CN114734135B - 一种悬臂式搅拌摩擦焊设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及搅拌摩擦焊领域，具体涉及一种悬臂式搅拌摩擦焊设备，包括工作台、顶板、控制器、圆管和两个横臂，所述顶板固定设置于工作台的顶部，两个所述横臂均呈L型设置，所述控制器固定设置于对应横臂一侧，还包括焊接机构、定位机构和固定机构，所述焊接机构包括横向平移组件和纵向平移组件，所述横向平移组件固定设置于两个横臂之间，所述纵向平移组件滑动设置于横向平移组件上，所述定位机构包括滑动组件和两组卡位组件，所述固定机构包括两组限位组件，本发明通过对圆管进行多角度限位固定，在搅拌摩擦焊接时分别从竖直和水平方向进定位，安全高效，精确可控，提高了对圆管进行搅拌摩擦焊的效率。

Description

一种悬臂式搅拌摩擦焊设备
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊领域，具体涉及一种悬臂式搅拌摩擦焊设备。
背景技术
摩擦焊接是一种锻造焊接过程，在压力作用下，两个管件表面之间发生摩擦，摩擦力产生热量形成焊缝，两个表面之间的相对运动或摩擦要持续进行，直到产生足够的热量为止，之后，停止摩擦，两部分便在足够的作用力下锻接在一起，形成焊缝，在大多数应用场合下，都是对管件圆周或圆柱状零部件进行焊接，相对运动容易产生摩擦。
而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熔化，其与普通的摩擦焊并不一样，它是通过焊具作用于焊界面之间，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，具有焊接接头热影响区显微组织变化小，残余应力比较低，焊接工件不易变形等优点，但焊接工件必须刚性固定，反面应有底板，而对圆管进行搅拌摩擦焊时，往往对其固定的强度不够，且不具有换边和对尺寸自适应的调控，因此有必要设计一种悬臂式搅拌摩擦焊设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种悬臂式搅拌摩擦焊设备。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种悬臂式搅拌摩擦焊设备，包括工作台、顶板、控制器、圆管和两个横臂，所述顶板固定设置于工作台的顶部，两个所述横臂均呈L型设置，且两个所述横臂对称并固定设置于工作台上并位于顶板一端，所述圆管套设于两个横臂上，所述控制器固定设置于对应横臂一侧，还包括焊接机构、定位机构和固定机构，所述焊接机构包括横向平移组件和纵向平移组件，所述横向平移组件固定设置于两个横臂之间，所述纵向平移组件滑动设置于横向平移组件上，所述定位机构包括滑动组件和两组卡位组件，所述滑动组件固定设置于顶板上并位于两个横臂的底部，两个所述卡位组件对称并滑动设置于滑动组件上，所述固定机构包括两组限位组件，两组所述限位组件对称并滑动设置于顶板顶部两侧。
进一步的，两个所述横臂的一端均设有安装腔，每个所述安装腔内均固定设有气缸，所述顶板的顶部一侧对称并固定设有两个载座，两个所述载座的顶部中部均设有限位孔，两个所述气缸的输出轴均插设于对应的限位孔内。
进一步的，所述横向平移组件包括横柱、第一电机、第一滚珠丝杆、两个滑套、两个滑块、两个立柱和两个限位杆，两个所述滑套对称并固定设置于对应两个横臂的底部一侧，且两个所述滑套的相对一侧均设有滑槽，两个所述滑块分别限位滑动设置于对应的滑槽内。
进一步的，两个所述立柱对称并固定设置于对应两个滑块的一端，所述横柱固定设置于两个立柱的顶部，两个所述限位杆对称并固定设置于两个横臂之间两端，所述第一滚珠丝杆转动设置于两个限位杆之间，且第一滚珠丝杆与横柱中部螺纹连接，所述第一电机呈水平状态固定设置于对应限位杆一侧，且第一电机的输出轴与第一滚珠丝杆的一端固定连接。
进一步的，所述纵向平移组件包括滑杆、搅拌摩擦焊头、推杆和两个滑片，两个所述滑片分别限位滑动设置于对应立柱上，所述滑杆固定设置于两个滑片之间，所述搅拌摩擦焊头呈倒立状固定设置滑杆中部，所述推杆呈倒立状固定设置于横柱的底部，且推杆的输出轴与滑杆固定连接。
