CN210937643U - 搅拌摩擦焊工装以及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种搅拌摩擦焊工装以及焊接系统，涉及搅拌摩擦焊接技术领域，包括：支撑架；一对夹持机构转动安装在支撑架上；一对齿轮分别与一对夹持机构固定装配；传动杆的两端设置一对传动轮，一对传动轮分别与一对齿轮啮合传动；驱动机构与至少一个齿轮或至少一个传动轮或传动杆驱动装配。在上述技术方案中，设置了带有一对传动轮的传动杆，将一对传动杆与一对齿轮啮合装配，在其中一个齿轮转动时，可以带动一对传动轮同步转动，从而便可以通过一对传动轮的同步传动效果使另一个齿轮也能够随之同步转动。在仅驱动一对齿轮中的其中一个齿轮转动时，也能够保证一对齿轮同步转动，避免两个工件在进行环缝焊接时形成焊接缺陷。

Description

搅拌摩擦焊工装以及焊接系统

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊接技术领域，尤其是涉及一种搅拌摩擦焊工装以及焊接系统。

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塑性化，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。利用搅拌摩擦焊进行环缝的焊接时，需要驱动工件旋转，并保持焊具的搅拌头固定不动，通过工件与搅拌头间的相对运动实现环缝的焊接。

对于刚度高的筒体工件，驱动一侧的工件时，另一侧的工件也会随之发生转动，从而实现环缝的焊接。但是，如果工件的材料为薄臂工件、多孔泡沫材料等弱刚度，仅驱动一侧的工件转动，难以使另一侧的工件跟随发生转动，在环缝对接时，两侧工件如果不同步，则容易造成焊接缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种搅拌摩擦焊工装以及焊接系统，以解决现有技术中焊接环缝时两侧工件无法保持同步转动的技术问题。

本实用新型提供的一种搅拌摩擦焊工装，包括：

支撑架；

一对夹持机构，一对所述夹持机构转动安装在所述支撑架上；

一对齿轮，一对所述齿轮分别与一对所述夹持机构固定装配，用于驱动一对所述夹持机构相对于所述支撑架转动；

传动杆，所述传动杆的两端设置一对传动轮，一对所述传动轮分别与一对所述齿轮啮合传动，以能够驱动一对所述夹持机构同步转动；

驱动机构，所述驱动机构与至少一个所述齿轮或至少一个所述传动轮或传动杆驱动装配。

进一步的，所述搅拌摩擦焊工装还包括：

芯轴，所述芯轴用于套接在筒状的工件内。

进一步的，所述支撑架包括：

一对支撑板，一对所述支撑板上对称设置有第一通孔；所述夹持机构转动安装在所述支撑板上，所述夹持机构具有第二通孔；所述第一通孔和所述第二通孔在轴向上至少有部分重合，以允许工件穿过。

进一步的，所述夹持机构通过轴承转动安装在所述支撑板上；所述齿轮为环形外齿轮，所述环形外齿轮套装在所述夹持机构上。

进一步的，所述齿轮为环形外齿轮，所述环形外齿轮通过轴承转动安装在所述支撑板上，所述夹持机构安装在所述环形外齿轮上。

进一步的，所述搅拌摩擦焊工装还包括：

支撑机构，所述支撑机构设置在一对所述夹持机构之间；

所述支撑机构包括底座和一对滑动座；所述底座上设置有轨道，一对所述滑动座滑动装配在所述轨道上；所述滑动座上设置有滚轮，用于滚动支撑工件。

进一步的，支撑机构还包括丝杆，所述丝杆沿轴向设置有两段方向相反的第一螺纹；

一对所述滑动座上分别设置有第二螺纹和第三螺纹，所述第二螺纹和所述第三螺纹分别与两段方向相反的第一螺纹啮合传动。

进一步的，所述底座具有凹槽，所述轨道设置在所述凹槽的槽顶边；所述丝杆转动安装在所述凹槽内，所述第二螺纹和所述第三螺纹设置在所述滑动座的底部。

进一步的，所述支撑机构还包括驱动转轮，所述驱动转轮与所述丝杆的端部连接，用于驱动所述丝杆转动。

本实用新型还提供了一种焊接系统，包括所述搅拌摩擦焊工装。

在上述技术方案中，为了能够使两个待焊接的工件在进行环缝焊接过程中同步转动，遂设置了带有一对传动轮的传动杆，将一对传动杆与一对齿轮啮合装配，在其中一个齿轮转动时，可以带动一对传动轮同步转动，从而便可以通过一对传动轮的同步传动效果使另一个齿轮也能够随之同步转动。通过这种传动方式，便可以在仅驱动一对齿轮中的其中一个齿轮转动时，也能够保证一对齿轮同步转动，避免两个工件在进行环缝焊接时形成焊接缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例提供的搅拌摩擦焊工装的立体图；

