CN110421231A - 旁轴送丝装置和增材制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旁轴送丝装置和增材制造系统，其涉及增材制造设备领域。该装置包括安装机构，其用于安装焊枪；行走机构，其包括固定部件和驱动部件，固定部件位于焊枪的外侧，驱动部件与固定部件连接并且驱动固定部件在焊枪的外周作周向运动；导丝机构，其安装在固定部件上并且具有朝向焊枪的导丝嘴，导丝机构具有活动部以调节导丝嘴的角度和/或导丝机构的长度。其能实时调整送丝方向及焊丝与焊枪之间夹角，从而保证成形质量及提高堆积效率。此外，本申请提供的增材制造系统，其通用性佳，自动化程度高，易于达到合适的送丝方向和角度，增材制造的效果佳。

Description

旁轴送丝装置和增材制造系统

技术领域

本发明涉及增材制造设备领域，具体而言，涉及一种旁轴送丝装置和增材制造系统。

背景技术

丝材电弧增材制造技术(Wire and Arc Additive Manufacture,WAAM)无需模具，与铸造、锻造工艺相比，生产制造时间短、产品灵活性好，与粉末增材制造相比，WAAM成形件材料利用率更高，WAAM虽然成形精度稍差，但其材料适用范围广、效率高、成本低，是与激光增材制造方法优势互补的3D增材成形技术。然而，通常所采用的旁轴送丝装置通用性差、自动化程度低、操作复杂，成本高，且往往达不到理想的送丝方向及角度，从而影响增材制造的效果及效率。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种旁轴送丝装置，其能根据工艺需求实时调整送丝方向及焊丝与焊枪之间夹角，从而保证成形质量及提高堆积效率。

本发明的目的还包括，例如，提供了一种增材制造系统，其通用性佳，自动化程度高，易于达到合适的送丝方向和角度，增材制造的效果佳。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种旁轴送丝装置，其包括：

安装机构，其用于安装焊枪；

行走机构，其包括固定部件和驱动部件，所述固定部件位于所述焊枪的外侧，所述驱动部件与所述固定部件连接并且驱动所述固定部件在所述焊枪的外周作周向运动；

导丝机构，其安装在所述固定部件上并且具有朝向所述焊枪的导丝嘴，所述导丝机构具有活动部以调节所述导丝嘴的角度和/或所述导丝机构的长度。

在可选的实施方式中，所述导丝机构还包括导丝管，所述导丝管固定在所述固定部件上，所述活动部固定在所述导丝管的出口端，所述活动部连通所述导丝管与所述导丝嘴并且能够调节所述导丝嘴的角度和/或所述导丝机构的长度。

在可选的实施方式中，所述活动部包括球状导丝部和活动导丝部，所述球状导丝部的进口端固定在所述导丝管上，所述活动导丝部的进口端套设在所述球状导丝部的外部，所述导丝嘴套设在所述活动导丝部的出口端，且所述活动导丝部能够相对所述球状导丝部转动和/或伸缩。

在可选的实施方式中，所述活动导丝部的两端分别设置有球形腔和直管腔，所述球状导丝部可转动地设置于所述球形腔，所述直管腔可伸缩地插设于所述导丝嘴。

在可选的实施方式中，所述安装机构包括环形筒和用于固定所述焊枪的安装部，所述安装部设置在所述环形筒的内壁上并且能够相对所述环形筒的内壁伸长或缩短。

在可选的实施方式中，所述安装机构具有环形齿条，所述环形齿条套设于所述环形筒的外壁，所述驱动部件包括驱动电机和能够与所述环形齿条啮合的齿轮，所述驱动电机驱动所述齿轮沿所述环形齿条周向运动并带动所述固定部件周向运动；

优选地，所述驱动部件还包括用于对所述齿轮进行定位的定位导向轴，所述齿轮安装于所述定位导向轴，所述定位导向轴的两端面分别抵靠于所述环形筒的上下端面。

在可选的实施方式中，所述行走机构还包括支架，所述支架的一端与所述固定部件连接，所述支架的另一端滑设在所述安装机构上；

优选地，所述支架包括连杆和滑动架，所述连杆与所述固定部件连接，所述滑动架为两个且分别连接至所述连杆的两端，所述滑动架滑设于所述安装机构上；

优选地，所述滑动架设置有导向轮，所述导向轮滑设于所述环形筒的内壁。

在可选的实施方式中，所述行走机构还包括位置调节部件，所述位置调节部件与所述固定部件连接并且能够使所述行走机构安装或拆卸于所述安装机构上；

优选地，所述位置调节部件包括螺杆和弹性件，在所述固定部件上设有与所述螺杆配合的螺孔，所述螺杆穿过所述螺孔并通过所述弹性件与所述连杆连接。在可选的实施方式中，所述行走机构为多个且分别独立地固定至所述安装机构的外侧，所述导丝机构也为多个且与多个所述行走机构一一对应。

