CN114378423A - 一种搅拌摩擦焊机头组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种搅拌摩擦焊机头组件，包括：支架；所述支架上端固定安装主轴电机，所述主轴电机的输出端连接联轴套；所述联轴套的输出端通过万向传动装置连接转接盘；所述转接盘连接主轴，所述主轴的下端装配刀柄，所述刀柄装配搅拌头，所述搅拌头旋转摩擦工件进行摩擦焊接；摆转装置；其装配于所述支架，所述摆转装置驱动所述主轴摆转带动所述搅拌头摆转焊接。在需要焊接轨迹为圆弧过渡的工件时，根据预定程序启动摆转装置，实时调节主轴的运动轨迹，从而调节搅拌头的焊接轨迹，实现不停机不分步的圆弧焊接，省时省力，提高生产效率。

Description

一种搅拌摩擦焊机头组件

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊机头组件。

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，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。

搅拌摩擦焊技术广泛用于铝、镁等轻质合金的焊接。焊接工件有时需要实现圆弧过渡的焊缝轨迹，现有设备需要分步操作设备或停机辅助操作，这样比较费用费力，生产效率低下。

因此，亟需一种搅拌摩擦焊机头组件；以解决现有技术中的搅拌摩擦设备焊接圆弧过渡的焊缝轨迹时存在焊接费时费力，生产效率低下的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种设置有摆转装置的机头组件，使得在实际焊接为圆弧过渡的焊接轨迹过程中机头组件可以摆动并转过一定角度，无需分步或停机调节，省时省力，提升生产效率。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种搅拌摩擦焊机头组件，包括：支架；所述支架上端固定安装主轴电机，所述主轴电机的输出端连接联轴套；所述联轴套的输出端通过万向传动装置连接转接盘；所述转接盘连接主轴，所述主轴的下端装配刀柄，所述刀柄装配搅拌头，所述搅拌头旋转摩擦工件进行摩擦焊接；

摆转装置；其装配于所述支架，所述摆转装置驱动所述主轴摆转带动所述搅拌头摆转焊接。

可选地，所述摆转装置包括C轴电机、减速机、齿轮组、齿轮中心距调节板及C轴套筒，所述C轴套筒通过轴承紧固安装在所述支架；所述齿轮组分别啮合所述减速机及所述C轴套筒；所述齿轮中心距调节板连接所述齿轮组，所述C轴电机驱动C轴套筒。

可选地，所述摆转装置还包括B轴顶块、耳块及主轴套筒，所述耳块通过工业胀紧套与所述C轴套筒连接，所述耳块连接主轴套筒，所述主轴套筒套装于所述主轴；所述B轴顶块位于耳块内侧，所述B轴顶块紧固安装在所述主轴套筒的侧面。

可选地，所述耳块一侧开设螺纹孔，螺栓拧入所述螺纹孔顶住所述B轴顶块，所述主轴受力发生摆动，从而调节所述主轴倾角。

可选地，所述主轴的倾角可调角度为正负5度。

可选地，所述万向传动装置包括传动轴及万向节，所述传动轴的两端装配所述万向节。

可选地，所述支架包括相互固定连接静架及过渡板，所述静架上设置若干轴承座。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的搅拌摩擦焊机头组件设置摆转装置，在需要焊接轨迹为圆弧过渡的工件时，根据预定程序启动摆转装置，实时调节主轴的运动轨迹，从而调节搅拌头的焊接轨迹，实现不停机不分步的圆弧焊接，省时省力，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的搅拌摩擦焊机头组件的整体结构示意图；

图2为本发明的搅拌摩擦焊机头组件的正视结构示意图；

图3为本发明的搅拌摩擦焊机头组件的一剖视结构示意图；

图4为本发明的搅拌摩擦焊机头组件的另一剖视结构示意图；

图5为应用本发明的搅拌摩擦焊接设备的整体结构示意图；

图6为应用本发明的搅拌摩擦焊接设备的侧视结构示意图；

图7为应用本发明的的搅拌摩擦焊接设备的机座的俯视结构示意图；

图8为应用本发明的的搅拌摩擦焊接设备的机座的立柱的结构示意图；

图9为应用本发明的X、Y、Z轴运动装置结构示意图。

图中：

100、机头组件；200、立柱；300、电控柜；400、HMI操作系统；500、机座；600、工作台；700、防护外罩；800、润滑系统；900、防护风琴罩；10、X轴运动装置；11、第一安装板；12、X轴滑轨；13、X轴滑块组；14、丝杆一；15、X轴驱动电机；

