CN110126281B - 一种回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法，包括连接套、减速电机、供电装置、传动轴和搅拌工具，所述连接套与外设旋转主轴连接，所述减速电机嵌入所述连接套内部，所述搅拌工具安装在所述连接套的下部且通过所述传动轴与所述减速电机相连，所述供电装置与所述减速电机电连接；所述搅拌工具包括搅拌针和搅拌套，所述搅拌套套设在所述搅拌针的外部，所述传动轴上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机与所述传动轴传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套螺纹连接。与现有技术相比，该模块可作为附加模块安装在常规搅拌摩擦焊接设备的主轴上，随主轴实现高速旋转，结构设计紧凑。

Description

一种回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法

技术领域

本发明涉及焊接装备制造领域，具体涉及一种回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是一种焊接效率高、接头性能好、工艺简单、绿色环保的新型焊接方法，尤其适合于传统熔焊技术难以焊接的铝合金、铜合金、镁合金等有色金属的焊接。回填式搅拌摩擦点焊技术(Refill friction stir spot welding technology，RFSSW)是德国GKSS在常规搅拌摩擦焊基础上发明的有一种固相连接技术，其主要应用在航空航天、轨道交通铝合金结构件点焊连接及各类铝焊接或铸造缺陷修复等领域，这一技术也是目前国内外各大高校及研究机构开发研究的热点。

回填式搅拌摩擦点焊装置主要工作原理是通过实现搅拌针与搅拌套在高速旋转的同时，进行轴向相对运动，完成搅拌摩擦焊下压及回填动作。现有技术中的回填式搅拌摩擦点焊装置，通常是由两台电机分别单独对搅拌针与搅拌套的轴向运动进行控制，这使得设备结构复杂，完成点焊过程往往需要设计成一台庞大的专用机床才能实现，不仅占地面积大浪费空间，而且能耗成本高，不利于生产应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够大大简化装置结构的回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种回填式搅拌摩擦点焊模块，包括连接套、减速电机、供电装置、传动轴和搅拌工具，所述连接套与外设旋转主轴连接，所述减速电机嵌入所述连接套内部，所述搅拌工具安装在所述连接套的下部且通过所述传动轴与所述减速电机相连，所述供电装置与所述减速电机电连接；

所述搅拌工具包括搅拌针和搅拌套，所述搅拌套套设在所述搅拌针的外部，所述传动轴上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机与所述传动轴传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套螺纹连接。

进一步地，所述供电装置包括导电滑环，所述导电滑环套设在所述连接套外部且通过与外设碳刷装置接触从而实现对所述减速电机的供电。

进一步地，所述搅拌工具还包括台肩，所述台肩固定安装在所述连接套上并位于所述搅拌套的外部，所述台肩、搅拌套和搅拌针在开始工作前保持底部齐平。

本发明的有益效果在于：本发明方案将点焊部件作为普通搅拌摩擦焊接设备的扩展功能模块，其调整旋转运动由普通搅拌摩擦焊接设备的主轴提供，且通过传动轴内外正反螺纹的设计，即可实现由一台电机对搅拌针和搅拌套轴向相对运动控制，简化了设备结构，设备结构紧凑，使得整个装置的点地面积大大小，装置小巧灵活，即可实现常规搅拌摩擦点焊设备所具回填式点焊的功能，避免了传统技术中繁杂冗余的装置结构。

本发明还包括一种包含上述模块的装置，所述装置为搅拌摩擦焊接设备或搅拌摩擦点焊专用机器人设备。

本发明的有益效果在于：本发明装置通过传动轴内、外传动螺纹传动，减少了电机数量，整个装置结构紧凑且小巧灵活。本发明方案不仅可应用为普通搅拌摩擦焊设备的附加模块，使传统设备具备点焊功能，同时作为专用搅拌摩擦点焊设备和点焊机器人设备的核心结构部分，简化设备结构。

