CN106001899A - 一种多参数反馈的搅拌摩擦焊具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多参数反馈的搅拌摩擦焊具，包括机壳，机壳内安装有芯轴，芯轴内固定连接有搅拌针，芯轴通过动力装置带动转动，芯轴与机壳通过平面轴承连接，平面轴承下方安装有压力传感器，压力传感器通过弹簧与芯轴的凸台连接；在机壳内安装有回抽法兰，回抽法兰内设有回抽轴承组，回抽法兰上设有回抽销，回抽销穿过芯轴和搅拌针，回抽法兰通过回抽装置与机壳连接。本发明的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，能够顺利实现搅拌针高速旋转时的回抽，打破了传统焊具回抽装置无法回抽高速旋转的搅拌针的局限，成功解决了焊缝尾部的“匙孔”问题，改善焊接质量。

Description

一种多参数反馈的搅拌摩擦焊具
技术领域
本发明涉及多参数反馈的搅拌摩擦焊具，属于焊接领域。
背景技术
利用搅拌摩擦焊接方法可以获得高质量的焊接接头，但是在工程实际操作中，经常会有焊缝缺陷以及焊缝尾部出现“匙孔”。目前的搅拌摩擦焊接的装备体积和重量普遍较大，难以直接安装于机器人手臂的末端；此外现有搅拌摩擦焊接设备没有测量控制系统，无法对焊接过程的扭矩、轴向力和焊具姿态进行合适的检测与控制。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种多参数反馈的搅拌摩擦焊具，通过在壳体内设有回抽装置，有效解决了焊缝尾部出现“匙孔”，提高了焊接质量。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，包括机壳，机壳内安装有芯轴，芯轴内固定连接有搅拌针，芯轴通过动力装置带动转动，芯轴与机壳通过平面轴承连接，平面轴承下方安装有压力传感器，压力传感器通过弹簧与芯轴的凸台连接；在机壳内安装有回抽法兰，回抽法兰内设有回抽轴承组，回抽法兰上设有回抽销，回抽销穿过芯轴和搅拌针，回抽法兰通过回抽装置与机壳连接。
作为优选，所述动力装置包含主轴液压马达，主轴液压马达依次与驱动联轴器、扭矩传感器、芯轴联轴器连接，芯轴联轴器与芯轴连接。
作为优选，所述回抽装置包含回抽丝杠和回抽液压马达，所述回抽液压马达固定在壳体内，回抽液压马达与回抽丝杠连接，回抽丝杠与回抽法兰螺纹连接，通过回抽液压马达转动带动回抽丝杠转动，从而带动回抽法兰的上下移动。
作为优选，所述回抽装置至少有两个，回抽装置沿芯轴的轴线圆周均布。
作为优选，所述机壳的顶部安装有与芯轴同轴的陀螺仪。
作为优选，所述搅拌针通过花键与芯轴连接。
在本发明中，弹簧有以下作用：(1)确保压力传感器在焊接前获得预紧力；(2)针对焊接过程中的振动现象，利用弹簧的缓冲作用，对轴向力输出信号起一定程度的平滑作用，对焊接质量起到间接促进作用，弹簧使轴向力的输出更为稳定，减少焊接时的机械振动对轴向力反馈的影响。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)能够在焊接过程中实时检测扭矩、轴向压力和焊具倾角状态并向外界输出信号，最终实现焊接过程关键参数的检测与控制，最大程度地改善焊接质量；
(2)该焊具结构简单，实用性强；其主轴液压马达、回抽装置、扭矩测量装置、压力测量装置和搅拌头采用同轴设计，均沿着焊具轴线安装，克服现有搅拌摩擦焊接装置体积和重量普遍较大且存在重心不在中心轴线上，难以直接安装于机器人手臂末端的难题；