20、Y轴运动装置；21、Y轴滑轨；22、第二安装板；23、Y轴滑块组；24、丝杆二；25、Y轴驱动电机；

30、Z轴运动装置；31、Z轴滑轨；32、第三安装板；33、Z轴滑块组；34、丝杆三；35、Z轴驱动电机；

101、支架；102、搅拌头；103、刀柄；104、主轴；105、主轴电机；106、联轴套；107、传动轴；108、万向节；109、主轴套筒；110、B轴顶块；111、耳块；112、螺纹孔；113、静架；114、过渡板；115、第一轴承座；116、第二轴承座；117、转接盘；118、法兰盘；119、C轴电机；120、减速机；

121、齿轮组；122、齿轮中心距调节板；123、C轴套筒；124、第一轴承；

125、第二轴承；126、主动小齿轮；127、从动大齿轮；128、工业胀紧套；129、防尘盖。

具体实施方式

下面，结合附图1至附图9以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明实施例提供了一种搅拌摩擦焊机头组件，如图1-4所示，包括，支架101，用于安装及承载部件；支架101包括静架113及过渡板114，静架113为板结构件，在静架113上设置有第一轴承座115及第二轴承座116。主轴电机105固定安装在支架101的上端，主轴电机105用于输出驱动力驱动主轴104高速旋转。主轴电机105的输出端安装联轴套106，联轴套106可以采用销键连接与主轴电机105的输出端相连。

进一步地，联轴套106的输出端连接万向传动装置，万向传动装置的输出端连接转接盘117；具体地，万向传动装置包括万向节108及传动轴107，可采用花键连接。传动轴107的两端分别连接万向节108，万向节108分别连接到联轴套106的输出端及转接盘117的输入端。

进一步地，转接盘117可通过法兰盘118连接主轴104，主轴104的下端可拆卸地装配刀柄103，刀柄103的下端可拆卸地装配搅拌头102，主轴104旋转带动搅拌头102旋转，搅拌头102摩擦工件进行摩擦焊接。

进一步地，支架101上装配了摆转装置，摆转装置能够驱动主轴104发生摆转，实现圆弧过渡的焊接。具体地，摆转装置包括C轴电机119、减速机120、齿轮组121、齿轮中心距调节板122及C轴套筒123，C轴套筒123通过第一轴承124及第二轴承125分别紧固安装在支架101的第一轴承座115及第二轴承座116上，第一轴承124及第二轴承125优选地均为圆锥滚子轴承；齿轮组121分别啮合减速机120及C轴套筒123；齿轮中心距调节板122连接齿轮组121，C轴电机119经减速机120及齿轮组121驱动C轴套筒123。

进一步地，齿轮组121包括主动小齿轮126及从动大齿轮127，主动小齿轮126与从动大齿轮127之间设置齿轮中心距调节板122，齿轮中心距调节板122可以调节主动小齿轮126及从动大齿轮127的齿轮中心距，进而控制主动小齿轮126与从动大齿轮127的啮合状态。具体地，需要搅拌头102进行转弯焊接时，启动C轴电机119，通过齿轮中心距调节板122调节主动小齿轮126与从动大齿轮127啮合，动力传输到从动大齿轮127；从动大齿轮127驱动C轴套筒123转动。

进一步地，摆转装置还配置了B轴顶块110、耳块111及主轴套筒109，耳块111通过工业胀紧套128紧固连接到C轴套筒123；主轴套筒109套装于主轴104并通过螺栓紧固连接，耳块111紧固连接主轴套筒109；从动大齿轮127驱动C轴套筒123转动带动耳块111摆转，耳块111带动主轴套筒109摆转，进而主轴104、刀柄103及搅拌头102从动摆转。

