摩擦塞补焊系统技术方案

本发明专利技术提供了一种摩擦塞补焊系统，包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具夹紧装置及焊接工具旋转，传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，惯量加载系统通过动力马达及传动主轴带动旋转，并可在焊接操作过程中实现惯量增减；系统还包括动力系统及控制系统，控制系统与摩擦塞补焊机具的工作反馈信号及动力系统相关执行器机构相连，动力系统与摩擦塞补焊机具的动力输入端相连。本发明专利技术实现了焊接控制的自动化，使得焊接过程更有利于实现。

【技术实现步骤摘要】
摩擦塞补焊系统
本专利技术涉及固相焊接（连接）
，具体涉及一种摩擦塞补焊系统。
技术介绍
摩擦塞补焊为一种固相连接新技术，其主要应用于对金属零件局部缺陷的修复。在航空、航天领域，涉及到广泛的铝制金属零部件的焊接，对于铝制机壳或压力筒体部件焊接制作过程往往伴随着局部小范围的焊接缺陷，特别是采用搅拌摩擦焊接工艺设备生产铝质筒体过程中，在单条焊缝末端不可避免的会出现工具退出孔，对于类似这种局部缺陷的修复，目前往往采用手工进行补焊操作，然而手工补焊操作自动化程度低、焊缝质量也很难保证。且无法对摩擦塞补焊机具内每一部分的动力输入进行设置并控制。因此，需对现有技术加以改进。
技术实现思路
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供了一种摩擦塞补焊系统，极大的提高了焊接操作的便捷性及焊接操作的自动化。为实现上述目的，本专利技术提供了一种摩擦塞补焊系统，用于对金属工件局部缺陷进行补焊修复，包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具直段部分穿过焊接工件之后由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具夹紧装置及固定于其中心的焊接工具旋转，焊接工具旋转的同时由主轴顶锻系统驱动其与焊接工件接触摩擦，并最终实现焊接，所述传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，所述惯量加载系统包括惯性飞轮，所述惯性飞轮通过所述动力马达及传动主轴带动旋转，并在焊接操作过程中实现惯量增减；其中，所述系统还包括动力系统及控制系统，所述控制系统与所述摩擦塞补焊机具及动力系统工作反馈信号相连，同时也与动力系统各执行器部件相连，所述动力系统各执行器部件输出端与所述摩擦塞补焊机具各组成部分的动力输入端相连，且所述控制系统对摩擦塞补焊机具及动力系统的工作反馈信号进行收集处理然后对动力系统各执行器部件进行反馈控制调节。相对于现有技术而言，本专利技术设置了惯量加载系统，可以实现惯性飞轮的增减，可以在动力马达停止输入能量后，通过惯量加载系统带动传动主轴旋转，并通过控制系统控制动力系统对摩擦塞补焊机具的动力输入，可以在预设参数情况下进行全自动操作或者通过手动模式进行半自动操作。进一步地，所述传动主轴上位于所述动力马达与所述惯量加载系统之间设有制动机构，所述制动机构对所述传动主轴进行反扭矩制动。制动机构的设置可用来调节焊接工具对工件的能量输出，使得在有些情况下，焊接过程更有利于实现。进一步地，所述惯量加载系统还包括离合机构，所述惯性飞轮通过离合机构加载于传动主轴上，在焊接过程中，所述惯性飞轮对所述传动主轴惯量的增减通过所述离合机构控制。离合机构可实现转动惯量的增减。进一步地，所述惯量加载系统可通过手动方式实现惯量的增减。进一步地，所述动力系统的动力输入形式为液压、电力或者液压与电力的混合输入的方式。动力系统针对摩擦塞补焊机具中不同的作用部件均配备独立执行器机构及相关工作反馈信号。进一步地，所述控制系统由PLC控制，包括PLC控制器、人机交互界面及辅助电器部件，所述PLC控制器负责指令操作及信号采集存储和处理，所述人机交互界面负责实际焊接操作参数的输入与修改、焊接过程的可视化参数监控及相应数据的浏览。控制系统可对焊接操作中参数进行独立设置，也可接受摩擦塞补焊机具及动力系统的反馈信息。进一步地，所述PLC控制器由单台PLC组成。由单一的PLC进行预设逻辑的控制与执行，摩擦塞补焊机具中的动作部件由单一的PLC总体控制，可减少控制点数量。进一步地，所述PLC控制器由双台PLC组成，所述每台PLC分别控制不同组成部分的参数。进一步地，所述控制系统可进行全自动操作。进一步地，所述控制系统可通过手动模式进行半自动操作。附图说明图1为本专利技术摩擦塞补焊系统的结构示意图；图2为本专利技术摩擦塞补焊系统中摩擦塞补焊机具设置惯量加载装置系统的示意图；图3为本专利技术摩擦塞补焊系统中摩擦塞补焊机具同时设置制动机构的示意图。对应说明书附图内的附图标记参考如下：工具夹紧装置1、主轴顶锻系统2、惯量加载系统3、惯性飞轮31、离合机构32、制动机构4、传动主轴5、动力马达6、底座7、焊接工具8、焊接工件9、动力系统10、控制系统20。具体实施方式为了使专利技术实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，以下结合具体附图进行说明。