CN116160107A - 一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置 - Google Patents

一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，涉及搅拌摩擦焊自动换刀技术领域；包括刀库部分和刀具移动部分，刀库部分中设置有多个刀位，其中一个刀位处于空置状态，其他刀位上均设置有提供更换的换刀组件，刀具移动部分包括搅拌机机头和刀具夹紧结构，刀具移动部分移动至对应刀位后自动定位并通过刀具夹紧结构更换安装换刀组件。通过将静止轴肩、搅拌针、轴套预先组装成换刀组件整体，使得零点定位装置能够一次性将搅拌针及其需要的配合组件共同安装，节省了大量操作步骤和时间；也使得换刀完毕后的静轴肩能够快速返回焊接流程；零点定位系统能够始终保持相同的零点位置，保证了重复更换时定位的精度，实现重复工作的连续性。

Description

一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊自动换刀技术领域，具体为一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置。
背景技术
在搅拌摩擦焊设备进行焊接的过程中，需要对焊接刀具进行更换以保证焊接工作的持续进行，这里所说的刀具指的是搅拌针，但是现有技术中，刀具更换往往需要整个焊接流程完全停止，这并不有利于自动化生产的进行，特别是在龙门和立式静止轴肩搅拌摩擦焊接设备的应用场景下，由于刀库与主轴有同样的倾角，从而刀具的换刀点只能是同轴进行或者只能有一个换刀点，导致刀具更换往往需要人工去参与对主轴角度位置进行调整，人工的劳动强度大，也影响了焊接效率。为此，我们提供一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置。
本发明可以通过以下技术方案实现：一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，包括刀库部分和刀具移动部分，所述刀库部分中设置有多个刀位，其中一个刀位处于空置状态，其他刀位上均设置有提供更换的换刀组件，刀具移动部分包括搅拌机机头和刀具夹紧结构，刀具移动部分移动至对应刀位后自动定位并通过刀具夹紧结构更换安装换刀组件。
本发明的进一步技术改进在于：刀库部分采用排刀式刀库或圆盘式刀库，所述排刀式刀库中的多个刀位均匀设置为一排，每个刀位均可作为换刀点；
圆盘式刀库中的多个刀位等角度设置在一个圆周上，并在多个刀位中设置一个固定换刀点，所述圆盘式刀库设置有提供角度转动的旋转台。
本发明的进一步技术改进在于：排刀式刀库或圆盘式刀库的每个刀位上均设置有U型刀架，所述U型刀架包括设置有U型臂的刀夹，刀夹的两臂端部均对应开设有下定位孔，且每个下定位孔内均弹性设置有下定位销，刀夹的U型结构底部开设有安装通孔，安装通孔中滑动设置有侧定位销，安装通孔远离U型结构的一端设置有气缸，气缸的活塞杆端部与侧定位销固定连接。
本发明的进一步技术改进在于：刀夹的上表面固定安装有支架，支架位于侧定位孔的正上方，支架上安装有第一接近开关，第一接近开关用于与安装在换刀组件上的感应片的感应配合。
本发明的进一步技术改进在于：刀具夹紧结构安装在搅拌机机头的底部，刀具夹紧结构具体为零点定位系统或夹紧油缸。
本发明的进一步技术改进在于：刀具夹紧结构用于固定安装在换刀组件，换刀组件包括换刀盘、静止轴肩、搅拌针和轴套，换刀盘套设在轴套的外侧并与轴套同轴固定，静止轴肩固定在轴套正下方，搅拌针设置在静止轴肩内部，搅拌针的工作段伸出静止轴肩的底部，轴套的侧面均匀开设有多个侧定位孔。
本发明的进一步技术改进在于：当刀具夹紧结构采用夹紧油缸时，夹紧油缸直接夹紧换刀组件的轴套完成装配固定。
本发明的进一步技术改进在于：当刀具夹紧结构采用零点定位系统时，换刀组件内还包括换刀盘，换刀盘上等角度设置有多个对刀定位孔，换刀盘顶部还等角度开设有多个安装螺纹孔，每个安装螺纹孔内螺纹连接有拉钉，零点定位系统底部设有对刀定位销，且零点定位系统底部均匀等角度设置有多个装夹孔，对刀定位销与对刀定位孔配合定位，拉钉进入对应装夹孔后进行装配固定。
本发明的进一步技术改进在于：侧定位销与侧定位孔定位配合。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明中通过使用接近开关的检测方式使得整个搅拌头机头上的零点定位系统能够停在合适的距离与换刀组件快速安装，实现自动换刀和整体安装；零点定位系统与换刀组件的配合快速安装，使得换刀组件内部的搅拌针始终保持相同的倾角和同轴度，免去了反复测量调整的麻烦；且静轴肩搅拌摩擦能够在不停止焊接过程而是在焊接过程中添加一段换刀流程来实现不停机的自动换刀，换刀过程结束可以立即返回原位置继续焊接流程；