本发明还包括一种利用上述装置进行点焊的方法，包括以下步骤：S1、搅拌工具随所述装置的旋转主轴高速旋转，旋转过程中与工件上表面紧密接触摩擦；

S2、减速电机开始工作，带动传动轴转动，所述传动轴通过内、外传动螺纹驱动搅拌针向上运动，搅拌套向下运动，将塑性材料挤入由搅拌针上升后形成的空腔内；

S3、当搅拌套下压达到预定深度后，减速电机反转，搅拌套上升，搅拌针下压，将空腔内的塑性材料回填至焊核内部。

附图说明

图1为本发明实施例1的回填式搅拌摩擦点焊模块的结构示意图。

图2为本发明实施例1的回填式搅拌摩擦点焊模块的点焊开始前的状态示意图；

图3为本发明实施例1的回填式搅拌摩擦点焊模块的开始点焊时的状态示意图；

图4为本发明实施例1的回填式搅拌摩擦点焊模块的点焊过程中的状态示意图；

图5为本发明实施例1的回填式搅拌摩擦点焊模块的点焊完成时的状态示意图；

图6为本发明实施例1的回填式搅拌摩擦点焊模块的点焊完成时的状态示意图。

标号说明：

1、旋转主轴；2、连接套；3、减速电机；4、导电滑环；5、传动轴；6、搅拌套；7、搅拌针；8、台肩。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

一种回填式搅拌摩擦点焊模块，包括连接套、减速电机、供电装置、传动轴和搅拌工具，所述连接套与外设旋转主轴连接，所述减速电机嵌入所述连接套内部，所述搅拌工具安装在所述连接套的下部且通过所述传动轴与所述减速电机相连，所述供电装置与所述减速电机电连接；

所述搅拌工具包括搅拌针和搅拌套，所述搅拌套套设在所述搅拌针的外部，所述传动轴上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机与所述传动轴传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套螺纹连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明方案将点焊部件作为普通搅拌摩擦焊接设备的附加模块，其调整旋转运动由普通搅拌摩擦焊接设备的主轴提供，且通过传动轴内外正反螺纹的设计，即可实现由一台电机对搅拌针和搅拌套轴向相对运动控制，简化了设备结构，设备结构紧凑，使得整个装置的点地面积大大小，装置小巧灵活，即可实现常规搅拌摩擦点焊设备所具回填式点焊的功能，避免了传统技术中繁杂冗余的装置结构。

进一步地，所述供电装置包括导电滑环，所述导电滑环套设在所述连接套外部且通过与外设碳刷装置接触从而实现对所述减速电机的供电。

进一步地，所述搅拌工具还包括台肩，所述台肩固定安装在所述连接套上并位于所述搅拌套的外部，所述台肩、搅拌套和搅拌针在开始工作前保持底部齐平。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用本发明装置，整个过程中台肩始终保持与工件表面紧密摩擦接触，一方面促进焊接核区材料流动，提供焊接热量，另一方面也可以防止点焊过程中焊核区材料被挤出。

本发明还包括一种包含上述模块的装置，所述装置为搅拌摩擦焊接设备或搅拌摩擦点焊专用机器人设备。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明装置通过传动轴内、外传动螺纹传动，减少了电机数量，整个装置结构紧凑且小巧灵活。

本发明还包括一种利用上述装置进行点焊的方法，包括以下步骤：S1、搅拌工具随所述装置的旋转主轴高速旋转，旋转过程中与工件上表面紧密接触摩擦；

S2、减速电机开始工作，带动传动轴转动，所述传动轴通过内、外传动螺纹驱动搅拌针向上运动，搅拌套向下运动，将塑性材料挤入由搅拌针上升后形成的空腔内；

S3、当搅拌套下压达到预定深度后，减速电机反转，搅拌套上升，搅拌针下压，将空腔内的塑性材料回填至焊核内部。

本发明的实施例一为：请参照图1所示，一种回填式搅拌摩擦点焊模块，包括连接套2、减速电机3、供电装置、传动轴5和搅拌工具，所述连接套2与外设旋转主轴1连接，所述减速电机3嵌入所述连接套2内部，所述搅拌工具安装在所述连接套2的下部且通过所述传动轴5与所述减速电机3相连，所述供电装置与所述减速电机3电连接；所述搅拌工具由内而外依次包括搅拌针7、搅拌套6和台肩8，所述搅拌套6套设在所述搅拌针7的外部，所述传动轴5上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机3与所述传动轴5传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针7螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套6螺纹连接。所述供电装置包括导电滑环4，所述导电滑环4套设在所述连接套2外部且通过与外设碳刷装置接触从而实现对所述减速电机3的供电。所述台肩8固定安装在所述连接套2上并套设在所述搅拌套6的外部，所述台肩8、搅拌套6和搅拌针7的底部齐平。所述连接套为锥套。

