CN113909671A - 一种双面搅拌摩擦焊系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双面搅拌摩擦焊系统，包括台架、多向调节系统、基座调节结构、搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件。采用以上技术方案，充分利用立体空间，能够上下双面同时进行焊接，焊接过程无需翻面，简化了焊接操作流程，提升了焊接效率，避免焊接件翻面时可能发生的安全问题和焊接质量问题；并且，搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件集成在机头基座上，不仅省掉了转运过程，简化了工序，大幅提升了生产效率，降低了设备成本，减小了场地的占用；另外，通过多向调节系统和基座调节结构能够调节搅拌头组件的三维空间位置和转动角度，适用于不同类型的焊接件，灵活方便，大幅增加了搅拌摩擦焊的应用范围和焊接效率。
Description
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊设备技术领域，具体涉及一种双面搅拌摩擦焊系统。
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熔化，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。
现有的搅拌摩擦焊设备由于结构设计的缺陷，并不具备扩展双面焊接功能的能力，导致型材焊接过程需要翻面，焊接操作流程较为复杂，焊接效率低，随之推高了焊接成本，并且长大焊接件翻面时，存在安全隐患，翻面过程还可能破坏一次焊缝的质量。
并且，现有的搅拌摩擦焊设备并不具备三维调节和转动调节的能力，从而限制了搅拌摩擦焊的应用范围和焊接效率。
目前，在进行搅拌摩擦焊以前，需要对焊接材料进行打磨处理，除去材料表面氧化皮，在完成搅拌摩擦焊以后，需要对的飞边进行处理，以确保焊接质量。无论是焊前处理还是焊后处理，都需要将焊接部件转运到清洁设备上，不仅工序复杂，影响生产效率，而且场地占用大，尤其焊后转运涉及焊后大部件的转移，还存在更高的安全风险。
解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明提供了一种双面搅拌摩擦焊系统。
其技术方案如下：
一种双面搅拌摩擦焊系统，包括台架，其要点在于：所述台架上设置有装夹平台以及分别位于装夹平台上下两侧的设备安装支架，所述装夹平台由两个沿水平方向设置的设备支撑台组成，两个设备支撑台上均设置有装夹组件，且两个设备支撑台之间形成焊接让位缝，所述设备安装支架分别通过多向调节系统对基座安装座进行三维空间上的位置调节，所述基座安装座分别通过基座调节结构对机头基座进行转动调节，所述机头基座上均安装有用于进行搅拌摩擦焊的搅拌头组件、用于进行焊前清洁的焊前清洁组件和用于进行焊后清洁的焊后清洁组件，所述搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件均朝向焊接让位缝。
采用以上结构，通过设置焊接让位缝，从而能够上下双面同时进行焊接，焊接过程无需翻面，大大简化了焊接操作流程，提升了焊接效率，从而降低了焊接成本，并且避免了长大焊接件翻面时可能发生的安全问题和焊接质量问题；并且，搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件集成在机头基座上，先通过焊前清洁组件进行打磨处理，除去材料表面氧化皮，再通过搅拌头组件对焊接部件进行焊接，然后通过焊后清洁组件对焊缝周边的飞边进行处理，不仅省掉了转运过程，简化了工序，大幅提升了生产效率，而且无需专用的焊前清洁工具和焊后清洁工具，降低了设备成本，减小了场地的占用；另外，通过多向调节系统和基座调节结构能够调节搅拌头组件及其相关部件的三维空间位置和转动角度，适用于不同类型的焊接件，灵活方便，大幅增加了搅拌摩擦焊的应用范围和焊接效率。
作为优选：所述搅拌头组件包括可转动地安装在机头基座上的搅拌头连接轴、同步转动地安装在搅拌头连接轴靠近焊接让位缝一端的搅拌头以及安装在机头基座上的连接轴驱动电机，所述连接轴驱动电机通过连接轴传动组件带动搅拌头连接轴转动；
所述焊后清洁组件包括可转动地安装在机头基座上的焊前清洁转轴、同步转动地安装在焊前清洁转轴靠近焊接让位缝一端的清洁刷，所述搅拌头连接轴通过焊前转轴传动组件带动焊前清洁转轴转动；
