CN109570733B - 一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体的说是一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，包括固定壳体、第一齿轮、连接机构、第一驱动机构、夹持固定机构、摩擦焊接头、第二驱动机构及压缩冷却机构；所述第一齿轮卡合转动连接于所述固定壳体内的球形凹槽内，且所述第一齿轮呈球形结构；用于驱动所述连接机构的所述第一驱动机构设于所述固定壳体内；用于连接所述第一齿轮的所述连接机构连接于所述第一活塞和所述第一齿轮之间；用于夹持固定所述摩擦焊接头的所述夹持固定机构连接于所述主轴背离所述固定块的一端；用于形成冷风在焊接的同时对工件进行冷却的所述压缩冷却机构设于所述固定壳体内。本发明可调节摩擦焊焊接角度，提高焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体的说是一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构。
背景技术
搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样。搅拌摩擦焊也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源。不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针(weldingpin)伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。
然而传统的搅拌摩擦焊的焊接头角度固定，焊接时容易出现焊缝不精细、焊接效果差。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，包括固定壳体、第一齿轮、连接机构、第一驱动机构、夹持固定机构、摩擦焊接头、第二驱动机构及压缩冷却机构；所述第一齿轮卡合转动连接于所述固定壳体内的球形凹槽内，且所述第一齿轮呈球形结构；用于驱动所述连接机构的所述第一驱动机构设于所述固定壳体内，所述第一驱动机构包括第一活塞、限位滑块、丝杆及第一伺服电机，所述第一伺服电机安装于所述固定壳体内，所述丝杆的一端固定连接于所述第一伺服电机的转轴上，所述丝杆上套接有所述第一活塞，所述第一活塞的两侧对称设有两个所述限位滑块，两个所述限位滑块卡合滑动连接于所述固定壳体内的限位滑槽内；用于连接所述第一齿轮的所述连接机构连接于所述第一活塞和所述第一齿轮之间，所述连接机构包括主轴、固定块、第一转动柱、连接推杆及第二转动柱，所述第一齿轮固定套接于所述主轴上，所述主轴的一端卡合转动连接于所述固定块，所述固定块上设有所述第一转动柱，所述连接推杆的一端转动套接于所述第一转动柱上，所述连接推杆的另一端通过所述第二转动柱转动连接于所述第一活塞的底部；用于夹持固定所述摩擦焊接头的所述夹持固定机构连接于所述主轴背离所述固定块的一端；用于更方便、更稳固的夹持固定摩擦焊接工件的所述摩擦焊接头连接于所述夹持固定机构；用于驱动所述第一齿轮转动从而带动所述主轴以及所述摩擦焊接头转动的所述第二驱动机构设于所述固定壳体内，所述第二驱动机构包括第二齿轮、第三转动柱及第二伺服电机，所述第二齿轮啮合连接于所述第一齿轮，所述第二齿轮套接于所述第三转动柱上，所述第三转动柱的一端固定连接于所述第二伺服电机的转轴上，所述第二伺服电机安装于所述固定壳体内；用于形成冷风在焊接的同时对工件进行冷却的所述压缩冷却机构设于所述固定壳体内。
具体的，所述夹持固定机构包括固定盘、大锥齿轮、小锥齿轮及卡爪，所述固定盘的一端连接于所述主轴，所述固定盘背离所述主轴的一侧卡合转动连接有所述大锥齿轮，所述大锥齿轮啮合连接于所述小锥齿轮，且所述小锥齿轮卡合转动连接于所述固定盘的侧壁，所述小锥齿轮位于所述固定盘的外侧壁设有扳手插入孔，所述大锥齿轮的外表面设有螺旋槽，且所述螺旋槽内卡合连接有所述卡爪。