图2为本实用新型一个实施例提供的搅拌摩擦焊工装的部分拆卸立体图；

图3为图2所示的搅拌摩擦焊工装的剖视图；

图4为本实用新型一个实施例提供的搅拌摩擦焊工装的平面图；

图5为本实用新型一个实施例提供的支撑机构的立体图。

附图标记：

1、支撑架；2、夹持机构；

3、齿轮；4、传动杆；

5、传动轮；6、驱动机构；

7、芯轴；8、支撑机构；

9、工件；10、环缝；

11、支撑板；12、第一通孔；

81、底座；82、滑动座；

83、轨道；84、滚轮；

85、丝杆；86、凹槽；

87、驱动转轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种搅拌摩擦焊工装，包括：

支撑架1；

一对夹持机构2，一对所述夹持机构2转动安装在所述支撑架1上；

一对齿轮3，一对所述齿轮3分别与一对所述夹持机构2固定装配，用于驱动一对所述夹持机构2相对于所述支撑架1转动；

传动杆4，所述传动杆4的两端设置一对传动轮5，一对所述传动轮5分别与一对所述齿轮3啮合传动，以能够驱动一对所述夹持机构2同步转动；

驱动机构6，所述驱动机构6与至少一个所述齿轮3或至少一个所述传动轮5或传动杆4驱动装配。

该搅拌摩擦焊工装为了能够使两个待焊接的工件9在进行环缝10焊接过程中同步转动，遂设置了带有一对传动轮5的传动杆4，将一对传动杆4与一对齿轮3啮合装配，在其中一个齿轮3转动时，可以带动一对传动轮5同步转动，从而便可以通过一对传动轮5的同步传动效果使另一个齿轮3也能够随之同步转动。通过这种传动方式，便可以在仅驱动一对齿轮3中的其中一个齿轮3转动时，也能够保证一对齿轮3同步转动，避免两个工件9在进行环缝10焊接时形成焊接缺陷。

继续参考图1，在对筒状的工件9进行环缝10焊接时，可以利用一对夹持机构2将两个工件9分别夹持住。一对夹持机构2是对称安装在支撑架1上的，所以当一对夹持机构2夹持住两个工件9时，便能够使两个工件9的焊接位置相互对接，在两个工件9的对接处形成待焊接的环缝10。外设焊具的搅拌头在对该环缝10进行搅拌摩擦焊接时，一对夹持机构2能够通过自身的转动带动两个工件9转动(也即环缝10转动)，从而使固定的搅拌头能够周向的摩擦焊接该环缝10。

而在驱动一对夹持机构2转动时，便采用了一对齿轮3与带有一对传动轮5的传动杆4联动配合的方式。例如，当利用驱动机构6驱动一对齿轮3中的其中一个齿轮3转动时，则该齿轮3为主动轮，另一个为从动轮。主动轮转动，可以通过与传动轮5的啮合传动带动传动杆4转动，而另一个传动轮5与从动轮啮合传动，从而便可以带动从动轮同步转动。由此，当驱动机构6仅驱动一个齿轮3转动时，便可以使一对齿轮3在传动杆4的同步带动下同步转动。

其中，驱动机构6可以采用电机等。当两个工件9在环缝10焊接时能够同步转动，便可以避免环缝10焊接形成缺陷。使弱刚度的工件9进行焊接时也能够通过一个驱动机构6驱动，在保证了焊接质量的情况下降低了制造成本。