所述焊后清洁组件包括可转动地安装在机头基座上的焊后清洁转轴、同步转动地安装在焊后清洁转轴靠近焊接让位缝一端的清洁刀具，所述清洁刀具和清洁刷分别位于搅拌头的两侧，所述搅拌头连接轴通过焊后转轴传动组件带动焊后清洁转轴转动。
采用以上结构，先通过清洁刷对焊接部件进行打磨处理，除去材料表面氧化皮，再通过搅拌头对焊接部件进行焊接，然后通过清洁刀具对焊缝周边的飞边进行处理，不仅省掉了转运过程，简化了工序，大幅提升了生产效率，而且无需专用的焊前清洁工具和焊后清洁工具，降低了设备成本，减小了场地的占用，同时，焊前清洁工具和焊后清洁工具均与搅拌摩擦焊工具共享动力，降低了生产能耗。
作为优选：所述搅拌头通过刀柄安装在搅拌头连接轴上，所述搅拌头包括搅拌头过渡端以及分别位于搅拌头过渡端两端的搅拌针和搅拌头安装座，所述搅拌头安装座远离搅拌头过渡端的一端端面凹陷形成有搅拌头过水盲孔，该搅拌头过水盲孔延伸至搅拌头过渡端，所述刀柄的一端端面凹陷形成有与搅拌头安装座相适应的搅拌头安装槽，该刀柄的另一端端面凹陷形成有贯穿至搅拌头安装槽槽底的刀柄过水通孔，所述搅拌头安装座固定在搅拌头安装槽中时，所述刀柄过水通孔与搅拌头过水盲孔连通；
当冷却水入水管经刀柄过水通孔插入搅拌头过水盲孔中时，冷却水入水管的外壁与刀柄过水通孔和搅拌头过水盲孔的孔壁之间形成冷却水回流通道。
采用以上结构，冷却水入水管通过向搅拌头过水盲孔注水，能够对搅拌头进行冷却，然后热水从冷却水回流通道流出，不仅通过冷却水对搅拌头实现内冷式冷却，冷却介质不会进入焊缝，保证了焊缝的质量，而且冷却介质为水，不仅便宜，而且不存在安全和环保风险，另外，搅拌摩擦焊工具采用刀柄和搅拌头两部分组成，大大减小了搅拌头的尺寸，生产过程中只需要更换容易损坏的搅拌头即可，大幅降低了搅拌头的使用成本。
作为优选：所述焊后清洁转轴上设置有二级调节螺母和限位元件，所述二级调节螺母与焊后清洁转轴螺纹配合，并位于清洁刀具和限位元件之间，所述限位元件能够沿焊后清洁转轴轴向滑动，并能够通过锁紧元件锁定在焊后清洁转轴上。采用以上结构，清洁刀具在随焊后清洁转轴高速转动的过程中，能够在二级调节螺母限定的范围内自适应地调整在焊后清洁转轴上的位置，从而不仅能够对平面结构的焊接大部件进行飞边处理，而且能够对曲面结构的焊接大部件进行飞边处理，同时二级调节螺母的高度可调，能够进一步提高焊后清洁工具的通用性，而且通过设置限位元件，能够有效限定二级调节螺母的最大调节范围，避免在高速转动过程中二级调节螺母发生过度的位移，确保飞边处理效果。
作为优选：所述机头基座包括基座安装板以及设置在基座安装板一端的基座安装块，所述连接轴驱动电机安装在基座安装板上，所述焊前清洁转轴、搅拌头连接轴和焊后清洁转轴均沿基座安装板的长度方向穿设在基座安装块上，所述连接轴传动组件包括固套在连接轴驱动电机电机轴上的轴驱动主动齿轮以及成型在搅拌头连接轴上的轴驱动从动齿，所述轴驱动主动齿轮与轴驱动从动齿啮合，所述焊前转轴传动组件和焊后转轴传动组件均为皮带传动组件。采用以上结构，不仅稳定可靠，便于装配，而且电机轴与搅拌头连接轴采用刚性的齿轮传动配合，更加稳定，不会发生打滑，保证动力的可靠传递，而搅拌头连接轴与焊前清洁转轴和焊后清洁转轴之间采用非刚性的皮带传动配合，使搅拌头连接轴不会因焊前清洁转轴或焊后清洁转轴的暂时卡滞而停转，保证了搅拌摩擦焊的稳定进行，从而确保焊缝质量。
作为优选：所述基座安装座包括安装座主体以及设置在安装座主体上的安装接头，所述安装接头为圆柱体结构，且外周面上具有一段接头配合齿，所述机头基座上开设有基座安装孔，该基座安装孔包括与安装接头相适应的圆形开孔部以及一段同心地围绕在圆形开孔部周围的弧形开孔部，所述弧形开孔部的内壁上具有连接配合结构，所述安装接头可转动地嵌入圆形开孔部中，且至少部分接头配合齿朝向弧形开孔部；
当弧形开孔部中嵌入弧形锁定元件时，该弧形锁定元件内壁上的接头锁定齿至少与部分接头配合齿啮合，同时弧形锁定元件外壁上的连接锁定结构与连接配合结构配合，从而通过弧形锁定元件锁定机头基座与基座安装座的相对位置。
采用以上结构，当取出弧形锁定元件时，能够使机头基座沿基座安装座转动，由于搅拌头连接轴安装在机头基座上，从而实现搅拌头角度的转动调节；当装好弧形锁定元件时，弧形锁定元件能够通过机械结构对机头基座和基座安装座进行锁定；不仅保证了搅拌头安装的稳定性和可靠性，而且弧形锁定元件与基座安装座采用齿配合，不但配合可靠性高，不会发生打滑，而且调节精度高，能够实现搅拌头角度的精确调节。
作为优选：所述连接锁定结构为成型在弧形锁定元件外壁上的连接锁定齿，所述连接配合结构为能够与连接锁定齿啮合的连接配合齿。采用以上结构，弧形锁定元件与基座主体也通过齿配合，可靠性高，不会发生打滑。
