CN103878477B - 一种搅拌摩擦焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种搅拌摩擦焊接装置，它包括一磁吸附式自动小车搭载平台和一搅拌摩擦焊接机构；磁吸附式自动小车搭载平台包括一支撑车底盘，支撑车底盘顶面设置有一刚性支撑块和多个永磁铁组，支撑车底盘左右两侧安装有一对驱动轮，支撑车底盘的前后两端顶面分别安装有一万向支撑轮，在支撑车底盘上方设置有一工作车底盘，工作车底盘底面设置有与永磁铁组一一相对的多个永磁铁组，每一永磁铁组端部均设置多个圆柱滚子，工作车底盘的左右两侧安装有一对驱动轮，工作车底盘的前后两端底面分别安装有一万向支撑轮；搅拌摩擦焊接机构设置在工作车底盘顶面，搅拌摩擦焊接机构上的搅拌头贯穿工作车底盘并正对刚性支撑块的中心，搅拌头与工作车底盘之间留有间隙。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接装置，特别是关于一种搅拌摩擦焊接装置。
背景技术
与传统的气体保护焊相比，使用搅拌摩擦焊加工铝合金结构所得到的焊缝具有无缺陷、强度高等突出的优点，因此搅拌摩擦焊在工业领域内正得到越来越广泛的应用。特别是在航空航天、高速列车、高速船舶等行业的大型铝合金壳体的加工过程中，搅拌摩擦焊能够加工气体保护焊不好加工或不能加工的高强度长焊缝，因而在这些行业中取得了不可替代的地位。
搅拌摩擦焊的工艺特性要求焊接过程中对被焊工件表面施加较大的压力，同时要求对工件背面施加刚性支撑，这一特性使得目前的搅拌摩擦焊都需要在大于工件尺寸或者至少是焊缝尺寸的工作台和夹具上进行，这样机床的尺寸就限制了焊缝的尺寸。对列车车厢等大型结构的焊接而言，所需的特制搅拌摩擦焊机床体积庞大、成本高昂，仅有大型企业才能承担，难以进一步推广。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种自主驱动、轻便紧凑的搅拌摩擦焊接装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，它包括一磁吸附式自动小车搭载平台和一搅拌摩擦焊接机构；所述磁吸附式自动小车搭载平台包括一支撑车底盘，所述支撑车底盘顶面设置有一位于顶面中部的刚性支撑块和多个分布均匀的第一永磁铁组，所述支撑车底盘的左右两侧对称安装有一对第一驱动轮，每一所述第一驱动轮均与一安装在所述支撑车底盘上的第一驱动器连接，所述支撑车底盘的前后两端顶面分别安装有一第一万向支撑轮，在所述支撑车底盘上方对称设置有一工作车底盘，所述工作车底盘底面设置有与所述第一永磁铁组一一相对的多个第二永磁铁组，在每一所述第二永磁铁组的底部和每一所述第一永磁铁组的顶部均设置多个圆柱滚子，所述工作车底盘的左右两侧安装有一对与两所述第一驱动轮上下相对的第二驱动轮，每一所述第二驱动轮均与一安装在所述工作车底盘上的第二驱动器连接，所述工作车底盘的前后两端底面分别安装有一与所述第一万向支撑轮上下相对的第二万向支撑轮；所述搅拌摩擦焊接机构设置在所述工作车底盘顶面，所述搅拌摩擦焊接机构上的搅拌头贯穿所述工作车底盘并正对所述刚性支撑块的中心，所述搅拌头与所述工作车底盘之间留有间隙。
所述第一永磁铁组和所述第二永磁铁组均匀排列成矩阵，每一所述第一永磁铁组和所述第二永磁铁组均由多块沿高度方向磁化的矩形永磁铁和一块轭铁组成乙型磁路，相邻的两个所述矩形永磁铁的磁极磁性相反。
在所述支撑车底盘顶面和所述工作车底盘底面设置若干对上下对应的***。
所述刚性支撑块顶面涂覆一层具有自润滑性能的材料。
所述第一驱动器和所述第二驱动器均包括一电机和一减速器，所述电机的输出端连接所述减速器，所述减速器的输出端连接所述第一驱动轮和第二驱动轮。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将搅拌摩擦焊接机构安装在磁吸附式自动小车搭载平台上，能够自主移动，自行提供背面刚性支撑，取代机床的定位运动***与刚性垫板，使加工焊缝的尺寸不再受到机床尺寸的限制，当加工长直焊缝时能够取代大型机床，能够大幅度降低设备成本。2、本发明体积小、重量轻，无需固定的使用场地就能实现大型壳体结构的装配现场加工，能够有效提高搅拌摩擦焊接技术应用的灵活性。3、与弧焊爬壁机器人相比，本发明采用两侧磁体相互吸引的方式提供吸附力，每侧吸附装置均由多个乙型磁路磁铁组耦合排布而成，使各永磁铁磁极在行、列交叉布置，相邻磁极磁性相反，并且永磁铁以相反磁极相对排布在两侧车底盘上，提供的吸附力可以满足铝合金等有色金属板料的搅拌摩擦焊接需要，应用对象不再仅限于铁磁材料。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明磁吸附式自动小车搭载平台的结构示意图；
图3是本发明的俯视示意图；
图4是图3中A-A向剖面示意图；
图5是本发明永磁铁组结构示意图；
图6是本发明永磁铁组分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括一磁吸附式自动小车搭载平台10和一搅拌摩擦焊接机构20。
