CN107363393B - 一种紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置 - Google Patents

一种紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置 Download PDF

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Abstract

一种紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，包括电动机、与电动机相连接的减速机、与减速机相连接的滚珠螺杆、套接在滚珠螺杆上的滚珠螺帽、套接在滚珠螺帽上且与滚珠螺帽固定连接的花键内轴、套接在花键内轴上且与减速机的机座固定连接的内花键及与花键内轴固定连接的用于支撑被焊工件的托架，其中所述减速机的机座内设置有套接在滚珠螺杆上的用于实现滚珠螺杆精确定位的斜角轴承，焊接时所述电动机通过减速机驱动滚珠螺杆转动而使滚珠螺帽带动花键内轴及托架一起沿滚珠螺杆的轴向作直线上下运动。本发明采用斜角轴承定位及花键轴作为传动装置，使整个装置更加紧凑，具有载荷承受能力大、力矩承受能力大、受力均匀、定位定心精度高等特点，且本发明的结构简单、组装方便，使用强度高、易于实现、成本低。

Description

一种紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置
技术领域
本发明涉及焊接设备技术领域，具体是涉及一种紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置。
背景技术
搅拌摩擦焊是一种利用摩擦热和塑性变形热作为焊接热源，加热到金属熔点以下的一定温度而进行的固相连接技术。其原理是利用一个搅拌头以一定的转速插入被焊构件的焊接处并向前移动，利用产生的热实现热塑化，并在锻造压力作用下实现固相连接。搅拌摩擦点焊是在此基础上研究并开发的一种新型点焊技术，该技术可显著降低焊接热输入和焊接变形，消除焊接缺陷，提高焊接质量，因而有很高的研究与开发价值。
现有的搅拌摩擦点焊有两种形式，一种形式是日本川崎和日本马自达公司共同研究开发的，采用的设备与普通搅拌摩擦焊接设备类似，其焊后工件的外形特征是在工件上形成一个匙孔；另一种是由德国GKSS研究所和Riftic公司研究开发的，它完全消除了用日本FSSW形式所形成的焊点匙孔，焊点表面与工件表面基本齐平，外形美观，接头强度也明显改善。然而，后者虽然能完成无匙孔的点焊接头，但其只是针对轻质合金的无匙孔焊接。
由于搅拌摩擦点焊过程中，搅拌头的旋转会产生较大的扭矩，同时需要对工件施加较大的锻压力以保证焊点的成形。因此，焊前必须对工件进行严格装卡及刚性支撑以防止工件移动。但是，上述原因会导致常规搅拌摩擦点焊装置尺寸过大，焊接到达性差、焊接位置受限，或者焊接装置自身刚性不足，导致焊点偏移、上下两板连接区域尺寸过小，连接不牢固等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种结构紧凑、整体刚度高，能够与点焊机头相配合，对焊接工件进行精确定位和刚性支撑，提高焊接可到达性及焊接效率，保证点焊焊接性能的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，包括用于与搅拌摩擦点焊机头配合使用的辅助装置本体，其特点是：所述辅助装置本体包括电动机、与电动机相连接的减速机、与减速机相连接的滚珠螺杆、套接在滚珠螺杆上的滚珠螺帽、套接在滚珠螺帽上且与滚珠螺帽固定连接的花键内轴、套接在花键内轴上且与减速机的机座固定连接的内花键及与花键内轴固定连接的用于支撑被焊工件的托架，其中所述减速机的机座内设置有套接在滚珠螺杆上的用于实现滚珠螺杆精确定位的斜角轴承，焊接时所述电动机通过减速机驱动滚珠螺杆转动而使滚珠螺帽带动花键内轴及托架一起沿滚珠螺杆的轴向作直线上下运动，以实现托架使用位置的调节。
为了使托架的结构简单、使用可靠，所述托架包括连接板、与连接板固定连接的C型架及与C型架固定连接的用于夹持被焊工件的点焊托台，所述托架通过连接板与花键内轴固定连接。
为了使花键内轴能够更加稳定地作直线上下运动，所述花键内轴与内花键通过方形齿配合连接。
为了对滚珠螺杆进行限位，以进一步提高使用的可靠性，所述滚珠螺杆的两端分别固定连接有圆螺母。
