CN113458586A - 一种搅拌摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种搅拌摩擦焊机，包括机台，设置有用于固定工件的焊接平台；焊接装置，包括安装架、搅拌针、驱动主轴、调节机构；驱动主轴包括驱动电机、长度补偿轴；调节机构包括固定架、转动座，转动座两侧通过胀紧套与固定架转动连接；长度补偿轴包括第一连接轴、第二连接轴，第一连接轴另一端通过第一万向节与驱动电机的输出轴连接，第二连接轴的另一端通过第二万向节与转动座转动连接；搅拌针转动设置在转动座内，搅拌针上端与第二万向节固定且下端穿设出转动座。本申请具有通过长度补偿轴和调节机构的配合，大大降低了搅拌针倾斜角度调整的难度，同时确保了搅拌针具有稳定的运行状态的效果。

Description

一种搅拌摩擦焊机

技术领域

本发明涉及焊机设备领域，尤其是涉及一种搅拌摩擦焊机。

背景技术

摩擦焊，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熔化，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。

针对上述中的相关技术，摩擦焊机焊接不同的铝合金厚板或角焊缝时，需要调整摩擦焊的主轴倾斜角度，但是现有的搅拌摩擦焊机在调整摩擦焊的主轴角度时，角度调整好后，具有不便于锁紧固定的缺陷。

发明内容

为了便于调整主轴倾斜角度，本申请提供一种搅拌摩擦焊机。

本申请提供的一种搅拌摩擦焊机采用如下的技术方案：

一种搅拌摩擦焊机，包括

机台，设置有用于固定工件的焊接平台；

焊接装置，包括安装架、搅拌针、设置在所述安装架上且驱动所述搅拌针转动的驱动主轴、用于调整所述搅拌针相对于所述焊接平台的倾斜角度的调节机构；

驱动装置，控制所述安装架相对于所述焊接平台移动；

所述驱动主轴包括设置在所述安装架上的驱动电机、连接所述搅拌针和所述驱动电机的长度补偿轴；

所述调节机构包括设置在所述安装架下端的固定架、上端穿设在所述固定架内的转动座，所述转动座两侧通过胀紧套与所述固定架转动连接；

所述长度补偿轴包括第一连接轴、一端轴向插接且周向定位在所述第一连接轴的一端的第二连接轴，第一连接轴另一端通过第一万向节与所述驱动电机的输出轴连接，所述第二连接轴的另一端通过第二万向节与所述转动座转动连接；

所述搅拌针转动设置在所述转动座内，所述搅拌针上端与所述第二万向节固定且下端穿设出转动座。

通过采用上述技术方案，当需要调整搅拌针相对于焊接平台的相对角度时，可以通过松开胀紧套，定位架与固定架发生相对转动，使得定位架上的搅拌针一同发生运动，搅拌针上端连接的第二连接轴同样发生运动，第二连接轴和第二连接轴的相对位置发生变化以及该长度补偿轴相对于焊接平台角度同样发生变化。第一万向节和第二万向节的设置实现长度补偿轴无论角度如何调整，驱动电机始终能够驱动搅拌针的转动，调节完搅拌针的角度后，在使用胀紧套将转动轴与固定架进行相对固定，该调整方式无需考虑搅拌针与驱动电机之间的连接关系，调节方便快捷，且搅拌针运行稳定。

可选的，所述转动座包括定位架和组装架；

所述定位架外壁设置有用于安装所述胀紧套的安装柱，所述胀紧套外圈连接在所述固定架上；

所述组装架螺纹连接在所述定位架上所设置的安装孔内，所述第二万向节的下端通过固定轴承连接在组装架上端且与所述搅拌针上端固定，所述组装架下端设置有用于定位搅拌针下端的连接头。

通过采用上述技术方案，定位架和组装架分体设置后大大降低了转动座的加工成本。同时转动座在安装时，可以先将定位架安装到固定架上，无需考虑组装架上的搅拌针的安装工作，大大降低了设备安装难度。当定位架安装完成后，只需先将组装架安装到定位架上，再将第二万向节的下端与搅拌针上端连接即可，操作方便。