作为优选：所述多向调节系统包括滑动配合地设置在设备安装支架上的液压缸，该液压缸能够在电动调节装置的带动下沿X向在设备安装支架上滑动，所述液压缸的活塞杆能够沿Y向运动，并设置有导轨式液压升降台，所述基座安装座安装在导轨式液压升降台上，并能够在导轨式液压升降台的带动下沿Z向移动，所述液压缸的缸体上设置有用于向液压缸和导轨式液压升降台提供动力的液压站。采用以上结构，不仅能够在三维上精确调节搅拌头(基座安装座)的位置，而且主要采用液压驱动，具有极佳的稳定性和可靠性，更适于搅拌头工作时高速自转的焊接特性。
作为优选：所述电动调节装置包括安装在液压缸缸体上的X向驱动电机以及固套在X向驱动电机电机轴上的X向驱动齿轮，所述设备安装支架上具有沿X向延伸的X向滑槽，所述液压缸能够沿X向滑槽滑动，所述X向滑槽的两侧槽壁上具有与X向驱动齿轮相适应的X向从动齿，所述X向驱动齿轮嵌入X向滑槽中，并同时与两侧的X向从动齿啮合。采用以上结构，调节精度高，可靠性高。
作为优选：所述装夹组件包括分别相互平行地设置在对应设备支撑台上的至少一根电动直线导轨以及至少一根滑动支撑导轨，各电动直线导轨分别自对应设备支撑台远离焊接让位缝的一端朝着靠近焊接让位缝的方向延伸，各电动直线导轨上均设置有受其带动的夹紧缸，各夹紧缸的活塞杆均朝向焊接让位缝，所述滑动支撑导轨均自焊接让位缝朝对应设备支撑台远离焊接让位缝一端的方向延伸，所述设备支撑台上均设置有至少一个焊接件支撑板，各焊接件支撑板分别与对应设备支撑台上的所有滑动支撑导轨滑动配合，并均位于各夹紧缸之间。采用以上结构，不仅能够通过电动直线导轨适应性地调节各夹紧缸的位置，从而能够可靠地夹紧各种不同类型的焊接件，而且能够通过适应性地调整各焊接件支撑板的位置，以对不同类型的焊接件起到很好的支撑作用，同时设置有焊接让位缝，从而能够上下双面同时进行焊接，焊接过程无需翻面，大大简化了焊接操作流程，提升了焊接效率，从而降低了焊接成本，并且避免了长大焊接件翻面时可能发生的安全问题和焊接质量问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用以上技术方案的一种双面搅拌摩擦焊系统，结构紧凑，充分利用立体空间，节省焊接操作平面空间，通过设置焊接让位缝，从而能够上下双面同时进行焊接，焊接过程无需翻面，大大简化了焊接操作流程，提升了焊接效率，从而降低了焊接成本，并且避免了长大焊接件翻面时可能发生的安全问题和焊接质量问题；并且，搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件集成在机头基座上，先通过焊前清洁组件进行打磨处理，除去材料表面氧化皮，再通过搅拌头组件对焊接部件进行焊接，然后通过焊后清洁组件对焊缝周边的飞边进行处理，不仅省掉了转运过程，简化了工序，大幅提升了生产效率，而且无需专用的焊前清洁工具和焊后清洁工具，降低了设备成本，减小了场地的占用；另外，通过多向调节系统和基座调节结构能够调节搅拌头组件及其相关部件的三维空间位置和转动角度，适用于不同类型的焊接件，灵活方便，大幅增加了搅拌摩擦焊的应用范围和焊接效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为两个焊接件安装在本发明上的示意图；
图3为多向调节系统的结构示意图；
图4为机头基座与搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件的配合关系示意图；
图5为刀柄与搅拌头的配合关系示意图；
图6为搅拌头的结构示意图；
图7为刀柄的结构示意图；
图8为搅拌摩擦焊焊后清洁工具其中一个视角的结构示意图；
图9为搅拌摩擦焊焊后清洁工具另外一个视角的结构示意图；
图10为机头基座与基座安装座和弧形锁定元件的配合关系示意图；
图11为机头基座的结构示意图；
图12为基座安装座的结构示意图；
图13为弧形锁定元件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1-图4所示，一种双面搅拌摩擦焊系统，其主要包括台架，台架上设置有装夹平台29以及分别位于装夹平台29上下两侧的设备安装支架23，装夹平台29由两个沿水平方向设置的设备支撑台29a组成，两个设备支撑台29a上均设置有装夹组件，且两个设备支撑台29a之间形成焊接让位缝29b，具体地说，设备支撑台29a相互远离的一端分别通过立板35固定在地面，其中一块立板35向上延伸至设备支撑台29a以上，两块设备安装支架23均固定在该立板35上，构成双C字形结构，设备稳定性好，充分利用立体空间，节省焊接操作平面空间。