需要说明的是，夹持机构2转动安装在支撑架1上的方式可以采用转轴装配、采用轴承装配、采用万向轴装配等，在此不做限定。与不同结构配合的，两个工件9可以整体夹持在一对夹持机构2之间，也可以部分夹持在一对夹持机构2之间。同时，根据不同的夹持方式，在进行环缝10焊接时，可以驱动夹持机构2转动一周，以焊接整个环缝10，同样也可以转动不到一周，以焊接部分环缝10；或者先驱动夹持机构2转动不到一周，先焊接部分环缝10，再拆卸下来转动工件9，以继续焊接其余环缝10。本领域技术人员可以根据设计结构以及焊接需求选取不同的装配结构以及焊接方式，在此不做限定。

进一步的，所述搅拌摩擦焊工装还包括：芯轴7，所述芯轴7用于套接在筒状的工件9内。

在对两个筒状的工件9进行搅拌摩擦焊接的过程中，可以将两个待焊接的工件9套接在芯轴7上。通过芯轴7可以将两个工件9精准对接，保证两个工件9在轴向方向上轴线重合。并且，套接于工件9内部的芯轴7还能够起到对工件9表面支撑的作用，使搅拌头施加作用力在工件9表面时，能够通过内部的芯轴7形成支撑，提高了工件9的受力程度。

如图2至图4所示，所述支撑架1包括：一对支撑板11，一对所述支撑板11上对称设置有第一通孔12；所述夹持机构2转动安装在所述支撑板11上，所述夹持机构2具有第二通孔；所述第一通孔12和所述第二通孔在轴向上至少有部分重合，以允许工件9穿过。

通过在支撑板11上设置第一通孔12，并在夹持机构2上设置第二通孔，便可以在对两个工件9进行夹持的时候穿过第一通孔12和第二通孔。如图2所示，当两个工件9分别从一对支撑板11和一对夹持机构2的第一通孔12和第二通孔穿过后，便可以使一对夹持机构2更加靠近环缝10，从而对环缝10更加集中的夹持，提高夹持的牢靠度。优选的，第一通孔12和第二通孔可以同轴设置。

在通过第一通孔12和第二通孔穿过工件9的夹持方式中，优选的实施例中，所述夹持机构2通过轴承转动安装在所述支撑板11上；所述齿轮3为环形外齿轮3，所述环形外齿轮3套装在所述夹持机构2上。该实施例是利用轴承将夹持机构2直接转动安装在支撑板11上，然后再将环形外齿轮3套装再夹持机构2上。

在另一个实施例中，所述齿轮3为环形外齿轮3，所述环形外齿轮3通过轴承转动安装在所述支撑板11上，所述夹持机构2安装在所述环形外齿轮3上。此时，是将环形外齿轮3通过轴承直接安装在支撑板11上，然后再将夹持机构2与环形外齿轮3装配连接。本领域技术人员可以根据需求采用二者其中的一种方式进行装配；或者除此之外，采用其他方式进行装配，在此不做限定。

进一步的，所述搅拌摩擦焊工装还包括：支撑机构8，所述支撑机构8设置在一对所述夹持机构2之间；所述支撑机构8包括底座81和一对滑动座82；所述底座81上设置有轨道83，一对所述滑动座82滑动装配在所述轨道83上；所述滑动座82上设置有滚轮84，用于滚动支撑工件9。

结合图5所示，搅拌摩擦焊工装还采用了支撑机构8对工件9进行支撑。因为在利用焊具的焊接头对环缝10进行搅拌摩擦焊接时，需要从上往下对环缝10施加作用力，而为了能够承受这种作用力，可以在环缝10的下部设置该支撑机构8。

该支撑机构8通过底座81、一对滑动座82和滚轮84构成，一对滑动座82可以通过轨道83滑动安装在底座81上，通过在轨道83上滑动而调整一对滑动座82之间的相对位置。滚轮84滚动安装在滑动座82上，随着滑动座82沿着轨道83滑动，一对滑动座82上的两个滚轮84之间也能够调整相对位置。

在利用支撑机构8进行支撑的时候，可以通过滚轮84与工件9之间的接触对工件9形成支撑，并且通过调整两个滚轮84之间的距离以调整与工件9之间的接触，保证对工件9进行有效的支撑。滚轮84滚动安装在所述滑动座82上的方式可以采用滚轴、轴承等转动件安装，在此不做限定。而一对滑动座82在底座81上沿着轨道83的滑动可以采用手动调整，也可以采用丝杠、电机等驱动结构自动驱动。

