CN111375885B - 一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其摩擦搅拌焊接机构包括搅拌摩擦焊接头，在进行摩擦搅拌焊接时，所述搅拌摩擦焊接头在高速旋转的同时，能够微幅的上下震荡设置，且微幅震荡的幅度小于焊接厚度的百分之十五，且大于焊接厚度的百分之五，以便利用该微幅震荡使得焊接处各个位置的塑性金属均匀的流动，而且，其能够实现对型材的自动输送进给，同时也能够实现对型材的高度位置的精密调节，保证型材在正确配合位置进行焊接，保证焊接位置的可靠性与稳定性，提高摩擦搅拌焊接质量。

Description

一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置
技术领域
本发明具体涉及摩擦搅拌焊接技术领域，具体是一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置。
背景技术
由于搅拌摩擦焊接时的温度相对较低，因此焊接后结构的残余应力或变形也较熔化焊小得多，因此，搅拌摩擦焊主要是用在熔化温度较低的有色金属，如Al、cu等合金。搅拌摩擦焊焊接一般由一个圆柱体或其他形状的搅拌头伸入工件的接缝处，通过搅拌头的高速旋转，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，实现对工件的焊接。
但是，目前的这种焊接方式，在搅拌焊接头的焊接过程中，由于焊接头的下压伸入焊缝的位置是固定的，因此，导致焊缝内不同部位的摩擦效应是不同的，而摩擦力或者摩擦生热过多，会使得焊接连接处过大、焊接厚度过大导致变形过大，而且耗能较多，搅拌焊接头损耗较大，而如果摩擦力或者摩擦生热过小，则容易使得焊接处的金属流动不均，导致焊接处焊接连接质量不可靠，影响焊接效果与质量。
因此，本领域技术人员提供了一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其包括支撑与输送机构、精密升降调节机构、摩擦搅拌焊接机构、焊接机台和进给控制机构，其中，所述焊接机台的上方设置有所述摩擦搅拌焊接机构，所述焊接机台的一侧设置有对所述2219铝合金板材进行支撑与输送的所述支撑与输送机构，其特征在于，所述支撑与输送机构的上方设置有对2219铝合金板材进行控制向前进给的所述进给控制机构，所述进给控制机构能够驱动与控制2219铝合金板材在焊接时的前进速率；
所述支撑与输送机构与所述焊接机台之间还设置有所述精密升降调节机构，所述精密升降调节机构能够对根据2219铝合金板材的焊接高度进行精密微调；
还包括视觉位移检测机构，所述视觉位移检测机构能够对焊接时的2219铝合金板材向前进给的位移进行检测，并能够根据该位移将板材的前进速率进行检测并反馈至所述进给控制机构的控制器对其进行反馈控制；
所述摩擦搅拌焊接机构包括搅拌摩擦焊接头，在进行摩擦搅拌焊接时，所述搅拌摩擦焊接头在高速旋转的同时，能够微幅的上下震荡设置，且微幅震荡的幅度小于焊接厚度的百分之十五，且大于焊接厚度的百分之五，以便利用该微幅震荡使得焊接处各个位置的塑性金属均匀的流动。
进一步，作为优选，所述搅拌摩擦焊接头的上下微幅震荡以电磁伸缩驱动震荡的方式进行。
进一步，作为优选，所述搅拌摩擦焊接头的上下微幅震荡以多个并联设置的液压囊片进行脉冲液压控制的方式进行。
进一步，作为优选，所述支撑与输送机构包括输送与支撑台，所述输送与支撑台的高度能够调节的设置，且所述输送与支撑台的远离所述摩擦搅拌焊接机构的一侧设置有限位机构，所述限位机构以从上往下的方式对2219铝合金板材的位姿进行下压限位并导向，所述限位机构包括限位横梁、下压限位气缸、导向滑块、竖向滑轨座、安装驱动座，其中，所述下压限位气缸固定在所述输送与支撑台的两侧，所述下限位气缸的输出端朝上且连接至所述安装驱动座，所述输送与支撑台的两侧还设置有所述竖向滑轨座，所述安装驱动座上设置有所述导向滑块，所述导向滑块上下滑动的设置在所述竖向滑轨座上，所述限位横梁的两端固定连接在两侧的所述安装驱动座上，其中，所述安装驱动座的水平横截面为V型结构，且V型结构的内侧均设置有一个所述导向滑块，所述竖向滑轨座的外侧的两侧设置有分别与两个导向滑块对应的滑轨。
