一種基于無線控制四自由度tig自動堆焊旋轉工作臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，包括Y軸移動臺和X軸移動臺，Y軸移動臺疊放在X軸移動臺的上表面，Y軸移動臺的頂面固定有蝸輪蝸桿減速器，Y軸移動臺的底部設置有絲杠軸，絲杠軸的兩端固定在絲杠軸固定座上，蝸輪蝸桿減速器側面固定有伺服電機，伺服電機和蝸輪蝸桿減速器內部的蝸桿軸通過聯軸器固定連接，蝸輪蝸桿減速器的頂面固定有轉臺盤；X軸移動臺的底部固定在基座轉臺盤上，X軸移動臺的底部設置有絲杠軸，絲杠軸的兩端固定在絲杠軸固定座上，Y軸移動臺上的伺服電機和X軸移動臺底部的伺服電機呈十字形分布；通過無線控制每個自由度的伺服電機運動使其合成運動可以合成所需的堆焊復雜零件的形狀軌跡。
【專利說明】
一種基于無線控制四自由度τ IG自動堆焊旋轉工作臺
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉工作臺，特別涉及一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，屬于惰性氣體保護下的電弧堆焊以及3D成型增材制造技術領域。
【背景技術】
[0002]目前關于TIG焊電弧堆焊的研究，均是應用于堆焊簡單的直壁零件或者圓柱零件。且受TIG焊自身焊接特性的影響，其堆焊成型質量易受多方面因素影響，因此對于復雜的零件堆焊受到了很大的限制。目前的TIG焊堆焊方式主要是移動TIG焊槍堆焊零件。此種方式容易引起送絲的不穩(wěn)定進而影響成型質量變差。且移動焊槍進行堆焊受到送絲方向及送絲角度的限制，難以堆出S型、V型、W型、Z型等及其組合形式的復雜零件。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題由于移動焊槍進行堆焊而可能引起送絲的不穩(wěn)定導致堆焊成型質量變差的情況，以及移動焊槍進行堆焊時受到送絲方向的限制的缺陷，和目前堆焊只能成型一些簡單的直壁和圓柱狀零件的局限，提供一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了如下的技術方案:
[0005]本發(fā)明本發(fā)明一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，包括Y軸移動臺和X軸移動臺，所述Y軸移動臺疊放在所述X軸移動臺的上表面，所述Y軸移動臺的頂面固定有蝸輪蝸桿減速器，所述Y軸移動臺的底部設置有絲杠軸，所述絲杠軸的兩端固定在絲杠軸固定座上，所述蝸輪蝸桿減速器側面固定有伺服電機，所述伺服電機和所述蝸輪蝸桿減速器內部的蝸桿軸通過聯軸器固定連接，所述蝸輪蝸桿減速器的頂面固定有轉臺盤;所述X軸移動臺的底部固定在基座轉臺盤上，所述X軸移動臺的底部設置有絲杠軸，所述絲杠軸的兩端固定在絲杠軸固定座上，所述Y軸移動臺上的所述伺服電機和所述X軸移動臺底部的所述伺服電機呈十字形分布;所述基座轉臺盤固定在蝸輪蝸桿減速器基座上，所述伺服電機上安裝有伺服電機無線收發(fā)系統模塊。
[0006]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述轉臺盤的外表面包裹有一圈轉臺盤套箍所述轉臺盤套箍通過固定螺栓與所述轉臺盤固定，所述轉臺盤的周固固定有若干螺旋頂緊桿。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述轉臺盤的底部連接轉臺軸承，所述轉臺軸承套裝在轉臺軸承座內，所述轉臺盤和所述蝸輪蝸桿減速器之間通過所述轉臺軸承連接。
[0008]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，兩個所述絲杠軸固定座與所述絲杠軸配合連接，所述絲杠軸與安裝在伺服電機安裝座上的所述伺服電機的軸端通過所述聯軸器固定連接，所述蝸輪蝸桿減速器基座的一端通過伺服電機固定座固定有所述伺服電機。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述基座轉臺盤和所述蝸輪蝸桿減速器基座之間通過基座轉臺軸承固定連接。