具体的，所述卡爪设有三个，且三个所述卡爪呈正三角形连接于所述大锥齿轮上的所述螺旋槽内。
具体的，所述压缩冷却机构包括第三齿轮、第四转动柱、第一连接板、连接柱、第二连接板、第二活塞、单向进气阀、单向出气阀及第五转动柱，所述第三齿轮啮合连接于所述第二齿轮，所述第三齿轮套接于所述第四转动柱上，所述第四转动柱的一端垂直固定连接于所述第一连接板的一端，所述第一连接板的另一端垂直固定连接于所述连接柱的一端，所述连接柱的另一端垂直转动连接于所述第二连接板一端，所述第二连接板的另一端通过所述第五转动柱转动连接于所述第二活塞的顶端，所述第二活塞卡合滑动连接于所述固定壳体的滑腔中，且该滑腔底部分别设有连通至所述固定壳体的外侧壁和固定壳体的底面的第二通气管道和第一通气管道，且所述固定壳体上的所述第一通气管道和所述第二通气管道内分别设有所述单向出气阀和所述单向进气阀。
具体的，所述第二齿轮与所述第三齿轮之间垂直连接，且所述第二齿轮的半径小于所述第三齿轮的半径。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，呈球形结构的第一齿轮卡合转动连接于固定壳体内的球形凹槽内，且第一齿轮的一侧连接于第二驱动机构，用于带动第一齿轮转动。且第一齿轮套接于主轴上，主轴利用连接机构连接于第一驱动机构，实现利用驱动机构和连接机构带动主轴调整角度并使第一齿轮转动，呈球形的第一齿轮在转动的过程中始始终与第二齿轮啮合，实现主轴调整角度之后，第一齿轮仍然能够利用第二驱动机构带动转动，实现搅拌摩擦焊接，实现主轴利用夹持固定机构连接的摩擦焊接头能够调整一定的角度，从而有效对带焊接件进行焊接，提高焊接质量。
(2)本发明所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，在焊接过程中，利用第二驱动机构带动第一齿轮转动的同时，能够带动第三齿轮转动，第三齿轮转动能够利用曲轴连杆结构带动第二活塞在固定壳体的滑腔中上升或者下降，在第二活塞上升或者下降的同时，能够利用单向进气阀经第二通气管道吸入冷空气，一定呈程度压缩之后利用单向出气阀经第一通气管道从固定壳体的底部向摩擦焊接的工件表面喷出冷空气，有效节能的同时，起到焊接时工件的冷却作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构的一种较佳实施例的整体截面结构示意图；
图2为图1所示的A部放大示意图；
图3为图1所示的固定机构和主轴的连接结构示意图；
图4为图1所示的压缩冷却机构和固定壳体的正面截面结构示意图。
图中：1、固定壳体，1a、第一通气管道，1b、第二通气管道，2、第一齿轮，3、连接机构，31、主轴，32、固定块，33、第一转动柱，34、连接推杆，35、第二转动柱，4、第一驱动机构，41、第一活塞，42、限位滑块，43、丝杆，44、第一伺服电机，5、夹持固定机构，51、固定盘，52、大锥齿轮，52a、螺旋槽，53、小锥齿轮，53a、扳手插入孔，54、卡爪，6、摩擦焊接头，7、第二驱动机构，71、第二齿轮，72、第三转动柱，73、第二伺服电机，8、压缩冷却机构，81、第三齿轮，82、第四转动柱，83、第一连接板，84、连接柱，85、第二连接板，86、第二活塞，87、单向进气阀，88、单向出气阀，89、第五转动柱。