并且，设备安装支架23分别通过多向调节系统对基座安装座21进行三维空间上的位置调节，基座安装座21分别通过基座调节结构对机头基座5进行转动调节，机头基座5上均安装有用于进行搅拌摩擦焊的搅拌头组件、用于进行焊前清洁的焊前清洁组件和用于进行焊后清洁的焊后清洁组件，搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件均朝向焊接让位缝29b。
请参见图4-图7，搅拌头组件包括搅拌头连接轴6以及通过刀柄1安装在搅拌头连接轴6一端的搅拌头2。
其中，搅拌头2包括搅拌针2a、搅拌头过渡端2b和搅拌头安装座2c，搅拌针2a和搅拌头安装座2c分别位于搅拌头过渡端2b的两端，刀柄1包括刀柄主体1c和设置在刀柄主体1c一端端面的刀柄安装座1d，搅拌头连接轴6的一端具有与刀柄安装座1d相适应的刀柄安装孔，刀柄安装座1d安装在刀柄安装孔中。
搅拌头安装座2c远离搅拌头过渡端2b的一端端面凹陷形成有搅拌头过水盲孔2d，搅拌头过水盲孔2d延伸至搅拌头过渡端2b，刀柄主体1c远离刀柄安装座1d的一端端面凹陷形成有与搅拌头安装座2c相适应的搅拌头安装槽1a，刀柄安装座1d远离刀柄主体1c的一端端面凹陷形成有贯穿至搅拌头安装槽1a槽底的刀柄过水通孔1b。
搅拌头安装座2c固定在搅拌头安装槽1a中时，刀柄过水通孔1b与搅拌头过水盲孔2d连通。因此，当冷却水入水管3经刀柄过水通孔1b插入搅拌头过水盲孔2d中时，冷却水入水管3的外壁与刀柄过水通孔1b和搅拌头过水盲孔2d的孔壁之间形成冷却水回流通道4。冷却水入水管3通过向搅拌头过水盲孔2d注水，能够对搅拌头2进行冷却，然后热水从冷却水回流通道4流出。不仅通过冷却水对搅拌头2实现内冷式冷却，冷却效率高，冷却介质不会进入焊缝，保证了焊缝的质量，而且冷却介质为水，不仅便宜，而且不存在安全和环保风险，另外，搅拌摩擦焊工具采用刀柄1和搅拌头2两部分组成，大大减小了搅拌头2的尺寸，生产过程中只需要更换容易损坏的搅拌头2即可，大幅降低了搅拌头2的使用成本。
进一步地，搅拌头过渡端2b为直径朝着搅拌针2a方向逐渐减小的锥形结构，因此，搅拌头过水盲孔2d靠近搅拌针2a的一端缩径形成锥形孔2d1，冷却水入水管3的插入端与锥形孔2d1的孔壁之间留有间隙，能够通过冷却水更加高效地冷却搅拌头2，避免发生焊缝过热问题，保证了焊缝的表面质量。
另外，刀柄主体1c为直径朝着靠近刀柄安装座1d逐渐增大的锥形结构，有利于减少加热热量，减少作业空间，减少整体的重量。
并且，搅拌头安装座2c远离搅拌头过渡端2b一端端面的外缘倒角处理，以便于将搅拌头安装座2c嵌入搅拌头安装槽1a中。
需要指出的是，当需要将搅拌头2安装到刀柄1上时，需要先加热搅拌头2，然后使搅拌头安装座2c嵌入搅拌头安装槽1a中，最后冷却至室温，搅拌头2就被可靠地固定到刀柄1上。当需要将搅拌头2从刀柄1上取下时，也需要先加热搅拌头2，然后能够采用铁棍将搅拌头2从刀柄1上顶出。搅拌头2通过“热装”方式进行组装，简单可靠。
刀柄安装座1d的外周面上凹陷形成有一圈环形连接卡槽1d1，搅拌头连接轴6上沿周向开设有若干连接销孔，刀柄安装座1d插入搅拌头连接轴6后，各连接销孔分别通过对应的刀柄连接销8卡入环形连接卡槽1d1中，从而锁紧刀柄安装座1d。采用机械式的链锯能够确保刀柄1与搅拌头连接轴6的可靠连接。
另外，刀柄安装座1d远离刀柄主体1c的一端端面凹陷形成有一圈密封圈安装槽1d2，在密封圈安装槽1d2中设置密封圈，当刀柄安装座1d插入搅拌头连接轴6中时，密封圈与刀柄安装座1d和搅拌头连接轴6均过盈配合，能够保证冷却水密封在内部，避免发生冷却水泄露问题。
请参见图4，焊前清洁组件包括其可转动地安装在机头基座5上的焊前清洁转轴18，焊前清洁转轴18的一端安装有清洁刷19，搅拌头连接轴6通过焊前转轴传动组件20带动焊前清洁转轴18转动，焊前清洁转轴18带动清洁刷19转动，清洁刷19对焊接部件进行打磨处理，除去材料表面氧化皮。
其中，清洁刷19包括与焊前清洁转轴18螺纹配合的清洁刷安装座19b以及安装在清洁刷安装座19b远离焊前清洁转轴18一端的刷体19a，具体地说，焊前清洁转轴18的端面凹陷形成有与清洁刷安装座19b相适应的清洁刷安装孔，清洁刷安装孔的孔壁与清洁刷安装座19b的外周面螺纹配合。刷体19a优选采用不锈钢刷，能够更加高效地对焊接部件进行打磨处理，除去材料表面氧化皮，且成本低廉。
