[實用新型]水陸兩用原位電弧增材制造設備

有效

• 申請號: 201921411521.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN210587585U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 王振民;鐘啟明;徐孟嘉;張芩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/00;B23K9/32;B23K9/16;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭;梁瑩

1.一種水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：包括寬禁帶增材電源、潛水送絲機、焊炬、保護裝置、機器人、壓縮氣裝置和保護氣裝置；

所述焊炬與機器人連接，以實現機器人帶動焊炬移動進行電弧增材操作；所述寬禁帶增材電源、潛水送絲機和焊炬依次連接；所述潛水送絲機還與保護氣裝置連接；所述寬禁帶增材電源分別與壓縮氣裝置和保護氣裝置連接，以實現壓縮氣裝置和保護氣裝置的打開和關閉；

所述保護裝置包括內外套設的內筒和外罩；所述內筒形成內通孔；內通孔的頂部通過螺紋與焊炬的端部連接；外罩和內筒之間形成開口向下、呈收斂形的層間收斂腔體；層間收斂腔體壁設有螺旋結構；所述外罩連接有至少一個進氣管；壓縮氣裝置通過進氣管與層間收斂腔體連通。

2.根據權利要求1所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述螺旋結構包括沿外罩內壁設置的螺旋線凸紋和繞內筒外壁設置的螺旋形凸起。

3.根據權利要求1所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述焊炬遠離保護裝置的一端固定于潛水送絲機的密封罩上，使潛水送絲機輸出的焊絲經過焊炬伸出到內通孔中；潛水送絲機的密封罩還與保護氣裝置相連，使保護氣裝置輸出的保護氣通過潛水送絲機和焊炬流入到內通孔中。

4.根據權利要求1所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述進氣管為兩個以上；各個進氣管分別與外罩連接；各個進氣管分別與層間收斂腔體相切，以使壓縮氣體進入層間收斂腔體后形成旋轉氣流。

5.根據權利要求1所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：還包括用于獲取焊絲與母材之間距離的視覺傳感器；視覺傳感器設置在機器人上，并與機器人信號連接。

6.根據權利要求1所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述寬禁帶增材電源包括主電路和控制電路；

所述主電路包括依次連接的輸入整流濾波電路、寬禁帶全橋逆變電路、高頻變壓器和寬禁帶全波整流濾波電路；其中，輸入整流濾波電路與三相工頻交流電相連，全波整流濾波電路與增材電弧負載相連。

7.根據權利要求6所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述寬禁帶全橋逆變電路由寬禁帶半導體功率開關管連接成全橋拓撲結構構成；所述寬禁帶半導體功率開關管是指SiC MOSFET或SiC IGBT或GaN功率器件；

所述寬禁帶全波整流濾波電路由寬禁帶肖特基二極管以及輸出濾波電抗連接成全波整流濾波拓撲結構構成；寬禁帶肖特基二極管是指SiC肖特基二極管或GaN肖特基二極管。

8.根據權利要求6所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述控制電路包括與三相工頻交流電相連并用于供電的供電電路、微處理器，以及與微處理器相連的寬禁帶器件高頻驅動電路、采樣反饋電路和開關信號控制電路；

所述寬禁帶器件高頻驅動電路與主電路的寬禁帶全橋逆變電路連接；所述采樣反饋電路與寬禁帶全波整流濾波電路連接；所述開關信號控制電路連接分別與壓縮氣裝置和保護氣裝置連接。

9.根據權利要求8所述的水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：所述開關信號控制電路包括達林頓晶體管陣列驅動芯片ULN1和兩路驅動單元；兩路驅動單元均包括高速光耦U1、MOS管M1和二極管D1；

所述供電電路設有電源一和電源二，且電源一的供電電壓≤電源二的供電電壓；所述達林頓晶體管陣列驅動芯片ULN1的輸入端與微處理器連接；高速光耦U1的輸入端分別與電源一和達林頓晶體管陣列驅動芯片ULN1的輸出端連接；高速光耦U1的輸出端一與電源二連接；高速光耦U1的輸出端二通過串聯的電阻R3和電阻R5與MOS管M1柵極連接；電阻R3和電阻R5連接處通過電阻R6與MOS管M1源極連接，MOS管M1源極接地；MOS管M1漏極與二極管D1的正極連接，二極管D1的負極與電源二連接；高速光耦U1的輸出端一與高速光耦U1的輸出端二之間連接有電容C1；電源二和MOS管M1漏極共同作為開關信號控制電路的輸出端。