CN118046065A - 用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电弧增材设备技术领域，尤其涉及一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，包括固定模块用于安装并固定焊枪，固定模块上开设有弧形调节通槽；夹持模块用于夹持送丝嘴和调节送丝位姿，夹持模块安装在固定模块的弧形调节通槽处；气罩模块用于输入保护气体，气罩模块与固定模块连接。本发明采用可拆卸式模块化设计，通过增减夹持模块实现四丝、三丝、双丝和单丝四种模式的协调送丝，满足多自由度的多丝间夹角可调和多向增材，适用于多种电弧增材制造平台，可方便灵活的调节送丝位姿，随轴同动式气罩有利于高效保护熔覆过程，提高焊接效率和提高焊接质量，本发明解决了现有技术不能多丝、多向、丝间夹角灵活可调且熔覆过程保护性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及多丝电弧增材设备技术领域，尤其涉及一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块。
背景技术
增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术，而电弧增材就是采用电弧将金属丝熔化滴落逐层堆积加工成工件。氩弧增材制造是以氩气为保护气体、以坞棒为电极、以电弧为热源、以金属丝材为填充料的金属增材制造方法，因其可成形大型结构件、制造成本低、材料利用率高等优势，逐渐成为最具前景的金属增材制造技术之一。
随着电弧增材制造技术的不断发展，单一金属丝材的电弧增材制造技术已不能应对现代工业对金属复合材料以及功能梯度材料的应用需求，多丝复合的电弧增材制造技术逐渐成为主流研究方向。送丝角度、多丝间夹角、丝材与熔覆层间距、保护气体都是影响熔覆质量的重要工艺参数，为了满足电弧增材制造对多丝工艺的需求，新的送丝夹具不断涌现，如专利（雷卫宁, 薛冰, 陈世鑫, 等. 一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具及其熔覆工艺[P]. 申请号:201910618933.X）中设计了一种双丝送丝夹具，这种夹具能够同时送两种金属丝材，其结构设计便于调整送丝角度和送丝位置，但这种夹具固定了双丝间夹角为180°，不能满足目前对多丝间夹角灵活可调和多自由度的要求。
在现有技术中，送丝夹具主要集中在单丝和双丝，无法实时增减送丝夹具，且双丝间夹角调整不便或固定不可调，不能满足多丝电弧增材工艺对多送丝多自由度和送丝位姿灵活可调的要求，此外，保护气罩通常固定设置在增材成形的后方，由于焊枪与后置保护气罩之间始终存在间隙，使得在实际生产中会存在熔覆过程中处于电弧正下方的熔池保护性较差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，解决现有技术存在的无法实时增减送丝夹具、多丝间夹角调整不便或固定不可调，以及不能满足多丝电弧增材工艺对熔池保护性要求高和多送丝多自由度、多向增材、送丝位姿灵活可调的要求的问题。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，包括：
固定模块，用于安装并固定焊枪，所述固定模块上开设有弧形调节通槽；
夹持模块，用于夹持送丝嘴和调节送丝位姿，所述夹持模块安装在固定模块的弧形调节通槽处，并能够沿固定模块周向滑动；
气罩模块，用于输入保护气体，所述气罩模块与固定模块连接。
进一步，所述夹持模块包括连接板、调节板和丝嘴固定组件，所述连接板和调节板滑动连接，所述调节板和丝嘴固定组件滑动连接。
进一步，所述连接板上开设有横向调节槽，所述调节板上开设有纵向调节槽，所述调节板的一端穿设在横向调节槽中，所述纵向调节槽中穿设有第一限位螺栓，所述第一限位螺栓也穿设在横向调节槽中。
进一步，所述调节板的另一端开设有弧形调节孔，所述丝嘴固定组件上开设有第一螺纹孔和用于夹持送丝嘴的第一安装孔，所述第一螺纹孔中螺纹连接有第二限位螺栓，所述丝嘴固定组件上固定有滑动块，所述滑动块的一端穿设在弧形调节孔并通过第二限位螺栓进行限位固定。
进一步，所述连接板的一端开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔中螺纹连接有第三限位螺栓，所述连接板的一端穿设在弧形调节通槽中并通过第三限位螺栓进行限位固定。
进一步，所述固定模块的中间位置开设有夹持焊枪的第二安装孔，所述固定模块上还开设有第三螺纹孔，所述第三螺纹孔中螺纹连接有第四限位螺栓。
进一步，所述弧形调节通槽包括呈轴对称设置的第一弧形调节通槽和第二弧形调节通槽。
进一步，所述气罩模块包括壳体、多孔板和接气管口，所述接气管口安装在壳体上并与壳体内部连通，所述壳体的一端与固定模块连接，另一端与多孔板连接。
进一步，所述固定模块上固定有第一安装板，所述壳体上固定有第二安装板，所述第一安装板和第二安装板连接，所述第一安装板上开设有第四螺纹孔，所述第二安装板上对应于第四螺纹孔的位置开设有第五螺纹孔。
本发明的一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，采用可拆卸式模块化设计，将夹持模块安装在弧形调节通槽中，既可以实现实时增减夹持模块达到增减送丝的目的，又可以通过在弧形调节通槽中移动夹持模块达到调整双丝或多丝丝间夹角的目的，操作简单方便，能够满足多丝电弧增材工艺对多送丝多自由度和送丝位姿灵活可调的要求；本发明的一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块可通过增减夹持模块实现四丝、三丝、双丝和单丝四种模式的协调送丝，满足多丝间夹角可调和多向增材，并可以准确可靠、方便灵活的调节送丝位姿，解决了现有技术不能多丝、多向、丝间夹角灵活可调的问题；本发明的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的随轴同动式气罩模块有利于高效保护熔覆过程，有利于提高焊接效率和提高焊接质量；本发明的一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，可通过预设置多丝间夹角使焊枪与丝嘴在增材制造过程中始终保持前送丝的状态从而实现多向增材，解决了三轴平台无法转动焊枪的问题，以及避免了由于机器人转动焊枪导致震动从而影响精度的问题，适用于多种电弧增材制造平台。
