專利名稱：用于焊絲送絲機的改進接觸器的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及電弧焊接，并且特別涉及改進的焊絲送絲機接觸器。
背景技術：
典型焊接系統包括電源和焊絲送絲機以及焊條絲的供應(典型地在線軸上)，并且也可包括可選擇的保護氣體的供應。焊絲穿過焊炬電纜輸送到焊炬或焊槍，并且經由焊炬電纜中的電線為焊炬提供電力。在焊炬中的導電接觸器應用焊接電力到電極以用來在電極的暴露部分和工件之間產生電弧。如果在例如氣體金屬電弧焊接(GMAW)過程中使用外部保護氣體，焊炬電纜也包括提供加壓氣體以將焊接電弧和焊接金屬與外界環境屏蔽的通路。焊絲送絲機典型地包括含有輥子的機動化焊絲輸送系統，輥子引導焊條在焊炬電纜中從供應盤穿過管子，在那里焊絲輸送設備可包括在電源罩體中或可為分開地固定。便攜式焊絲送絲機通常用在造船廠和其它焊接操作的位置經常改變且距離電源較遠的情況下。電源電纜也已知為電極電纜，從電源連接電力到遠程焊絲送絲機來給機動化輸送系統提供動力，并且提供焊接電流到焊接操作生成焊接電弧。便攜式焊絲送絲機通過焊炬電纜連接到焊炬，焊矩電纜具有用來從焊絲送絲機提供電力給焊炬的電線，和用來傳遞焊絲電極的內部的管子，在那里焊炬電纜還可具有用來輸送保護氣體到焊炬和/或用來經焊炬循環冷卻流體的選擇通路。便攜式焊絲輸送系統包括含有用來連接電源電纜到母線的輸入卷(input crimp)或終端接線片的殼體或罩體，和連接到焊炬電纜的輸出端，其焊接電力同由機動化焊絲送絲機構驅動的焊絲一起提供。
便攜式焊絲送絲機包括機動化焊絲輸送系統和在其中的控制電路，且其通常從電源通過電弧電流提供電力，并且包括用來轉換電弧電流到焊炬電纜的裝置，例如接觸器。在焊炬上的觸發器關閉開關來啟動焊接操作，這使接觸器提供焊接電流到焊炬電纜并且也起動電動機來輸送焊絲到焊炬電纜。因為焊接電弧電流流過并且通過便攜式輸送機的接觸器來打開或關閉，接觸器終端和導電元件必須有能力承受在焊接操作中出現的高電流，在那里焊接電流的典型范圍為大約150到350amp。然而，被提議的用來增加焊接生產率的新焊接處理大多要求更高的電流，因此熱或電壓力存在于現存電纜輸送機接觸器中。然而，如空間、成本和重量考慮因素限制了在現存便攜式焊絲送絲機殼體中簡單放入較大接觸器的能力，并且此類重新設計不能為將新的較高電流焊接處理應用到現存焊絲輸送系統中提供解決方案。因此，需要改進的便攜式焊絲送絲機和接觸器以允許在現存焊絲送絲機中使用新焊接處理的控制方式來易于對焊接操作提供焊接電流，使允許在現存焊絲輸送設計中使用新焊接處理。
發明內容
現在提出本發明的一個或多個方面的總結以易于對其的基本理解，其中該總結不是本發明的廣泛的總的看法，并且既不希望確定本發明的某些元素，也不希望敘述本發明的范圍。相反，總結的主要目的是為了在下文中更詳細的提出之前以簡化的形式提出本發明的一些概念。本發明提供了便攜式焊絲輸送設備和接觸器開關裝置以在焊接操作期間為焊槍或焊炬提供焊絲和電力。焊絲輸送接觸器包括由基本上不含鋅的銅材料(如銅或碲銅)制成的終端接線柱，以提供比黃銅或其它接線柱材料較大改進的熱和電傳導率，并且接線柱可包括由錫合金制成的觸點用來接觸導電橋部件以將電源電纜連接到焊炬電纜。另外，如果接觸器過熱，接觸器可包括提供指示接觸器溫度的溫度信號的熱傳感器以允許焊絲輸送控制電路來中斷焊接電流。本發明因此易于在便攜式焊絲設計中使用新高電流焊接處理而不需要增加焊絲輸送成本、重量和尺寸等，并且也允許為該使用來改進現存焊絲輸送接觸器。
本發明的一個方面涉及一種便攜式焊絲輸送設備，其中包括接觸器、輸出端和機動化焊絲輸送系統。接觸器包括第一和第二電終端，第一和第二電終端分別包含基本上不含鋅(如具有少于大約20％重量的鋅)的銅柱，第一終端在銅柱處連接于電源電纜。在一個實施例中，接觸器終端接線柱包括含有錫合金觸點的由銅或碲銅制成的體。導電橋部件被提供在接觸器中，其可在第一和第二位置之間移動來分別有選擇地連接終端或分離終端，并且接觸器還包括根據具有相應的第一和第二狀態來在第一和第二位置之間有選擇地移動電橋部件的螺線管或其它觸發器。焊絲輸送設備還包含連接到第二接觸器終端的輸出端以提供電力，和引導焊絲穿過焊炬電纜從焊絲供應到輸出端來提供焊絲到焊接操作的機動化焊絲輸送系統。在一個實施例中，接觸器包含例如熱電偶、自動調溫器、電熱調節器或RTD等熱傳感器，其能夠被安裝在接觸器的任意部位或與之連接的母線上，例如直接在端接線柱的一個上。在本發明的另一方面，提供焊絲輸送控制電路，其連接于接觸器、輸出端、熱傳感器和焊絲輸送系統，并且根據來自熱傳感器的溫度信號和來自連接到輸出端的焊炬的觸發器信號來提供接觸器控制信號。