进一步的，所述滑动组件包括安装座、第二电机、第二滚珠丝杆、两个端杆和两个线性导轨，两个所述线性导轨对称并固定设置于顶板两侧，两个所述端杆对称并固定设置于两个线性导轨的两端，所述第二滚珠丝杆转动设置于两个端杆之间，所述安装座固定设置于顶板的一侧，所述第二电机固定设置于安装座上，且第二电机的输出轴通过联轴器与第二滚珠丝杆的一端固定连接。
进一步的，所述第二滚珠丝杆的中部转动设有搭载台，所述搭载台与顶板固定连接，每组所述卡位组件包括滑架和抵辊，所述滑架限位滑动设置于两个线性导轨上，所述抵辊转动设置于滑架上，且抵辊与圆管抵触设置。
进一步的，每组所述限位组件包括立座、固定板、活动板、限位块和调节转手，所述立座设置于顶板上，且立座一侧设有滑动槽，所述固定板的一端固定设置于滑动槽的底部，所述活动板的一端限位滑动设置于滑动槽内，所述限位块固定设置于滑动槽的顶部，所述调节转手的一端穿过限位块与活动板顶部抵触设置，所述调节转手与限位板螺纹连接。
进一步的，所述固定板与活动板分别与圆管的外壁和内壁抵触设置，所述立座的底部固定设有滑条，所述顶板顶部设有移槽，所述滑条滑动设置于移槽内，所述立座的另一侧固定设有拉手。
本发明的有益效果：
1、当两个气缸开关打开后，两个气缸的输出轴收出限位孔，而将圆管经两个横臂端部套设于两个横臂上并抵触底部的两个抵辊，当圆管进入之后，两个气缸输出轴自动***至两个限位孔内，从而对圆管在水平方向的限位，避免圆管在焊接时出现意外从两个横臂端滑出。
2、当圆管放入后，打开第二电机开关，第二电机的输出轴通过联轴器带动第二滚珠丝杆转动，第二滚珠丝杆配合两个线性导轨带动两组卡位组件中的滑架相背运动，直至圆管不触碰到两个横臂，而且圆管的底部曲面方向被两个抵辊限位住，两个抵辊抵住了圆管底部两侧，既可以实现圆管的旋转，同时还可对圆管进行定位。
3、通过拉手将立座拉向移槽的一端，使得固定板抵触于圆管的外壁上，手动转动调节转手，调节转手与限位块的螺纹配合带动活动板沿着滑动槽向下移动，直至活动板抵紧至圆管的内壁上，从而将圆管的两端限位柱，两个活动板受调节转手的调节而移动，因而可适用多种外径的圆管，同时其固定高效，解除方便。
4、操纵控制器打开搅拌摩擦焊头开关和推杆开关，推杆的输出轴配合两个滑片带动滑杆沿着立柱向下移动，确定焊接面竖直方向上的位置，控制器打开第一电机开关后，第一电机的输出组带动第一滚珠丝杆转动，第一滚珠丝杆带动横柱移动，横柱带动两个立柱移动，两个立柱带动两个滑块在两个滑套的滑槽内滑动，从而确定焊接面水平方向上的位置。
本发明通过对圆管进行多角度限位固定，在搅拌摩擦焊接时分别从竖直和水平方向进定位，安全高效，精确可控，提高了对圆管进行搅拌摩擦焊的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的工作台与两横臂的局部拆分示意图；
图4为本发明的焊接机构与两横臂立体结构示意图；
图5为本发明的焊接机构拆分示意图；
图6为本发明的圆管与定位机构立体结构示意图；
图7为本发明的定位机构立体结构示意图；
图8为本发明的圆管与固定机构立体结构示意图；
图9为本发明的限位组件立体结构示意图；
图中：
工作台1；
顶板2、载座20、限位孔21、移槽22；
控制器3；
圆管4；
横臂5、安装腔50、气缸51；
焊接机构6、横向平移组件60、横柱600、第一电机601、第一滚珠丝杆602、滑套603、滑槽6030、滑块604、立柱605、限位杆606、纵向平移组件61、滑杆610、搅拌摩擦焊头611、推杆612、滑片613；
定位机构7、滑动组件70、安装座700、第二电机701、第二滚珠丝杆702、搭载台7020、端杆703、线性导轨704、卡位组件71、滑架710、抵辊711；
固定机构8、限位组件80、立座800、滑动槽8000、滑条8001、拉手8002、固定板801、活动板802、限位块803、调节转手804。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