附图说明
图1是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块实施例1的结构示意图；
图2是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块实施例2的结构示意
图3是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块实施例3的结构示意图；
图4是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的固定模块的放大结构示意图；
图5是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的夹持模块的结构示意图；
图6是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的丝嘴固定组件的放大结构示意图；
图7是本发明用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的气罩模块的放大结构示意图；
其中，固定模块1、连接板2、调节板3、丝嘴固定组件4、壳体5、多孔板6、接气管口7、送丝嘴8、焊枪9、第二安装孔10、第一弧形调节通槽11、第四螺纹孔12、第一安装板13、第三螺纹孔14、第二弧形调节通槽15、第二螺纹孔16、横向调节槽17、纵向调节槽18、第一安装孔19、滑动块20、弧形调节孔21、第二安装板22、第五螺纹孔23、夹持模块24、气罩模块25、第一螺纹孔26。
实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用原料、设备或仪器未注明生成厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例
请参照图1，本实施例的一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，包括固定模块1和夹持模块24。请参照图4，固定模块1用于安装并固定焊枪9，固定模块1上开设有弧形调节通槽，优选弧形调节通槽设置有两个，即弧形调节通槽包括呈轴对称设置的第一弧形调节通槽11和第二弧形调节通槽15，第一弧形调节通槽11和第二弧形调节通槽15均用于连接夹持模块24以及调节多丝间夹角。为了安装并固定焊枪9，在固定模块1的中间位置开设有用于夹持焊枪9的第二安装孔10，固定模块1的侧面还开设有第三螺纹孔14，第三螺纹孔14中螺纹连接有第四限位螺栓，第四限位螺栓用于固定焊枪9。
请参照图5，夹持模块24用于夹持送丝嘴8和调节送丝位姿，本实施例的夹持模块24设置有4个，4个夹持模块24均安装在固定模块1的弧形调节通槽处，并能够沿固定模块1周向滑动。
夹持模块24包括连接板2、调节板3和丝嘴固定组件41，连接板2和调节板3滑动连接，调节板3和丝嘴固定组件41滑动连接。具体的，连接板2上开设有横向调节槽17，调节板3上开设有纵向调节槽18，调节板3的一端滑动穿设在横向调节槽17中，纵向调节槽18中穿设有第一限位螺栓，第一限位螺栓也穿设在横向调节槽17中，调节板3的一端在横向调节槽17中滑动并通过第一限位螺栓进行限位，以实现丝嘴相对于焊枪9的位置调节。连接板2的一端开设有第二螺纹孔16，第二螺纹孔16中螺纹连接有第三限位螺栓，连接板2的一端穿设在弧形调节通槽中并通过第三限位螺栓进行限位固定。
请参照图6，调节板3的另一端开设有弧形调节孔21，丝嘴固定组件41上开设有第一螺纹孔26和用于夹持送丝嘴8的第一安装孔19，第一螺纹孔26中螺纹连接有第二限位螺栓，丝嘴固定组件41上固定有滑动块20，滑动块20的一端穿设在弧形调节孔21并通过第二限位螺栓进行限位固定，通过滑动块20在弧形调节孔21中的滑动以实现夹持的送丝嘴8相对于焊枪9的角度调节。
请参照图7，本实施例的自动送丝夹具还包括用于输入保护气体的气罩模块25，气罩模块25与固定模块1连接，气罩模块25和固定模块1同轴设置，随轴同动式气罩有利于高效保护熔覆过程，有利于提高焊接效率和提高焊接质量。气罩模块25包括壳体5、多孔板6和接气管口7，接气管口7安装在壳体5上并与壳体5内部连通，壳体5的一端与固定模块1连接，另一端与多孔板6连接。
固定模块1上固定有第一安装板13，壳体5上固定有第二安装板22，第一安装板13和第二安装板22连接，第一安装板13上开设有第四螺纹孔12，第二安装板22上对应于第四螺纹孔12的位置开设有第五螺纹孔23，在第四螺纹孔12和第五螺纹孔23中螺纹连接螺钉或者螺栓，便可将固定模块1和气罩模块25连接在一起。
四个夹持模块24中，两对夹持模块24分别安装于第一弧形调节通槽11和第二弧形调节通槽15时，可实现两相邻丝间夹角范围为10°～180°的调节；四个夹持模块24中，三个夹持模块24同时安装于第一弧形调节通槽11（或第二弧形调节通槽15），且一个夹持模块24安装于第二弧形调节通槽15（或第一弧形调节通槽11）时，可实现两相邻丝间夹角范围为10°～180°的调节；四个夹持模块24同时安装于第一弧形调节通槽11（或第二弧形调节通槽15）时，可以实现两相邻丝间夹角范围为10°～120°的调节。