为了便于将辅助装置本体安装固定到搅拌摩擦点焊机头上使用，所述内花键上固定连接有安装板，所述辅助装置本体通过安装板与搅拌摩擦点焊机头固定连接在一起。
为了能够实现机器人自动化焊接，所述辅助装置本体上设置有用于连接机器人的连接件，且所述连接件与搅拌摩擦点焊机头相连接。而且，所述连接件包括定位承重板、与定位承重板固定连接的法兰及与法兰固定连接的法兰盘，所述法兰盘用于与机器人直接连接，所述连接件通过定位承重板与辅助装置本体及搅拌摩擦点焊机头固定连接在一起。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明采用斜角轴承对滚珠螺杆进行轴向定位，显著提升定位精度及稳定性，从而可根据工件尺寸及位置对其进行精确定位及精准的刚性支撑，进而实现焊对接压力等工艺参数的有效控制，以便得到更加优质的焊点；
2、本发明采用花键进行扭矩传递和对滚珠螺杆的径向定位，可显著提高搅拌摩擦点焊的定心精度及焊接辅助装置的整体刚度，保证焊接稳定性；
3、本发明采用滚珠螺杆配合花键带动托架的纵向运动，可显著提高焊接辅助装置的紧凑程度，减小点焊顶锻力产生的力矩，进一步提高辅助装置的整体刚度，同时提高搅拌摩擦点焊的焊接可到达性；
4、本发明结构可靠、组装方便简单、价格低廉。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明安装在搅拌摩擦点焊机头上的立体结构示意图。
图2为本发明的局部结构纵向剖面示意图。
图3为图2在A-A方向上的剖面结构示意图。
图4为本发明所述托架的装配结构示意图。
图5为本发明所述连接件的装配结构示意图。
具体实施方式
如图1-图5所示，本发明所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，包括用于与搅拌摩擦点焊机头1配合使用的辅助装置本体2，所述辅助装置本体2包括电动机21、与电动机21相连接的减速机22、与减速机22通过法兰联轴器20相连接的滚珠螺杆23、套接在滚珠螺杆23上的滚珠螺帽24、套接在滚珠螺帽24上且与滚珠螺帽24通过螺钉固定连接的花键内轴25、套接在花键内轴25上且与减速机22的机座221通过螺钉固定连接的内花键26及与花键内轴25固定连接的用于支撑被焊工件的托架27。其中，所述托架27包括连接板271、与连接板271固定连接的C型架272及与C型架272固定连接的用于夹持被焊工件的点焊托台273，所述托架27通过连接板271及螺钉与花键内轴25固定连接，在本实施方式中，所述C型架272的一端通过螺钉与连接板271固定连接，所述点焊托台273是穿置在C型架272的另一端并与螺母相连接而固定安装在C型架272上，而且点焊托台273可根据搅拌摩擦点焊机头1的搅拌头的尺寸规格而改变其形状尺寸。同时，所述减速机22的机座221内设置有套接在滚珠螺杆23上的用于实现滚珠螺杆23精确定位的斜角轴承28，而且所述减速机22的机座221内通过螺钉固定连接有用于压紧斜角轴承28的轴承压盖30，通过斜角轴承28对滚珠螺杆23进行轴向定位，能够显著提升定位精度及稳定性，从而可根据被焊工件尺寸及位置对其进行精确定位及精准的刚性支撑，进而实现焊对接压力等工艺参数的有效控制，以便得到更加优质的焊点。结合本辅助装置进行焊接时，所述电动机21通过减速机22驱动滚珠螺杆23转动而使滚珠螺帽24带动花键内轴25及托架27一起沿滚珠螺杆23的轴向作直线上下运动，以实现托架27使用位置的调节，从而能有效地实现点焊托台273对被焊工件的加载顶锻力和卸载顶锻力。而且，本发明通过将内花键26固定安装在减速机22的机座221上，且花键内轴25与内花键26通过方形齿配合连接，从而使辅助装置本体2的结构简单、紧凑，减小了点焊顶锻力产生的力矩，并具有承载能力大、定心精度高、承载转矩大的特点。并且，所述滚珠螺杆23的两端分别固定连接有圆螺母29，通过圆螺母29既可以进一步提高滚珠螺杆23使用的可靠性，又能够对滚珠螺帽24的行程进行限定。而为了便于将辅助装置本体2安装固定到搅拌摩擦点焊机头1上使用，所述内花键26上固定连接有安装板3，所述辅助装置本体2通过安装板3与搅拌摩擦点焊机头1固定连接在一起，在本实施方式中，是在安装板3上开设有两个圆环，其一边的圆环通过螺母与内花键26连接，另一边的圆环通过螺母与搅拌摩擦点焊机头1连接。
