[发明专利]一种重载搅拌摩擦焊机器人

说明书

本发明公开了一种重载搅拌摩擦焊机器人。它是由两个以上并联结构机器人逐级串联在一起，形成同时具有串联和并联特征的混联机器人；所述并联结构机器人均由多个独立的运动机构并联组成，所述的运动机构包括两个转动副和一个移动副；混联机器人末端的机头座上可安装搅拌摩擦焊机。本技术方案中的混联机器人兼具串联机器人灵活性高、工作空间大以及并联机器人刚度高、精度高、承载能力强、稳定性好的优点，在航空、航天、核能、船舶及车辆等涉及大型、大厚度、复杂结构装备工件的搅拌摩擦焊接方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，具体地说是一种重载搅拌摩擦焊机器人。

背景技术

机器人搅拌摩擦焊系统能够屏蔽人为干涉，有效提高焊接智能化程度、生产效率和质量稳定性。目前搅拌摩擦焊广泛采用的是传统龙门设备，只能完成直线或平面二维焊接要求，加工范围十分有限，不能适用于大型空间复杂曲面结构件的搅拌摩擦焊。因此，需改变传统搅拌摩擦焊设备的结构，使其在保持承载能力和精度要求下增大工作空间。

基于搅拌摩擦焊的特点，设备在焊接过程中主要承受焊接顶锻力和前进抗力，因此要求搅拌摩擦设备具有刚性高、承载扭矩大的特点。目前，机器人搅拌摩擦焊仍局限于在传统串联机器人上加装搅拌摩擦焊末端执行器的形式，然而其刚性较低，在搅拌摩擦焊的焊接作用力下，串联机器人缺乏稳定性，这导致机器人搅拌摩擦焊的可焊厚度和焊接精度受限，因此限制了其工业应用。此外，虽然并联搅拌摩擦焊机器人的刚度和精度高，但灵活性较低，工作空间小，不适用于大型复杂结构的焊接。对于大尺寸、大厚度、复杂结构件的搅拌摩擦焊接，单独串联机器人或并联机器人均不能够理想地适应工作需求。

大型空间复杂曲面结构件，尤其是较厚工件的搅拌摩擦焊要求焊接设备具有高刚性、高承载能力、高精度、高灵活性和工作空间大等特点。现有的搅拌摩擦焊机器人大多采用串联或并联结构，而串联搅拌摩擦焊机器人的刚度不足、稳定性差，并联搅拌摩擦焊机器人工作空间小灵活性差，限制了搅拌摩擦焊技术在大型空间复杂曲面结构件上的应用。

发明内容

本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种重载搅拌摩擦焊机器人。该装置可以适应大型空间复杂曲面结构件，尤其是较厚工件的搅拌摩擦焊要求，具备较好的稳定性，又符合较小空间对设备灵活性的要求。

为实现以上技术目的，本发明一种重载搅拌摩擦焊机器人，是由两个以上并联结构机器人逐级串联在一起，形成同时具有串联和并联特征的混联机器人；所述并联结构机器人均由多个独立的运动机构并联组成，所述的运动机构包括两个转动副和一个移动副；混联机器人末端的机头座上可安装搅拌摩擦焊机，焊机在其内部的电主轴带动下进行焊接。

上面所述并联结构机器人的数量，与实际工况需求相适应。

采用上述技术方案后，本结构中的混联机器人兼具串联机器人灵活性高、工作空间大以及并联机器人刚度高、精度高、承载能力强、稳定性好的优点，同时摒弃两者的缺点，使其能够不受强焊接作用力、工件大尺寸、大厚度和复杂结构的影响，高效、精确地完成搅拌摩擦焊接工作；此外，该混联机器人具有高度模块化的结构，可根据实际工况需要调整串联机构的级数。因此，本结构在航空、航天、核能、船舶及车辆等涉及大型、大厚度、复杂结构装备工件的搅拌摩擦焊接方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1示出了本发明一种重载搅拌摩擦焊机器人一个实施例的结构示意图。

图2示出了本发明一种重载搅拌摩擦焊机器人另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作以详细说明。

应当理解的是，本发明所述并联结构机器人的数量，可以根据实际工况需求而定，以下给出两个具体实施例。