根据空间自由度计算公式：F=6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P1，其中，F代表机构自由度，n代表活动构件的数目，P5代表只有1个自由度，有5个约束条件；P4代表只有2个自由度，有4个约束条件；P3代表有3个约束条件；P2代有2个约束条件；P1代表有1个约束条件，本实施例的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中，四个夹持模块的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的每个夹持模块有2个P5副，1个P3副，因此空间自由度计算如下：F=6*(1+3*4)-5*(2*4)-3*(1*4)=26，可实现26个空间自由度。
实施例
请参照图2，本实施例的一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，与上述实例1的主要区别在于，只使用三个用于调节送丝位姿和夹持送丝的夹持模块24。
在本实施例中，三个夹持模块24中，两个夹持组同时安装于第一弧形调节通槽11（或第二弧形调节通），且一个夹持模块24安装于第二弧形调节通槽15（或第一弧形调节通槽11）时，可实现两相邻丝间夹角范围为10°~180°的调节；三个夹持组同时安装于第一弧形调节通槽11（或第二弧形调节通）时，可以实现两相邻丝间夹角范围为10°~130°的调节。
本实施例的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中，三个夹持模块的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的每个夹持模块有2个P5副，1个P3副，因此空间自由度计算如下：F3=6*(1+3*3)-5*(2*3)-3*(1*3)=21，可实现21个空间自由度。
实施例
请参照图3，本实施例的一种用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，与上述实例1和实施例2的主要区别在于，只使用两个用于调节送丝位姿和夹持送丝嘴8的夹持模块24。
在本实施例中，两个夹持组中，一个夹持模块24安装于第一弧形调节通槽11（或第二弧形调节通槽15），另一个夹持模块24安装于第二弧形调节通（或第一弧形调节通）时，可实现两相邻丝间夹角范围为10°~180°的调节；两个夹持模块24同时安装于第一弧形调节通槽11（或第二弧形调节通槽15）时，可实现两相邻丝间夹角范围为10°~140°的调节。
本实施例的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中，两个夹持模块的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块中的每个夹持模块有2个P5副，1个P3副，因此空间自由度计算如下：F2=6*(1+3*2)-5*(2*2)-3*(1*2)=16，可实现16个空间自由度。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (9)
1.用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，包括：
固定模块，用于安装并固定焊枪，所述固定模块上开设有弧形调节通槽；
夹持模块，用于夹持送丝嘴和调节送丝位姿，所述夹持模块安装在固定模块的弧形调节通槽处，并能够沿固定模块周向滑动；
气罩模块，用于输入保护气体，所述气罩模块与固定模块连接。
2.根据权利要求1所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述夹持模块包括连接板、调节板和丝嘴固定组件，所述连接板和调节板滑动连接，所述调节板和丝嘴固定组件滑动连接。
3.根据权利要求2所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述连接板上开设有横向调节槽，所述调节板上开设有纵向调节槽，所述调节板的一端穿设在横向调节槽中，所述纵向调节槽中穿设有第一限位螺栓，所述第一限位螺栓也穿设在横向调节槽中。
4.根据权利要求3所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述调节板的另一端开设有弧形调节孔，所述丝嘴固定组件上开设有第一螺纹孔和用于夹持送丝嘴的第一安装孔，所述第一螺纹孔中螺纹连接有第二限位螺栓，所述丝嘴固定组件上固定有滑动块，所述滑动块的一端穿设在弧形调节孔并通过第二限位螺栓进行限位固定。
5.根据权利要求2所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述连接板的一端开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔中螺纹连接有第三限位螺栓，所述连接板的一端穿设在弧形调节通槽中并通过第三限位螺栓进行限位固定。
6.根据权利要求1所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述固定模块的中间位置开设有夹持焊枪的第二安装孔，所述固定模块上还开设有第三螺纹孔，所述第三螺纹孔中螺纹连接有第四限位螺栓。
7.根据权利要求1所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述弧形调节通槽包括呈轴对称设置的第一弧形调节通槽和第二弧形调节通槽。
8.根据权利要求1-7任一项所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述气罩模块包括壳体、多孔板和接气管口，所述接气管口安装在壳体上并与壳体内部连通，所述壳体的一端与固定模块连接，另一端与多孔板连接。
9.根据权利要求8所述的用于电弧增材制造的多自由度多路旁轴送丝夹具气罩模块，其特征在于，所述固定模块上固定有第一安装板，所述壳体上固定有第二安装板，所述第一安装板和第二安装板连接，所述第一安装板上开设有第四螺纹孔，所述第二安装板上对应于第四螺纹孔的位置开设有第五螺纹孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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