请参见图4、图7和图8，焊后清洁组件包括焊后清洁转轴11以及通过螺纹连接地安装在焊后清洁转轴11一端的清洁刀具12，搅拌头连接轴6通过焊后转轴传动组件17带动焊后清洁转轴11转动，清洁刀具12远离焊后清洁转轴11的一端端面上具有清洁结构，焊后清洁转轴11上设置有二级调节螺母13和限位元件14，二级调节螺母13与焊后清洁转轴11螺纹配合，并位于清洁刀具12和限位元件14之间，限位元件14能够沿焊后清洁转轴11轴向滑动，并能够通过锁紧元件15锁定在焊后清洁转轴11上。
清洁刀具12的端面具有清洁结构，因此，清洁刀具12在随焊后清洁转轴11高速转动的过程中，能够在二级调节螺母13限定的范围内自适应地调整在焊后清洁转轴12上的位置，从而不仅能够对平面结构的焊接大部件进行飞边处理，而且能够对曲面结构的焊接大部件进行飞边处理。并且，由于二级调节螺母13也与焊后清洁转轴11螺纹配合，因此，二级调节螺母13的高度可调，能够进一步提高焊后清洁工具的通用性。而且，通过设置限位元件14，能够有效限定二级调节螺母13的最大调节范围，避免在高速转动过程中二级调节螺母13发生过度的位移，确保飞边处理效果。
锁紧元件15为锁紧螺丝，限位元件14为环状结构，具体地说，限位元件14为与二级调节螺母13相同的六棱柱环状结构，限位元件14的外周面上开设有至少一个与锁紧螺丝相适应的螺丝过孔14a，限位元件14能够通过锁紧螺丝锁定在焊后清洁转轴11上，简单可靠。
本实施例中，焊后清洁转轴11的外周面上具有轴向延伸的锁紧槽11a，锁紧螺丝的内端能够嵌入锁紧槽11a中，以将限位元件14锁定在焊后清洁转轴11上，只需要一颗锁紧螺丝就能够可靠地将限位元件14锁定在焊后清洁转轴11上，提升了调节的便利性和效率。
另外，锁紧螺丝的外端具有转动薄片15a，无需专用螺丝刀就能够便捷得拧紧或拧松锁紧螺丝，大大提升了操作的便利性。
进一步地，焊后清洁转轴11的外周面上设置有轴向延伸的调节参照标尺16，能够直观地进行读数，精确方便地控制调节量。
清洁刀具12为圆筒结构，清洁刀具12的内壁与焊后清洁转轴11的外壁螺纹配合，清洁结构包括沿周向均匀分布在清洁刀具12端面的切削刃12a，各切削刃12a旁均设置有排屑口12b，能够高效地处理飞边和排屑。
请参见图4，机头基座5包括基座安装板5a以及设置在基座安装板5a一端的基座安装块5b，连接轴驱动电机7安装在基座安装板5a上，焊前清洁转轴18、搅拌头连接轴6和焊后清洁转轴11均沿基座安装板5a的长度方向穿设在基座安装块5b上，连接轴传动组件包括固套在连接轴驱动电机7电机轴上的轴驱动主动齿轮9以及成型在搅拌头连接轴6上的轴驱动从动齿6a，轴驱动主动齿轮9与轴驱动从动齿6a啮合，焊前转轴传动组件20和焊后转轴传动组件17均为皮带传动组件，不仅稳定可靠，便于装配，而且连接轴驱动电机7的电机轴与搅拌头连接轴6采用刚性的齿轮传动配合，更加稳定，不会发生打滑，保证动力的可靠传递，而搅拌头连接轴6与焊前清洁转轴18和焊后清洁转轴11之间采用非刚性的皮带传动配合，使搅拌头连接轴6不会因焊前清洁转轴18或焊后清洁转轴11的暂时卡滞而停转，保证了搅拌摩擦焊的稳定进行，从而确保焊缝质量。
请参见图4、图10-图13，基座调节结构包括基座安装座21和弧形锁定元件22。
基座安装座21包括安装座主体21a以及设置在安装座主体21a上的安装接头21b，安装接头21b为圆柱体结构，且外周面上具有一段接头配合齿21c。基座安装座21远离安装接头21b的一侧设置有至少一根升降配合导轨21d，便于后续升降配合。
机头基座5上开设有基座安装孔5a1，基座安装孔5a1包括与安装接头21b相适应的圆形开孔部5a11以及一段同心地围绕在圆形开孔部5a11周围的弧形开孔部5a12，弧形开孔部5a12的内壁上具有连接配合结构5a2，安装接头21b可转动地嵌入圆形开孔部5a11中，且至少部分接头配合齿21c朝向弧形开孔部5a12。
弧形锁定元件22内壁上设置有能够与接头配合齿21c啮合的接头锁定齿22a，需要指出的是，接头锁定齿22a完全分布在弧形锁定元件22的内壁上，接头配合齿21c只是部分分布在安装接头21b上，并且，接头配合齿21c在安装接头21b上的分布长度比接头锁定齿22a在弧形锁定元件22内壁上的分布长度短，以使机头基座5能够相对基座安装座21转动更大的角度，适应性更广。本实施例中，弧形开孔部5a12为半圆环结构，弧形锁定元件22为与弧形开孔部5a12相适应的半圆环结构，既保证了安装的可靠性，又能够获得较大的调整范围。
因此，当弧形开孔部5a12中嵌入弧形锁定元件22时，弧形锁定元件22内壁上的接头锁定齿22a至少与部分接头配合齿21c啮合，同时弧形锁定元件22外壁上的连接锁定结构22b与连接配合结构5a2配合，从而通过弧形锁定元件22锁定机头基座5与基座安装座21的相对位置。当取出弧形锁定元件22时，能够使机头基座5沿基座安装座21转动，由于搅拌头连接轴6安装在机头基座5上，从而实现搅拌头2角度的转动调节。