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图4所示，本发明所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，包括固定壳体1、第一齿轮2、连接机构3、第一驱动机构4、夹持固定机构5、摩擦焊接头6、第二驱动机构7及压缩冷却机构8；所述第一齿轮2卡合转动连接于所述固定壳体1内的球形凹槽内，且所述第一齿轮2呈球形结构；用于驱动所述连接机构3的所述第一驱动机构4设于所述固定壳体1内，所述第一驱动机构4包括第一活塞41、限位滑块42、丝杆43及第一伺服电机44，所述第一伺服电机44安装于所述固定壳体1内，所述丝杆43的一端固定连接于所述第一伺服电机44的转轴上，所述丝杆43上套接有所述第一活塞41，所述第一活塞41的两侧对称设有两个所述限位滑块42，两个所述限位滑块42卡合滑动连接于所述固定壳体1内的限位滑槽内；用于连接所述第一齿轮2的所述连接机构3连接于所述第一活塞41和所述第一齿轮2之间，所述连接机构3包括主轴31、固定块32、第一转动柱33、连接推杆34及第二转动柱35，所述第一齿轮2固定套接于所述主轴31上，所述主轴31的一端卡合转动连接于所述固定块32，所述固定块32上设有所述第一转动柱33，所述连接推杆34的一端转动套接于所述第一转动柱33上，所述连接推杆34的另一端通过所述第二转动柱35转动连接于所述第一活塞41的底部；用于夹持固定所述摩擦焊接头6的所述夹持固定机构5连接于所述主轴31背离所述固定块32的一端；用于更方便、更稳固的夹持固定摩擦焊接工件的所述摩擦焊接头6连接于所述夹持固定机构5；用于驱动所述第一齿轮2转动从而带动所述主轴31以及所述摩擦焊接头6转动的所述第二驱动机构7设于所述固定壳体1内，所述第二驱动机构7包括第二齿轮71、第三转动柱72及第二伺服电机73，所述第二齿轮71啮合连接于所述第一齿轮2，所述第二齿轮71套接于所述第三转动柱72上，所述第三转动柱72的一端固定连接于所述第二伺服电机73的转轴上，所述第二伺服电机73安装于所述固定壳体1内；用于形成冷风在焊接的同时对工件进行冷却的所述压缩冷却机构8设于所述固定壳体1内。
具体的，所述夹持固定机构5包括固定盘51、大锥齿轮、小锥齿轮53及卡爪54，所述固定盘51的一端连接于所述主轴31，所述固定盘51背离所述主轴31的一侧卡合转动连接有所述大锥齿轮，所述大锥齿轮啮合连接于所述小锥齿轮53，且所述小锥齿轮53卡合转动连接于所述固定盘51的侧壁，所述小锥齿轮53位于所述固定盘51的外侧壁设有扳手插入孔53a，所述大锥齿轮的外表面设有螺旋槽52a，且所述螺旋槽52a内卡合连接有所述卡爪54，实现更加牢固、更加方便的夹持固定呈圆柱形状的摩擦焊接头6。使用时，将摩擦焊接头6的顶端置于大锥齿轮52的底面位于三个卡爪54之间，然后利用扳手插入固定壳体1位于小锥齿轮53的侧壁上的扳手插入孔53a内，扭动扳手，带动小锥齿轮53转动，小锥齿轮53带动大锥齿轮转动，在大锥齿轮转动的时候使大锥齿轮52的螺旋槽52a内卡合连接的三个卡爪54向中间汇合并将摩擦焊接头6夹持固定。
具体的，所述卡爪54设有三个，且三个所述卡爪54呈正三角形连接于所述大锥齿轮上的所述螺旋槽52a内，实现夹持固定更加稳固。
具体的，所述压缩冷却机构8包括第三齿轮81、第四转动柱82、第一连接板83、连接柱84、第二连接板85、第二活塞86、单向进气阀87、单向出气阀88及第五转动柱89，所述第三齿轮81啮合连接于所述第二齿轮71，所述第三齿轮81套接于所述第四转动柱82上，所述第四转动柱82的一端垂直固定连接于所述第一连接板83的一端，所述第一连接板83的另一端垂直固定连接于所述连接柱84的一端，所述连接柱84的另一端垂直转动连接于所述第二连接板85一端，所述第二连接板85的另一端通过所述第五转动柱89转动连接于所述第二活塞86的顶端，所述第二活塞86卡合滑动连接于所述固定壳体1的滑腔中，且该滑腔底部分别设有连通至所述固定壳体1的外侧壁和固定壳体1的底面的第二通气管道1b和第一通气管道1a，且所述固定壳体1上的所述第一通气管道1a和所述第二通气管道1b内分别设有所述单向出气阀88和所述单向进气阀87，实现吸入冷空气并有效排除冷空隙，达到焊接时对工件冷却的目的。