本發明的其它方面提供了便攜式焊絲輸送設備的接觸器。接觸器包含第一和第二電終端，第一和第二電終端含有由基本上不含鋅的材料(例如銅或碲銅)制成的接線柱。接觸器還包括在電連接第一和第二終端的第一位置和橋部件與一個或兩個終端分離的第二位置之間移動的導電橋部件，以及接觸器，接觸器可根據接觸器控制信號來操作以在第一和第二位置之間有選擇地移動橋部件。接觸器還可包含提供指示接觸器溫度的溫度信號的熱傳感器，熱傳感器在一個實施例中安裝在第一和第二接線柱中之一上，并且接線柱可各自包含同橋部件電接觸的導電接線柱觸點，接線柱觸點包括錫合金。
下列描述和附圖詳細闡明了本發明的某些說明性的實施方式，其指示了幾種本發明原則能夠被實現的示范性的方式。當同附圖一起考慮時，本發明其它目標、優點和新穎性特征從本發明的下列詳細描述中可變得明顯，其為圖1是表示根據本發明一個或多個方面的含有便攜式焊絲輸送設備的示范性焊接系統的簡化側視圖；圖2是在圖1中顯示的焊絲輸送設備示范性的焊絲送絲機接觸器的側視圖，接觸器具有銅或碲銅端接線柱和根據本發明的熱傳感器；圖3A和3B分別是在圖2中顯示的焊絲送絲機接觸器的示范性的終端接線柱的側視圖和端視圖；圖4是圖2中顯示的示范性的焊絲送絲機接觸器含有在第一關閉位置連接接觸器終端接線柱到另一個的橋接部件的局部截面的側視圖；和圖5是圖2和4中顯示的示范性的焊絲送絲機接觸器含有位于第二打開位置從另一個電分離接觸器終端接線柱的局部截面的側視圖。
具體實施例方式
本發明的一個或多個實施例或實施方式同附圖一起在下文中描述，其中如參考數字用于參考全部部件，并且其中顯示的結構不必安比例繪制。
在圖1中顯示的焊接系統中，其包括電源4、便攜式焊絲送絲機10和焊槍或焊炬20，焊槍或焊炬20通過焊炬電纜22連接到焊絲送絲機10上，并具有經由機動化焊絲輸送系統12和連接到焊炬電纜22的輸出端8而從供應輥子26向焊炬電纜22提供焊接電極焊絲28的焊絲輸送機10。電源4經由用于有選擇地將焊接信號應用到焊接處理中的輸入電纜(電極導線)5并通過由電纜5形成的電路來轉換輸入電力以提供焊接電流和電壓波形，含有第一母線7a的焊絲送絲機輸入6和接觸器類型的裝置50，并且通過第二(如輸出端)母線7b和輸出端電纜58在焊絲送絲機輸出端8提供從接觸器50到焊炬電纜22的連接。工件接地電纜(工作導線)5a連接到工件WP并接地以提供電流回路，并且在焊絲送絲機10中提供從工件WP到控制電路30的工件感知電纜22a。控制電路30連接到接觸器50、輸出端8和焊絲輸送系統12，并且通過根據經由輸出端8來自焊炬20的觸發器24的觸發器信號38來提供接觸器控制信號32和焊絲輸送控制信號36而進行操作以控制接觸器50和焊絲輸送系統12的操作狀態。而且根據本發明的一個方面，接觸器50可包括向控制電路30提供溫度信號56的熱傳感器54。在這點上，控制電路30根據溫度信號56和觸發器信號38生成接觸器控制信號32，其中當焊炬觸發器24被觸發以及溫度信號56顯示接觸器50低于預定的閾值溫度時，在第一狀態控制電路提供接觸器控制信號32來將輸入接線柱52a電連接到輸出端接線柱52b，并且當觸發器24沒有被觸發或接觸器50大于或等于閾值溫度時，在第二狀態使接線柱52a和52b互相之間電分離。在這種方式，接觸器50的操作狀態決定電力是否被提供到輸出端8，并且因此控制經焊炬20和電纜22而施加到焊接工件WP上的焊接電流。機動化輸送系統12也從接觸器50(如從第二母線7b)的輸出端端接收電力，從而當接觸器50在第一位置被關閉時，系統12以已控制的速率經由輸出端8從供應輥子26提供焊絲28到焊接電纜22。