进一步，作为优选，所述摩擦搅拌焊接机构包括导向柱、升降台、安装顶座、电机座、高速电机、下压驱动器，其中，四根所述导向柱竖直固定在所述焊接机台的顶部，所述升降台采用导向套可上下滑动的设置在所述导向柱上，所述导向柱的顶部采用固定锁紧螺栓固定设置有安装顶座，所述安装顶座上采用所述电机座固定设置有所述高速电机，所述高速电机采用伸缩主轴驱动驱动连接至所述摩擦搅拌焊接头，且所述摩擦搅拌焊接头限位连接在所述升降台的底部，所述焊接机台与所述升降台之间设置有所述下压驱动器，以便通过所述下压驱动器驱动所述摩擦搅拌焊接头下压，所述升降台的底部与所述下压驱动器之间还设置有震荡驱动机构，以便驱动所述升降台带动所述搅拌摩擦焊接头的上下微幅震荡。
进一步，作为优选，所述震荡驱动机构包括上定位盘、微调伸缩震荡驱动单元、弹簧、下定位盘，其中，所述下定位盘固定在所述下压驱动器的顶部，所述上定位盘固定在所述升降台的底部，所述上定位盘与所述下定位盘之间设置有多个并联设置的微调伸缩震荡驱动单元，所述微调伸缩震荡驱动单元上均套设有弹簧，所述微调伸缩震荡驱动单元能够上下微调的伸缩驱动。
进一步，作为优选，所述进给控制机构包括立柱梁、上下驱动机构、水平梁、前驱动进给机构、后驱动进给机构、前抓取机械手、后抓取机械手，所述立柱梁为L型结构，其端部设置有所述上下驱动机构，所述上下驱动机构的输出端连接所述水平梁，所述水平梁的前部通过所述前驱动进给机构驱动连接有所述前抓取机械手，所述水平梁的后部通过所述后驱动进给机构驱动连接有所述后抓取机械手，所述前驱动进给机构与所述后驱动进给机构单独控制，以便利用所述前抓取机械手、后抓取机械手的配合来实现对型材的平移进给。
进一步，作为优选，所述上下驱动机构包括竖向座、螺母丝杠机构和上下驱动电机，其中，所述竖向座竖直固定在所述立柱梁上，所述竖向座上设置有竖向延伸的所述螺母丝杠机构，所述螺母丝杠机构的丝杠的顶部与所述上下驱动电机驱动连接，所述水平梁固定在所述螺母丝杠机构的螺母滑座上；所述前驱动进给机构包括前驱动伺服电机和前伺服丝杠螺母，所述后驱动进给机构包括后驱动伺服电机和后伺服丝杠螺母，所述前抓取机械手由所述前伺服丝杠螺母驱动移动，所述后抓取机械手由所述后伺服丝杠螺母驱动移动。
进一步，作为优选，所述精密升降调节机构包括调节支撑台、精密导向杆，其中，所述输送与支撑台上设置有多根竖向的所述精密导向杆，所述调节支撑台利用导向滑套上下滑动的设置在所述精密导向杆上，所述调节支撑台的中心底部与所述输送与支撑台之间设置有精密升降驱动器。
进一步，作为优选，所述视觉位移检测机构固定安装在所述水平梁上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其摩擦搅拌焊接机构包括搅拌摩擦焊接头，在进行摩擦搅拌焊接时，所述搅拌摩擦焊接头在高速旋转的同时，能够微幅的上下震荡设置，且微幅震荡的幅度小于焊接厚度的百分之十五，且大于焊接厚度的百分之五，以便利用该微幅震荡使得焊接处各个位置的塑性金属均匀的流动，而且，其能够实现对型材的自动输送进给，同时也能够实现对型材的高度位置的精密调节，保证型材在正确配合位置进行焊接，保证焊接位置的可靠性与稳定性，提高摩擦搅拌焊接质量。
附图说明
图1为一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置的整体主视结构示意图；
图2为一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置的整体俯视结构示意图；
图3为一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置中支撑与输送机构、精密升降调节机构与进给控制机构的主视结构示意图；
