[發明專利]攪拌摩擦焊的機械觸發控制模式夾具及控制方法

有效

• 申請號: 201210567498.0
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103042303B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 王學全;鞏錦富;黃宇冬;張舜
• 申請（專利權）人: 聯合汽車電子有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26;B23K37/04
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明與焊接夾具有關，具體屬于一種用于攪拌摩擦焊的機械觸發控制模式夾具，尤其適用于多邊形焊縫、封閉曲線焊縫或不規則形狀等。

背景技術

英國焊接研究所（TWI）于1991年發明了攪拌摩擦焊（Friction?Stir?Welding,簡稱FSW），這是一種創新的固相連接技術，該技術衍生于傳統摩擦焊，比較適用于長直焊縫的焊接。與傳統的熔焊方法相比，攪拌摩擦焊接具有焊縫晶粒細小、無煙塵、無飛濺、無氣孔、無需焊料、焊接時不需要保護氣體、焊后工件應力小和變形小等優點，特別適合于鋁合金的焊接。

攪拌摩擦焊是一種純機械化的連續的固相連接方法，如圖1所示，在焊接過程中，一個柱形帶特殊軸肩和針凸（即攪拌頭）的焊頭旋轉，攪拌頭緩慢插入被焊工件的待焊接處，攪拌頭和被焊材料之間的摩擦剪切阻力產生了摩擦熱，使材料軟化發生塑性變形，當焊頭受到驅動沿著待焊界面向前移動時，熱塑化的材料由攪拌頭的前部向后部轉移，并且在焊頭軸肩的鍛造作用下，實現工件之間的固相連接。

在進行攪拌摩擦焊的過程中，工件需要用壓板壓緊，當工件的焊縫是一個多邊形或封閉曲線或不規則形狀時，以矩形焊縫為例，一中空的方形工件位于另一方形工件的外側，該中空的方形工件稱為外工件，另一方形工件稱為內工件，壓板需要從外工件四周伸出并跨過焊縫壓在位于內工件上。這樣在焊接時，焊頭行走的是一個封閉的方形軌跡，壓板在焊頭移動過程中會擋住焊頭的運行，因此需要一個能自動控制的夾具。目前，壓板的打開和關閉主要通過壓板氣缸來控制，而壓板氣缸則通過光電傳感器來實現控制，在攪拌焊接時，焊頭會產生條狀的被擠出材料，這些被擠出材料會對光電傳感器造成干擾，進而引起壓板氣缸的誤動作。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種攪拌摩擦焊的機械觸發控制模式夾具及控制方法，可以消除引起壓板氣缸誤動作的可能性，提高運行可靠性，降低成本。

為解決上述技術問題，本發明提供的攪拌摩擦焊的機械觸發控制模式夾具，包括夾具底座、控制單元、觸發元件、限位開關和多個壓板，每個壓板與一個壓板氣缸連接，每個壓板氣缸與至少一個限位開關相對應并由對應的限位開關控制，所述限位開關和壓板氣缸均與控制單元相連；所述觸發元件與限位開關相配合并安裝在攪拌摩擦焊的焊頭上。

進一步的，所述限位開關與觸發元件相配合的是一彈性鋼絲，該彈性鋼絲跨在焊縫上，其兩端分別位于焊縫的兩側，且一端固定在限位開關上，另一端為自由端。所述觸發元件為推動彈性鋼絲彎曲的推桿，其與焊頭的主軸同軸。

其中，所述控制單元為PLC。

進一步的，與每個壓板氣缸對應的限位開關在焊頭的運行軌跡上位于該壓板氣缸所控制的壓板的前方。

其中，所述限位開關為一個，或者并列的兩個或兩個以上。

本發明還提供所述攪拌摩擦焊的機械觸發控制模式夾具的控制方法，包括：

需要焊接的內、外工件在夾具底座上定位，壓板氣缸控制壓板壓緊內工件；

在控制單元的控制下，焊頭帶動觸發元件以焊縫的一處為起點開始運行，在運行軌跡上觸發元件接觸到某限位開關，該限位開關發送信號給控制單元，所述控制單元向與該限位開關對應的壓板氣缸發出打開指令，所述壓板氣缸帶動與其連接的壓板轉動使焊頭經過，觸發元件經過該限位開關后，所述限位開關發送信號給控制單元，所述控制單元向與該限位開關對應的壓板氣缸發出復位指令，所述壓板氣缸帶動與其連接的壓板復位重新壓住內工件；

焊頭沿焊縫繼續向前運行，觸發元件與剩余的限位開關逐一接觸，與限位開關對應的壓板氣缸帶動壓板逐一轉動使焊頭經過，直到焊頭回到所述的焊縫起點，控制單元驅動所有壓板氣缸帶動壓板轉動打開結束焊接過程。

進一步的，在控制單元的控制下，焊頭帶動觸發元件以焊縫的一處為起點開始運行，在運行軌跡上觸發元件推動某限位開關的彈性鋼絲并使該彈性鋼絲彎曲，該限位開關發送信號給控制單元，所述控制單元向與該限位開關對應的壓板氣缸發出打開指令，所述壓板氣缸帶動與其連接的壓板轉動使焊頭經過，觸發元件經過該限位開關，該限位開關上的彈性鋼絲恢復原狀，所述限位開關發送信號給控制單元，所述控制單元向與該限位開關對應的壓板氣缸發出復位指令，所述壓板氣缸帶動與其連接的壓板復位重新壓住內工件；焊頭沿焊縫繼續向前運行，觸發元件逐一推開剩余限位開關的彈性彈簧，與限位開關對應的壓板氣缸帶動壓板逐一轉動使焊頭經過，直到焊頭回到所述的焊縫起點，控制單元驅動所有壓板氣缸帶動壓板轉動打開結束焊接過程。