輥子26可在焊絲輸送機殼體罩體10a的內部或外部，其中焊絲28經由包括驅動一個或多個輸送卷14的電動機16的輸送系統12而從供應輥子26拖曳或放出以通過焊炬電纜22將焊絲28從輥子26引導到輸出端8來向焊接操作供應焊絲28。焊絲輸送電動機16可分別經由所示的接觸器50和輸出端母線7b供應或可由來自電源的電力驅動。焊絲輸送機10也可包括用來經由焊炬22將保護氣體引導到焊接操作的設備(沒有顯示)。在焊接處理的操作中，操作者在焊炬20上觸發觸發器24，引起關閉/打開信號32的觸發，從而接觸器50的螺線管觸發器60將電終端52a和52b互相電連接。電終端52a和52b的連接在焊絲送絲機10的輸入6通過接觸器50開啟從電源10的焊接信號的供應，在此觸發器啟動也控制機動化輸送系統12的操作。
同樣參考圖2-5，接觸器50分別包含包括第一和第二接觸器接線柱52a和52b的第一和第二電終端，并且根據來自控制電路30的接觸器控制信號32來進行操作以在第一(如關閉)操作狀態或位置有選擇性地提供電連接，并且在第二(如打開)位置將電終端52a和52b互相之間電分離或隔離。接觸器50包括含有線圈66的螺線管觸發器60，螺線管觸發器60根據選擇地激發或不激發接觸器螺線管觸發器60線圈的接觸器控制信號32來移動用來有選擇性地連接或分離終端接線柱52的導電橋部件62(圖4和5)。如圖3A和3B所示，接觸器終端接線柱52由基本上不含鋅的銅材料(例如，實例中所示的銅或碲銅)制成，并且可包括由錫合金制成的觸點部分52c(圖3A和3B)以在接觸器殼體50a的內部來有選擇地接觸移動橋部件62。發明者考慮到銅、碲銅和其它基本上不含鋅的銅提供較冷的熱連接，并且因此允許接線柱52來在比在黃銅或其它傳統接觸器終端接線柱高的電流下進行操作，從而允許焊絲送絲機操作與新高電流焊接處理結合而不需要重新設計較大接觸器接線柱。這反過來允許現存的焊絲送絲機接觸器將被改進為具有基本上不含鋅的銅接線柱52和新焊絲送絲機10且無需增加尺寸、重量等。示范性的接線柱52(圖3A和3B)包括含有頭52e的銅或碲銅主體52d、圓柱基座52f和從基座52f延伸到底端52h的螺紋部分52g，頭52e包括延伸穿過錫合金接觸部分52c的六角凹槽52i來允許緊固終端接線柱52到接觸器殼體50a(圖4和5)上。如圖2所示，輸入電纜5同通過螺栓72a、墊片72b和螺母72c而被緊固到輸入母線7a上的彎曲連接器70連接，并且L形的導電條74經由螺栓76a、墊片76b、78a和螺母76c、78b將母線7a連接到第一終端接線柱52a。當接觸器50在關閉狀態時，使用墊片79a和螺母79b將第二接觸器終端接線柱52b連接到第二或輸出端母線7b上以向焊絲輸送系統12和輸出端電纜58提供轉換的電力。
如圖4和5進一步所示，接觸器50也包括連接到螺線管觸發器60的軸68上的導電橋部件62，并且導電橋部件62可在橋部件62將接線柱52a和52b互相之間電連接的第一位置(圖4)和橋部件62從接線柱52分離從而電分離接觸器終端并抑制電流到達焊炬20和焊絲輸送系統12的第二位置(圖5)之間根據通過控制電路30傳輸到螺線管線圈66的接觸器控制信號32來進行移動。導電橋部件62可為任意合適的導電材料，并且可包括如圖4和5所示的面對終端接線柱52的觸點52c的導電觸點62a。接觸器50也包括彈簧86以將導電橋部件偏壓圖5的第二(打開)位置，從而隨著控制信號32的減少，接觸器50移向自動放故障的打開位置。如圖4所示，應用到螺線管線圈66的第一狀態的控制信號32引起螺線管軸68來將處于第一方向80(圖4)的橋部件移動到用來連接接線柱52a和52b的第一位置。應用第二信號狀態32將處于第二相對方向82(圖5)上的橋部件62移動到將橋部件62從接線柱52有效分離從而使接線柱52互相之間電分離的第二位置。
