CN108098129A - 摩擦塞补焊机具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摩擦塞补焊机具，包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具直段部分穿过焊接工件之后由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具夹紧装置及固定于其中心的焊接工具旋转，焊接工具旋转的同时由主轴顶锻系统驱动其与焊接工件接触摩擦，传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，惯量加载系统包括惯性飞轮，惯性飞轮通过动力马达及传动主轴带动旋转，并在焊接过程中实现惯量增减。本发明极大的提高了焊接操作过程中能量输入的可控性，使得焊接过程更有利于实现。

Description

摩擦塞补焊机具

技术领域

本发明涉及固相焊接（连接）技术领域，具体涉及一种摩擦塞补焊机具。

背景技术

摩擦塞补焊为一种固相连接新技术，其主要应用于对金属零件局部缺陷的修复。在航空、航天领域，涉及到广泛的铝制金属零部件的焊接，对于铝制机壳或压力筒体部件焊接制作过程往往伴随着局部小范围的焊接缺陷，特别是采用搅拌摩擦焊接工艺设备生产铝质筒体过程中，在单条焊缝末端不可避免的会出现工具退出孔，对于类似这种局部缺陷的修复，目前往往采用手工进行补焊操作，然而手工补焊操作自动化程度低、焊缝质量也很难保证。因此，急需对现有的补焊技术进行改进，改进目标是采用全自动化的、具有高焊接质量保证的装备自动完成相关补焊操作。本发明所示的摩擦塞补焊机具，应用摩擦焊接原理，可实现全自动化、高质量的塞补焊接操作。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供了一种摩擦塞补焊机具，极大的提高了焊接操作的便捷性及焊接质量的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种摩擦塞补焊机具，用于对金属工件局部缺陷进行修复、补焊操作，具体结构包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具直段部分穿过焊接工件之后由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具加紧装置及固定于其中心的焊接工具旋转，焊接工具旋转的同时由主轴顶锻系统驱动其与焊接工件接触摩擦，并最终实现焊接，所述传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，所述惯量加载系统包括惯性飞轮，所述惯性飞轮通过所述动力马达及传动主轴带动旋转，并在焊接操作过程中实现惯量的加载及脱除。

进一步地，所述传动主轴上位于所述动力马达与所述惯量加载系统之间设有制动机构，所述制动机构可对所述传动主轴反扭矩制动。制动机构的设置可用来调节焊接工具对工件的能量输出，使得在有些情况下，焊接过程更有利于实现。

进一步地，所述惯量加载系统还包括离合机构，所述惯性飞轮通过离合装置加载于传动主轴上，在焊接过程中，所述惯性飞轮对所述传动主轴的加载量通过所述离合机构控制。离合机构可实现转动惯量的增减。

进一步地，所述惯量加载系统可通过手动方式加载于所述传动主轴上。

本发明由于使用以上技术方案，使其具有以下的效果：

通过动力马达及主轴顶锻系统的组合使用，使得焊接工具同时具有实现焊接所需的旋转动能及轴向动能，同时本发明设置了惯量加载系统，不仅可以手动实现惯性飞轮的增减，也可通过离合装置自动实现转动惯量的增减，此外本专利在传动主轴上设有制动机构，用于实现对传动主轴的反扭矩制动，制动机构的设置可用来调节焊接工具对焊接工件的能量输出，这样极大的提高了焊接操作过程中能量输入的可控性，使得焊接过程更有利于实现。

附图说明

图1为本发明第一实施例一种摩擦塞补焊机具的结构示意图；

图2为本发明第三实施例一种摩擦塞补焊机具的结构示意图。

对应说明书附图内的附图标记参考如下：

工具夹紧装置1、主轴顶锻系统2、惯量加载系统3、惯性飞轮31、离合机构32、制动机构4、传动主轴5、动力马达6、底座7、焊接工具8、焊接工件9。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，以下结合具体附图进行说明。