进一步地，主轴套筒109的侧面形成有螺纹孔(未图未)，螺纹孔的位置与耳块111位置对应，B轴顶块110紧固安装在主轴套筒109的螺纹孔上，位于耳块111内侧；B轴顶块110对应的耳块111上也设置了螺纹孔112，通过在耳块111上的螺纹孔112装配拧入螺栓，螺栓抵接于B轴顶块110，继续拧入螺栓，B轴顶块110受力经主轴套筒109传导至主轴104，驱使主轴104发生偏转，从而调节主轴104的倾角；其中，主轴104的最大偏转角度为5度，以主轴104垂直状态下时的轴线为0度方向。主轴104的焊接角度可调节，能够满足不同的加工需求，适应不同的产品焊接参数，应用更加广泛。

进一步地，耳块111及B轴顶块110均为两侧对称设置，分别对两边的B轴顶块110进行调节，可以使得主轴104的偏转角度即主轴104的倾角可调角度为正负5度，其中，以主轴104处于垂直状态下时的轴线为0度方向。

在一些实施例中，搅拌头102采用高速工具钢或合金工具钢制造。具体地，搅拌头102可以根据焊接材料的属性设计成多种结构形状。优选地，搅拌头102前端的形状设计成圆锥体或球体或圆柱体。

在一些实施例中，机头组件100还配置了防尘盖129，如图4所示，防尘盖129呈圆盘状，紧固安装在C轴套筒123的上端，用于防止灰尘或异物进入第一轴承座115，影响润滑效果。

在一些实施例中，机头组件100应用于一种台式C型搅拌摩擦焊接设备，如图5-9所示，设备包括，机座500，机座500形成为T型结构，用于装配及承载安装在机座500上的各附件；机座500的前端设置了工作台600，工作台600呈矩形状，用于固定承载工件及作为焊接工艺的工作面；机座500的后端安装有立柱200，立柱200呈类矩形体状，外围设置防护外罩700；立柱200的前端安装有机头组件100，机头组件100的下方刚好能够正对工作台600的工作面。其中，以搅拌摩擦焊设备安装后竖直向上的方向为上面，以操作机械人员面向搅拌摩擦焊设备的一面为设备的前面或前端。在机座500、立柱200及机头组件100完成装配后，从侧面观察，三者形成一个类似C字型的结构面，利于生产实施。

进一步地，如图7及图9所示，在工作台600的下方安装有X轴运动装置10，X轴运动装置10固定连接到机座500，可以驱动工作台600在X轴方向上左右移动，从而实现工件的左右移动。具体地，机座500的前部上端面上设置了安装X轴滑轨12的第一安装板11，在第一安装板11上对称安装两条平行的X轴滑轨12，X轴滑块组13可滑动地安装在X轴滑轨12上，工作台600固定安装在X轴滑块组13上，X轴滑块组13可以带动工作台600在X轴滑轨12上左右移动。优选地，X轴滑块组13可以通过丝杆一14或螺杆连接X轴驱动电机15，X轴驱动电机15连接电源，实现电动驱动。

进一步地，如图8-9所示，立柱200安装有Y轴运动装置20，立柱200可滑动地安装在机座500后部的上面，立柱200可相对于机座500作前后滑动。具体地，机座500后部的上面设置了安装Y轴滑轨21的第二安装板22，在第二安装板22上对称安装两条平行的Y轴滑轨21，Y轴滑块组23可滑动地安装在Y轴滑轨21上，立柱200固定安装在Y轴滑块组23上，Y轴滑块组23可以带动立柱200在Y轴滑轨21上前后移动。优选地，Y轴滑块组23可以通过丝杆二24或螺杆连接到Y轴驱动电机25，Y轴驱动电机25连接电源，实现电驱动。

进一步地，如图8及图9立柱200的前端安装有Z轴运动装置30，立柱200可滑动地安装了机头组件100，机头组件100可相对于立柱200作上下移动。具体地，立柱200的前面设置了安装Z轴滑轨31的第三安装板32，在第三安装板32上对称安装两条平行的Z轴滑轨31，Z轴滑块组33可滑动地安装在Z轴滑轨31上，机头组件100固定安装在Z轴滑块组33上，Z轴滑块组33可以带动机头组件100在Z轴滑轨31上上下移动。优选地，Z轴滑块组33可以通过丝杆三34或螺杆连接到Z轴驱动电机35，Z轴驱动电机35连接电源，实现电驱动。