一种增材制造系统，其包括上述旁轴送丝装置。

本发明实施例的有益效果包括，例如：本申请提供的旁轴送丝装置通过设置行走机构使得行走机构能够带动导丝机构在焊枪的外周作周向运动，同时利用导丝机构的活动部以调节导丝嘴的角度和/或导丝机构的长度，能够保证导丝嘴具有良好的送丝角度，实现较好的焊接效果，保证成形质量及提高堆积效率。此外，本申请提供的增材制造系统，其通用性佳，自动化程度高，易于达到合适的送丝方向和角度，增材制造的效果佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的旁轴送丝装置在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的旁轴送丝装置在第二视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的旁轴送丝装置的安装机构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的旁轴送丝装置的行走机构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的旁轴送丝装置的导丝机构的结构示意图。

图标：100-旁轴送丝装置；110-安装机构；111-环形齿条；112-环形筒；1121-安装孔；113-安装部；120-行走机构；121-固定部件；122-驱动部件；1221-驱动电机；1222-定位导向轴；1223-齿轮；123-位置调节部件；1231-螺杆；1232-弹性件；124-支架；1241-连杆；1242-滑动架；1243-导向轮；1244-第一连杆；1245-第二连杆；130-导丝机构；131-导丝管；1311-竖直导丝管；1312-弧形导丝管；132-活动部；1321-球状导丝部；1322-活动导丝部；1323-第一固定件；1324-第二固定件；133-导丝嘴；200-焊枪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例

请参考图1和图2，本实施例提供了一种旁轴送丝装置100，其包括安装机构110、行走机构120和导丝机构130。

安装机构110用于安装焊枪200，其具体结构请结合参阅图2和图3：

安装机构110包括环形齿条111、环形筒112和安装部113。

本申请中，环形齿条111设置于环形筒112的外壁上，且与环形筒112固定连接。具体到本申请中是采用螺钉将环形齿条111与环形筒112连接，应理解，在其他实施方式中，也可以采用焊接、卡接等方式实现固定连接。本申请中的环形齿条111作为环形轨道的一种，用于与行走机构120配合以实现行走机构120在环形齿条111上运动，应理解，在其他实施方式中，环形轨道还可以是环形的滑槽或滑轨，而行走机构120对应设置相应的可滑动的齿轮即可。而本申请中的安装部113用于固定焊枪，具体地，安装部113设置在环形筒112的内壁上并且能够相对环形筒的内壁伸长或缩短，用于配合不同大小尺寸的焊枪200，从而实现对焊枪200的松紧调节。本实施例中，在环形筒112的周向方向均匀设置有安装孔1121，安装部113为杆状结构，其安装部113的一端能够可伸缩的安装于安装孔1121内，从而调节安装部113伸出安装孔1121的长度，安装部113的另一端能够抵持焊枪200的侧壁从而将焊枪200固定在环形筒112内。具体到本实施例中，安装孔1121内设置有内螺纹，而安装部113上设置有外螺纹，通过螺纹连接旋转的方式以调节安装部113在安装孔1121内的长度，使得安装部113能够适应各种不同大小尺寸的焊枪200。为了保证安装部113与焊枪200连接的稳定性，本实施例中，设置有多个安装部113，例如为3-6个。对应的，环形筒112的周向方向上对应设置多个安装孔1121，多个安装部113分别抵紧焊枪200的侧壁，从而通过多点实现对焊枪200的位置的固定，有效的保证了焊枪200位置的稳定性。

行走机构120的具体结构请结合参阅图2和图4：

本实施例中，行走机构120包括固定部件121、驱动部件122、位置调节部件123和支架124。

固定部件121大致为长方体结构，其用于安装固定导丝机构130。本实施例中，固定部件121可以连接于安装机构110上，也可以不与安装机构110连接，仅仅位于安装机构110的外侧，并绕安装机构110的外周作圆周运动。

本实施例中，通过支架124实现将固定部件121连接至安装机构110上，具体地，支架124的一端与固定部件121连接，支架的另一端滑设在安装机构110上。其中，支架124包括连杆1241和滑动架1242，连杆1241与固定部件121连接，本实施例中，连杆1241包括第一连杆1244和第二连杆1245，所述第一连杆1244大致为长方体形，其设置有用于卡设第二连杆1245的凹槽，第二连杆1245大致为“凵”字形，其包括两根竖杆和垂直连接至两根竖杆之间的横杆，横杆通过螺栓固定至第一连杆1244的凹槽内。

