一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器制造技术

本发明专利技术公开了一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，包括主轴，主轴的下端安装有刀柄，刀柄的下端安装有搅拌工具，主轴的上端套设有电磁套筒，电磁套筒上套设有储液槽，储液槽内设有封闭环、弹簧，储液槽下端连接有管道，电磁套筒的上端面设有力传感器。本发明专利技术的有益效果是：通过加入液体的方式，动态调整搅拌摩擦焊执行器的重量，利用搅拌摩擦焊执行器的自重提供搅拌工具焊接时需要的顶锻力，无需设备提供顶锻力，且不需要改变搅拌摩擦焊执行器的结构甚至整个搅拌摩擦焊设备结构，节约制造和采购成本，同时解决了焊接时需要提高机械结构的刚性问题，该结构简单，易于制造，同时可适用于需要不同刚性要求的焊接作业。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器
本专利技术涉及搅拌摩擦焊
，具体为一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器。
技术介绍
搅拌摩擦焊是英国焊接技术研究所（TWI）于1991年专利技术的一种固态连接技术，这项技术在很短的时间内从专利技术走向了工业上的大规模应用，被业内誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。目前这项技术已经在航空航天、轨道列车、船舶、汽车等制造领域得到广泛应用，特别是在汽车的轻量化和电气化的发展中发挥了重要的作用，今后必将应用到更多的工业领域。搅拌摩擦焊固态焊接的特性，决定了焊接过程中的搅拌头施加给被焊接材料的顶锻力相对于熔化焊要大的多，随着焊接材料材质的屈服强度的增加（比如钛合金、钢等），以及同种材料的焊接深度的增加（比如铝合金焊接2～20mm），其需要的顶锻力将显著的增加。以焊接5083铝合金为例，当焊接2mm时，需要的顶锻力约为200kg，而当焊接20mm时，需要的顶锻力可能为2000kg。随焊接深度增加而增加的顶锻力需要机械结构的刚性去提供，而焊接深度越大，那么搅拌摩擦焊执行器的结构，以及支撑执行器的结构也会日益庞大，以提供焊接需要的顶锻力，这也增加了采购成本。特别是对于蓬勃发展的机器人搅拌摩擦焊而言更是这样，机器人的柔性好，可达性强，但是刚性差，导致焊接的厚度受限，只能焊接不超过8mm的铝合金，这也限制了机器人搅拌摩擦焊的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，包括主轴，所述主轴的下端安装有刀柄，所述刀柄的下端安装有搅拌工具，所述主轴的上端套设有电磁套筒，所述电磁套筒上套设有储液槽，所述储液槽内设有封闭环、弹簧，所述弹簧设置于封闭环上端并和储液槽的上端相连，所述储液槽下端连接有管道，所述电磁套筒的上端面设有力传感器。进一步优选，所述储液槽为封闭式的内、外壁组合的双层环状结构。进一步优选，所述储液槽轴向设有凸起，其内布置有液位传感器。进一步优选，所述封闭环采用环状结构设计，其尺寸大小和储液槽的环向尺寸相同。进一步优选，所述弹簧为多个且均匀布置在封闭环上。进一步优选，所述主轴和刀柄上加工有键槽。进一步优选，所述电磁套筒采用圆筒结构设计，其上端设有圆形台阶，所述储液槽安装在圆形台阶上。进一步优选，所述管道连接有液体储存装置和压力泵。进一步优选，所述主轴、刀柄、储液槽、封闭环、电磁套筒采用同轴度设计。有益效果本专利技术的可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，通过在主轴上加设储液槽，并加入液体的方式，动态调整搅拌摩擦焊执行器的重量，利用搅拌摩擦焊执行器的自重提供搅拌工具焊接时需要的顶锻力，无需设备提供顶锻力，且不需要改变搅拌摩擦焊执行器的结构甚至整个搅拌摩擦焊设备结构，节约制造和采购成本，同时解决了焊接时需要提高机械结构的刚性问题，该结构简单，易于制造，同时可适用于需要不同刚性要求的焊接作业。附图说明图1为本专利技术实施例所公开的一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器的剖视图；图2为本专利技术实施例所公开的一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器的结构示意图；图3为本专利技术实施例所公开的储液槽结构示意图。