本發明的其它方面提供熱傳感器54作為接觸器50的零件，傳感器54可被安裝在任意適合的位置以測量接觸器溫度并向控制電路30(圖1)提供顯示接觸器50溫度的溫度信號56。傳感器54可為提供的任意裝置，并且接觸器溫度的顯示包括提供二進制信號顯示是否接觸器溫度在預定的閾值溫度之上或之下的裝置，包括但不限于熱電偶、自動調溫器、電熱調節器、RTDs等。在圖4和5所示的一個實例中，熱傳感器54安裝在接線柱52中的一個上。在另一個可能的實施例中，熱傳感器54a安裝在母線7a、7b的一個上來向控制電路30提供溫度信號56a。控制電路30進行操作以通過根據來自傳感器54(54a)的溫度信號56(或56a)和來自連接到輸出端8(圖1)的焊炬的觸發器信號38來控制接觸器50的操作狀態。在所示的實施例中，當焊炬觸發器24被觸發且溫度信號56(56a)顯示觸發器50在預定閾值溫度之下時，控制電路30提供第一狀態的信號32來使接觸器52短路。否則，當觸發器24沒有被觸發或接觸器50在閾值溫度或之下時，控制電路30提供第二狀態的信號32以使接線柱52互相分離。以這種方式，如果輸入6過熱，則熱傳感器54和控制電路30可有選擇性地抑制向焊炬電纜22供應焊接電流，可選擇閾值以對應于輸入連接6的高阻抗狀態或接線柱52的過熱，并且溫度信號56可視情況被用于控制電路30來改變操作者到高溫狀態。
本發明在此關于一個或多個示范性的實施方式或實施例被顯示和描述，盡管對于本領域技術人員在閱讀和理解說明書和附圖時同樣的改變和改進將出現。尤其是通過上述部件(裝配體、裝置、系統、電路和類似的)對于各種功能的執行，術語(包括對“裝置”的參考)用于描述如希望對應的部件，除非另外指出，對于任何執行所述部件的特定功能(如功能相等)，即使結構不相等于公開的在本發明的所示實例中執行功能的結構。另外，雖然本發明的特別特征僅僅對應于少數實施例中被公開的一個，如特征可結合其它實施例的一個或多個其它特征為任何給定的或特別的應用的可期望的和優點。術語“包括”、“具有”、“有”、“含有”，其中的變化被用在詳細描述和/或在權利要求中，如對于術語“包含”術語被期望包括在相似的方式。
權利要求
1.一種為焊炬提供焊絲和電力的便攜式焊絲輸送設備，其包含接觸器包括第一電終端，其連接到電源電纜，所述第一終端包含由基本上不含鋅的銅材料制成的第一接線柱；第二電終端，其包含由基本上不含鋅的銅材料制成的第二接線柱；導電橋部件，其可在所述橋部件將所述第一電終端電連接到所述第二電終端的第一位置和所述橋部件與所述第一和第二電終端中至少一個分離以使所述終端互相之間電分離的第二位置之間移動；和觸發器，其可根據接觸器控制信號來進行操作以在所述第一和第二位置之間有選擇性地移動所述橋部件，所述控制信號具有所述觸發器移動所述橋部件到所述第一位置的第一狀態，和所述觸發器移動所述橋部件到所述第二位置的第二狀態；輸出端，其連接到所述第二接觸器終端來向焊炬電纜提供電力和焊絲；和機動化焊絲輸送系統，其包括電動機和由所述電機驅動的輸送輥子以將焊絲從焊絲供應源引導到所述輸出端來通過所述焊炬電纜向焊接操作供應所述焊絲。
2.根據權利要求1所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述接觸器包含熱傳感器。
3.根據權利要求2所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述熱傳感器為熱電偶、自動調溫器、電熱調節器和RTDs中之一。
4.根據權利要求2所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述熱傳感器安裝在所述第一和第二接線柱中之一上。
5.根據權利要求2所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述輸入端還包含連接于所述接觸器、所述輸出端、所述熱傳感器和所述機動化焊絲輸送系統上的控制電路，可對所述控制電路進行操作以通過根據來自所述熱傳感器的溫度信號和來自連接到所述輸出端的觸發器信號提供所述接觸器控制信號來控制所述接觸器的操作狀態。
6.根據權利要求5所述便攜式焊絲輸送設備，其中當焊炬的觸發器被觸發且所述溫度信號顯示所述接觸器位于預定閾值溫度之下時，所述控制電路提供所述第一狀態的所述接觸器控制信號，并且當所述觸發器沒有被觸發時或當所述接觸器在所述閾值溫度之上時，其中所述控制電路提供所述第二狀態的所述接觸器控制信號。