(3)该焊具设计的回抽装置能够顺利实现搅拌针高速旋转时的回抽，打破了传统焊具回抽装置无法回抽高速旋转的搅拌针的局限，成功解决了焊缝尾部的“匙孔”问题，改善焊接质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如1所示，本发明的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，包括机壳2，机壳2为圆柱形的壳体，机壳2内安装有芯轴8，机壳2的顶部安装有与芯轴8同轴的陀螺仪1，芯轴8内固定连接有搅拌针15，搅拌针15通过花键7与芯轴8连接，芯轴8通过动力装置带动转动，搅拌针15的底部套有搅拌头轴肩16，搅拌头轴肩16固定在芯轴8上，动力装置包含主轴液压马达3，主轴液压马达3依次与驱动联轴器4、扭矩传感器5、芯轴联轴器6连接，芯轴联轴器6与芯轴8连接，芯轴8与机壳2通过平面轴承12连接，平面轴承12下方安装有压力传感器13，压力传感器13通过弹簧14与芯轴8的凸台连接；在机壳2内安装有回抽法兰11，回抽法兰11内设有回抽轴承组18，回抽轴承组18套在芯轴上，回抽轴承组18通过滑动轴套17限位，回抽法兰11上设有回抽销9，回抽销9穿过芯轴8和搅拌针15，回抽法兰11通过回抽装置与机壳2连接，回抽装置有三个，沿芯轴8的轴线圆周均布。
在本发明中，所述回抽装置包含回抽丝杠19和回抽液压马达21，所述回抽液压马达21通过安装板20固定在机壳2内，回抽液压马达21与回抽丝杠19连接，回抽丝杠19与回抽法兰11螺纹连接，通过回抽液压马达21转动带动回抽丝杠19转动，从而带动回抽法兰11的上下移动。
上述部件中，弹簧14可选用普通弹簧14钢制成，机壳2、芯轴8、回抽法兰11均可以采用普碳钢制成；主轴液压马达3可采用市面上常用的液压马达；扭矩传感器5可以采用市面上常用的产品；压力传感器13可采用市面上的圆环式压力传感器13；搅拌头轴肩16可以选用耐高温合金钢制成。
一种多参数反馈的的搅拌摩擦焊具，其焊前工作流程：
Step1：将整个焊具安装于焊机的机头；
Step2：启动回抽液压马达21带动回抽丝杠19移动，回抽法兰11带动搅拌针15沿着轴向移动，调整搅拌针15的伸出长度；
Step3：设置压力传感器13的初始空载压力；
Step4：启动主轴液压马达3，开始焊接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多参数反馈的搅拌摩擦焊具，其特征在于：包括机壳，机壳内安装有芯轴，芯轴内固定连接有搅拌针，芯轴通过动力装置带动转动，芯轴与机壳通过平面轴承连接，平面轴承下方安装有压力传感器，压力传感器通过弹簧与芯轴的凸台连接；在机壳内安装有回抽法兰，回抽法兰内设有回抽轴承组，回抽法兰上设有回抽销，回抽销穿过芯轴和搅拌针，回抽法兰通过回抽装置与机壳连接。
2.根据权利要求1所述的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，其特征在于：所述动力装置包含主轴液压马达，主轴液压马达依次与驱动联轴器、扭矩传感器、芯轴联轴器连接，芯轴联轴器与芯轴连接。
3.根据权利要求1所述的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，其特征在于：所述回抽装置包含回抽丝杠和回抽液压马达，所述回抽液压马达固定在壳体内，回抽液压马达与回抽丝杠连接，回抽丝杠与回抽法兰螺纹连接，通过回抽液压马达转动带动回抽丝杠转动，从而带动回抽法兰的上下移动。
4.根据权利要求1或3所述的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，其特征在于：所述回抽装置至少有两个，回抽装置沿芯轴的轴线圆周均布。
5.根据权利要求1所述的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，其特征在于：所述机壳的顶部安装有与芯轴同轴的陀螺仪。
6.根据权利要求1所述的多参数反馈的搅拌摩擦焊具，其特征在于：所述搅拌针通过花键与芯轴连接。
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