在一些实施例中，如图5-6所示，搅拌摩擦焊设备还配置了HMI操作系统400，HMI操作系统400与机头组件100、X轴运动装置10、Y轴运动装置20及Z轴运动装置30电连接，通过HMI操作系统400进行人机交互，提高产品的自动化生产，提升生产效率。具体地，HMI操作系统400可以通过PLC编程控制生产工艺，精确焊接路径及焊接参数等。

在一些实施例中，如图5所示，搅拌摩擦焊设备还配置了电控柜300，电控柜300与HMI操作系统400、机头组件100及各轴驱动电机电连接，为各电气设备提供电源，同时具备过载或停机保护，保障焊接设备正常运作。

在一些实施例中，如图6所示，搅拌摩擦焊设备还配置了润滑系统800，润滑系统800为机头组件100、X轴运动装置10、Y轴运动装置20及Z轴运动装置30的运动关节提供润滑剂润滑，对各运动部件进行润滑，保证各运动部件的运动顺畅，保障生产效率。具体地，润滑系统800配置若干管道(未图示)或油道(未图示)将润滑油或润滑剂泵送至各运动关节，具体是滑块与滑轨的润滑及传动件的润滑；润滑系统800可以设置有润滑剂的回收装置(未图示)，用于回收润滑剂经过滤处理后再利用，实现循环使用润滑剂。

在一些实施例中，如图6所示，搅拌摩擦焊设备还配置了若干防护风琴罩900，防护风琴罩900分别安装在X轴滑轨12、Y轴滑轨21和Z轴滑轨31的轨道上，可以隔离工件在焊接过程中所产生的焊液飞溅，防止其落入滑轨上，造成滑块组跳动，影响焊接精度和焊接效果。具体地，防护风琴罩900是可以收叠的罩体，安装在滑轨的两端，随着滑块组的移动而相应的收放。优选地，防护风琴罩900可以采用石棉、皮革或其它耐火材料制造，提高使用寿命，降低生产成本。

本发明的搅拌摩擦焊机头组件，通过设置摆转装置，在需要焊接轨迹为圆弧过渡的工件时，预定程序启动摆转装置，实时调节主轴的运动轨迹，从而调节搅拌头的焊接轨迹，实现不停机不分步的圆弧焊接，省时省力，提高生产效率；也可以通过B轴顶块调节主轴倾角，以满足不同材料对于搅拌头的焊接倾角需求，适应性更加广泛，生产性价比较高，生产经济效益更好，具有较大的推广价值。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，包括：

支架；所述支架上端固定安装主轴电机，所述主轴电机的输出端连接联轴套；所述联轴套的输出端通过万向传动装置连接转接盘；所述转接盘连接主轴，所述主轴的下端装配刀柄，所述刀柄装配搅拌头，所述搅拌头旋转摩擦工件进行摩擦焊接；

摆转装置；其装配于所述支架，所述摆转装置驱动所述主轴摆转带动所述搅拌头摆转焊接。

2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，所述摆转装置包括C轴电机、减速机、齿轮组、齿轮中心距调节板及C轴套筒，所述C轴套筒通过轴承紧固安装在所述支架；所述齿轮组分别啮合所述减速机及所述C轴套筒；所述齿轮中心距调节板连接所述齿轮组，所述C轴电机经所述减速机及所述齿轮组驱动所述C轴套筒。

3.如权利要求2所述的搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，所述摆转装置还包括B轴顶块、耳块及主轴套筒，所述耳块通过工业胀紧套与所述C轴套筒连接，所述耳块连接主轴套筒，所述主轴套筒套装于所述主轴；所述B轴顶块位于耳块内侧，所述B轴顶块紧固安装在所述主轴套筒的侧面。

4.如权利要求3所述的搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，所述耳块一侧开设螺纹孔，螺栓拧入所述螺纹孔顶住所述B轴顶块，所述主轴受力发生摆动，从而调节所述主轴倾角。

5.如权利要求4所述的搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，所述主轴的倾角可调角度为正负5度。

6.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，所述万向传动装置包括传动轴及万向节，所述传动轴的两端装配所述万向节。

7.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊机头组件，其特征在于，所述支架包括相互固定连接静架及过渡板，所述静架上设置若干轴承座。

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