图4为一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置中支撑与输送机构、精密升降调节机构与进给控制机构的侧视结构示意图；
图5为图3中的A出局部放大的结构示意图；
图6为图1中的B出局部放大的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其包括支撑与输送机构2、精密升降调节机构16、摩擦搅拌焊接机构、焊接机台1和进给控制机构，其中，所述焊接机台的上方设置有所述摩擦搅拌焊接机构，所述焊接机台的一侧设置有对所述2219铝合金板材进行支撑与输送的所述支撑与输送机构，其特征在于，所述支撑与输送机构2的上方设置有对2219铝合金板材进行控制向前进给的所述进给控制机构，所述进给控制机构能够驱动与控制2219铝合金板材在焊接时的前进速率；
所述支撑与输送机构2与所述焊接机台之间还设置有所述精密升降调节机构16，所述精密升降调节机构16能够对根据2219铝合金板材的焊接高度进行精密微调；
还包括视觉位移检测机构19，所述视觉位移检测机构19能够对焊接时的2219铝合金板材向前进给的位移进行检测，并能够根据该位移将板材的前进速率进行检测并反馈至所述进给控制机构的控制器对其进行反馈控制；
所述摩擦搅拌焊接机构包括搅拌摩擦焊接头12，在进行摩擦搅拌焊接时，所述搅拌摩擦焊接头12在高速旋转的同时，能够微幅的上下震荡设置，且微幅震荡的幅度小于焊接厚度的百分之十五，且大于焊接厚度的百分之五，以便利用该微幅震荡使得焊接处各个位置的塑性金属均匀的流动。
在本实施例中，所述搅拌摩擦焊接头12的上下微幅震荡以电磁伸缩驱动震荡的方式进行。
所述搅拌摩擦焊接头12的上下微幅震荡以多个并联设置的液压囊片进行脉冲液压控制的方式进行。
其中，所述支撑与输送机构2包括输送与支撑台3，所述输送与支撑台的高度能够调节的设置，且所述输送与支撑台的远离所述摩擦搅拌焊接机构的一侧设置有限位机构17，所述限位机构以从上往下的方式对2219铝合金板材的位姿进行下压限位并导向，所述限位机构包括限位横梁24、下压限位气缸25、导向滑块26、竖向滑轨座27、安装驱动座28，其中，所述下压限位气缸25固定在所述输送与支撑台的两侧，所述下限位气缸的输出端朝上且连接至所述安装驱动座，所述输送与支撑台的两侧还设置有所述竖向滑轨座，所述安装驱动座上设置有所述导向滑块26，所述导向滑块26上下滑动的设置在所述竖向滑轨座上，所述限位横梁的两端固定连接在两侧的所述安装驱动座上，其中，所述安装驱动座的水平横截面为V型结构，且V型结构的内侧均设置有一个所述导向滑块，所述竖向滑轨座的外侧的两侧设置有分别与两个导向滑块对应的滑轨。
所述摩擦搅拌焊接机构包括导向柱11、升降台10、安装顶座6、电机座7、高速电机8、下压驱动器13，其中，四根所述导向柱竖直固定在所述焊接机台的顶部，所述升降台采用导向套可上下滑动的设置在所述导向柱上，所述导向柱的顶部采用固定锁紧螺栓9固定设置有安装顶座，所述安装顶座上采用所述电机座固定设置有所述高速电机，所述高速电机采用伸缩主轴驱动驱动连接至所述摩擦搅拌焊接头12，且所述摩擦搅拌焊接头限位连接在所述升降台的底部，所述焊接机台与所述升降台之间设置有所述下压驱动器，以便通过所述下压驱动器驱动所述摩擦搅拌焊接头下压，所述升降台10的底部与所述下压驱动器之间还设置有震荡驱动机构，以便驱动所述升降台带动所述搅拌摩擦焊接头12的上下微幅震荡。
所述震荡驱动机构包括上定位盘29、微调伸缩震荡驱动单元32、弹簧30、下定位盘31，其中，所述下定位盘固定在所述下压驱动器的顶部，所述上定位盘固定在所述升降台的底部，所述上定位盘与所述下定位盘之间设置有多个并联设置的微调伸缩震荡驱动单元32，所述微调伸缩震荡驱动单元32上均套设有弹簧30，所述微调伸缩震荡驱动单元32能够上下微调的伸缩驱动。