为了实现机器人搅拌摩擦自动点焊，充分展示工装及焊接的高效化与智能化，所述辅助装置本体2上设置有用于连接机器人的连接件4，且所述连接件4与搅拌摩擦点焊机头1相连接。而且，在本实施方式中，所述连接件4包括定位承重板41、与定位承重板41固定连接的法兰42及与法兰42固定连接的法兰盘43，所述法兰盘43用于与机器人直接连接，所述连接件4通过定位承重板41与辅助装置本体2及搅拌摩擦点焊机头1固定连接在一起。其中，所述定位承重板41是对称地设置有两块，所述法兰42也设置有两个，且两个法兰叠合固定在一起。
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
将本发明所述的辅助装置本体2通过连接件4与搅拌摩擦点焊机头1及机器人连接固定，然后根据被焊工件的厚度调整搅拌摩擦点焊机头1的搅拌头与点焊托台273之间的距离，其调整方式是：启动电动机21，经减速机22匹配转速和传递转矩后，带动滚珠螺杆23转动，随着滚珠螺杆23的转动，与之匹配的滚珠螺帽24通过花键内轴25和C型架272带动点焊托台273作直线上下运动，当搅拌摩擦点焊机头1的搅拌头与点焊托台273之间的距离调整合适后，将被焊工件置于摩擦点焊机头1的搅拌头与点焊托台273之间并通过点焊托台273夹持固定，然后启动搅拌摩擦点焊程序，对被焊工件进行焊接。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，包括用于与搅拌摩擦点焊机头(1)配合使用的辅助装置本体(2)，其特征在于：所述辅助装置本体(2)包括电动机(21)、与电动机(21)相连接的减速机(22)、与减速机(22)相连接的滚珠螺杆(23)、套接在滚珠螺杆(23)上的滚珠螺帽(24)、套接在滚珠螺帽(24)上且与滚珠螺帽(24)固定连接的花键内轴(25)、套接在花键内轴(25)上且与减速机(22)的机座(221)固定连接的内花键(26)及与花键内轴(25)固定连接的用于支撑被焊工件的托架(27)，其中所述减速机(22)的机座(221)内设置有套接在滚珠螺杆(23)上的用于实现滚珠螺杆(23)精确定位的斜角轴承(28)，焊接时所述电动机(21)通过减速机(22)驱动滚珠螺杆(23)转动而使滚珠螺帽(24)带动花键内轴(25)及托架(27)一起沿滚珠螺杆(23)的轴向作直线上下运动，以实现托架(27)使用位置的调节；
所述花键内轴(25)与内花键(26)通过方形齿配合连接；
所述滚珠螺帽(24)包括相连接的固定部和套接部，所述花键内轴(25)套接在所述套接部上，所述花键内轴(25)的端部抵接于所述固定部，并通过螺钉固定连接，以使所述花键内轴(25)夹持固定于所述套接部与所述内花键(26)之间。
2.根据权利要求1所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，其特征在于：所述托架(27)包括连接板(271)、与连接板(271)固定连接的C型架(272)及与C型架(272)固定连接的用于夹持被焊工件的点焊托台(273)，所述托架(27)通过连接板(271)与花键内轴(25)固定连接。
3.根据权利要求1所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，其特征在于：所述滚珠螺杆(23)的两端分别固定连接有圆螺母(29)。
4.根据权利要求1所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，其特征在于：所述内花键(26)上固定连接有安装板(3)，所述辅助装置本体(2)通过安装板(3)与搅拌摩擦点焊机头(1)固定连接在一起。
5.根据权利要求1所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，其特征在于：所述辅助装置本体(2)上设置有用于连接机器人的连接件(4)，且所述连接件(4)与搅拌摩擦点焊机头(1)相连接。
6.根据权利要求5所述的紧凑花键式搅拌摩擦点焊辅助装置，其特征在于：所述连接件(4)包括定位承重板(41)、与定位承重板(41)固定连接的法兰(42)及与法兰(42)固定连接的法兰盘(43)，所述法兰盘(43)用于与机器人直接连接，所述连接件(4)通过定位承重板(41)与辅助装置本体(2)及搅拌摩擦点焊机头(1)固定连接在一起。
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