7.根據權利要求2所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述第一和第二接線柱分別包含具有螺紋體部分和頭的銅或碲銅主體，且其中當所述橋部件在所述第一位置時，所述接線柱分別包含同所述橋部件電接觸的導電接線柱觸點。
8.根據權利要求7所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述導電接線柱觸點包含鋅合金。
9.根據權利要求2所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述導電橋部件包含橋主體和導電橋觸點以用于在所述橋部件在所述第一位置時與接線柱電接觸。
10.根據權利要求9所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述導電橋觸點包含鋅合金。
11.根據權利要求1所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述第一和第二接線柱分別包含具有螺紋體部分和頭的銅或碲銅主體，且其中當所述橋部件在所述第一位置時，所述接線柱分別包含同所述橋部件電接觸的導電接線柱觸點。
12.根據權利要求11所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述導電接線柱觸點包含鋅合金。
13.根據權利要求1所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述導電橋部件包含橋主體和導電橋觸點以用于在所述橋部件在所述第一位置時與接線柱電接觸。
14.根據權利要求13所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述導電橋觸點包含鋅合金。
15.根據權利要求1所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述觸發器是螺線管。
16.根據權利要求1所述便攜式焊絲輸送設備，其中所述第一和第二接線柱由銅或碲銅材料制成。
17.便攜式焊絲輸送設備的接觸器，其包括第一電終端，其連接到電源電纜，所述第一終端包含由基本上不含鋅的銅材料制成的第一接線柱；第二電終端，其包含由基本上不含鋅的銅材料制成的第二接線柱；導電橋部件，其可在所述橋部件將所述第一電終端電連接到所述第二電終端的第一位置和所述橋部件與所述第一和第二電終端中至少一個分離以使所述終端互相之間電分離的第二位置之間移動；和觸發器，其可根據接觸器控制信號來進行操作以在所述第一和第二位置之間有選擇性地移動所述橋部件，所述控制信號具有所述觸發器移動所述橋部件到所述第一位置的第一狀態，和所述觸發器移動所述橋部件到所述第二位置的第二狀態。
18.根據權利要求17所述接觸器，還包含提供所述接觸器的溫度的溫度信號指示的熱傳感器。
19.根據權利要求18所述接觸器，其中所述熱傳感器安裝在所述第一和第二接線柱中之一上。
20.根據權利要求17所述接觸器，其中當所述橋部件在所述第一位置時，所述第一和第二接線柱分別包含用于同所述橋部件電接觸的導電接線柱觸點，所述導電接線柱觸點包含鋅合金。
21.根據權利要求17所述接觸器，其中所述導電橋部件包含橋主體和當所述橋部件在所述第一位置時同接線柱接觸的導電橋觸點，所述導電橋觸點包含鋅合金。
22.根據權利要求17所述接觸器，其中所述第一和第二接線柱由銅或碲銅材料制成。
全文摘要
一種為焊炬提供焊絲和電力的便攜式焊絲輸送設備，其包括含有第一第二銅或碲銅終端接線柱的接觸器，移向電接觸或分離端的導電橋部件，并且根據控制信號來控制橋移動的觸發器。接觸器也可包括熱傳感器，焊絲輸送設備可包括控制電路以根據來自熱傳感器的溫度信號和來自焊炬的觸發器信號提供接觸器控制信號。
文檔編號B23K9/10GK1919517SQ200610101880
公開日2007年2月28日 申請日期2006年7月12日 優先權日2005年8月17日
發明者肯尼斯·L.·賈斯蒂斯 申請人:林肯環球公司