可选的，所述固定架下端设置有通过螺栓固定连接的定位座，所述定位座内设置有供所述胀紧套外圈固定的固定孔。

通过采用上述技术方案，定位座与固定架实现可拆卸连接，使得定位架在安装时，可以先安装一个定位座，将定位架上一侧的胀紧套安装上去，而后再将剩余一个定位座固定到定位架另一侧的胀紧套上，最终实现将定位架定位到固定架上，降低了设备安装难度。

可选的，所述固定架通过连接轴承固定在所述安装架上，所述安装架上还设置有驱动所述固定架转动的驱动组件，所述驱动组件包括固定在所述安装架上的输出电机、套设固定在所述固定架上的从动齿轮、设置在所述输出电机的输出轴上且与所述从动齿轮相啮合的主动齿轮。

通过采用上述技术方案，输出电机通过主动齿轮和从动齿轮的啮合，实现控制整个固定架能够在安装架上发生转动，使得当需要焊接弧形等焊接轨迹时，输出电机可以根据实际的焊接轨迹控制搅拌针能够相对于焊接工件始终保持恒定的焊接角度，确保焊接工件的焊接质量。

可选的，所述驱动装置包括滑移设置在所述机台上的龙门架体、水平滑移在所述龙门架体上的横向滑台、朝向所述焊接平台往复滑移在所述横向滑台上的升降滑台，所述安装架固定在所述升降滑台上。

通过采用上述技术方案，安装架上的搅拌针能够根据焊接工件的焊接轨迹在立体空间上的顺畅运动，确保搅拌针的焊接质量。

可选的，所述龙门架体两侧下端与所述机台通过第一线性滑轨进行滑移连接，所述龙门架体上还设置有带有输出齿轮的启动电机，所述机台上设置有与所述输出齿轮啮合的齿轮条。

通过采用上述技术方案，龙门架体通过启动电机实现在机台上前后往复滑移，控制搅拌针在焊接工件表面纵向移动。

可选的，所述横向滑台与所述龙门架体通过第二线性滑轨进行滑移连接，所述龙门架体上设置第一直线模组，所述横向滑台固定在所述第一直线模组的滑块上。

通过采用上述技术方案，横向滑台实现在龙门架体上横向滑移，与龙门架体一同配合实现在焊接工件表面纵横滑移焊接，确保焊接工件表面均能够焊接到。

可选的，所述升降滑台与横向滑台通过第三线性滑轨进行滑移连接，所述横向滑台上设置有第二直线模组，所述升降滑台固定在所述第二直线模组的滑块上。

通过采用上述技术方案，升降滑台的设置能够使得搅拌针在焊接轨迹的高度延伸方向将进行焊接，增大该整个焊机的焊接区域。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过长度补偿轴和调节机构的配合，大大降低了搅拌针倾斜角度调整的难度，同时确保了搅拌针具有稳定的运行状态；

2.通过输出电机控制整个固定架在安装架上滑移，使得搅拌针具有弧形焊接的轨迹，扩大了设备的焊接路径。

附图说明

图1是焊机的结构示意图。

图2是焊机去除风琴罩和焊接装置的结构示意图。

图3是机台与废料收集盒的结构示意图。

图4是焊接装置去除防护罩的结构示意图。

图5是焊接装置去除防护罩和输出电机的结构示意图。

图6是焊接装置的剖面视图。

图7是驱动装置、组装架和搅拌针的结构示意图。

附图标记说明：1、机台；2、焊接平台；3、焊接装置；4、安装架；401、防护罩；5、搅拌针；6、驱动主轴；7、调节机构；8、驱动装置；9、驱动电机；10、长度补偿轴；11、固定架；12、转动座；13、胀紧套；14、第一连接轴；1401、插接孔；15、第二连接轴；1501、连接杆；16、第一万向节；17、第二万向节；18、定位架；19、组装架；1901、安装螺纹；1902、穿设孔；20、安装柱；21、固定轴承；22、连接头；23、定位座；24、固定孔；25、连接轴承；26、驱动组件；27、输出电机；28、从动齿轮；29、主动齿轮；30、龙门架体；3001、固定台；31、横向滑台；3101、连接台；32、升降滑台；3201、升降台；33、第一线性滑轨；34、启动电机；35、输出齿轮；36、齿轮条；37、第二线性滑轨；38、第一直线模组；39、第三线性滑轨；40、第二直线模组；41、导流槽；42、废料收集盒；43、导向流道；44、滑轮；45、握持把手；46、风琴罩；47、操作中控台；48、计数器。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种搅拌摩擦焊机。参照图1，搅拌摩擦焊机包括机台1、设置在机台1前侧的焊接平台2、设置在机台1后侧的驱动装置8，在驱动装置8上设置有焊接装置3，焊接装置3通过驱动装置8在焊接平台2上方进行移动，进而对焊接平台2上的焊接工件进行焊接，设置有操作中控台47，控制各个装置进行工作。