优选的，支撑机构8还包括丝杆85，所述丝杆85沿轴向设置有两段方向相反的第一螺纹；一对所述滑动座82上分别设置有第二螺纹和第三螺纹，所述第二螺纹和所述第三螺纹分别与两段方向相反的第一螺纹啮合传动。

通过丝杠上两段方向相反的第一螺纹(未示出)，便可以与第二螺纹和第三螺纹进行相反方向的啮合装配，即当丝杠沿着一个方向转动时，其中一段第一螺纹与第二螺纹啮合传动可以驱动其中一个滑动座82朝向轨道83的一端移动，另一个第一螺纹与第三螺纹啮合传动可以驱动另一个滑动座82朝向轨道83的另一端移动。从而便可以通过一个丝杆85的转动驱动一对滑动座82相互远离滑动。当使丝杠反方向转动时，还可以驱动一对滑动座82分开。

优选的，所述底座81具有凹槽86，所述轨道83设置在所述凹槽86的槽顶边；所述丝杆85转动安装在所述凹槽86内，所述第二螺纹和所述第三螺纹设置在所述滑动座82的底部。

在装配时，可以将丝杆85安装在凹槽86内，通过丝杆85的第一螺纹与滑动座82底部的第二螺纹和第三螺纹啮合传动即可以驱动滑动座82在底座81上滑动。整个结构简单合理，丝杠收纳在凹槽86内也防止受损，提高使用寿命。

优选的，所述支撑机构8还包括驱动转轮87，所述驱动转轮87与所述丝杆85的端部连接，用于驱动所述丝杆85转动。利用驱动转轮87可以驱动丝杠正转、反转。可以手动驱动，也可以连接电机驱动，在此不做限定。

本实用新型还提供了一种焊接系统，包括所述搅拌摩擦焊工装。由于所述搅拌摩擦焊工装的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不再赘述。任何有关于所述搅拌摩擦焊工装的技术内容，均可参考前文记载。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种搅拌摩擦焊工装，其特征在于，包括：

支撑架；

一对夹持机构，一对所述夹持机构转动安装在所述支撑架上；

一对齿轮，一对所述齿轮分别与一对所述夹持机构固定装配，用于驱动一对所述夹持机构相对于所述支撑架转动；

传动杆，所述传动杆的两端设置一对传动轮，一对所述传动轮分别与一对所述齿轮啮合传动，以能够驱动一对所述夹持机构同步转动；

驱动机构，所述驱动机构与至少一个所述齿轮或至少一个所述传动轮或传动杆驱动装配。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，还包括：

芯轴，所述芯轴用于套接在筒状的工件内。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述支撑架包括：

一对支撑板，一对所述支撑板上对称设置有第一通孔；所述夹持机构转动安装在所述支撑板上，所述夹持机构具有第二通孔；所述第一通孔和所述第二通孔在轴向上至少有部分重合，以允许工件穿过。

4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述夹持机构通过轴承转动安装在所述支撑板上；所述齿轮为环形外齿轮，所述环形外齿轮套装在所述夹持机构上。

5.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述齿轮为环形外齿轮，所述环形外齿轮通过轴承转动安装在所述支撑板上，所述夹持机构安装在所述环形外齿轮上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，还包括：

支撑机构，所述支撑机构设置在一对所述夹持机构之间；

所述支撑机构包括底座和一对滑动座；所述底座上设置有轨道，一对所述滑动座滑动装配在所述轨道上；所述滑动座上设置有滚轮，用于滚动支撑工件。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，支撑机构还包括丝杆，所述丝杆沿轴向设置有两段方向相反的第一螺纹；

一对所述滑动座上分别设置有第二螺纹和第三螺纹，所述第二螺纹和所述第三螺纹分别与两段方向相反的第一螺纹啮合传动。

8.根据权利要求7所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述底座具有凹槽，所述轨道设置在所述凹槽的槽顶边；所述丝杆转动安装在所述凹槽内，所述第二螺纹和所述第三螺纹设置在所述滑动座的底部。

9.根据权利要求8所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于，所述支撑机构还包括驱动转轮，所述驱动转轮与所述丝杆的端部连接，用于驱动所述丝杆转动。

10.一种焊接系统，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的搅拌摩擦焊工装。

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