使用时，第二伺服电机73带动第三转动柱72转动，从而带动第二齿轮71转动的过程中，带动第一齿轮2转动实现搅拌摩擦焊接的同时，能够带动第三齿轮81转动，第三齿轮81转动带动第四转动柱82转动，第四转动柱82转动转动第一连接板83及连接柱84做圆周运动，从而利用第二连接板85带动第二活塞86在固定壳体1内的滑腔中多来回往复运动，在第二活塞86上升或者下降的同时，能够利用单向进气阀87经第二通气管道1b吸入冷空气，一定呈程度压缩之后利用单向出气阀88经第一通气管道1a从固定壳体1的底部向摩擦焊接的工件表面喷出冷空气，有效节能的同时，起到焊接时工件的冷却作用。
具体的，所述第二齿轮71与所述第三齿轮81之间垂直连接，且所述第二齿轮71的半径小于所述第三齿轮81的半径，实现第二齿轮71在高速转动的情况下，利用第三齿轮81减小第四转动柱82的转速，使第二活塞86不必要高速运动，在保证有效冷却的同时，减小第二活塞86高速运动下的摩擦损耗。
在使用时，将设备接入电源。首先打开第一伺服电机44，第一伺服电机44带动丝杆43转动，从而使第一活塞41利用限位滑块42在固定壳体1的滑槽内上下滑动，从而带动连接推杆34的一端拉动另一端的固定块32移动，由于第一齿轮2为球形结构，并卡合连接于固定壳体1内的球形凹槽内，从而固定块32会拉动主轴31绕着第一齿轮2转动，从而调整主轴31的倾斜角度，从而有效对带焊接件进行焊接，提高焊接质量。然后将摩擦焊接头6的顶端置于大锥齿轮52的底面位于三个卡爪54之间，然后利用扳手插入固定壳体1位于小锥齿轮53的侧壁上的扳手插入孔53a内，扭动扳手，带动小锥齿轮53转动，小锥齿轮53带动大锥齿轮转动，在大锥齿轮转动的时候使大锥齿轮52的螺旋槽52a内卡合连接的三个卡爪54向中间汇合并将摩擦焊接头6夹持固定。然后打开第二伺服电机73，利用第一伺服电机44带动第三转动柱72转动，从而带动第一齿轮2转动，第一齿轮2转动带动主轴31转动，从而带动夹持固定结构夹持固定的摩擦焊接头6转动，进行摩擦焊接。在摩擦焊接的同时，由于第二伺服电机73带动第三转动柱72转动，从而带动第二齿轮71转动的过程中，带动第一齿轮2转动实现搅拌摩擦焊接的同时，能够带动第三齿轮81转动，第三齿轮81转动带动第四转动柱82转动，第四转动柱82转动转动第一连接板83及连接柱84做圆周运动，从而利用第二连接板85带动第二活塞86在固定壳体1内的滑腔中多来回往复运动，在第二活塞86上升或者下降的同时，能够利用单向进气阀87经第二通气管道1b吸入冷空气，一定呈程度压缩之后利用单向出气阀88经第一通气管道1a从固定壳体1的底部向摩擦焊接的工件表面喷出冷空气，有效节能的同时，起到焊接时工件的冷却作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，其特征在于：包括固定壳体(1)、第一齿轮(2)、连接机构(3)、第一驱动机构(4)、夹持固定机构(5)、摩擦焊接头(6)、第二驱动机构(7)及压缩冷却机构(8)；所述第一齿轮(2)卡合转动连接于所述固定壳体(1)内的球形凹槽内，且所述第一齿轮(2)呈球形结构；用于驱动所述连接机构(3)的所述第一驱动机构(4)设于所述固定壳体(1)内，所述第一驱动机构(4)包括第一活塞(41)、限位滑块(42)、丝杆(43)及第一伺服电机(44)，所述第一伺服电机(44)安装于所述固定壳体(1)内，所述丝杆(43)的一端固定连接于所述第一伺服电机(44)的转轴上，所述丝杆(43)上套接有所述第一活塞(41)，所述第一活塞(41)的两侧对称设有两个所述限位滑块(42)，两个所述限位滑块(42)卡合滑动连接于所述固定壳体(1)内的限位滑槽内；用于连接所述第一齿轮(2)的所述连接机构(3)连接于所述第一活塞(41)和所述第一齿轮(2)之间，所述连接机构(3)包括主轴(31)、固定块(32)、第一转动柱(33)、连接推杆(