参照图1，驱动装置8包括滑移连接在机台1上的龙门架体30、滑移设置在龙门架体30上的横向滑台31、滑移时设置在横向滑台31上的升降滑台32。该升降滑台32上安装有焊接装置3，通过驱动装置8控制焊接装置3在机台1上方不同方向和高度上进行运行。

参照图2，龙门架体30包括相对于焊接平台2水平设置的固定台3001，固定台3001两侧分别与机台1之间通过一组第一线性滑轨33进行固定连接，另一方面固定台3001两侧与机台1之间还设置有电机驱动机构，该电机驱动机构包括固定在固定台3001两侧的启动电机34、固定在机台1端面的齿轮条36、设置在启动电机34的输出干上的输出齿轮35。该齿轮条36的延伸方向与第一线性滑轨33延伸方向一致，同时靠近输出齿轮35的一侧面设置有与输出齿轮35相啮合的齿轮条36。通过两侧启动电机34的转动，控制整个龙门架体30相对于焊接平台2的Y轴方向上的移动。

继续参照图2，横向滑台31包括相对于焊接平台2竖直放置的连接台3101、横设在固定台3001一侧端面的上下两端的第二线性滑轨37、水平设置在固定台3001上的第一直线模组38。其中连接台3101固定在第一直线模组38的滑块上。连接台3101通过第一直线模组38的运行，实现相对于焊接平台2的X轴方向的移动。

继续参照图2，升降滑台32包括用于安装焊接装置3的升降台3201、Y向分布在连接台3101两侧的第三线性滑轨39、控制升降台3201在第三线性滑轨39上滑移的第二直线模组40。其中升降台3201中部固定在第二直线模组40的滑轨快上。整个升降台3201通过第二直线模组40的运行，实现相对于焊接平台2的Z轴方向上的移动，即相对于焊接平台2高度方向上的移动。

上述第一线性滑轨33、第二线性滑轨37和第三线性滑轨39结构大致相同，均为长条状的导轨和滑移设置在导轨上的滑块。第一直线模组38和第二直线模组40为现有技术中的电机丝杠模组，通过电机控制丝杠上的丝杠螺母移动。上述线性滑轨和直线模组亦可以采用现有技术中的技术，因而不再加以阐述。另一方面为了确保上述驱动装置8的防尘效果，设置有多处风琴罩46（参照图1）来确保龙门架体30与机台1、横向滑台31与龙门架体30、升降滑台32与横向滑台31之间移动时能够始终确保处于封闭状态。

驱动装置8控制焊接装置3相对于焊接平台2的移动，实现焊接平台2可以与机台1固定安装，相对减少了焊接平台2的安装区域，进而也减少了焊接平台2驱动电器元件等零件的安装，避免了焊接时的冷却液在喷洒到焊接平台2上时，对焊接平台2中的电器元件造成破坏。同时也避免了冷却液随着焊接平台2移动造成飞溅而影响整个加工环境。

参照图3，机台1在焊接平台2两侧各设置有一个废料收集盒42，废料收集盒42设置在机台1内部，且机台1一侧的柜门可打开，便于操作人员控制该废料收集盒42从机台1内取出。另一方面焊接平台2上端面设置有朝向废料收集盒42延伸的多条导流槽41，机台1位于废料收集盒42上端且位于导流槽41两侧设置有导向流道43，导向流道43的开口至上而下逐渐缩小，避免过量的废液冲击废料收集盒42，造成废料收集盒42的飞溅。该废料收集盒42下端设置有四个滑轮44，同时一侧端面设置有握持把手45，以便工作人员对该废料收集盒42的移动。