进一步地，连接锁定结构22b为成型在弧形锁定元件22外壁上的连接锁定齿，连接配合结构5a2为能够与连接锁定齿啮合的连接配合齿，弧形锁定元件22与机头基座5也通过齿配合，可靠性高，不会发生打滑。
进一步地，接头配合齿21c凸出成型在安装接头21b的外周面上，当安装接头21b可转动地嵌入圆形开孔部5a11中时，接头配合齿21c凸出至弧形开孔部5a12中，能够限定机头基座5正反转的最大转动角度，简单可靠。
请参见图1和图3，多向调节系统主要包括设备安装支架23以及基座安装座21，设备安装支架23上设置有与其滑动配合的液压缸25，液压缸25能够在电动调节装置24的带动下沿X向在设备安装支架23上滑动，液压缸25的活塞杆能够沿Y向运动，并设置有导轨式液压升降台26，基座安装座21安装在导轨式液压升降台26上，并能够在导轨式液压升降台26的带动下沿Z向移动。
电动调节装置24能够沿X向调节基座安装座21的位置，液压缸25能够沿Y向调节基座安装座21的位置，导轨式液压升降台26能够沿Z向调节基座安装座21的位置。其中，向液压缸25和导轨式液压升降台26共同同一个液压站27，具体地说，液压缸25的缸体上具有液压站安装板25a，液压站安装板25a位于液压缸25缸体远离活塞杆的一侧，液压站27安装在液压站安装板25a上，结构紧凑，稳定可靠。通过以上设备，不仅能够在三维上精确调节基座安装座21的位置，而且主要采用液压驱动，具有极佳的稳定性和可靠性，更适于搅拌头工作时高速自转的焊接特性。
电动调节装置24包括安装在液压缸25缸体上的X向驱动电机24a以及固套在X向驱动电机24a电机轴上的X向驱动齿轮24b，设备安装支架23上具有沿X向延伸的X向滑槽23a，液压缸25能够沿X向滑槽23a滑动，X向滑槽23a的两侧槽壁上具有与X向驱动齿轮24b相适应的X向从动齿23a1，X向驱动齿轮24b嵌入X向滑槽23a中，并同时与两侧的X向从动齿23a1啮合。通过X向驱动电机24a的电机轴带动驱动齿轮24b正转或反转，能够使液压缸25沿X向滑槽23a滑动。并且，液压缸25的缸体底部设置有与X向滑槽23a滑动配合的液压缸滑块28，以进一步提升液压缸25与X向滑槽23a滑动配合的可靠性。
X向滑槽23a的两侧槽壁上均具有向另一侧槽壁延伸的限位挡板23a2，两块限位挡板23a2均位于X向滑槽23a的槽口位置，以将液压缸滑块28和X向驱动齿轮24b可靠地限定在X向滑槽23a中，进一步提高X向驱动齿轮安装的可靠性。
请参见图3、图10和图12，导轨式液压升降台26上具有沿Z向延伸的升降导轨滑槽26a，基座安装座21上具有能够在导轨式液压升降台26带动下沿升降导轨滑槽26a升降的升降导轨21d。
请参见图1和图2，装夹组件包括分别相互平行地设置在对应设备支撑台29a上的至少一根电动直线导轨30以及至少一根滑动支撑导轨32，各电动直线导轨30分别自对应设备支撑台29a远离焊接让位缝29b的一端朝着靠近焊接让位缝29b的方向延伸。
各电动直线导轨30分别自对应设备支撑台29a远离焊接让位缝29b的一端朝着靠近焊接让位缝29b的方向延伸，各电动直线导轨30上均设置有受其带动的夹紧缸31，各夹紧缸31的活塞杆均朝向焊接让位缝29b，能够通过电动直线导轨30适应性地调节各夹紧缸31的位置，从而通过各夹紧缸31能够可靠地夹紧各种不同类型的焊接件A。需要指出的是，夹紧缸31可以是气缸、油缸或电缸，简单可靠。并且，各夹紧缸31的活塞杆的外端均可拆卸地安装有夹头34，能够适应性地更换夹头34，以适应于更多类型的焊接件A。进一步地，夹头34采用柔性材质，例如橡胶等柔性高摩擦材料，能够进一步提升焊接件A夹持的可靠性。
滑动支撑导轨32均自焊接让位缝29b朝对应设备支撑台29a远离焊接让位缝29b一端的方向延伸，设备支撑台29a上均设置有至少一个焊接件支撑板33，各焊接件支撑板33分别与对应设备支撑台29a上的所有滑动支撑导轨32滑动配合，并均位于各夹紧缸31之间，能够通过适应性地调整各焊接件支撑板33的位置，对不同类型的焊接件A起到很好的支撑作用。
为了提升焊接件支撑板33的支撑可靠性，焊接件支撑板33到位以后，可以采用螺栓等机械装置进行固定。
本实施例中，为了适用于更多类型的焊接件A，保证焊接件A的可靠夹持和支撑，设备支撑台29a上均设置有三根滑动支撑导轨32，其中两根滑动支撑导轨32分别设置在对应设备支撑台29a的两侧边缘，剩余一根滑动支撑导轨32沿对应设备支撑台29a的中心线延伸。并且，各滑动支撑导轨32均延伸至对应设备支撑台29a远离焊接让位缝29b的一端。同时，相邻滑动支撑导轨32之间均设置有一根电动直线导轨30。