[0010]本發(fā)明所達到的有益效果是:該種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，是基于基座轉臺帶動工作臺整體轉動和X軸、Y軸分別移動以及旋轉工作臺繞自身轉動的四個自由度旋轉工作臺。其原理是通過無線控制伺服電機驅動蝸輪蝸桿轉臺，并驅動轉臺上的X、Y軸工作臺移動，再驅動可以在Y軸上移動的轉動工作臺。通過無線控制每個自由度的伺服電機運動使其合成運動可以堆焊出如S型、V型、W型、Z型等其他形狀的復雜零件。本發(fā)明工作臺可以保證堆焊過程中TIG焊槍不動和送絲過程的穩(wěn)定，進而保證了堆焊零件成型的穩(wěn)定性，由于TIG焊需保證送絲始終在焊接方向的前方，以確保穩(wěn)定可靠的送絲，因此本發(fā)明的最大特點就是通過變換工作臺的各自由度，使得在堆焊過程中保證了送絲嘴始終在焊接方向的前方穩(wěn)定的送絲。而且可以在不需要移動焊槍的情況下通過工作臺位姿的變換帶動堆焊母材隨動變換來完成復雜形狀零件的堆焊。本發(fā)明比焊接機器人帶動焊槍移動進行電弧堆焊成型更加穩(wěn)定。由于焊接機器人帶動焊槍移動或轉動等堆焊過程可能會引起焊絲熔滴過渡受焊槍的運動慣性和焊接的電弧吹力及熔滴重力等因素綜合影響導致堆焊局部成型變差進而影響整個堆焊成型質量。本發(fā)明可以通過工作臺的各自由度的相對位置的變換在保證堆焊復雜形狀零件的基礎上避免以上因素造成的較差的成型。
【附圖說明】
[0011]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0012]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的正視結構示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明的側視結構示意圖；
[0015]圖4是本發(fā)明的俯視結構示意圖；
[0016]圖中:1、轉臺盤套箍；2、聯軸器;3、絲杠軸固定座;4、伺服電機;5、伺服電機固定座;6、蝸輪蝸桿減速器基座;7、基座轉臺盤;8、絲杠軸;9、轉臺軸承座；10、轉臺軸承；11、Υ軸移動臺；12、Χ軸移動臺；13、基座轉臺軸承；14、蝸輪蝸桿減速器;15、伺服電機無線收發(fā)系統模塊;16、伺服電機安裝座;17、螺旋頂緊桿;18、轉臺盤。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]實施例1
[0019]如圖1-4所示，一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，包括Y軸移動臺11和X軸移動臺12，Υ軸移動臺11疊放在X軸移動臺12的上表面，Y軸移動臺11的頂面固定有蝸輪蝸桿減速器14，Υ軸移動臺11的底部設置有絲杠軸8，絲杠軸8的兩端固定在絲杠軸固定座3上，蝸輪蝸桿減速器14側面固定有伺服電機4，蝸輪蝸桿減速器14的頂面固定有轉臺盤18;Χ軸移動臺12的底部固定在基座轉臺盤7上，X軸移動臺12的底部設置有絲杠軸8，絲杠軸8的兩端固定在絲杠軸固定座3上，Y軸移動臺11上的伺服電機4和X軸移動臺12底部的伺服電機4呈十字形分布;基座轉臺盤7固定在蝸輪蝸桿減速器基座6上，伺服電機4上安裝有伺服電機無線收發(fā)系統模塊15。
[0020]本發(fā)明一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺主要由基座轉臺裝置、基座轉臺上的X軸移動裝置、X軸上的Y軸移動裝置、Y軸上的轉臺裝置及轉臺上的夾緊裝置組成。
[0021]基座轉臺裝置主要由伺服電機4、伺服電機無線收發(fā)系統模塊15、伺服電機固定座
5、蝸輪蝸桿減速器基座6、聯軸器2、基座轉臺軸承13、基座轉臺盤7組成。
[0022]基座轉臺裝置是通過將伺服電機固定座5螺接到蝸輪蝸桿減速器基座6，伺服電機4螺接到伺服電機固定座5上，并通過聯軸器2與蝸桿相連接。伺服電機無線收發(fā)系統模塊15固定到伺服電機4上，基座轉臺軸承13安裝到蝸輪蝸桿減速器基座6上端，基座轉臺盤7安裝到基座轉臺軸承13上并與蝸輪固定連接。
[0023]X軸移動裝置主要由伺服電機4、伺服電機無線收發(fā)系統模塊15、伺服電機安裝座16、聯軸器2、兩個絲杠軸固定座3、絲杠軸8、X軸移動臺12組成。