参照图1和图4，焊接装置3包括安装架4、设置在安装架4上的驱动主轴6、被驱动主轴6控制转动的搅拌针5。该焊接装置3上还设置有调整搅拌针5相对于焊接平台2的倾斜角度的调节机构7以及实现搅拌针5在焊接平台2上非直线滑移的驱动组件26。

参照图5，调节机构7包括固定在安装架4下端的固定架11、上端穿设在固定架11内的转动座12。其中固定架11中部通过一个连接轴承25固定在安装架4下端，且上端同样通过一个连接轴承25固定在安装架4中端。固定架11的上端位于安装架4内部，且下端连接有两个定位座23，定位座23与固定架11之间通过螺栓进行固定连接。

参照图4，转动座12包括定位架18和组装架19，定位架18两端设置的安装柱20分别通过一个胀紧套13与定位座23连接。固定架11中部呈中空状，以供定位架18插接定位以及能够在固定架11内小幅度转动调节安装角度。因而当胀紧套13松动时，转动座12能够相对于固定架11发生转动，当胀紧套13锁紧时，转动座12与固定架11相对固定。

另一方面转动座12与固定架11之间可以通过胀紧套13进行调节固定，同时也可以将定位架18上的安装柱20与定位座23之间通过轴承连接，同时可以在定位座23上设置一个伺服电机，通过伺服电机与任一一个安装柱20通过减速机箱连接，实现控制系统控制伺服电机运行，伺服电机控制转动座12与固定架11的转动角度调节，实现可以适配具有凸起形状的焊接产品，搅拌针5的倾斜角度可以根据焊接产品的凸起延伸方向进行试试的适时调整。

参照图5和图6，组装架19大致呈圆筒状，该组装架19的外壁设置有安装螺纹1901，通过该安装螺纹1901连接在定位架18内部，组装架19的上下两端均穿设出定位架18的上下两端，两者最后安装完成时，再通过组装架19下端设置的法兰盘与定位架18的下端固定连接。该组装架19内部设置有供搅拌针5插接的穿设孔1902，该组装架19的上端与驱动主轴6中的驱动电机9之间通过长度补偿轴10上设置的固定轴承21进行连接安装，另一方面搅拌针5上端连接固定在长度补偿轴10下端，且搅拌针5的下端穿设出组装架19下端面。在组装架19下端还设置有一个供搅拌针5插接定位的连接头22，连接头22与组装架19之间通过带有螺栓的法兰座进行连接固定通过该连接头22的定位确保搅拌针5在组装架19内转动时，转动更加稳定顺畅。

参照图6和图7，长度补偿轴10包括第一连接轴14和第二连接轴15，第二连接轴15一端设置有棱柱状的连接杆1501插接在第一连接轴14一端设置的插接孔1401内，第一连接轴14和第二连接轴15实现轴向插接且周向定位，以实现两者一同转动。长度补偿轴10还包括两个大致结构相同的第一万向节16和第二万向节17，其中第一万向节16的一端与驱动电机9的输出轴进行焊接或者螺栓固定，另一端与第一连接轴14的另一端进行固定连接；第二万向节17一端与第二连接轴15的另一端固定连接，另一端与固定轴承21的内圈进行固定，整根长度补偿轴10与组装架19转动连接，同时第二万向节17的该端与搅拌针5的上端固定连接，驱动电机9通过该长度补偿轴10控制搅拌针5转动。

回到图4和图5，另一方面驱动组件26包括倒置固定在安装架4上的输出电机27和套设固定在固定架11外壁的从动齿轮28，在输出电机27的输出轴上设置有主动齿轮29，通过主动齿轮29和从动齿轮28相互啮合，实现固定架11能够相对于安装架4发生周向转动，进而控制固定架11上的搅拌针5相对于安装架4转动，最终使得搅拌针5能够在焊接装置3处于非直线运动时，搅拌针5的最低端始终能够位于运动方向的最前端，确保焊接质量。另一方面可以固定架11上端以及安装架4上设置有一个计数器48，来检测固定架11转动是否超过一圈。

安装架4后端面与升降台3201的端面通过螺栓固定连接，安装架4的前端内部呈中空状态，以供驱动装置8和焊接装置3的零部件进行安装固定，同时在安装架4外周侧罩设有一个防护罩401（参照图1），在防护罩401前端面采用透明的玻璃板制成，实现对内部焊接装置3和驱动装置8的实时观测。

