[實用新型]用于攪拌摩擦焊接的主軸系統及攪拌摩擦焊接系統

有效

• 申請號: 201920794234.6
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN209953993U
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 趙運強;董春林;王春桂;易耀勇;鄧軍;譚錦紅;辛楊桂;苗澍
• 申請（專利權）人: 廣東省焊接技術研究所(廣東省中烏研究院)
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 11463 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 李雙艷

本實用新型提供了用于攪拌摩擦焊接的主軸系統及攪拌摩擦焊接系統，涉及攪拌摩擦焊接技術領域。該主軸系統包括攪拌頭、主軸組件、多維力傳感器和用于與工業機器人末端軸相連的連接件，多維力傳感器用于測量攪拌頭的壓力、前進阻力和扭矩；主軸組件包括殼體和位于殼體內的轉動軸，轉動軸從殼體的端部伸出與攪拌頭相連，以帶動攪拌頭轉動；多維力傳感器的一端與殼體遠離攪拌頭的一端相連，另一端與連接件遠離工業機器人末端軸的一端相連。該攪拌摩擦焊接系統包括上述主軸系統，同樣能夠對攪拌頭的多種力學參數進行檢測、校準，并通過控制系統進行恒定壓力、恒定前進阻力或恒定扭矩的控制，使焊接過程中的控制更加精確，有效保證焊縫的成形。

技術領域

本實用新型涉及攪拌摩擦焊接技術領域，具體而言，涉及用于攪拌摩擦焊接的主軸系統及攪拌摩擦焊接系統。

背景技術

攪拌摩擦焊是一種固相連接技術，在焊接低熔點金屬時，具有焊接質量高，焊接變形小，無環境污染等顯著優勢，已成為各行業焊接鋁、鎂等合金的首選工藝。在加工制造業向著智能化快速發展的背景下，將攪拌摩擦焊與工業機器人相結合，開發智能化攪拌摩擦焊接機器人已成為未來發展的趨勢。

然而，與常規攪拌摩擦焊接專機相比，攪拌摩擦焊接機器人剛度較低，在較大的焊接載荷下機械臂會發生彈性變形，導致攪拌頭的實際壓入深度發生變化，無法保證焊接的穩定性和接頭質量。因此，通常在機器人攪拌摩擦焊接過程中采用恒壓力控制的方式，即以保證焊接載荷不變為目標，通過對焊接壓力的檢測及反饋，實時調整機器人的下壓位置，以消除機械臂彈性變形的影響。

但是，現有基于恒壓力控制的機器人攪拌摩擦焊接方法還存在一定不足：(1)焊接壓力只是能反應焊接質量的力學參量之一，單一的恒壓力控制方式不能保證高質量焊接。(2)由于攪拌摩擦焊接過程可分為攪拌頭下扎階段及穩定焊接階段，而以上兩個階段由于被焊材料塑化程度、攪拌頭與被焊材料接觸狀態的不同，導致所需要的焊接壓力、扭矩等力學指標有較大差異。如果采用統一的力學控制指標，將無法實現高質量焊接，這對整個焊接階段均實現自動化控制帶來了挑戰。(3)在空間全位置焊接時，由于焊接姿態的不同，無論力學傳感器安裝至何位置，力學傳感器和被焊工件之間的機構的自身重力均會對所測得的焊接壓力帶來影響，從而影響控制的準確性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種用于攪拌摩擦焊接的主軸系統，旨在測試攪拌頭的壓力、扭矩和前進阻力，提高焊接過程中力學信息測量的精確性。

本實用新型的另一目的在于提供一種攪拌摩擦焊接系統，其能夠更加精確地對焊接的各階段進行控制，有效保證良好焊縫的成形。

本實用新型是這樣實現的：

本實用新型提供了一種用于攪拌摩擦焊接的主軸系統，包括攪拌頭、主軸組件、多維力傳感器和用于與工業機器人末端軸相連的連接件，多維力傳感器用于測量攪拌頭的壓力、前進阻力和扭矩；

主軸組件包括殼體和位于殼體內的轉動軸，轉動軸從殼體的端部伸出與攪拌頭相連，以帶動攪拌頭轉動；

多維力傳感器的一端與殼體遠離攪拌頭的一端相連，另一端與連接件遠離工業機器人末端軸的一端相連。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中，多維力傳感器的一端與連接件可拆卸連接，另一端與殼體可拆卸連接。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中，多維力傳感器和連接件均呈圓盤形，殼體遠離攪拌頭的一端設置有圓盤形的固定板，連接件和固定板均與多維力傳感器的板面相貼合。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中，多維力傳感器上的邊緣環設有多個第一螺紋通孔，連接件和固定板上均設置有與第一螺紋通孔相配合的第二螺紋通孔，連接件和固定板上的第二螺紋通孔的個數總和與第一螺紋通孔的個數相同。

進一步地，在本實用新型較佳的實施例中，第一螺紋通孔的個數為10-14個，連接件和固定板上的第二螺紋通孔的個數均為5-7個。