滑动架1242为两个且分别连接至连杆1241的两端(也即是第二连杆1245的两端)，滑动架1242滑设于安装机构110上。滑动架1242设置有导向轮1243，导向轮1243滑设于环形筒112的内壁。具体来说，由于本实施例中，滑动架1242为两个，对应的导向轮1243为两个，且分别与环形筒112的顶部和底部的内壁接触并能相对于环形筒112滑动。也即是，两个滑动架1242之间的间距略大于环形筒112的高度，从而环形筒112能够卡设在两个滑动架1242之间，而滑动架1242上安装的导向轮1243能够与环形筒112的内壁接触并沿着环形筒112的内壁进行滑动，从而带动固定部件121整体运动。

驱动部件122设置于固定部件121的下方，且与固定部件121连接并且驱动固定部件121在焊枪200的外周作圆周运动。本实施例中的驱动部件122包括驱动电机1221、定位导向轴1222和齿轮1223，该齿轮1223设置于定位导向轴1222上，驱动部件122与齿轮1223传动连接，定位导向轴1222的上下端面分别抵靠于环形筒112的上下端面，齿轮1223与环形齿条111啮合并能在环形齿条111上运动。本实施例中，驱动电机1221带动齿轮1223转动，齿轮1223与环形齿条111配合以进行滑动，同时带动定位导向轴1222上的上下端面在环形筒112的上下端面上滑动。应理解，在本发明的其他实施方式中，还可以采用除了环形齿条111和齿轮1223的配合方式之外的传动方式进行运动，例如：滑轨和滑块、滑槽和滑轮、链条和齿轮等等。

在驱动部件122带动固定部件121进行运动时，滑动架1242上的导向轮1243也随之在环形筒112的内壁上滑动，本申请中，通过定位导向轴1222、两个导向轮1243的设置能够很好的将齿轮1223固定在环形齿条111上，有效避免齿轮1223在环形齿条111上运动时发生偏移或脱落的情况。

本实施例中，位置调节部件123与固定部件121连接并且能够使行走机构120安装或拆卸于安装机构110上，进而压紧驱动部件122和环形齿条111，位置调节部件123能够有效避免出现驱动部件122的齿轮1223与环形齿条111连接松动的情况。具体地，本实施例中，位置调节部件123包括螺杆1231和弹性件1232，在固定部件121上设置有与螺杆1231配合的螺孔(未图示)，螺杆1231穿过螺孔并通过弹性件1232与连杆1241的第一连杆1244连接。第一连杆1244在螺杆1231的带动下能够上下运动从而带动整个固定部件121以及连接至第二连杆1245上的滑动架1242一并靠近或远离环形筒112，进而能够更好的调节驱动部件122和环形齿条111之间的间隙。

导丝机构130的具体结构请参阅图2和图5：

导丝机构130包括依次连通的导丝管131、活动部132以及导丝嘴133。

本实施例中，导丝管131与固定部件121连接，随着固定部件121的运动而运动，从而实现导丝机构130在安装机构110上全位置的移动。本实施例中，导丝管131包括竖直导丝管1311和弧形导丝管1312，竖直导丝管1311与弧形导丝管1312连通，竖直导丝管1311连接至固定部件121，弧形导丝管1312的出口端朝向焊枪200且与活动部132固定连接。本申请中，利用弧形导丝管1312使得进丝更加贴近焊枪200，使得进丝的方向更加准确。

活动部用于连通导丝管131和导丝嘴133并且能够调节导丝嘴133的角度和/或导丝机构130的长度。具体地，活动部132包括球状导丝部1321和活动导丝部1322，球状导丝部1321的进口端固定在导丝管131上，活动导丝部1322的进口端套设在球状导丝部1321的外部，导丝嘴133套设在活动导丝部1322的出口端，且活动导丝部1322能够相对球状导丝部1321转动和/或伸缩。

活动导丝部1322相对球状导丝部1321转动和/或伸缩的方式有多种，本申请中仅作为一种示例：

该活动导丝部1322的两端分别设置有球形腔(图未示)和直管腔(图未示)，并且活动导丝部1322设置有第一固定件1323和第二固定件1324，球状导丝部1321可转动地设置于球形腔，活动导丝部1322对应于球形腔的位置开设有第一螺纹孔(图未示)，第一固定件1323连接至第一螺纹孔内且抵靠球状导丝部1321从而将活动导丝部1322和球状导丝部1321固定。直管腔可伸缩地插设于导丝嘴133内，导丝嘴133对应于直管腔的位置开设有第二螺纹孔(图未示)，第二固定件1324连接至第二螺纹孔内以抵靠活动导丝部1322。