本专利技术第一实施例提供了一种摩擦塞补焊系统，用于对焊接工件9进行修复、补焊操作，其中：如图1与图2所示，包括底座7、设于底座7两端的动力马达6、主轴顶锻系统2及焊接工具8，焊接工具8与焊接工件9一般为铝合金材料（如2219、2A14、2195、2024等），也不排除为非铝合金材质（如铝合金与不锈钢类组合）动力马达6与主轴顶锻系统2之间穿设有一传动主轴5，主轴顶锻系统2一侧端面连接设置工具夹紧装置1，焊接工具8为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具8直段部分穿过焊接工件9之后由工具夹紧装置1固定，动力马达6通过传动主轴5及主轴顶锻系统2带动工具夹紧装置1及固定于其中心的焊接工具8旋转，焊接工具8旋转的同时由主轴顶锻系统2驱动对其施加轴向力，并与焊接工件9接触摩擦生热，进而形成焊接界面并最终实现焊接工具8与焊接工件9的连接。其中，传动主轴5上位于主轴顶锻系统2与动力马达6之间设有惯量加载系统3，惯量加载系统3包括惯性飞轮31，可通过手动方式将惯性飞轮加载于传动主轴5上，实际焊接过程中，惯性飞轮通过动力马达6及传动主轴5带动旋转并蓄积能量，可在动力马达6停止输入后释出能量，因此焊接工具8可由动力马达6连续驱动，也可由惯量加载系统3单独驱动，若需对惯性飞轮进行增减，可手动将惯性飞轮增减。本实施例中主轴顶锻系统中顶锻油缸的压力加载通过预设程序给定，焊接工具8与焊接工件9摩擦过程同时是能量的消耗过程，焊接过程中通过惯性飞轮31加载于传动主轴5上的旋转动能迅速下降直至转动停止，焊接工具8停止转动后通过主轴顶锻系统2继续对焊接工件9施加顶锻力进行保压，保压完成后，通过夹紧装置1释放工具8，焊接过程完成，焊接过程中顶段力的加载及保压过程均通过预设程序完成。在摩擦塞补焊系统中还包括动力系统10及控制系统20，控制系统20与摩擦塞补焊机具的工作反馈信号相连，动力系统10与摩擦塞补焊机具的各动作部件的动力输入端相连，且控制系统20对动力系统10控制连接，即在控制系统20内设置控制摩擦塞补焊机具的工作参数，通过动力系统10给摩擦塞补焊机具中的主轴顶锻系统2、离合机构32、制动机构4、动力马达6提供动力，再进行补焊操作，动力系统10及摩擦塞补焊机具中所有工作反馈信号全部进控制系统20集中处理。本实施例的摩擦塞补焊机具，利用摩擦焊接原理通过在传动主轴5上设置惯量加载系统3，在焊接过程中焊接工具8可通过动力马达6或惯量加载系统3单独驱动，也可通过二者共同作用驱动，可实现全自动化、高质量的塞补焊接操作。另外，在惯量加载系统3中设置了离合机构32，进而惯性飞轮31可采用组合形式叠加实现惯量的增减，离合机构能自动实现惯性飞轮与传动主轴5的吸合及脱除，离合机构32吸合时传动主轴5带动惯性飞轮旋转蓄积能量，离合机构32分离时惯性飞轮31与传动主轴5脱离，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦塞补焊系统，用于对金属工件局部缺陷进行补焊修复，包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具直段部分穿过焊接工件之后由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具夹紧装置及固定于其中心的焊接工具旋转，焊接工具旋转的同时由主轴顶锻系统驱动其与焊接工件接触摩擦，并最终实现焊接，其特征在于：所述传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，所述惯量加载系统包括惯性飞轮，所述惯性飞轮通过所述动力马达及传动主轴带动旋转，并在焊接操作过程中实现惯量增减；其中，所述系统还包括动力系统及控制系统，所述控制系统与所述摩擦塞补焊机具工作反馈信号及动力系统相关执行器机构相连，所述动力系统与所述摩擦塞补焊机具各组成部件的动力输入端相连，且所述控制系统对摩擦塞补焊机具及动力系统的工作反馈信号进行处理进而对动力系统各执行器部件工作状态进行反馈控制调节。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦塞补焊系统，用于对金属工件局部缺陷进行补焊修复，包括底座、设于底座两端的动力马达及主轴顶锻系统，动力马达与主轴顶锻系统之间穿设有一传动主轴，主轴顶锻系统一侧端面连接设置工具夹紧装置，焊接工具为具有锥度段及直断的圆柱回转体，焊接工具直段部分穿过焊接工件之后由工具夹紧装置固定，动力马达通过传动主轴及主轴顶锻系统带动工具夹紧装置及固定于其中心的焊接工具旋转，焊接工具旋转的同时由主轴顶锻系统驱动其与焊接工件接触摩擦，并最终实现焊接，其特征在于：所述传动主轴上位于主轴顶锻系统与动力马达之间设有惯量加载系统，所述惯量加载系统包括惯性飞轮，所述惯性飞轮通过所述动力马达及传动主轴带动旋转，并在焊接操作过程中实现惯量增减；其中，所述系统还包括动力系统及控制系统，所述控制系统与所述摩擦塞补焊机具工作反馈信号及动力系统相关执行器机构相连，所述动力系统与所述摩擦塞补焊机具各组成部件的动力输入端相连，且所述控制系统对摩擦塞补焊机具及动力系统的工作反馈信号进行处理进而对动力系统各执行器部件工作状态进行反馈控制调节。2.根据权利要求1所述的摩擦塞补焊系统，其特征在于：所述传动主轴上位于所述动力马达与所述惯量加载系统之间设有制动机构，所述制动机构对所述传动主轴进行反扭矩制动。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志刚，朱建华，王国庆，赵衍华，
申请(专利权)人：上海向涛机械有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31