请参照图2-6所示，一种包含上述模块的回填式搅拌摩擦点焊装置的工作过程如下：

S1、搅拌工具随所述装置的旋转主轴1高速旋转，旋转过程中与工件上表面紧密接触摩擦；

S2、减速电机3开始工作，带动传动轴5转动，所述传动轴5通过内、外传动螺纹驱动搅拌针7向上运动，搅拌套6向下运动，将塑性材料挤入由搅拌针7上升后形成的空腔内；

S3、当搅拌套6下压达到预定深度后，减速电机3反转，搅拌套6上升，搅拌针7下压，将空腔内的塑性材料回填至焊核内部。

本发明的实施例二为：一种回填式搅拌摩擦点焊模块，包括连接套2、减速电机3、供电装置、传动轴5和搅拌工具，所述连接套2与外设旋转主轴1连接，所述减速电机3嵌入所述连接套2内部，所述搅拌工具安装在所述连接套2的下部且通过所述传动轴5与所述减速电机3相连，所述供电装置与所述减速电机3电连接；所述搅拌工具由内而外依次包括搅拌针7和搅拌套6，所述搅拌套6套设在所述搅拌针7的外部，所述传动轴5上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机3与所述传动轴5传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针7螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套6螺纹连接，所述传动轴5通过内、外传动螺纹分别带动搅拌针7和搅拌套6做轴向相向运动。

综上所述，本发明提供的一种回填式搅拌摩擦点焊模块、装置及点焊方法，将点焊模块整体附加在常规搅拌摩擦焊接设备主轴上实现高速旋转，结构设计紧凑，可以使普通摩擦设备兼具回填式点焊功能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种回填式搅拌摩擦点焊模块，其特征在于：包括连接套、减速电机、供电装置、传动轴和搅拌工具，所述连接套与外设旋转主轴连接，所述减速电机嵌入所述连接套内部，所述搅拌工具安装在所述连接套的下部且通过所述传动轴与所述减速电机相连，所述供电装置与所述减速电机电连接；

所述搅拌工具包括搅拌针和搅拌套，所述搅拌套套设在所述搅拌针的外部，所述传动轴上设有旋向相反的内、外传动螺纹，所述减速电机与所述传动轴传动连接，所述内传动螺纹与所述搅拌针螺纹连接，所述外传动螺纹与所述搅拌套螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的回填式搅拌摩擦点焊模块，其特征在于：所述供电装置包括导电滑环，所述导电滑环套设在所述连接套外部且通过与外设碳刷装置接触从而实现对所述减速电机的供电。

3.根据权利要求1所述的回填式搅拌摩擦点焊模块，其特征在于：所述搅拌工具还包括台肩，所述台肩固定安装在所述连接套上并位于所述搅拌套的外部，所述台肩、搅拌套和搅拌针在开始工作前保持底部齐平。

4.一种包含权利要求1-3任一项所述回填式搅拌摩擦点焊模块的装置，所述装置为搅拌摩擦焊接设备或搅拌摩擦点焊专用机器人。

5.一种利用如权利要求4所述的装置进行点焊的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、搅拌工具随所述装置的旋转主轴高速旋转，旋转过程中与工件上表面紧密接触摩擦；

S2、减速电机开始工作，带动传动轴转动，所述传动轴通过内、外传动螺纹驱动搅拌针向上运动，搅拌套向下运动，将塑性材料挤入由搅拌针上升后形成的空腔内；

S3、当搅拌套下压达到预定深度后，减速电机反转，搅拌套上升，搅拌针下压，将空腔内的塑性材料回填至焊核内部。

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