝到侧壁距离恒值自适应跟踪装置，其特征在于，中心限位机构用于实现焊接坡口的上开口间隙的各种直线型波动时，实现将板式窄间隙焊枪的厚度中心平面与焊接坡口的上开口间隙的中心线自适应实时重合；中心限位机构由机构座、跟踪轮座、跟踪轮、跟踪轮轴、高度调节机构和弹力机构组成；两个机构座位于板式窄间隙焊枪的左方和右方；高度调节机构是导轨滑块副结构，或者是螺杆螺母副结构，导轨安装在焊枪座或侧偏弹力支座上，滑块安装在机构座上，跟踪轮和跟踪轮轴安装在跟踪轮座上；跟踪轮座和机构座之间设有相对弹力加载机构；中心限位机构所有零件组装完成后，应具有两个基本功能：一是当板式窄间隙焊枪伸入到焊接坡口内正确的焊枪高度位置后，通过高度调节机构的调节；使两个限位跟踪轮通过斜面导向，自动将板式焊枪的厚度中心平面与当前焊接坡口上开口的中心线重合；二是两平面重合后，限位跟踪轮对两侧焊接坡口棱边有合适的弹性压力。