三自由度搅拌摩擦焊接并联机头.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910359455.5 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 天津大学 地址 300350 天津市津南区海河教育园雅 观路135号天津大学北洋园校区 (72)发明人 王攀峰赵学满李丹 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 刘子文 (51)Int.Cl. B23K 20/12(2006.01) (54)发明名称 一种三自由度搅拌摩擦焊接并联机头 (57)摘要 本发明公开一种三自由度搅拌摩擦焊接并 联机头， 包括固定架、 。

2、搅拌摩擦焊接主轴以及布 置在所述固定架与搅拌摩擦焊接主轴之间的三 个可伸缩支链和第四支链； 所述第四支链由滑 块、 两自由度铰链和导向杆组成； 所述导向杆的 一端与所述搅拌摩擦焊接主轴固接， 另一端通过 滑块与两自由度铰链连接， 所述两自由度铰链与 所述固定架连接， 所述可伸缩支链均匀布置于所 述第四支链的周围， 每个所述可伸缩支链一端通 过虎克铰链与所述固定架连接， 另一端通过球铰 链与所述导向杆连接。 本发明采用并联机构实现 搅拌摩擦焊接主轴的两自由摆动和平动， 可伸缩 支链只受拉压负荷， 结构简单紧凑， 增大了机构 的承载能力。 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 CN 1099402。

3、63 A 2019.06.28 CN 109940263 A 1.一种三自由度搅拌摩擦焊接并联机头， 其特征在于， 包括固定架、 搅拌摩擦焊接主轴 以及布置在所述固定架与搅拌摩擦焊接主轴之间的三个可伸缩支链和第四支链； 所述第四 支链由滑块、 两自由度铰链和导向杆组成； 所述导向杆的一端与所述搅拌摩擦焊接主轴固 接， 另一端通过滑块与两自由度铰链连接， 所述两自由度铰链与所述固定架连接， 所述可伸 缩支链均匀布置于所述第四支链的周围， 每个所述可伸缩支链一端通过虎克铰链与所述固 定架连接， 另一端通过球铰链与所述导向杆连接。 2.根据权利要求1所述三自由度搅拌摩擦焊接并联机头， 其特征在于， 。

4、可伸缩支链通过 电动推杆或液压缸形式实现伸缩运动。 3.根据权利要求1所述三自由度搅拌摩擦焊接并联机头， 其特征在于， 所述两自由度铰 链为虎克铰链或球销副。 4.根据权利要求1所述三自由度搅拌摩擦焊接并联机头， 其特征在于， 所述可伸缩支链 实现伸缩运动时， 可带动所述导向杆沿其轴线方向伸缩运动， 或带动所述导向杆实现二维 方向摆动， 进而带动所述搅拌摩擦焊接主轴运动， 使所述搅拌摩擦焊接主轴实现工艺所需 动作。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109940263 A 2 一种三自由度搅拌摩擦焊接并联机头 技术领域 0001 本发明涉及搅拌摩擦焊接领域， 特别是涉及一种三自由度搅拌摩擦焊接。

5、并联机 头。 背景技术 0002 与传统焊接技术相比， 搅拌摩擦焊接技术具有低应力、 变形小、 低能耗、 绿色生产 等优点， 因而得到广泛应用。 针对复杂曲面零件的焊接作业， 现有的搅拌摩擦焊接设备多采 用串联形式， 使其具有五轴联动能力。 特别是大型复杂零件的焊接， 常采用龙门机床串接两 自由度转头形式。 0003 由于搅拌摩擦焊接工艺特性， 焊接过程中承载较大。 常规的两自由度转头多用于 切削加工， 承载能力有限， 不适用于搅拌摩擦焊接设备。 专利CN105215537A提出一种用于搅 拌摩擦焊接的双摆头， 采用AC轴结构形式， 并通过蜗轮蜗杆、 液压锁紧等方式， 提高摆头承 载能力。 上。