所述进给控制机构包括立柱梁4、上下驱动机构5、水平梁、前驱动进给机构、后驱动进给机构、前抓取机械手15、后抓取机械手14，所述立柱梁为L型结构，其端部设置有所述上下驱动机构，所述上下驱动机构的输出端连接所述水平梁，所述水平梁的前部通过所述前驱动进给机构驱动连接有所述前抓取机械手，所述水平梁的后部通过所述后驱动进给机构驱动连接有所述后抓取机械手，所述前驱动进给机构与所述后驱动进给机构单独控制，以便利用所述前抓取机械手15、后抓取机械手14的配合来实现对型材的平移进给。
所述上下驱动机构包括竖向座、螺母丝杠机构22和上下驱动电机23，其中，所述竖向座竖直固定在所述立柱梁上，所述竖向座上设置有竖向延伸的所述螺母丝杠机构，所述螺母丝杠机构的丝杠的顶部与所述上下驱动电机驱动连接，所述水平梁固定在所述螺母丝杠机构的螺母滑座上；所述前驱动进给机构包括前驱动伺服电机20和前伺服丝杠螺母，所述后驱动进给机构包括后驱动伺服电机和后伺服丝杠螺母，所述前抓取机械手由所述前伺服丝杠螺母驱动移动，所述后抓取机械手由所述后伺服丝杠螺母驱动移动。
所述精密升降调节机构16包括调节支撑台24、精密导向杆18，其中，所述输送与支撑台3上设置有多根竖向的所述精密导向杆，所述调节支撑台利用导向滑套上下滑动的设置在所述精密导向杆上，所述调节支撑台的中心底部与所述输送与支撑台之间设置有精密升降驱动器。
所述视觉位移检测机构19固定安装在所述水平梁上。
本发明提供的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其摩擦搅拌焊接机构包括搅拌摩擦焊接头，在进行摩擦搅拌焊接时，所述搅拌摩擦焊接头在高速旋转的同时，能够微幅的上下震荡设置，且微幅震荡的幅度小于焊接厚度的百分之十五，且大于焊接厚度的百分之五，以便利用该微幅震荡使得焊接处各个位置的塑性金属均匀的流动，而且，其能够实现对型材的自动输送进给，同时也能够实现对型材的高度位置的精密调节，保证型材在正确配合位置进行焊接，保证焊接位置的可靠性与稳定性，提高摩擦搅拌焊接质量。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其包括支撑与输送机构（2）、精密升降调节机构（16）、摩擦搅拌焊接机构、焊接机台（1）和进给控制机构，其中，所述焊接机台的上方设置有所述摩擦搅拌焊接机构，所述焊接机台的一侧设置有对所述2219铝合金板材进行支撑与输送的所述支撑与输送机构，其特征在于，所述支撑与输送机构（2）的上方设置有对2219铝合金板材进行控制向前进给的所述进给控制机构，所述进给控制机构能够驱动与控制2219铝合金板材在焊接时的前进速率；
所述支撑与输送机构（2）与所述焊接机台之间还设置有所述精密升降调节机构（16），所述精密升降调节机构（16）能够对根据2219铝合金板材的焊接高度进行精密微调；
还包括视觉位移检测机构（19），所述视觉位移检测机构（19）能够对焊接时的2219铝合金板材向前进给的位移进行检测，并能够根据该位移将板材的前进速率进行检测并反馈至所述进给控制机构的控制器对其进行反馈控制；
所述摩擦搅拌焊接机构包括搅拌摩擦焊接头（12），在进行摩擦搅拌焊接时，所述搅拌摩擦焊接头（12）在高速旋转的同时，能够微幅的上下震荡设置，且微幅震荡的幅度小于焊接厚度的百分之十五，且大于焊接厚度的百分之五，以便利用该微幅震荡使得焊接处各个位置的塑性金属均匀的流动；
所述搅拌摩擦焊接头（12）的上下微幅震荡以电磁伸缩驱动震荡的方式进行；
所述搅拌摩擦焊接头（12）的上下微幅震荡以多个并联设置的液压囊片进行脉冲液压控制的方式进行；
所述摩擦搅拌焊接机构包括导向柱（11）、升降台（10）、安装顶座（6）、电机座（7）、高速电机（8）、下压驱动器（13），其中，四根所述导向柱竖直固定在所述焊接机台的顶部，所述升降台采用导向套可上下滑动的设置在所述导向柱上，所述导向柱的顶部采用固定锁紧螺栓（9）固定设置有安装顶座，所述安装顶座上采用所述电机座固定设置有所述高速电机，所述高速电机采用伸缩主轴驱动连接至所述摩擦搅拌焊接头（12），且所述摩擦搅拌焊接头限位连接在所述升降台的底部，所述焊接机台与所述升降台之间设置有所述下压驱动器，以便通过所述下压驱动器驱动所述摩擦搅拌焊接头下压，所述升降台（10）的底部与所述下压驱动器之间还设置有震荡驱动机构，以便驱动所述升降台带动所述搅拌摩擦焊接头（12）的上下微幅震荡；