[0024]X軸移動裝置是由伺服電機安裝座16螺接到基座轉臺盤7上，兩個絲杠軸固定座3分別螺接在基座轉臺盤7的兩端的相應位置。伺服電機4螺接到伺服電機安裝座16上，伺服電機4軸端通過聯軸器2與絲杠軸8固定連接，絲杠軸8兩端分別配合到兩個絲杠軸固定座3上，使其可以自由轉動，伺服電機無線接收系統模塊15固定到伺服電機4上，X軸移動臺12中間的內螺紋孔與絲杠軸8螺旋配合，X軸移動臺12底端兩側的導向塊與基座轉臺盤7的對應位置的凹槽配合便于導向。
[0025]Y軸移動裝置主要由伺服電機4、伺服電機無線收發(fā)系統模塊15、伺服電機安裝座
16、聯軸器2、兩個絲杠軸固定座3、絲杠軸8、Y軸移動臺11組成。
[0026]Y軸移動裝置是由伺服電機安裝座16螺接固定在X軸移動臺12上，伺服電機4螺接安裝到伺服電機安裝座16上，伺服電機4軸端與絲杠軸8通過聯軸器2固定連接，伺服電機無線接收系統模塊15固定在伺服電機4上，兩個絲杠軸固定座3螺接固定在X軸移動臺12上，絲杠軸8兩端分別配合到兩個絲杠軸固定座3上，使其可以自由轉動，Y軸移動臺11底端內螺紋孔與絲杠軸8配合，并可以隨絲杠軸8的轉動而往復直線移動。
[0027]Y軸上的轉臺裝置主要由蝸輪蝸桿減速器14、伺服電機4、伺服電機無線收發(fā)系統模塊15、轉臺軸承座9、轉臺軸承10、轉臺盤18組成。
[0028]Y軸上的轉臺裝置是由蝸輪蝸桿減速器14螺接固定在Y軸移動臺11上、伺服電機4固定安裝在蝸輪蝸桿減速器14側端、伺服電機無線接收系統模塊15固定在伺服電機4上，轉臺軸承座9固定連接到蝸輪蝸桿減速器14頂端，轉臺軸承10安裝到轉臺軸承座9上，轉臺盤18安裝到轉臺軸承1上，通過轉臺軸承1增加轉動的平穩(wěn)性。
[0029]轉臺上的夾緊裝置主要由轉臺盤套箍1、螺旋頂緊桿17組成。
[0030]轉臺上的夾緊裝置是由轉臺盤套箍I螺接固定在轉臺盤18上，螺旋頂緊桿17螺接在轉臺盤套箍I上，并可以旋動螺旋頂緊桿17使之在轉臺盤套箍上自由伸縮，進而實現對堆焊基材的定位及夾緊。
[0031]轉臺盤18的外表面包裹有一圈轉臺盤套箍I轉臺盤套箍I通過固定螺栓與轉臺盤18固定，轉臺盤18的周固固定有若干螺旋頂緊桿17。轉臺盤18的底部連接轉臺軸承10，轉臺軸承10套裝在轉臺軸承座9內，轉臺盤18和蝸輪蝸桿減速器14之間通過轉臺軸承10連接。兩個絲杠軸固定座3與絲杠軸8配合連接，絲杠軸8與安裝在伺服電機安裝座16上的伺服電機4的軸端通過聯軸器2固定連接，蝸輪蝸桿減速器基座6的一端通過伺服電機固定座5固定有伺服電機4。基座轉臺盤7和蝸輪蝸桿減速器基座6之間通過基座轉臺軸承13固定連接。
[0032]本發(fā)明基于相對運動原理，使焊槍和送絲嘴相對位置不動，通過變動裝夾堆焊母材的四自由度旋轉工作臺來完成零件的堆焊。而且可以通過無線控制伺服電機來實時進行工作臺的各自由度的變換以適應堆焊復雜形狀零件的需要。
[0033]通過基座轉臺的旋轉帶動基座轉臺上的X軸、Y軸移動臺、旋轉工作臺等一同旋轉，同時X、Y軸的各自移動以及旋轉工作臺的自身轉動。通過這些獨立運動的合成運動，實現了復雜零件的堆焊軌跡的形成。
[0034]本發(fā)明通過無線控制四自由度旋轉工作臺的每個自由度部分的伺服電機，使工作臺的每個自由度產生準確的移動或轉動，通過每個自由度部分按預期軌跡的獨立運動可以合成較為復雜的運動軌跡，通過此旋轉工作臺與固定的TIG焊槍的相對獨立運動，S卩TIG焊槍將焊絲熔化成的高溫金屬液體堆焊在旋轉工作臺裝夾的基材上，由此通過旋轉工作臺的各自由度運動帶動裝夾基材而形成的合成運動與TIG堆焊配合，產生了我們所需要的復雜形狀零件。如此循環(huán)堆積到要求的高度就形成了我們需要的形狀和外形尺寸的零件。如V、
S、W形狀等以及與回轉運動合成的一些復雜形狀的零件。
[0035]本專利具有以下優(yōu)點:
[0036]1、本發(fā)明一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，可以通過無線控制基座轉臺裝置、X軸移動裝置、Y軸移動裝置及Y軸上的轉臺裝置的每個部分的獨立運動，可以合成一個符合要求的預期復雜零件的形狀軌跡，通過與TIG焊槍堆焊的相對運動配合來實現復雜零件的堆焊，本發(fā)明的旋轉工作臺通過無線控制旋轉工作臺的各部分裝置的伺服電機來驅動各自由度裝置運動，由于伺服電機具有可使控制速度，位置精度非常準確的優(yōu)點，因此本旋轉工作臺形成的復雜軌跡具有位置精確，合成運動軌跡過程平穩(wěn)的優(yōu)點，所以最終堆焊形成的復雜形狀的零件也具有較高的成型精度。