34)及第二转动柱(35)，所述第一齿轮(2)固定套接于所述主轴(31)上，所述主轴(31)的一端卡合转动连接于所述固定块(32)，所述固定块(32)上设有所述第一转动柱(33)，所述连接推杆(34)的一端转动套接于所述第一转动柱(33)上，所述连接推杆(34)的另一端通过所述第二转动柱(35)转动连接于所述第一活塞(41)的底部；用于夹持固定所述摩擦焊接头(6)的所述夹持固定机构(5)连接于所述主轴(31)背离所述固定块(32)的一端；用于更方便、更稳固的夹持固定摩擦焊接工件的所述摩擦焊接头(6)连接于所述夹持固定机构(5)；用于驱动所述第一齿轮(2)转动从而带动所述主轴(31)以及所述摩擦焊接头(6)转动的所述第二驱动机构(7)设于所述固定壳体(1)内，所述第二驱动机构(7)包括第二齿轮(71)、第三转动柱(72)及第二伺服电机(73)，所述第二齿轮(71)啮合连接于所述第一齿轮(2)，所述第二齿轮(71)套接于所述第三转动柱(72)上，所述第三转动柱(72)的一端固定连接于所述第二伺服电机(73)的转轴上，所述第二伺服电机(73)安装于所述固定壳体(1)内；用于形成冷风在焊接的同时对工件进行冷却的所述压缩冷却机构(8)设于所述固定壳体(1)内。
2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，其特征在于：所述夹持固定机构(5)包括固定盘(51)、大锥齿轮、小锥齿轮(53)及卡爪(54)，所述固定盘(51)的一端连接于所述主轴(31)，所述固定盘(51)背离所述主轴(31)的一侧卡合转动连接有所述大锥齿轮，所述大锥齿轮啮合连接于所述小锥齿轮(53)，且所述小锥齿轮(53)卡合转动连接于所述固定盘(51)的侧壁，所述小锥齿轮(53)位于所述固定盘(51)的外侧壁设有扳手插入孔(53a)，所述大锥齿轮的外表面设有螺旋槽(52a)，且所述螺旋槽(52a)内卡合连接有所述卡爪(54)。
3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，其特征在于：所述卡爪(54)设有三个，且三个所述卡爪(54)呈正三角形连接于所述大锥齿轮上的所述螺旋槽(52a)内。
4.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，其特征在于：所述压缩冷却机构(8)包括第三齿轮(81)、第四转动柱(82)、第一连接板(83)、连接柱(84)、第二连接板(85)、第二活塞(86)、单向进气阀(87)、单向出气阀(88)及第五转动柱(89)，所述第三齿轮(81)啮合连接于所述第二齿轮(71)，所述第三齿轮(81)套接于所述第四转动柱(82)上，所述第四转动柱(82)的一端垂直固定连接于所述第一连接板(83)的一端，所述第一连接板(83)的另一端垂直固定连接于所述连接柱(84)的一端，所述连接柱(84)的另一端垂直转动连接于所述第二连接板(85)一端，所述第二连接板(85)的另一端通过所述第五转动柱(89)转动连接于所述第二活塞(86)的顶端，所述第二活塞(86)卡合滑动连接于所述固定壳体(1)的滑腔中，且该滑腔底部分别设有连通至所述固定壳体(1)的外侧壁和固定壳体(1)的底面的第二通气管道(1b)和第一通气管道(1a)，且所述固定壳体(1)上的所述第一通气管道(1a)和所述第二通气管道(1b)内分别设有所述单向出气阀(88)和所述单向进气阀(87)。
5.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊主轴倾角调整结构，其特征在于：所述第二齿轮(71)与所述第三齿轮(81)之间垂直连接，且所述第二齿轮(71)的半径小于所述第三齿轮(81)的半径。
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