本发明中，参照图1至图2所示的一种悬臂式搅拌摩擦焊设备，包括工作台1、顶板2、控制器3、圆管4和两个横臂5，工作台1是为顶板2提供固定安装载体，顶板2起到顶部工作界面的作用，顶板2固定设置于工作台1的顶部，两个横臂5均呈L型设置，且两个横臂5对称并固定设置于工作台1上并位于顶板2一端，圆管4套设于两个横臂5上，控制器3固定设置于对应横臂5一侧，还包括焊接机构6、定位机构7和固定机构8，焊接机构6包括横向平移组件60和纵向平移组件61，横向平移组件60固定设置于两个横臂5之间，纵向平移组件61滑动设置于横向平移组件60上，定位机构7包括滑动组件70和两组卡位组件71，滑动组件70固定设置于顶板2上并位于两个横臂5的底部，两个卡位组件71对称并滑动设置于滑动组件70上，固定机构8包括两组限位组件80，两组限位组件80对称并滑动设置于顶板2顶部两侧。
参照图3所示的两个横臂5的一端均设有安装腔，安装腔是为气缸51提供固定安装空间，每个安装腔内均固定设有气缸51，顶板2的顶部一侧对称并固定设有两个载座20，载座20是为气缸51输出轴提供限位载体，两个载座20的顶部中部均设有限位孔21，两个气缸51的输出轴均插设于对应的限位孔21内，当两个气缸51开关打开后，两个气缸51的输出轴收出限位孔21，而将圆管4经两个横臂5端部套设于两个横臂5上并抵触底部的两个抵辊711，当圆管4进入之后，两个气缸51输出轴自动***至两个限位孔21内。
本发明中，参照图4至图5所示的纵向平移组件61包括滑杆610、搅拌摩擦焊头611、推杆612和两个滑片613，两个滑片613的作用是使得滑杆610可以两个立柱605上限位滑动，两个滑片613分别限位滑动设置于对应立柱605上，滑杆610固定设置于两个滑片613之间，搅拌摩擦焊头611呈倒立状固定设置滑杆610中部，推杆612呈倒立状固定设置于横柱600的底部，且推杆612的输出轴与滑杆610固定连接，控制器3打开推杆612开关后，推杆612的输出轴配合两个滑片613带动滑杆610沿着立柱605向下移动，确定焊接面竖直方向上的位置。
而作为纵向平移组件载体61的横向平移组件60包括横柱600、第一电机601、第一滚珠丝杆602、两个滑套603、两个滑块604、两个立柱605和两个限位杆606，两个滑套603是为两个滑块604提供水平滑动载体，两个立柱605是为将横柱600与两个滑块604固定连接，两个限位杆606是为第一滚珠丝杆602提供转动载体，两个滑套603对称并固定设置于对应两个横臂5的底部一侧，且两个滑套603的相对一侧均设有滑槽6030，滑槽6030是为滑块604提供滑动空间，两个滑块604分别限位滑动设置于对应的滑槽6030内，两个立柱605对称并固定设置于对应两个滑块604的一端，横柱600固定设置于两个立柱605的顶部，两个限位杆606对称并固定设置于两个横臂5之间两端，第一滚珠丝杆602转动设置于两个限位杆606之间，且第一滚珠丝杆602与横柱600中部螺纹连接，第一电机601呈水平状态固定设置于对应限位杆606一侧，且第一电机601的输出轴与第一滚珠丝杆602的一端固定连接，当控制器3打开第一电机601开关后，第一电机601的输出组带动第一滚珠丝杆602转动，第一滚珠丝杆602带动横柱600移动，横柱600带动两个立柱605移动，两个立柱605带动两个滑块604在两个滑套603的滑槽6030内滑动，从而确定焊接面水平方向上的位置。
本发明中，参照图6至图7所示的滑动组件70包括安装座700、第二电机701、第二滚珠丝杆702702、两个端杆703和两个线性导轨704，安装座700是为第二电机701提供固定安装载体，两个线性导轨704对称并固定设置于顶板2两侧，端杆703是为第二滚珠丝杆702702提供限位转动载体，两个端杆703对称并固定设置于两个线性导轨704的两端，第二滚珠丝杆702702转动设置于两个端杆703之间，安装座700固定设置于顶板2的一侧，第二电机701固定设置于安装座700上，且第二电机701的输出轴通过联轴器与第二滚珠丝杆702702的一端固定连接,第二滚珠丝杆702702的中部转动设有搭载台7020，搭载台7020是为将第二滚珠丝杆702702分隔成两段，搭载台7020与顶板2固定连接，每组卡位组件71包括滑架710和抵辊711，滑架710限位滑动设置于两个线性导轨704上，抵辊711转动设置于滑架710上，且抵辊711与圆管4抵触设置，打开第二电机701开关后，第二电机701的输出轴通过联轴器带动第二滚珠丝杆702702转动，第二滚珠丝杆702702配合两个线性导轨704带动两组卡位组件71中的滑架710相背运动，直至圆管4不触碰到两个横臂5，而且圆管4的底部曲面方向被两个抵辊711限位住，两个抵辊711抵住了圆管4底部两侧，既可以实现圆管4的旋转，同时还可对圆管4进行定位。