本申请实施例一种搅拌摩擦焊机的实施原理为：通过胀紧套13实现调整带有搅拌针5的转动座12与固定架11安装角度的调节，同时通过长度补偿轴10满足搅拌针5角度调节后所需的长度距离，确保驱动电机9能够稳定的驱动搅拌针5的转动运行。另一方面通过驱动组件26实现控制搅拌针5相对于焊接平台2的相对转动，确保搅拌针5的最低端能够使用处于焊接装置3运行方向的最前侧。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：包括

机台(1)，设置有用于固定工件的焊接平台(2)；

焊接装置(3)，包括安装架(4)、搅拌针(5)、设置在所述安装架(4)上且驱动所述搅拌针(5)转动的驱动主轴(6)、用于调整所述搅拌针(5)相对于所述焊接平台(2)的倾斜角度的调节机构(7)；

驱动装置(8)，控制所述安装架(4)相对于所述焊接平台(2)移动；

所述驱动主轴(6)包括设置在所述安装架(4)上的驱动电机(9)、连接所述搅拌针(5)和所述驱动电机(9)的长度补偿轴(10)；

所述调节机构(7)包括设置在所述安装架(4)下端的固定架(11)、上端穿设在所述固定架(11)内的转动座(12)，所述转动座(12)两侧通过胀紧套(13)与所述固定架(11)转动连接；

所述长度补偿轴(10)包括第一连接轴(14)、一端轴向插接且周向定位在所述第一连接轴(14)的一端的第二连接轴(15)，第一连接轴(14)另一端通过第一万向节(16)与所述驱动电机(9)的输出轴连接，所述第二连接轴(15)的另一端通过第二万向节(17)与所述转动座(12)转动连接；

所述搅拌针(5)转动设置在所述转动座(12)内，所述搅拌针(5)上端与所述第二万向节(17)固定且下端穿设出转动座(12)。

2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述转动座(12)包括定位架(18)和组装架(19)；

所述定位架(18)外壁设置有用于安装所述胀紧套(13)的安装柱(20)，所述胀紧套(13)外圈连接在所述固定架(11)上；

所述组装架(19)螺纹连接在所述定位架(18)上所设置的安装孔内，所述第二万向节(17)的下端通过固定轴承(21)连接在组装架(19)上端且与所述搅拌针(5)上端固定，所述组装架(19)下端设置有用于定位搅拌针(5)下端的连接头(22)。

3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述固定架(11)下端设置有通过螺栓固定连接的定位座(23)，所述定位座(23)内设置有供所述胀紧套(13)外圈固定的固定孔(24)。

4.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述固定架(11)通过连接轴承(25)固定在所述安装架(4)上，所述安装架(4)上还设置有驱动所述固定架(11)转动的驱动组件(26)，所述驱动组件(26)包括固定在所述安装架(4)上的输出电机(27)、套设固定在所述固定架(11)上的从动齿轮(28)、设置在所述输出电机(27)的输出轴上且与所述从动齿轮(28)相啮合的主动齿轮(29)。

5.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述驱动装置(8)包括滑移设置在所述机台(1)上的龙门架体(30)、水平滑移在所述龙门架体(30)上的横向滑台(31)、朝向所述焊接平台(2)往复滑移在所述横向滑台(31)上的升降滑台(32)，所述安装架(4)固定在所述升降滑台(32)上。

6.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述龙门架体(30)两侧下端与所述机台(1)通过第一线性滑轨(33)进行滑移连接，所述龙门架体(30)上还设置有带有输出齿轮(35)的启动电机(34)，所述机台(1)上设置有与所述输出齿轮(35)啮合的齿轮条(36)。

7.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述横向滑台(31)与所述龙门架体(30)通过第二线性滑轨(37)进行滑移连接，所述龙门架体(30)上设置第一直线模组(38)，所述横向滑台(31)固定在所述第一直线模组(38)的滑块上。

8.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述升降滑台(32)与横向滑台(31)通过第三线性滑轨(39)进行滑移连接，所述横向滑台(31)上设置有第二直线模组(40)，所述升降滑台(32)固定在所述第二直线模组(40)的滑块上。

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