[0037]2、相比目前的TIG堆焊成型工藝，本發(fā)明一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，不需要TIG焊槍在堆焊成型的過程中移動，只需要控制旋轉工作臺的各自由度運動的位姿以適應TIG焊槍堆焊時的方位，這樣做的好處是可使TIG堆焊成型時的熔滴過渡穩(wěn)定良好，更保證了在TIG焊槍堆焊時，送絲機構向熔池送絲的穩(wěn)定性，避免了目前的TIG堆焊成型工藝可能發(fā)生的熔滴過渡偏移堆焊軌跡以及發(fā)生微量的熔滴飛濺所導致的堆焊成型質量變差。
[0038]3、本發(fā)明適用于對復雜形狀的零件堆焊成型情況，由于TIG焊的焊接需保證堆焊時送絲始終在焊槍堆焊的正前方，因此限制了目前的堆焊基本上是直壁形狀零件，或通過轉臺堆出柱形零件等，難以適應現今對復雜形狀零件的需求，如S型、V型、Z型等以及回轉和直線形狀相結合的復雜形狀零件，本發(fā)明在保證TIG堆焊熔滴過渡穩(wěn)定成型的基礎上，實現了對復雜形狀零件的堆焊以適應目前對較為復雜零件的需求。由于采用無線控制伺服電機來驅動旋轉工作臺各自由度的運動，提高了復雜形狀零件的成型精度。
[0039]4、本發(fā)明一種基于無線控制四自由度復雜零件TIG自動堆焊旋轉工作臺結構簡單，通過采用無線控制伺服電機改善了有線控制電機不能隨著電機回轉的局限性。
[0040]最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，包括Y軸移動臺(11)和X軸移動臺(12)，其特征在于，所述Y軸移動臺(11)疊放在所述X軸移動臺(12)的上表面，所述Y軸移動臺(11)的頂面固定有蝸輪蝸桿減速器(14)，所述Y軸移動臺(11)的底部設置有絲杠軸(8)，所述絲杠軸(8)的兩端固定在絲杠軸固定座(3)上，所述蝸輪蝸桿減速器(14)側面固定有伺服電機(4)，所述伺服電機(4)和所述蝸輪蝸桿減速器(14)內部的蝸桿軸通過聯軸器(2)固定連接，所述蝸輪蝸桿減速器(14)的頂面固定有轉臺盤(18);所述X軸移動臺(12)的底部固定在基座轉臺盤(7)上，所述X軸移動臺(12)的底部設置有絲杠軸(8)，所述絲杠軸(8)的兩端固定在絲杠軸固定座(3)上，所述Y軸移動臺(11)上的所述伺服電機(4)和所述X軸移動臺(12)底部的所述伺服電機(4)呈十字形分布;所述基座轉臺盤(7)固定在蝸輪蝸桿減速器基座(6)上，所述伺服電機(4)上安裝有伺服電機無線收發(fā)系統模塊(15)。2.根據權利要求1所述的一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，其特征在于，所述轉臺盤(18)的外表面包裹有一圈轉臺盤套箍(I)所述轉臺盤套箍(I)通過固定螺栓與所述轉臺盤(18)固定，所述轉臺盤(18)的周固固定有若干螺旋頂緊桿(17)。3.根據權利要求1或2所述的一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，其特征在于，所述轉臺盤(18)的底部連接轉臺軸承(1)，所述轉臺軸承(1)套裝在轉臺軸承座(9)內，所述轉臺盤(18)和所述蝸輪蝸桿減速器(14)之間通過所述轉臺軸承(10)連接。4.根據權利要求1所述的一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，其特征在于，兩個所述絲杠軸固定座(3)與所述絲杠軸(8)配合連接，所述絲杠軸(8)與安裝在伺服電機安裝座(16)上的所述伺服電機(4)的軸端通過所述聯軸器(2)固定連接，所述蝸輪蝸桿減速器基座(6)的一端通過伺服電機固定座(5)固定有所述伺服電機(4)。5.根據權利要求1所述的一種基于無線控制四自由度TIG自動堆焊旋轉工作臺，其特征在于，所述基座轉臺盤(7)和所述蝸輪蝸桿減速器基座(6)之間通過基座轉臺軸承(13)固定連接。
【文檔編號】B23K9/12GK105855667SQ201610407242
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】方堃, 王金彪, 尹博, 李丹丹, 劉丙祥, 王玉冬, 劉玉鳳, 張志 , 劉明, 馬洪文
【申請人】航天科工哈爾濱風華有限公司