本发明中，参照图8至图9所示的每组限位组件80包括立座800、固定板801、活动板802、限位块803和调节转手804，限位块803是对活动板802起到限位作用，立座800为固定板801提供固定安装载体，立座800设置于顶板2上，且立座800一侧设有滑动槽8000，滑动槽8000是为活动板802提供竖直方向上的滑动空间，固定板801的一端固定设置于滑动槽8000的底部，活动板802的一端限位滑动设置于滑动槽8000内，限位块803固定设置于滑动槽8000的顶部，调节转手804的一端穿过限位块803与活动板802顶部抵触设置，调节转手804与限位板螺纹连接，固定板801与活动板802分别与圆管4的外壁和内壁抵触设置，立座800的底部固定设有滑条8001，顶板2顶部设有移槽22，滑条8001与移槽22的配合，使得立座800便于调节，滑条8001滑动设置于移槽22内，立座800的另一侧固定设有拉手8002，通过拉手8002将立座800拉向移槽22的一端，使得固定板801抵触于圆管4的外壁上，手动转动调节转手804，调节转手804与限位块803的螺纹配合带动活动板802沿着滑动槽8000向下移动，直至活动板802抵紧至圆管4的内壁上，从而将圆管4的两端限位柱，两个活动板802受调节转手804的调节而移动，因而可适用多种外径的圆管4，同时其固定高效，解除方便。
工作原理：
操纵控制器3打开两个气缸51开关，两个气缸51的输出轴从载座20的限位孔21内收缩，从而将圆管4经两个横臂5端部套设于两个横臂5上并抵触底部的两个抵辊711，当圆管4进入之后，两个气缸51输出轴自动***至两个限位孔21内，操纵控制器3打开第二电机701开关，第二电机701的输出轴通过联轴器带动第二滚珠丝杆702702转动，第二滚珠丝杆702702配合两个线性导轨704带动两组卡位组件71中的滑架710相背运动，直至圆管4不触碰到两个横臂5，而且圆管4的底部曲面方向被两个抵辊711限位住，此时通过拉手8002将立座800拉向移槽22的一端，使得固定板801抵触于圆管4的外壁上，手动转动调节转手804，调节转手804与限位块803的螺纹配合带动活动板802沿着滑动槽8000向下移动，直至活动板802抵紧至圆管4的内壁上，从而将圆管4的两端限位柱，接着操纵控制器3打开搅拌摩擦焊头611开关和推杆612开关，推杆612的输出轴配合两个滑片613带动滑杆610沿着立柱605向下移动，确定焊接面竖直方向上的位置，控制器3打开第一电机601开关后，第一电机601的输出组带动第一滚珠丝杆602转动，第一滚珠丝杆602带动横柱600移动，横柱600带动两个立柱605移动，两个立柱605带动两个滑块604在两个滑套603的滑槽6030内滑动，从而切丁焊接面水平方向上的位置。

Claims (3)

1.一种悬臂式搅拌摩擦焊设备，包括工作台(1)、顶板(2)、控制器(3)、圆管(4)和两个横臂(5)，所述顶板(2)固定设置于工作台(1)的顶部，两个所述横臂(5)均呈L型设置，且两个所述横臂(5)对称并固定设置于工作台(1)上并位于顶板(2)一端，所述圆管(4)套设于两个横臂(5)上，所述控制器(3)固定设置于对应横臂(5)一侧，其特征在于，还包括焊接机构(6)、定位机构(7)和固定机构(8)，所述焊接机构(6)包括横向平移组件(60)和纵向平移组件(61)，所述横向平移组件(60)固定设置于两个横臂(5)之间，所述纵向平移组件(61)滑动设置于横向平移组件(60)上，所述定位机构(7)包括滑动组件(70)和两组卡位组件(71)，所述滑动组件(70)固定设置于顶板(2)上并位于两个横臂(5)的底部，两个所述卡位组件(71)对称并滑动设置于滑动组件(70)上，所述固定机构(8)包括两组限位组件(80)，两组所述限位组件(80)对称并滑动设置于顶板(2)顶部两侧；
