具有流體冷卻的電機外殼的軌道焊接系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[00011 本申請要求于2013年11月12日提交的美國臨時專利申請61/903,089的優(yōu)先權(quán)和 權(quán)益。
[0002] 本發(fā)明的實施例涉及焊接系統(tǒng)、裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有流體 冷卻的外殼的軌道焊接系統(tǒng)。 背景
[0003] 在工業(yè)應(yīng)用中，焊接操作可涉及釬焊、包覆、堆焊、填料、表面硬化、疊焊、接合、激 光焊接以及由等離子體、激光和熔焊以及切割操作加熱周圍部件而產(chǎn)生的熱量，這些熱量 可能導(dǎo)致這些部件在頭部以較低效率工作從而過早磨損或失效。為簡潔起見，這些焊接操 作將被統(tǒng)稱為焊接。當(dāng)焊接彎曲表面時可使用軌道焊機。該焊機可圍繞該表面移動，或者該 表面可在該焊機保持靜止的同時轉(zhuǎn)動。最常見的使用軌道焊接的實例是管道焊接。管道焊 接可包括薄壁應(yīng)用或深槽幾何形狀，焊接電極延伸到形成在這兩根管道之間的槽中，這兩 根管道被接合以便敷設(shè)連續(xù)的焊珠材料，從而填充該槽。在軌道焊接中，焊炬被支撐在工件 附近并且可被支撐在彎曲框架上。該彎曲框架放置其他部件，包括位于該焊炬的視野中的 驅(qū)動電機和電子裝置。來自該焊炬的熱量被傳遞到這些部件外殼和該框架。
[0004]來自該焊炬的熱傳遞存在于其他焊接和切割應(yīng)用中。雖然在此出于討論使用了軌 道焊接的實例，但是本發(fā)明的概念可同樣適用于其他焊接和切割應(yīng)用。所提供的實例不應(yīng) 當(dāng)被認為是限制性的。 發(fā)明概述
[0005] 本發(fā)明提議根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的一種焊接系統(tǒng)。優(yōu)選的實施例可由從屬權(quán)利 要求中獲得。具體地，本發(fā)明在實施例中一般提供一種冷卻的驅(qū)動外殼，該冷卻的驅(qū)動外殼 包括:驅(qū)動塊，該驅(qū)動塊被配置成至少部分包圍驅(qū)動組件;絕緣板，該絕緣板被配置成封閉 該驅(qū)動塊的第一側(cè)的至少一部分;位于該驅(qū)動塊內(nèi)的至少一個電機接收器，該至少一個電 機接收器被配置成接收至少一個驅(qū)動電機；以及至少一條冷卻劑管路，該至少一條冷卻劑 管路被配置成使冷卻劑穿過該冷卻的驅(qū)動外殼循環(huán)。
[0006] 在替代性或互補性實施例中，本發(fā)明一般可提供用于軌道焊接系統(tǒng)的驅(qū)動塊，該 軌道焊接系統(tǒng)包括:絕緣板，該絕緣板被朝向該驅(qū)動塊的至少部分支撐驅(qū)動組件的第一側(cè) 布置;安裝塊，該安裝塊與該絕緣板的至少一部分配合;穿過該驅(qū)動塊的至少一條冷卻劑管 路;至少一條供應(yīng)管線，該供應(yīng)管線與該至少一條冷卻劑管路處于流體連通，其中該供應(yīng)管 線被封閉在細長凹部內(nèi)，該細長凹部形成在該絕緣板和該安裝塊中的至少一者內(nèi)。
[0007] 以下說明和附圖詳細闡明了要求保護的主題的某些說明性方面。然而，這些方面 指示僅在一些不同的方法中采用了本創(chuàng)新的原理，并且要求保護的主題意圖包括所有此類 方面及其等效物。從以下對本創(chuàng)新的詳細說明，當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，要求保護的主題的其他 優(yōu)點和新穎特征將變得明顯。 附圖詳細說明
[0008] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個焊接系統(tǒng)的頂部透視圖。
[0009] 圖2是該焊接系統(tǒng)的底部透視圖。
[0010] 圖3是該焊接系統(tǒng)的正面視圖。
[0011] 圖4是分解前透視圖。
[0012] 圖5是示出了一個冷卻劑供應(yīng)組件的細節(jié)的分解前透視圖。
[0013] 圖6是示出了該冷卻劑供應(yīng)組件的其他細節(jié)的分解后透視圖。
[0014] 圖7是示出了該冷卻劑供應(yīng)組件的其他細節(jié)的該焊頭組件的后視圖。
[0015] 圖8是示出了用于焊炬頭的驅(qū)動組件的細節(jié)的該焊接組件的一部分的頂部透視 圖。