进一步地，各焊接件支撑板33均可拆卸地安装在对应滑动支撑导轨32上，能够适应性地更换焊接件支撑板33，以适应于更多类型的焊接件A。
本发明的工作原理：
首先，适应性地调整各焊接件支撑板33的位置，不仅能够可靠地支撑两个焊接件A，而且使两个焊接件A的焊缝位于焊接让位缝29b位置，然后通过各电动直线导轨30调节对应夹紧缸31的位置，接着使各夹紧缸31的活塞杆向外推出，让各夹头34夹紧两个焊接件A，完成装夹定位。再然后取出弧形锁定元件22，调整各机头基座5朝向，完成后插入弧形锁定元件22，锁定机头基座5。最后启动多向调节系统，调整搅拌头2的高度，合适以后，启动连接轴驱动电机7和多向调节系统，对两个焊接件A的焊缝位置同时进行清洁和搅拌摩擦焊。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双面搅拌摩擦焊系统，包括台架，其特征在于：所述台架上设置有装夹平台(29)以及分别位于装夹平台(29)上下两侧的设备安装支架(23)，所述装夹平台(29)由两个沿水平方向设置的设备支撑台(29a)组成，两个设备支撑台(29a)上均设置有装夹组件，且两个设备支撑台(29a)之间形成焊接让位缝(29b)，所述设备安装支架(23)分别通过多向调节系统对基座安装座(21)进行三维空间上的位置调节，所述基座安装座(21)分别通过基座调节结构对机头基座(5)进行转动调节，所述机头基座(5)上均安装有用于进行搅拌摩擦焊的搅拌头组件、用于进行焊前清洁的焊前清洁组件和用于进行焊后清洁的焊后清洁组件，所述搅拌头组件、焊前清洁组件和焊后清洁组件均朝向焊接让位缝(29b)。
2.根据权利要求1所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述搅拌头组件包括可转动地安装在机头基座(5)上的搅拌头连接轴(6)、同步转动地安装在搅拌头连接轴(6)靠近焊接让位缝(29b)一端的搅拌头(2)以及安装在机头基座(5)上的连接轴驱动电机(7)，所述连接轴驱动电机(7)通过连接轴传动组件带动搅拌头连接轴(6)转动；
所述焊后清洁组件包括可转动地安装在机头基座(5)上的焊前清洁转轴(18)、同步转动地安装在焊前清洁转轴(18)靠近焊接让位缝(29b)一端的清洁刷(19)，所述搅拌头连接轴(6)通过焊前转轴传动组件(20)带动焊前清洁转轴(18)转动；
所述焊后清洁组件包括可转动地安装在机头基座(5)上的焊后清洁转轴(11)、同步转动地安装在焊后清洁转轴(11)靠近焊接让位缝(29b)一端的清洁刀具(12)，所述清洁刀具(12)和清洁刷(19)分别位于搅拌头(2)的两侧，所述搅拌头连接轴(6)通过焊后转轴传动组件(17)带动焊后清洁转轴(11)转动。
3.根据权利要求2所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述搅拌头(2)通过刀柄(1)安装在搅拌头连接轴(6)上，所述搅拌头(2)包括搅拌头过渡端(2b)以及分别位于搅拌头过渡端(2b)两端的搅拌针(2a)和搅拌头安装座(2c)，所述搅拌头安装座(2c)远离搅拌头过渡端(2b)的一端端面凹陷形成有搅拌头过水盲孔(2d)，该搅拌头过水盲孔(2d)延伸至搅拌头过渡端(2b)，所述刀柄(1)的一端端面凹陷形成有与搅拌头安装座(2c)相适应的搅拌头安装槽(1a)，该刀柄(1)的另一端端面凹陷形成有贯穿至搅拌头安装槽(1a)槽底的刀柄过水通孔(1b)，所述搅拌头安装座(2c)固定在搅拌头安装槽(1a)中时，所述刀柄过水通孔(1b)与搅拌头过水盲孔(2d)连通；
当冷却水入水管(3)经刀柄过水通孔(1b)插入搅拌头过水盲孔(2d)中时，冷却水入水管(3)的外壁与刀柄过水通孔(1b)和搅拌头过水盲孔(2d)的孔壁之间形成冷却水回流通道(4)。
4.根据权利要求2所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述焊后清洁转轴(11)上设置有二级调节螺母(13)和限位元件(14)，所述二级调节螺母(13)与焊后清洁转轴(11)螺纹配合，并位于清洁刀具(12)和限位元件(14)之间，所述限位元件(14)能够沿焊后清洁转轴(11)轴向滑动，并能够通过锁紧元件(15)锁定在焊后清洁转轴(11)上。