两个所述横臂(5)的一端均设有安装腔，每个所述安装腔内均固定设有气缸(51)，所述顶板(2)的顶部一侧对称并固定设有两个载座(20)，两个所述载座(20)的顶部中部均设有限位孔(21)，两个所述气缸(51)的输出轴均插设于对应的限位孔(21)内；
所述横向平移组件(60)包括横柱(600)、第一电机(601)、第一滚珠丝杆(602)、两个滑套(603)、两个滑块(604)、两个立柱(605)和两个限位杆(606)，两个所述滑套(603)对称并固定设置于对应两个横臂(5)的底部一侧，且两个所述滑套(603)的相对一侧均设有滑槽(6030)，两个所述滑块(604)分别限位滑动设置于对应的滑槽(6030)内；
两个所述立柱(605)对称并固定设置于对应两个滑块(604)的一端，所述横柱(600)固定设置于两个立柱(605)的顶部，两个所述限位杆(606)对称并固定设置于两个横臂(5)之间两端，所述第一滚珠丝杆(602)转动设置于两个限位杆(606)之间，且第一滚珠丝杆(602)与横柱(600)中部螺纹连接，所述第一电机(601)呈水平状态固定设置于对应限位杆(606)一侧，且第一电机(601)的输出轴与第一滚珠丝杆(602)的一端固定连接；
所述纵向平移组件(61)包括滑杆(610)、搅拌摩擦焊头(611)、推杆(612)和两个滑片(613)，两个所述滑片(613)分别限位滑动设置于对应立柱(605)上，所述滑杆(610)固定设置于两个滑片(613)之间，所述搅拌摩擦焊头(611)呈倒立状固定设置滑杆(610)中部，所述推杆(612)呈倒立状固定设置于横柱(600)的底部，且推杆(612)的输出轴与滑杆(610)固定连接；
所述滑动组件(70)包括安装座(700)、第二电机(701)、第二滚珠丝杆(702)、两个端杆(703)和两个线性导轨(704)，两个所述线性导轨(704)对称并固定设置于顶板(2)两侧，两个所述端杆(703)对称并固定设置于两个线性导轨(704)的两端，所述第二滚珠丝杆(702)转动设置于两个端杆(703)之间，所述安装座(700)固定设置于顶板(2)的一侧，所述第二电机(701)固定设置于安装座(700)上，且第二电机(701)的输出轴通过联轴器与第二滚珠丝杆(702)的一端固定连接；
所述第二滚珠丝杆(702)的中部转动设有搭载台(7020)，所述搭载台(7020)与顶板(2)固定连接，每组所述卡位组件(71)包括滑架(710)和抵辊(711)，所述滑架(710)限位滑动设置于两个线性导轨(704)上，所述抵辊(711)转动设置于滑架(710)上，且抵辊(711)与圆管(4)抵触设置。
2.根据权利要求1所述的一种悬臂式搅拌摩擦焊设备，其特征在于，每组所述限位组件(80)包括立座(800)、固定板(801)、活动板(802)、限位块(803)和调节转手(804)，所述立座(800)设置于顶板(2)上，且立座(800)一侧设有滑动槽(8000)，所述固定板(801)的一端固定设置于滑动槽(8000)的底部，所述活动板(802)的一端限位滑动设置于滑动槽(8000)内，所述限位块(803)固定设置于滑动槽(8000)的顶部，所述调节转手(804)的一端穿过限位块(803)与活动板(802)顶部抵触设置，所述调节转手(804)与限位块(803)螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种悬臂式搅拌摩擦焊设备，其特征在于，所述固定板(801)与活动板(802)分别与圆管(4)的外壁和内壁抵触设置，所述立座(800)的底部固定设有滑条(8001)，所述顶板(2)顶部设有移槽(22)，所述滑条(8001)滑动设置于移槽(22)内，所述立座(800)的另一侧固定设有拉手(8002)。
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