所述震荡驱动机构包括上定位盘（29）、微调伸缩震荡驱动单元（32）、弹簧（30）、下定位盘（31），其中，所述下定位盘固定在所述下压驱动器的顶部，所述上定位盘固定在所述升降台的底部，所述上定位盘与所述下定位盘之间设置有多个并联设置的微调伸缩震荡驱动单元（32），所述微调伸缩震荡驱动单元（32）上均套设有弹簧（30），所述微调伸缩震荡驱动单元（32）能够上下微调的伸缩驱动。
2.根据权利要求1所述的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其特征在于，所述支撑与输送机构（2）包括输送与支撑台（3），所述输送与支撑台的高度能够调节的设置，且所述输送与支撑台的远离所述摩擦搅拌焊接机构的一侧设置有限位机构（17），所述限位机构以从上往下的方式对2219铝合金板材的位置进行下压限位并导向，所述限位机构包括限位横梁（24）、下压限位气缸（25）、导向滑块（26）、竖向滑轨座（27）、安装驱动座（28），其中，所述下压限位气缸（25）固定在所述输送与支撑台的两侧，所述下压限位气缸的输出端朝上且连接至所述安装驱动座，所述输送与支撑台的两侧还设置有所述竖向滑轨座，所述安装驱动座上设置有所述导向滑块（26），所述导向滑块（26）上下滑动的设置在所述竖向滑轨座上，所述限位横梁的两端固定连接在两侧的所述安装驱动座上，其中，所述安装驱动座的水平横截面为V型结构，且V型结构的内侧均设置有一个所述导向滑块，所述竖向滑轨座的外侧的两侧设置有分别与两个导向滑块对应的滑轨。
3.根据权利要求1所述的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其特征在于，所述进给控制机构包括立柱梁（4）、上下驱动机构（5）、水平梁、前驱动进给机构、后驱动进给机构、前抓取机械手（15）、后抓取机械手（14），所述立柱梁为L型结构，其端部设置有所述上下驱动机构，所述上下驱动机构的输出端连接所述水平梁，所述水平梁的前部通过所述前驱动进给机构驱动连接有所述前抓取机械手，所述水平梁的后部通过所述后驱动进给机构驱动连接有所述后抓取机械手，所述前驱动进给机构与所述后驱动进给机构单独控制，以便利用所述前抓取机械手（15）、后抓取机械手（14）的配合来实现对型材的平移进给。
4.根据权利要求3所述的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其特征在于，所述上下驱动机构包括竖向座、螺母丝杠机构（22）和上下驱动电机（23），其中，所述竖向座竖直固定在所述立柱梁上，所述竖向座上设置有竖向延伸的所述螺母丝杠机构，所述螺母丝杠机构的丝杠的顶部与所述上下驱动电机驱动连接，所述水平梁固定在所述螺母丝杠机构的螺母滑座上；所述前驱动进给机构包括前驱动伺服电机（20）和前伺服丝杠螺母，所述后驱动进给机构包括后驱动伺服电机和后伺服丝杠螺母，所述前抓取机械手由所述前伺服丝杠螺母驱动移动，所述后抓取机械手由所述后伺服丝杠螺母驱动移动。
5.根据权利要求1所述的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其特征在于，所述精密升降调节机构（16）包括调节支撑台、精密导向杆（18），其中，所述调节支撑台上设置有多根竖向的所述精密导向杆，所述调节支撑台利用导向滑套上下滑动的设置在所述精密导向杆上，所述调节支撑台的中心底部与所述调节支撑台之间设置有精密升降驱动器。
6.根据权利要求4所述的一种2219铝合金板材用的摩擦搅拌焊接装置，其特征在于，所述视觉位移检测机构（19）固定安装在所述水平梁上。
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