CN110605474A - 一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置 - Google Patents

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王聂龙
雷雅婷
符书豪
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王庆合
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Abstract

本发明提供了一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，包括龙门架、工作台、主机头；所述龙门架固定在工作台上，龙门架上有条形槽，主机头安装在条形槽中并可沿条形槽移动；在垂直投影上，条形槽中线与工作台的中线相垂直。本发明可实现工件空间三维曲线厚板焊缝的搅拌摩擦焊接作业；焊接过程中，可以保证回抽装置沿焊缝连续、平滑运动，且与焊接方向的保持一定角度，提高焊接质量；主机头采用三组同步驱动的空间结构，约束刚度高、负载能力强；对称布置定长拉压杆件，结构简单、动态性能更好；球形铰链，承载能力大、可靠性高、便于制造装配，特别适用于顶锻力要求较高的搅拌摩擦焊接场合。

Description

一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置
技术领域
本发明涉及一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，属于焊接技术与装备制造领域。
背景技术
在焊接领域，搅拌摩擦焊技术被誉为三十年来“最具创造性”的发明，实际生产中，常规的搅拌摩擦焊技术与装备只能满足铝合金/镁合金等轻合金一维直线或者简单的二位平面曲线的焊接要求，无法满实现空间曲线的焊接。
产品轻量化及小型化已经成为时代发展的必然趋势，随着产品结构精细化设计，空间三维曲线焊缝越来越多的出现在实际应用中，因此，对三维搅拌摩擦焊装备的需求日益迫切。由于焊接时焊接主轴与焊缝切线方向具有一定的倾斜角度，为满足空间曲线焊缝的焊接，搅拌摩擦焊主机头具备连续调姿与实时改变焊接倾角的功能。
市场上现有可焊接空间曲线的搅拌摩擦焊装置多为串联结构，刚度、承载力以及使用寿命都较低，无法长时间满足顶锻力要求较大的厚板的焊接需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，该同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置可实现工件空间三维曲线厚板焊缝的搅拌摩擦焊接作业，且约束刚度高、负载能力强、承载能力大、可靠性高，特别适用于顶锻力要求较高的搅拌摩擦焊接场合。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，包括龙门架、工作台、主机头；所述龙门架固定在工作台上，龙门架上有条形槽，主机头安装在条形槽中并可沿条形槽移动；在垂直投影上，条形槽中线与工作台的中线相垂直。
所述龙门架包括基座，基座为多边形筒状，基座内安装有三组导轨丝杠装置，三组导轨丝杠装置底部安装动平台，动平台上固定主电机，主电机输出轴朝下并安装回抽机构。
所述三组导轨丝杠装置以正三角形等高安装。
每组导轨丝杠装置包含两个导轨丝杠装置，每组内两个导轨丝杠装置并列安装，导轨丝杠装置前端有滑块，滑块上可转动固定有连杆，连杆下端可转动固定动平台。
所述导轨丝杠装置每组有一电机，电机带动导轨丝杠装置上的滑块沿垂直方向移动。
所述导轨丝杠装置每组安装在一同步装置上，电机同步带动两个导轨丝杠装置上的滑块。
在导轨丝杠装置上的滑块位于同一高度时，所述动平台的垂直中线重合于基座的垂直中线。
所述主机头在龙门架的条形槽上的位置由龙门架控制。
本发明的有益效果在于：可实现工件空间三维曲线厚板焊缝的搅拌摩擦焊接作业；焊接过程中，可以保证回抽装置沿焊缝连续、平滑运动，且与焊接方向的保持一定角度，提高焊接质量；主机头采用三组同步驱动的空间结构，约束刚度高、负载能力强；对称布置定长拉压杆件，结构简单、动态性能更好；球形铰链，承载能力大、可靠性高、便于制造装配，特别适用于顶锻力要求较高的搅拌摩擦焊接场合。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中主机头的结构示意图；
图3是图2中除基座外的主机头正视结构示意图；
图4是图2中除基座外的主机头俯视结构示意图