如图2所示，磁吸附式自动小车搭载平台10包括一水平布置的支撑车底盘101，支撑车底盘101顶面设置有一位于顶面中部的刚性支撑块102和多个分布均匀的永磁铁组103。支撑车底盘101的左右两侧对称安装有一对驱动轮104，每一驱动轮104均与一安装在支撑车底盘101上的驱动器105连接。支撑车底盘101的前后两端顶面分别安装有一万向支撑轮106。在支撑车底盘101上方对称布置一工作车底盘107，工作车底盘107底面设置有与永磁铁组103一一相对的多个永磁铁组108，在每一永磁铁组103的底部和每一永磁铁组108的顶部均设置多个圆柱滚子109，以保证永磁铁组103、108不会与工件产生滑动摩擦。工作车底盘107的左右两侧安装有一对与两驱动轮104上下相对的驱动轮110，每一驱动轮110均与一安装在工作车底盘107上的驱动器111连接。工作车底盘107的前后两端底面分别安装有一与万向支撑轮106上下相对的万向支撑轮112。
如图3、图4所示，搅拌摩擦焊接机构20(同现有技术中的搅拌摩擦焊接装置)设置在工作车底盘107顶面，搅拌摩擦焊接机构20上的搅拌头201贯穿工作车底盘107并正对刚性支撑块102的中心，搅拌头201与工作车底盘107之间留有间隙。
上述实施例中，永磁铁组103、108可以均匀排列成矩阵。如图5、图6所示，每一永磁铁组103、108可以由多块沿高度方向磁化的矩形永磁铁1031和一块轭铁1032组成乙型磁路，相邻的两个矩形永磁铁1031的磁极磁性相反。
上述实施例中，如图2所示，可以在支撑车底盘101顶面和工作车底盘107底面设置若干对上下对应的***113，用以测量工件在磁吸附式自动小车搭载平台10上的位置信息。
上述实施例中，可以在刚性支撑块102顶面涂覆一层具有自润滑性能的材料，例如聚四氟乙烯。
上述实施例中，每一驱动器105、111均可以包括一电机和一减速器，电机的输出端连接减速器，减速器的输出端连接驱动轮105、111。
本发明中的磁吸附式自动小车搭载平台10并不局限于实施例中所采用的水平布置方式，也可以采用爬坡或垂直爬壁的方式。
本发明在使用时，将搅拌摩擦焊接机构20和各驱动器105、111接通电源301，并电连接控制器302，工人可以通过人机界面303实现对本发明装置的操控。工人将工作车底盘107和支撑车底盘101分别布置到待焊工件的上下两侧，两车底盘107、101上的永磁铁1031相互吸引致使两底盘107、101夹住工件，永磁铁1031的吸引力用以抵消支撑车底盘101的重力和搅拌摩擦焊接机构20对工件压力的反作用力，并使驱动轮110、105与工件之间保持一定的压力。之后驱动器111、105带动上下两侧的驱动轮110、105以差动的方式转动，以推送工件向搅拌头202方向移动，焊接开始后，搅拌摩擦焊接机构20上的搅拌头201旋转，并向下运动挤压工件，从而实现对工件的搅拌摩擦。在驱动轮110、105推送工件过程中，前后两侧的万向支撑轮112、106对工件进行夹持以避免车底盘107、101倾覆或弯曲变形。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，它包括一磁吸附式自动小车搭载平台和一搅拌摩擦焊接机构；
所述磁吸附式自动小车搭载平台包括一支撑车底盘，所述支撑车底盘顶面设置有一位于顶面中部的刚性支撑块和多个分布均匀的第一永磁铁组，所述支撑车底盘的左右两侧对称安装有一对第一驱动轮，每一所述第一驱动轮均与一安装在所述支撑车底盘上的第一驱动器连接，所述支撑车底盘的前后两端顶面分别安装有一第一万向支撑轮，在所述支撑车底盘上方对称设置有一工作车底盘，所述工作车底盘底面设置有与所述第一永磁铁组一一相对的多个第二永磁铁组，在每一所述第二永磁铁组的底部和每一所述第一永磁铁组的顶部均设置多个圆柱滚子，所述工作车底盘的左右两侧安装有一对与两所述第一驱动轮上下相对的第二驱动轮，每一所述第二驱动轮均与一安装在所述工作车底盘上的第二驱动器连接，所述工作车底盘的前后两端底面分别安装有一与所述第一万向支撑轮上下相对的第二万向支撑轮；
所述搅拌摩擦焊接机构设置在所述工作车底盘顶面，所述搅拌摩擦焊接机构上的搅拌头贯穿所述工作车底盘并正对所述刚性支撑块的中心，所述搅拌头与所述工作车底盘之间留有间隙；
在所述支撑车底盘顶面和所述工作车底盘底面设置若干对上下对应的***。
2.如权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一永磁铁组和所述第二永磁铁组均匀排列成矩阵，每一所述第一永磁铁组和所述第二永磁铁组均由多块沿高度方向磁化的矩形永磁铁和一块轭铁组成乙型磁路，相邻的两个所述矩形永磁铁的磁极磁性相反。
3.如权利要求1或2所述的一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述刚性支撑块顶面涂覆一层具有自润滑性能的材料。
4.如权利要求1或2所述的一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一驱动器和所述第二驱动器均包括一电机和一减速器，所述电机的输出端连接所述减速器，所述减速器的输出端连接所述第一驱动轮和第二驱动轮。
5.如权利要求3所述的一种搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一驱动器和所述第二驱动器均包括一电机和一减速器，所述电机的输出端连接所述减速器，所述减速器的输出端连接所述第一驱动轮和第二驱动轮。
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