通过将静止轴肩、搅拌针、轴套预先组装成换刀组件整体，使得零点定位装置能够一次性将搅拌针及其需要的配合组件共同安装，节省了大量操作步骤和时间；也使得换刀完毕后的静轴肩能够快速返回焊接流程；零点定位系统能够始终保持相同的零点位置，保证了重复更换时定位的精度，实现重复工作的连续性。弹性下定位销与下定位孔配合以及侧定位销与侧定位孔的配合，可以实现定位的同时完成夹紧安装工作。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的排刀式刀库结构示意图；
图2为本发明的圆盘式刀库结构示意图；
图3为本发明的U型刀架结构连接示意图；
图4为本发明的换刀组件与零点定位系统连接示意图；
图5为本发明的零点定位系统结构示意图；
图6为本发明的夹紧油缸方案中的换刀组件结构示意图；
图7为本发明的夹紧油缸结构示意图。
图中：1、排刀式刀库；2、圆盘式刀库；3、换刀组件；4、搅拌机机头；5、零点定位系统；6、夹紧油缸；11、刀架支座一；12、安装平台；13、U型刀架；21、刀架支座二；22、旋转台；31、换刀盘；32、轴套；33、静止轴肩；34、搅拌针；35、侧定位孔；131、刀夹；132、下定位销；133、侧定位销；134、气缸；135、支架；136、第一接近开关；51、对刀定位销；52、拉钉；54、让位通孔。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1-6所示，一种静止轴肩33搅拌摩擦焊自动换刀装置，包括自动刀库、搅拌机机头4和换刀组件3，其中，自动刀库设置为排刀式刀库1或圆盘式刀库2；
排刀式刀库1包括刀架支座一11，刀架支座一11上固定有安装平台12，安装平台12上并排固定安装有多个U型刀架13，对U型刀架13进行刀位排序，按顺序分别标记为1号刀位、2号刀位、3号刀位……，其中，1号刀位的U型刀架13的U型臂保持空置状态，以便放置需要更换的刀具，其他刀位的U型刀架13上均放置有提供更换的换刀组件3，这些刀位均可以作为换刀点；在换刀时，焊接主轴将需要更换的换刀组件放置在空置状态的刀位上，随后焊接主轴移动至下一个刀位装取新的换刀组件3，而被取走换刀组件3的刀位则成为新的换刀点；
圆盘式刀库2包括刀架支座二21，刀架支座二21上安装有旋转台22，旋转台22上等角度安装有多个U型刀架13，同理进行刀位标记，并将其中一个角度上的刀位设定为唯一换刀点，处于该换刀点上的U型刀架13处于空置状态，其他刀位上的U型刀架13上均放置有待更换刀具；在换刀时，焊接主轴将需要更换的刀具放置在空置状态的刀位上，随后旋转台22转动一个设定角度，将下一刀位旋转至焊接主轴的正下方完成刀具装取更换；
U型刀架13的主体为刀夹131，刀夹131设置为U型，刀夹131的两臂端部均对应开设有下定位孔，每个下定位孔内均设置有下定位销132，下定位销132的一端通过弹性固定部件如弹簧与下定位孔连接；刀夹131的U型结构底部开设有安装通孔，安装通孔中滑动设置有侧定位销133，安装通孔远离U型结构的一端设置有气缸134，气缸134的活塞杆端部与侧定位销133固定连接；
刀夹131的上表面固定安装有支架135，支架135位于侧定位孔35的正上方，支架135上安装有第一接近开关136，第一接近开关136用于与安装在换刀组件3上的感应片的感应配合；
搅拌机机头4的刀架面上设置有刀具夹紧结构，在本实施例中，刀具夹紧夹紧结构具体为零点定位系统5，零点定位系统5通过螺栓固定连接在搅拌机机头4底部，零点定位系统5底部设置有对刀定位销51，且零点定位系统5底部均匀等角度设置有多个装夹孔，在本实施例中设置为四个，零点定位系统5的中心位置设置有让位通孔54，以便于换刀组件3中的部件与搅拌机机头4传动连接；
与零点定位系统5匹配的换刀组件3包括换刀盘31、静止轴肩33、搅拌针34和轴套32，换刀盘31套设在轴套32的外侧并与轴套32同轴固定，静止轴肩33固定在轴套32正下方，搅拌针34设置在静止轴肩33内部，搅拌针34的工作段伸出静止轴肩33的底部，轴套32的侧面均匀开设有多个侧定位孔35，以保证无论搅拌机机头4旋转在哪个角度，侧定位孔35都能够与侧定位销133相互配合，侧定位孔35在竖直方向上呈长条形，使得侧定位销133与其配合配合时只能够上下活动，避免定位后轴套32还能够发生旋转；
换刀盘31上等角度设置有多个对刀定位孔，对刀定位孔与零点定位系统5底部设置的对刀定位销51相配合，换刀盘31顶部还等角度开设有多个安装螺纹孔，安装螺纹孔的个数与零点定位系统5中的装夹孔的个数一致且位置对应，每个安装螺纹孔内螺纹连接有拉钉52，在装夹时，拉钉52进入到对应的装夹孔中，零点定位系统5通过气动方式触发碟簧打开拉钉52，在拉钉52进入装夹孔装配到位后，关闭通气，碟簧复位拉紧拉钉52，从而实现零点定位系统5与换刀盘31的结合，换刀盘31的一侧安装有与第一接近开关136配合的感应片；
需要说明的是，换刀组件3放置在U型刀架13上，下定位销132进入到换刀组件3中换刀盘31上的对刀定位孔中，对整个换刀组件3进行定位；