图中：1-龙门架，2-工作台，3-主机头，4-基座，5-第一导轨丝杠装置，6-第二导轨丝杠装置，7-第三导轨丝杠装置，8-第四导轨丝杠装置，9-第五导轨丝杠装置，10-第六导轨丝杠装置，11-第一滑块，12-第一驱动电机，13-第一连杆，14-第一同步装置，15-第二连杆，16-第二滑块，17-第三滑块，18-第二驱动电机，19-第三连杆，20-第二同步装置，21-第四连杆，22-第四滑块，23-第五滑块，24-第三驱动电机，25-第五连杆，26-第三同步装置，27-第六连杆，28-第六滑块，29-动平台，30-主电机，31-回抽机构。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1至图4所示的一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，包括龙门架1、工作台2、主机头3；所述龙门架1固定在工作台2上，龙门架1上有条形槽，主机头3安装在条形槽中并可沿条形槽移动；在垂直投影上，条形槽中线与工作台2的中线相垂直。
所述龙门架1包括基座4，基座4为多边形筒状，基座4内安装有三组导轨丝杠装置，三组导轨丝杠装置底部安装动平台29，动平台29上固定主电机30，主电机30输出轴朝下并安装回抽机构31。
所述三组导轨丝杠装置以正三角形等高安装。
每组导轨丝杠装置包含两个导轨丝杠装置，每组内两个导轨丝杠装置并列安装，导轨丝杠装置前端有滑块，滑块上可转动固定有连杆，连杆下端可转动固定动平台29。
所述导轨丝杠装置每组有一电机，电机带动导轨丝杠装置上的滑块沿垂直方向移动。
所述导轨丝杠装置每组安装在一同步装置上，电机同步带动两个导轨丝杠装置上的滑块。
在导轨丝杠装置上的滑块位于同一高度时，所述动平台29的垂直中线重合于基座4的垂直中线。
所述主机头3在龙门架1的条形槽上的位置由龙门架1控制。
第一导轨丝杠装置5、第二导轨丝杠装置6、第三导轨丝杠装置7、第四导轨丝杠装置8、第五导轨丝杠装置9、第六导轨丝杠装置10、第一滑块11、第一驱动电机12、第一连杆13、第一同步装置14、第二连杆15、第二滑块16、第三滑块17、第二驱动电机18、第三连杆19、第二同步装置20、第四连杆21、第四滑块22、第五滑块23、第三驱动电机24、第五连杆25、第三同步装置26、第六连杆27、第六滑块28。
以图示为例，主机头3安装在龙门1上，是三自由度并联机器人，在所述龙门1和所述工作台2的共同作用下，可完成相对于焊件水平三维方向的运动。所述回抽式三维并联搅拌摩擦焊主机头3包括基座4、第一导轨丝杠装置5、第二导轨丝杠装置6、第三导轨丝杠装置7、第四导轨丝杠装置8、第五导轨丝杠装置9、第六导轨丝杠装置10、第一驱动电机12、第二驱动电机18、第三驱动电机24、第一同步装置14、第二同步装置20、第三同步装置26、第一滑块11、第二滑块16、第三滑块17、第四滑块22、第五滑块23、第六滑块28，第一连杆13、第二连杆15、第三连杆19、第四连杆21、第五连杆25、第六连杆27、动平台29、主电机30、回抽装置31。基座4安装于龙门1，龙门1可驱动基座4横向移动。第一导轨丝杠装置5、第二导轨丝杠装置6、第三导轨丝杠装置7、第四导轨丝杠装置8、第五导轨丝杠装置9、第六导轨丝杠装置10以每两个为一组，共三组，其中：第一导轨丝杠装置5、第二导轨丝杠装置6为一组；第三导轨丝杠装置7、第四导轨丝杠装置8为一组；第五导轨丝杠装置9、第六导轨丝杠装置10为一组。第一导轨丝杠装置5、第二导轨丝杠装置6、第三导轨丝杠装置7、第四导轨丝杠装置8、第五导轨丝杠装置9、第六导轨丝杠装置10分别等高度竖直安装在基座4内侧，同组的位于同一平面(第一导轨丝杠装置5、第二导轨丝杠装置6位于同一平面；第三导轨丝杠装置7、第四导轨丝杠装置8位于同一平面；第五导轨丝杠装置9、第六导轨丝杠装置10位于同一平面)。三组导轨丝杠装置所在平面呈环形等夹角、等距离包围基座4中心轴线。第一驱动电机12、第二驱动电机18、第三驱动电机24共三个，分别安装在三组导轨丝杠装置上，每组各一个。第一同步装置14、第二同步装置20、第三同步装置26共三个，分别安装在三组导轨丝杠装置上，每组的同步装置连接各自组的驱动电机和另一个未安装驱动电机的导轨丝杠装置。第一同步装置14连接第一驱动电机12和第二导轨丝杠装置6；第二同步装置20连接第二驱动电机18和第四导轨丝杠装置8；第三同步装置26连接第三驱动电机24和第六导轨丝杠装置10。同组的导轨丝杠装置被组内驱动电机同步双轴驱动。第一滑块11、第二滑块16、第三滑块17、第四滑块22、第五滑块23、第六滑块28共六个，每个导轨丝杠装置安装一个，丝杠转动可带动滑块上下滑动。第一连杆13、第二连杆15、第三连杆19、第四连杆21、第五连杆25、第六连杆27共六个，一端分别与六个滑块以球副连接，另一端全部以球副连接在动平台29上。动平台29与第一连杆13、第二连杆15、第三连杆19、第四连杆21、第五连杆25、第六连杆27以球副连接，动平台29在六个连杆直接驱动下可完成竖直方向移动和绕水平轴转动。主电机30安装在动平台29中央。回抽装置31安装在动平台29下端，与主电机30连接。
本发明的工作原理为：首先将工件安装在焊件进给装置2上，焊件进给装置2带动焊件进给，根据焊件的几何形状、焊缝的几何形状、焊接的工艺要求，系统自动编制加工路径。然后由控制系统联动控制龙门1、焊件进给装置2，使回抽式三维并联搅拌摩擦焊主机头3上的回抽装置31移动至指定位置。主电机30工作使搅拌头31转动，控制系统联动控制并联搅拌焊动力头3上的三个驱动电机，使回抽装置31中的搅拌工具插入焊缝，并与焊接方向呈一定夹角沿着焊缝连续、平滑的移动，完成焊接。