在需要调节导丝嘴133的送丝角度时，只需要松动第一固定件1323，使得活动导丝部1322和球状导丝部1321之间发生松动，使得球状导丝部1321可以在球形腔内转动至所需角度，然后拧紧第一固定件1323即可实现固定。在需要调节导丝嘴133的长度时，松动第二固定件1324，使得活动导丝部1322导丝嘴133之间发生松动，使导丝嘴133沿着活动导丝部1322的下部滑动以调节活动导丝部1322的长度，从而调节送丝的长度。

根据本实施例提供的一种旁轴送丝装置100的工作原理是：利用安装机构110将焊枪200进行固定，根据增材制造需求选用合适牌号焊丝并安装，随后利用行走机构120带动导丝机构130在焊枪的外周作周向运动，能够调节导丝机构130相对于焊枪200的送丝的位置，此外，本申请中，导丝机构130利用活动部132能够调节送丝的角度和/或导丝机构的130长度，确保良好的送丝角度，实现较好的焊接效果，保证成形质量及提高堆积效率。本申请中，行走机构120为多个且分别独立地连接至安装机构110，导丝机构130也为多个且与多个行走机构120一一对应。通过设置多个导丝机构130能够实现本申请提供的旁轴送丝装置100具有多丝同步或异步送进的能力，通用性更强、更节约成本。

综上所述，本申请提供的旁轴送丝装置100能够调节送丝的角度和长度，确保良好的送丝角度，实现较好的焊接效果，保证成形质量及提高堆积效率。此外，本申请提供的增材制造系统，其通用性佳，自动化程度高，易于达到合适的送丝方向和角度，增材制造的效果佳。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种旁轴送丝装置，其特征在于，其包括：

安装机构，其用于安装焊枪；

行走机构，其包括固定部件和驱动部件，所述固定部件位于所述焊枪的外侧，所述驱动部件与所述固定部件连接并且驱动所述固定部件在所述焊枪的外周作周向运动；

导丝机构，其安装在所述固定部件上并且具有朝向所述焊枪的导丝嘴，所述导丝机构具有活动部以调节所述导丝嘴的角度和/或所述导丝机构的长度。

2.根据权利要求1所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述导丝机构还包括导丝管，所述导丝管固定在所述固定部件上，所述活动部固定在所述导丝管的出口端，所述活动部连通所述导丝管与所述导丝嘴并且能够调节所述导丝嘴的角度和/或所述导丝机构的长度。

3.根据权利要求2所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述活动部包括球状导丝部和活动导丝部，所述球状导丝部的进口端固定在所述导丝管上，所述活动导丝部的进口端套设在所述球状导丝部的外部，所述导丝嘴套设在所述活动导丝部的出口端，且所述活动导丝部能够相对所述球状导丝部转动和/或伸缩。

4.根据权利要求3所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述活动导丝部的两端分别设置有球形腔和直管腔，所述球状导丝部可转动地设置于所述球形腔，所述直管腔可伸缩地插设于所述导丝嘴。

5.根据权利要求1所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述安装机构包括环形筒和用于固定所述焊枪的安装部，所述安装部设置在所述环形筒的内壁上并且能够相对所述环形筒的内壁伸长或缩短。

6.根据权利要求5所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述安装机构具有环形齿条，所述环形齿条套设于所述环形筒的外壁，所述驱动部件包括驱动电机和能够与所述环形齿条啮合的齿轮，所述驱动电机驱动所述齿轮沿所述环形齿条周向运动并带动所述固定部件周向运动；

优选地，所述驱动部件还包括用于对所述齿轮进行定位的定位导向轴，所述齿轮安装于所述定位导向轴，所述定位导向轴的两端面分别抵靠于所述环形筒的上下端面。

7.根据权利要求5所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述行走机构还包括支架，所述支架的一端与所述固定部件连接，所述支架的另一端滑设在所述安装机构上；

优选地，所述支架包括连杆和滑动架，所述连杆与所述固定部件连接，所述滑动架为两个且分别连接至所述连杆的两端，所述滑动架滑设于所述安装机构上；

优选地，所述滑动架设置有导向轮，所述导向轮滑设于所述环形筒的内壁。

8.根据权利要求7所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述行走机构还包括位置调节部件，所述位置调节部件与所述固定部件连接并且能够使所述行走机构安装或拆卸于所述安装机构上；

优选地，所述位置调节部件包括螺杆和弹性件，在所述固定部件上设有与所述螺杆配合的螺孔，所述螺杆穿过所述螺孔并通过所述弹性件与所述连杆连接。

9.根据权利要求1所述的旁轴送丝装置，其特征在于，所述行走机构为多个且分别独立地固定至所述安装机构的外侧，所述导丝机构也为多个且与多个所述行走机构一一对应。

10.一种增材制造系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的旁轴送丝装置。