5.根据权利要求2所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述机头基座(5)包括基座安装板(5a)以及设置在基座安装板(5a)一端的基座安装块(5b)，所述连接轴驱动电机(7)安装在基座安装板(5a)上，所述焊前清洁转轴(18)、搅拌头连接轴(6)和焊后清洁转轴(11)均沿基座安装板(5a)的长度方向穿设在基座安装块(5b)上，所述连接轴传动组件包括固套在连接轴驱动电机(7)电机轴上的轴驱动主动齿轮(9)以及成型在搅拌头连接轴(6)上的轴驱动从动齿(6a)，所述轴驱动主动齿轮(9)与轴驱动从动齿(6a)啮合，所述焊前转轴传动组件(20)和焊后转轴传动组件(17)均为皮带传动组件。
6.根据权利要求1所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述基座安装座(21)包括安装座主体(21a)以及设置在安装座主体(21a)上的安装接头(21b)，所述安装接头(21b)为圆柱体结构，且外周面上具有一段接头配合齿(21c)，所述机头基座(5)上开设有基座安装孔(5a1)，该基座安装孔(5a1)包括与安装接头(21b)相适应的圆形开孔部(5a11)以及一段同心地围绕在圆形开孔部(5a11)周围的弧形开孔部(5a12)，所述弧形开孔部(5a12)的内壁上具有连接配合结构(5a2)，所述安装接头(21b)可转动地嵌入圆形开孔部(5a11)中，且至少部分接头配合齿(21c)朝向弧形开孔部(5a12)；
当弧形开孔部(5a12)中嵌入弧形锁定元件(22)时，该弧形锁定元件(22)内壁上的接头锁定齿(22a)至少与部分接头配合齿(21c)啮合，同时弧形锁定元件(22)外壁上的连接锁定结构(22b)与连接配合结构(5a2)配合，从而通过弧形锁定元件(22)锁定机头基座(5)与基座安装座(21)的相对位置。
7.根据权利要求6所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述连接锁定结构(22b)为成型在弧形锁定元件(22)外壁上的连接锁定齿，所述连接配合结构(5a2)为能够与连接锁定齿啮合的连接配合齿。
8.根据权利要求1所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述多向调节系统包括滑动配合地设置在设备安装支架(23)上的液压缸(25)，该液压缸(25)能够在电动调节装置(24)的带动下沿X向在设备安装支架(23)上滑动，所述液压缸(25)的活塞杆能够沿Y向运动，并设置有导轨式液压升降台(26)，所述基座安装座(21)安装在导轨式液压升降台(26)上，并能够在导轨式液压升降台(26)的带动下沿Z向移动，所述液压缸(25)的缸体上设置有用于向液压缸(25)和导轨式液压升降台(26)提供动力的液压站(27)。
9.根据权利要求8所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述电动调节装置(24)包括安装在液压缸(25)缸体上的X向驱动电机(24a)以及固套在X向驱动电机(24a)电机轴上的X向驱动齿轮(24b)，所述设备安装支架(23)上具有沿X向延伸的X向滑槽(23a)，所述液压缸(25)能够沿X向滑槽(23a)滑动，所述X向滑槽(23a)的两侧槽壁上具有与X向驱动齿轮(24b)相适应的X向从动齿(23a1)，所述X向驱动齿轮(24b)嵌入X向滑槽(23a)中，并同时与两侧的X向从动齿(23a1)啮合。
10.根据权利要求1所述的双面搅拌摩擦焊系统，其特征在于：所述装夹组件包括分别相互平行地设置在对应设备支撑台(29a)上的至少一根电动直线导轨(30)以及至少一根滑动支撑导轨(32)，各电动直线导轨(30)分别自对应设备支撑台(29a)远离焊接让位缝(29b)的一端朝着靠近焊接让位缝(29b)的方向延伸，各电动直线导轨(30)上均设置有受其带动的夹紧缸(31)，各夹紧缸(31)的活塞杆均朝向焊接让位缝(29b)，所述滑动支撑导轨(32)均自焊接让位缝(29b)朝对应设备支撑台(29a)远离焊接让位缝(29b)一端的方向延伸，所述设备支撑台(29a)上均设置有至少一个焊接件支撑板(33)，各焊接件支撑板(33)分别与对应设备支撑台(29a)上的所有滑动支撑导轨(32)滑动配合，并均位于各夹紧缸(31)之间。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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