[0016] 圖9是部分切掉以便示出用于本發(fā)明的該焊炬頭的該驅(qū)動組件的細節(jié)的右側(cè)后透 視圖。
[0017] 圖1〇是與圖9類似的左側(cè)透視圖。
[0018] 圖11是示出了用于該焊炬頭的該驅(qū)動組件的其他細節(jié)的后視圖。
[0019] 圖12是示出了一個焊炬頭流體供應(yīng)組件的細節(jié)的該焊接系統(tǒng)的一部分的右側(cè)前 透視圖。
[0020] 圖13是該焊炬頭的前側(cè)的頂部透視圖，其中一部分被切掉以便示出該流體供應(yīng)組 件中的一條冷卻劑管路的細節(jié)。
[0021] 圖14是與圖13類似的后透視圖，其中附加部分被切掉以便示出用于該焊炬頭的該 流體供應(yīng)組件的一個保護氣體供應(yīng)組件的細節(jié)。
[0022] 圖15是該焊接系統(tǒng)的一部分的頂部透視圖，并且該焊接系統(tǒng)被部分切掉以便示出 該焊炬頭和該驅(qū)動組件的細節(jié)。
[0023]圖16是該焊炬頭組件的前正視圖，該焊炬頭組件被部分切掉以便示出一個焊絲高 度調(diào)節(jié)組件的細節(jié)。
[0024]圖17是示出了該焊絲對準組件的其他細節(jié)的與圖16類似的截面前視圖。
[0025]圖18是該對準組件的第一透視圖。
[0026]圖19是該焊絲對準組件的分解透視圖。
[0027]圖20是一個焊絲對準組件的截面?zhèn)纫晥D。
[0028] 圖21是示出了該保護氣體分散組件的細節(jié)的該焊炬頭的底部透視圖。
[0029] 圖22是具有一個閉路冷卻系統(tǒng)的本發(fā)明的一個替代性實施例的透視圖。
[0030] 圖23是與圖22類似的透視圖，其中該焊炬頭被移除以便示出安裝在一個框架上的 外殼的其他細節(jié)。
[0031]圖24是與圖23類似的透視圖，其中該外殼被移除。
[0032] 圖25是與圖24類似的透視圖，其中電機組件被移除以便示出該冷卻系統(tǒng)的其他細 To
[0033] 圖26是示出了該閉路冷卻系統(tǒng)的其他細節(jié)的分解透視圖。
[0034] 圖27是如可沿著圖26中的線27-27看到的示出了該閉路冷卻系統(tǒng)中的一個冷卻插 入件的附加細節(jié)的截面圖。 發(fā)明詳細說明
[0035] 現(xiàn)在將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實施例。所描述的示例性實施例以及附圖 中所示的實施例意圖幫助讀者理解本發(fā)明，而并不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍。如 在此使用的"焊接(welding)"或"焊接(weld)"（包括這些詞的任何其他構(gòu)詞要素)將指通過 電弧的操作(包括但不限于埋弧焊、GMAW焊、MAG焊、MIG焊和TIG焊)對熔融材料的沉積。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的焊接系統(tǒng)在附圖中一般由數(shù)字10指示。焊接系統(tǒng)10包括一個電極E， 該電極被供電來在電極E與一個工件WP之間產(chǎn)生電弧。焊接所施加的區(qū)域包括一個熔融焊 池，該熔融焊池可包括由焊接系統(tǒng)10沉積的材料以及來自工件WP的通過電弧穿透產(chǎn)生的熔 融金屬。為了簡單起見，這個區(qū)域?qū)⒎Q之為一個焊接區(qū)Z并且在附圖中示意性表示。焊接系 統(tǒng)10是一個軌道焊接系統(tǒng)并且可用于形成弧形焊縫，包括但不限于用于接合管道的相鄰段 的焊縫。焊接系統(tǒng)10大體包括焊頭15,該焊頭包括焊接系統(tǒng)10的主要組件(包括焊炬20或焊 炬頭20A)，這些主要組件可由一個夾具組件（未示出）保持與該工件WP相鄰。其他組件可任 選地包括在焊頭15上，包括但不限于送絲器組件80、驅(qū)動組件100、電機外殼冷卻組件175和 焊炬頭冷卻組件300,如下文更完整地描述。
[0037]參照圖1，焊接系統(tǒng)10包括焊炬頭20A，該焊炬頭被支撐在一個大體C形框架25上。 如圖4中最佳所示，框架25可包括一個后板26,該后板具有第一臂31，該第一臂與第二臂32 橫向間隔并且由橫梁33連接，從而在其間限定開口 35，該開口具有口部40，該口部在壁31、 32的外末端37處向框架25外敞開。所示實例被定向為第一臂31和第二臂32在一個向下的方 向上延伸。
