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专利号: 2022114200031
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.激光焊接机械臂,其特征在于,包括激光发射器(1)、安装机架(2)、变速器(3)、叶轮空压组件(4)、摩擦焊接头(5)和电主轴(6),所述激光发射器(1)螺接固定在安装机架(2)的一端,所述安装机架(2)的另一端设置有变速器(3),所述变速器(3)动力输入端与电主轴(6)同轴传动连接,所述电主轴(6)设置在安装机架(2)内,所述激光发射器(1)发射的激光束依次穿过电主轴(6)、变速器(3)和摩擦焊接头(5),所述摩擦焊接头(5)与电主轴(6)同轴传动连接,所述电主轴(6)位于叶轮空压组件(4)的轴线处,所述叶轮空压组件(4)与变速器(3)动力输出端同轴传动连接。

2.如权利要求1所述的激光焊接机械臂,其特征在于,所述电主轴(6)包括转子(61)、水冷机壳(62)、定子(63)和空心主轴(64),所述安装机架(2)内设置有水冷机壳(62),所述水冷机壳(62)内设置有定子(63),所述定子(63)设置在转子(61)外侧,所述转子(61)固定设置在空心主轴(64)上,所述空心主轴(64)一端与激光发射器(1)连通,所述空心主轴(64)的另一端与摩擦焊接头(5)连通。

3.如权利要求2所述的激光焊接机械臂,其特征在于,所述安装机架(2)包括第一轴承组件(21)、机架本体(22)、安装座(23)和第二轴承组件(24),所述空心主轴(64)同时插设在第一轴承组件(21)和第二轴承组件(24)上,所述第一轴承组件(21)和第二轴承组件(24)分别固定在机架本体(22)的两端,所述机架本体(22)底部与安装座(23)螺接固定。

4.如权利要求3所述的激光焊接机械臂,其特征在于,所述变速器(3)包括端盖(31)、行星齿轮(32)、齿圈(33)和固定套筒(34),所述空心主轴(64)插设在端盖(31)中心处,所述端盖(31)与固定套筒(34)螺接固定,所述固定套筒(34)内设有若干行星齿轮(32),若干所述行星齿轮(32)与齿圈(33)啮合传动连接,所述齿圈(33)与空心主轴(64)同轴传动连接。

5.如权利要求4所述的激光焊接机械臂,其特征在于,所述叶轮空压组件(4)包括中心齿轮(41)、空气压缩盘(42)、吹气喷头(43)和导气通道(44),若干所述行星齿轮(32)与中心齿轮(41)啮合传动连接,所述中心齿轮(41)与空气压缩盘(42)同轴传动连接,所述空气压缩盘(42)与吹气喷头(43)焊接固定,所述吹气喷头(43)设置有若干与空气压缩盘(42)连通的导气通道(44)。

6.如权利要求5所述的激光焊接机械臂,其特征在于,所述空气压缩盘(42)包括漩涡槽(421)、中心孔(422)和盘体(423),所述盘体(423)上周向设置有若干漩涡槽(421),若干所述漩涡槽(421)与若干导气通道(44)一一对应且连通,所述盘体(423)中心处设置有中心孔(422),所述中心孔(422)与空心主轴(64)连通。

7.如权利要求6所述的激光焊接机械臂,其特征在于,所述摩擦焊接头(5)包括激光发射孔(51)、摩擦棒(52)、弹簧(53)和搅拌针(54),所述中心孔(422)与激光发射孔(51)连通,所述激光发射孔(51)设置在摩擦棒(52)轴线处,所述摩擦棒(52)端部插设有搅拌针(54),所述搅拌针(54)端部设置有与摩擦棒(52)相抵的弹簧(53)。

8.激光焊接机器人,应用如权利要求7中所述的激光焊接机械臂,其特征在于,还包括第一臂肘(7)、第一关节(8)、回转关节(9)、第二臂肘(10)、第二关节(11)和回转台(12),所述安装座(23)与回转关节(9)同轴传动连接,所述回转关节(9)与第一臂肘(7)的一端铰接,所述第一臂肘(7)的另一端与第一关节(8)铰接,所述第一关节(8)与第二臂肘(10)的一端铰接,所述第二臂肘(10)的另一端与第二关节(11)铰接,所述第二关节(11)与回转台(12)同轴传动连接。

9.如权利要求8所述的激光焊接机器人,其特征在于,所述第一关节(8)、回转关节(9)、第二关节(11)和回转台(12)上均设置有伺服电机和减速器,且所述回转台(12)上设置有RS‑485通信接口。

10.激光焊接方法,应用如权利要求7中所述的激光焊接机械臂或权利要求9中所述的激光焊接机器人,其特征在于,包括如下步骤;

S1、激光发射器(1)发射激光束,穿过空心主轴(64)和激光发射孔(51),扫描母材上需要焊接的位置;

S2、电主轴(6)启动,通过转子(61)带动空心主轴(64)转动,空心主轴(64)同时带动齿圈(33)和摩擦棒(52)转动;

S3、激光焊接机械臂带动机架本体(22)移动,使得摩擦棒(52)与焊缝接触并摩擦生热,同时激光发射器(1)提高发射激光束的能量,加快母材熔化,此外齿圈(33)通过行星齿轮(32)使得空气压缩盘(42)加快转动,产生的强气流通过吹气喷头(43)喷出,清理掉焊线上的焊渣和氧化物。