6、述机构的局限性在于： 摆头结构采用串联结构， 为提高承载力采用液压锁紧和蜗 轮蜗杆结构， 导致运动部件质量较大， 影响运动控制动态精度。 发明内容 0004 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足， 提供一种三自由度搅拌摩擦焊接并 联机头。 0005 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 0006 一种三自由度搅拌摩擦焊接并联机头， 包括固定架、 搅拌摩擦焊接主轴以及布置 在所述固定架与搅拌摩擦焊接主轴之间的三个可伸缩支链和第四支链； 所述第四支链由滑 块、 两自由度铰链和导向杆组成； 所述导向杆的一端与所述搅拌摩擦焊接主轴固接， 另一端 通过滑块与两自由度铰链连接， 所述两自由度铰链与所述。

7、固定架连接， 所述可伸缩支链均 匀布置于所述第四支链的周围， 每个所述可伸缩支链一端通过虎克铰链与所述固定架连 接， 另一端通过球铰链与所述导向杆连接。 0007 进一步的， 可伸缩支链通过电动推杆或液压缸形式实现伸缩运动。 0008 进一步的， 所述两自由度铰链为虎克铰链或球销副。 0009 进一步的， 所述可伸缩支链实现伸缩运动时， 可带动所述导向杆沿其轴线方向伸 缩运动， 或带动所述导向杆实现二维方向摆动， 进而带动所述搅拌摩擦焊接主轴运动， 使所 述搅拌摩擦焊接主轴实现工艺所需动作。 0010 与现有技术相比， 本发明的技术方案所带来的有益效果是： 0011 1.本发明采用并联机构实现。

8、搅拌摩擦焊接所需要的三自由度运动， 相比能实现该 运动的串联结构形式节省了多个关节减速器装置， 成本较低、 结构简单紧凑、 体积小。 0012 2.采用的并联机构由伸缩支链驱动， 主要部件只承受拉压负荷， 增大了机构的承 载能力， 特别适用于高负载的搅拌摩擦焊接应用场合。 0013 3、 所设计的并联机构具有高刚度和高精度特性， 进一步提升了焊接机头的承载能 说明书 1/2 页 3 CN 109940263 A 3 力和运动精度。 附图说明 0014 图1为本发明的结构示意图； 0015 图2为本发明的第二种结构形式的示意图； 0016 附图标记： 1、 固定架， 2、 搅拌摩擦焊接主轴， 3。

9、、 第一可伸缩支链， 4、 第二可伸缩支 链， 5、 第三可伸缩支链， 6、 第四支链， 7、 中间虎克铰链， 8、 滑块， 9、 导向杆， 10、 球铰链， 11、 支 链虎克铰链， 12、 球销副。 具体实施方式 0017 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述 的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 0018 请参阅图1， 本发明保护一种三自由度搅拌摩擦焊接并联机头， 包括固定架1、 搅拌 摩擦焊接主轴2， 以及布置在固定架1与搅拌摩擦焊接主轴2之间的第一可伸缩支链3、 第二 可伸缩支链4、 第三可伸缩支链5和第四支链6。 第一可伸缩支。

10、链3、 第二可伸缩支链4和第三 可伸缩支链5可以通过电动推杆、 液压缸等形式实现伸缩运动。 第四支链6由滑块8、 中间虎 克铰链7和导向杆9组成。 0019 第四支链6的导向杆9一端与搅拌摩擦焊接主轴2固接， 另一端通过滑块8与中间虎 克铰链7连接； 中间虎克铰链7与固定架1连接。 第一可伸缩支链3、 第二可伸缩支链4和第三 可伸缩支链5布置于第四支链6周围， 且每个可伸缩支链的一端通过支链虎克铰链11与固定 架1连接， 另一端通过球铰链10与导向杆9连接。 0020 第一可伸缩支链3、 第二可伸缩支链4和第三可伸缩支链5实现伸缩运动时， 可带动 导向杆9沿其轴线方向伸缩运动， 也可带动导向杆。

11、9实现二维方向摆动， 进而带动搅拌摩擦 焊接主轴2运动， 使搅拌摩擦焊接主轴2实现工艺所需动作。 0021 请参阅图2， 本发明的第二种结构形式可将所述中间虎克铰链7采用所述球销副12 代替。 0022 本发明并不限于上文描述的实施方式。 以上对具体实施方式的描述旨在描述和说 明本发明的技术方案， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的， 并不是限制性的。 在不脱离本 发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可 做出很多形式的具体变换， 这些均属于本发明的保护范围之内。 说明书 2/2 页 4 CN 109940263 A 4 图1 图2 说明书附图 1/1 页 5 CN 109940263 A 5 。