[0038] 如在此使用的，空間定向術(shù)語諸如"高于"、"低于"、"上部"、"下部"、"內(nèi)部"、"外 部"、"右"、"左"、"豎直"、"水平"、"頂部"、"底部"、"向上"、"向下"、"橫向"、"直立"等可指如 所示或根據(jù)附圖的定向的各方面的對應(yīng)位置。"向內(nèi)"意圖是總體從遠離對象的一個點朝向 該對象的中心的一個方向，并且"向外"意圖指總體遠離該對象中的一個內(nèi)部點朝向遠離該 對象的一個點的一個方向。此類術(shù)語在描述附圖時為清楚起見而被采用，并且不應(yīng)當(dāng)被解 釋為排他的、窮盡的或以其他方式對位置、取向、視角、配置等進行限制。
[0039] -個焊炬高度定位組件(一般由數(shù)字45指示)可被提供來朝向和遠離工件WP移動 該焊炬頭20A(也稱為調(diào)節(jié)炬高度）。定位組件是能夠移動焊炬頭20A這樣使得該電極被沿著 一個焊炬高度軸線TH朝向或遠離該工件移動的任何組件，包括但不限于不同的線性致動器 (包括機械、氣動和液壓致動器）。所描繪的實例包括采用一個齒條與齒輪組件的一個機械 線性致動器，如下文更完整地描述。
[0040] 焊炬高度定位組件45包括支撐在后板26上的一對導(dǎo)軌46。導(dǎo)軌46可具有末端停止 件48、49,這些末端停止件用于限制焊炬高度定位組件45提供的運動范圍并且封閉導(dǎo)軌46 的末端。導(dǎo)軌46大體延伸第一臂31和第二臂32的整個長度以便最大化該焊頭的運動范圍。 雖然未示出，但是這些末端停止件48、49可鎖定在多個位置中以便調(diào)節(jié)定位系統(tǒng)45的運動 范圍或?qū)⒃摵妇骖^20A固定在一個具體位置中。可替代地，如所示，一個齒條(一般由數(shù)字50 指示)可被提供來調(diào)節(jié)并設(shè)定焊炬頭20A相對于該工件WP的位置。
[0041] 參照圖6,一個安裝板(一般由數(shù)字55指示)可包括接收器56,該接收器被形成在一 個后側(cè)58上以便將該安裝板55可滑動地附接到后板26上。接收器56可包括一個或多個線性 軸承或滑塊(一般指示為60)，該一個或多個導(dǎo)軌46被可滑動地接收在其中。為此，滑塊可包 括滾動元件或其他表面，這些滾動元件或其他表面促進該安裝板55相對于框架25的線性移 動?；瑝K60可被容納在一個凹陷通道63內(nèi)，該凹陷通道被形成在安裝塊55的一個內(nèi)表面上。 該凹陷通道63允許框架25與安裝塊55之間的緊密配合，從而減小焊接系統(tǒng)10的厚度。焊接 系統(tǒng)10的減小厚度允許更靠近一個障礙諸如一個彎管或凸緣焊接。
[0042]在所示的實例中，滑塊60被分成支撐在安裝板55上的凹陷通道63內(nèi)第一滑塊61和 第二滑塊62。每個滑塊61、62限定這些導(dǎo)軌46被可滑動地接收在其中的一個凹槽或凹部。當(dāng) 如所示使用單個直導(dǎo)軌46時，第一滑塊61內(nèi)的凹部與滑塊62中的凹部對準。預(yù)期在一些圓 周中可提供偏置導(dǎo)軌。第一滑塊61與第二滑塊62垂直間隔，從而限定位于滑塊61、62之間的 空隙65。對應(yīng)的孔68可被形成在凹陷通道63的壁中以便允許小齒輪70與齒條50相互作用， 如下文更完整地討論。
[0043]在所示的實例中，齒條50包括朝向開口35面朝內(nèi)的一排輪齒50A。當(dāng)與安裝板55組 裝在一起時，齒條50與空隙65相鄰。小齒輪70被接收在開口 68內(nèi)。小齒輪70上的齒與齒條50 鄰近開口 68的齒50A嚙合。
[0044]為了容納該齒條50，安裝板55可配備有一個槽口 66，該槽口形成在安裝板55鄰近 滑塊61和62的后側(cè)上。如所不，槽口 66可由一個分隔件67形成，該分隔件從安裝板55向后延 伸從而形成通道63的橫向向外的側(cè)面。如所示，由于該齒條50可僅位于后板26的一側(cè)上，所 以提供來容納該齒條50和該小齒輪70的槽口 66和其他結(jié)構(gòu)可僅被提供在安裝板55的一側(cè) 上。繼續(xù)參照圖6,分隔件67可被分成對應(yīng)于滑塊61和62的間距的兩段，這樣使得空隙65使 第一分隔件段67A與第二分隔件段67B分離。在第一分隔件段67A與第二分隔件段67B之間產(chǎn) 生的開口 68還接收小齒輪70,從而允許其與齒條50嚙合。為了準許小齒輪70通過安裝板55 的前部，一個小齒輪孔可從安裝板55的前側(cè)71延伸并且在安裝板55的后側(cè)58上敞開以便與 該空隙65和該開口 68連通。
[0045]在所示的實例中，位于安