当焊接过程中需要进行换刀时，搅拌机机头4按照程序移动进入未放置有的换刀组件3的刀位上方，移动进入与搅拌机机头4相互配合的U型刀架13的两臂内，朝向U形结构底端移动，随着移动的进行，零点定位系统5底部的对刀定位销51将下定位销132弹性下压，当搅拌机机头4移动至指定位置时，换刀盘31侧面的感应片与第一接近开关136互相感应配合，此时机头下降过程停止，零点定位系统5松开拉钉52同时搅拌机机头4松开刀柄，然后搅拌机机头4抬起，对刀定位孔与下定位销132相互配合，下定位销132弹起，使得换刀组件3无法旋转。同时第一接近开关136与感应片互相感应配合控制气缸134气动，推动侧定位销133通过安装通孔与侧定位孔35相互配合，使得换刀组件3轴向相对位置固定；此时搅拌机机头4移动进入其他想要更换的带有不同搅拌针34的刀位上，搅拌机机头4下降至对应位置，对刀定位销51将下定位销132弹性下压，零点定位系统5以及搅拌机机头4的主轴分别抓取换刀盘31和刀柄，然后侧定位销133退出，搅拌机机头4抬起，继续焊接工序。
在另一实施例中，刀具夹紧结构采用夹紧油缸6，此时换刀组件3中取消了换刀盘31的设置，夹紧油缸6直接夹紧换刀组件3的轴套32，从而进行换刀，在换刀组件3更换后无需重新测定搅拌针34的同轴度和倾角等。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于：包括刀库部分和刀具移动部分，所述刀库部分中设置有多个刀位，其中一个刀位处于空置状态，其他刀位上均设置有提供更换的换刀组件(3)，刀具移动部分包括搅拌机机头(4)和刀具夹紧结构，刀具移动部分移动至对应刀位后自动定位并通过刀具夹紧结构更换安装换刀组件(3)。
2.根据权利要求1所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，所述刀库部分采用排刀式刀库(1)或圆盘式刀库(2)，所述排刀式刀库(1)中的多个刀位均匀设置为一排，每个刀位均可作为换刀点；
所述圆盘式刀库(2)中的多个刀位等角度设置在一个圆周上，并在多个刀位中设置一个固定换刀点，所述圆盘式刀库(2)设置有提供角度转动的旋转台(22)。
3.根据权利要求2所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，所述排刀式刀库(1)或圆盘式刀库(2)的每个刀位上均设置有U型刀架(13)，所述U型刀架(13)包括设置有U型臂的刀夹(131)，刀夹(131)的两臂端部均对应开设有下定位孔，且每个下定位孔内均弹性设置有下定位销(132)，刀夹(131)的U型结构底部开设有安装通孔，安装通孔中滑动设置有侧定位销(133)，安装通孔远离U型结构的一端设置有气缸(134)，气缸(134)的活塞杆端部与侧定位销(133)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，所述刀夹(131)的上表面固定安装有支架(135)，支架(135)位于侧定位孔(35)的正上方，支架(135)上安装有第一接近开关(136)，第一接近开关(136)用于与安装在换刀组件(3)上的感应片的感应配合。
5.根据权利要求3所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，所述刀具夹紧结构安装在搅拌机机头(4)的底部，刀具夹紧结构具体为零点定位系统(5)或夹紧油缸(6)。
6.根据权利要求5所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，所述刀具夹紧结构用于固定安装在换刀组件(3)，换刀组件(3)包括换刀盘(31)、静止轴肩(33)、搅拌针(34)和轴套(32)，换刀盘(31)套设在轴套(32)的外侧并与轴套(32)同轴固定，静止轴肩(33)固定在轴套(32)正下方，搅拌针(34)设置在静止轴肩(33)内部，搅拌针(34)的工作段伸出静止轴肩(33)的底部，轴套(32)的侧面均匀开设有多个侧定位孔(35)。
7.根据权利要求6所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，当刀具夹紧结构采用夹紧油缸(6)时，夹紧油缸(6)直接夹紧换刀组件(3)的轴套(32)完成装配固定。
8.根据权利要求6所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，当刀具夹紧结构采用零点定位系统(5)时，换刀组件(3)内还包括换刀盘(31)，换刀盘(31)上等角度设置有多个对刀定位孔，换刀盘(31)顶部还等角度开设有多个安装螺纹孔，每个安装螺纹孔内螺纹连接有拉钉(52)，零点定位系统(5)底部设有对刀定位销(51)，且零点定位系统(5)底部均匀等角度设置有多个装夹孔，对刀定位销(51)与对刀定位孔配合定位，拉钉(52)进入对应装夹孔后进行装配固定。
9.根据权利要求6所述的一种静止轴肩搅拌摩擦焊自动换刀装置，其特征在于，所述侧定位销(133)与侧定位孔(35)定位配合。
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