本发明第一实施例提供了一种摩擦塞补焊机具，用于对焊接工件9进行修复、补焊操作，其中：如图1所示，包括底座7、设于底座7两端的动力马达6、主轴顶锻系统2及焊接工具8，焊接工具8与焊接工件9一般为铝合金材料（如2219、2A14、2195、2024等），也不排除为非铝合金材质（如铝合金与不锈钢类组合）动力马达6与主轴顶锻系统2之间穿设有一传动主轴5，主轴顶锻系统2一侧端面连接设置工具夹紧装置1，焊接工具8为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具8直段部分穿过焊接工件9之后由工具夹紧装置1固定，动力马达6通过传动主轴5及主轴顶锻系统2带动工具夹紧装置1及固定于其中心的焊接工具8旋转，焊接工具8旋转的同时由主轴顶锻系统2驱动对其施加轴向力，并与焊接工件9接触摩擦生热，进而形成焊接界面并最终实现焊接工具8与焊接工件9的连接。其中，传动主轴5上位于主轴顶锻系统2与动力马达6之间设有惯量加载系统3，惯量加载系统3包括惯性飞轮31，可通过手动方式将惯性飞轮加载于传动主轴5上，实际焊接过程中，惯性飞轮通过动力马达6及传动主轴5带动旋转并蓄积能量，可在动力马达6停止输入后释出能量，因此焊接工具8可由动力马达6连续驱动，也可由惯量加载系统3单独驱动，若需对惯性飞轮进行增减，可手动将惯性飞轮增减。本实施例中主轴顶锻系统中顶锻油缸的压力加载通过预设程序给定，焊接工具8与焊接工件9摩擦过程同时是能量的消耗过程，焊接过程中通过惯性飞轮31加载于传动主轴5上的旋转动能迅速下降直至转动停止，焊接工具8停止转动后通过主轴顶锻系统2继续对焊接工件9施加顶锻力进行保压，保压完成后，通过夹紧装置1释放工具8，焊接过程完成，焊接过程中顶段力的加载及保压过程均通过预设程序完成。

本实施例的摩擦塞补焊机具，利用摩擦焊接原理通过在传动主轴5上设置惯量加载系统3，在焊接过程中焊接工具8可通过动力马达6或惯量加载系统3单独驱动，也可通过二者共同作用驱动，可实现全自动化、高质量的塞补焊接操作。

本发明的第二实施例也提供了一种摩擦塞补焊机具，第二实施例与第一实施例基本相同，第二实施例的主要区别特征在于：再结合图1所示，在惯量加载系统3中设置了离合机构32，进而惯性飞轮31可采用组合形式叠加实现惯量的增减，离合机构能自动实现惯性飞轮与传动主轴5的吸合及脱除，离合机构32吸合时传动主轴5带动惯性飞轮旋转蓄积能量，离合机构32分离时惯性飞轮31与传动主轴5脱离，使得惯性飞轮31蓄积的能量从系统中脱离。实际使用中，往往采用惯性飞轮31与离合机构32组合使用，在实际焊接加工开始前以及在加工过程中均能自动实现惯量的增减，使得焊接能量输入的可调性更强，极大的提高焊接操作的便捷性。

本发明的第三实施例也提供了一种摩擦塞补焊机具，第三实施例与第一实施例基本相同，第三实施例的主要区别特征在于：如图2所示，传动主轴5上可设置制动机构4，用于实现对传动主轴5的反扭矩制动，在焊接过程中，通过制动机构4介入可用来调节焊接工具8对焊接工件9的能量输出，这样极大的提高了焊接操作过程中能量输入的可控性，使得焊接过程更有利于实现。

本发明通过动力马达6及主轴顶锻系统2的组合使用，使得焊接工具8同时具有实现焊接所需的旋转动能及轴向动能，同时本发明设置了惯量加载系统3，不仅可以手动实现惯性飞轮31的增减，也可通过离合机构32自动实现转动惯量的增减，此外本发明在传动主轴5上设有制动机构4，用于实现对传动主轴5的反扭矩制动，制动机构4的设置可用来调节焊接工具8对焊接工件9的能量输出，这样极大的提高了焊接操作过程中能量输入的可控性，使得焊接过程更有利于实现。

以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的作用形式及相应设备和结构的改变应该理解为用本领域中的普通方式予以实施。本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种摩擦塞补焊机具，用于对金属工件局部缺陷进行补焊修复，具体结构包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具直段部分穿过焊接工件之后由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具夹紧装置及固定于其中心的焊接工具旋转，焊接工具旋转的同时由主轴顶锻系统驱动其与焊接工件接触摩擦，并最终实现焊接，其特征在于：所述传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，所述惯量加载系统包括惯性飞轮，所述惯性飞轮通过所述动力马达及传动主轴带动旋转，并在焊接操作过程中实现惯量增减。

2.根据权利要求1所述的摩擦塞补焊机具，其特征在于：所述传动主轴上位于所述动力马达与所述惯量加载系统之间设有制动机构，所述制动机构对所述传动主轴进行反扭矩制动。

3.根据权利要求1所述的摩擦塞补焊机具，其特征在于：所述惯量加载系统还包括离合机构，所述惯性飞轮通过离合机构加载于传动主轴上，在焊接过程中，所述惯性飞轮对所述传动主轴惯量的增减通过所述离合机构控制。

4.根据权利要求1所述的摩擦塞补焊机具，其特征在于：所述惯量加载系统可通过手动方式实现惯量的增减。