Claims (8)

1.一种同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，包括龙门架(1)、工作台(2)、主机头(3)，其特征在于：所述龙门架(1)固定在工作台(2)上，龙门架(1)上有条形槽，主机头(3)安装在条形槽中并可沿条形槽移动；在垂直投影上，条形槽中线与工作台(2)的中线相垂直。
2.如权利要求1所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述龙门架(1)包括基座(4)，基座(4)为多边形筒状，基座(4)内安装有三组导轨丝杠装置，三组导轨丝杠装置底部安装动平台(29)，动平台(29)上固定主电机(30)，主电机(30)输出轴朝下并安装回抽机构(31)。
3.如权利要求2所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述三组导轨丝杠装置以正三角形等高安装。
4.如权利要求2所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：每组导轨丝杠装置包含两个导轨丝杠装置，每组内两个导轨丝杠装置并列安装，导轨丝杠装置前端有滑块，滑块上可转动固定有连杆，连杆下端可转动固定动平台(29)。
5.如权利要求4所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述导轨丝杠装置每组有一电机，电机带动导轨丝杠装置上的滑块沿垂直方向移动。
6.如权利要求5所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述导轨丝杠装置每组安装在一同步装置上，电机同步带动两个导轨丝杠装置上的滑块。
7.如权利要求4所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：在导轨丝杠装置上的滑块位于同一高度时，所述动平台(29)的垂直中线重合于基座(4)的垂直中线。
8.如权利要求1所述的同步驱动六杆回抽式三维并联搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述主机头(3)在龙门架(1)的条形槽上的位置由龙门架(1)控制。
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