附图标记1-主轴，2-刀柄，3-搅拌工具，4-储液槽，5-封闭环，6-弹簧，7-液位传感器，8-电磁套筒，9-力传感器，10-管道。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。如图1-3所示，一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，包括主轴1，所述主轴1的下端安装有刀柄2，所述刀柄2的下端安装有搅拌工具3，所述主轴1的上端套设有电磁套筒8，所述电磁套筒8上套设有储液槽4，所述储液槽4内设有封闭环5、弹簧6，所述弹簧6设置于封闭环5上端并和储液槽4的上端相连，所述储液槽4下端连接有管道10，所述电磁套筒8的上端面设有力传感器9。优选的，所述储液槽4为封闭式的内、外壁组合的双层环状结构，用于存储改变搅拌摩擦焊执行器重量的液体物质。优选的，所述储液槽4轴向设有凸起，其内布置有液位传感器7，所述液位传感器7能够实时检测储液槽4内的液体的液位位置信息，并将该信息实时输出，根据液位线可得出加入的液体的体积，通过液体的密度，根据质量公式可计算出液体的重量，该重量即为额外增加的搅拌摩擦焊执行器的重量。优选的，所述封闭环5采用环状结构设计，其尺寸大小和储液槽4的环向尺寸相同，用于封住储液槽4内的液体物质，其上方和弹簧6连接，通过弹簧6收缩后提供的弹力和输入的液体的压强的大小关系，调整输入的液体的体积，进而实现搅拌摩擦焊执行器重量的改变。优选的，所述弹簧6为多个且均匀布置在封闭环5上，所述弹簧6的直径小于封闭环5的环宽，每个弹簧6收缩后的距离所产生的弹力已知，当需要向储液槽4内增加液体，从而将搅拌摩擦焊执行器增重时，外部压力泵施加给液体的压强大于弹簧6的弹力，随着储液槽4内的液体的增多，所述弹簧6将加大收缩量，直至设定的弹簧6收缩所产生的弹力和液体的压强相同时，所述弹簧6停止压缩，所述储液槽4内不再输入液体。其中，所述弹簧6也可为一个，所述弹簧6的直径尺寸大于封闭环5的内径尺寸并小于封闭环5的外径尺寸，其套设于储液槽4内。优选的，所述主轴1和刀柄2上加工有键槽，通过键连，能够将主轴1所产生的扭矩传递给刀柄2，进而将扭矩传递到搅拌工具3上，实现搅拌工具3的转动。优选的，所述电磁套筒8采用圆筒结构设计，其上端设有圆形台阶，所述储液槽4安装在圆形台阶上。优选的，所述力传感器9的上端面安装在搅拌摩擦焊设备机头上或机器人机械臂的法兰盘上，所述力传感器9可测量焊接时整个机构收到的焊接材料的反作用力，从而确定需要加入的液体的重量和体积。优选的，所述管道10连接有液体储存装置和压力泵，用于提供所需的液体及输入液体的压强。其中，当焊接结束时，施加给液体的压强降为零，受压缩的弹簧6在弹力的作用下带动封闭环向下运动，将储液槽4内的液体压出，并通过管道10回流到液体储存装置内，待下次使用，液体循环使用，可节约资源。优选的，所述主轴1、刀柄2、储液槽4、封闭环5、电磁套筒8采用同轴度设计，保证搅拌摩擦焊执行器的整个重力中心都在同一轴线上，即和顶锻力在同一轴线，该重力可以作为焊接的顶锻力。本实施例中，通过向储液槽4内输入液体，增加储液槽4的重量而使搅拌摩擦焊执行器的重量增加，进而实现整个搅拌摩擦焊执行器重量的增加。在整个焊接过程中，确保加入液体的搅拌摩擦焊执行器的重力正好与搅拌工具施加焊接需要的顶锻力相等，支撑搅拌摩擦焊执行器的机构不需要再提供顶锻力用以施加焊接，而仅仅是提供该搅拌摩擦焊执行器前进时所需要克服的前进抗力和侧向力，而这两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，包括主轴（1），所述主轴（1）的下端安装有刀柄（2），所述刀柄（2）的下端安装有搅拌工具（3），其特征在于：所述主轴（1）的上端套设有电磁套筒（8），所述电磁套筒（8）上套设有储液槽（4），所述储液槽（4）内设有封闭环（5）、弹簧（6），所述弹簧（6）设置于封闭环（5）上端并和储液槽（4）的上端相连，所述储液槽（4）下端连接有管道（10），所述电磁套筒（8）的上端面设有力传感器（9）。/n

【技术特征摘要】
1.一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，包括主轴（1），所述主轴（1）的下端安装有刀柄（2），所述刀柄（2）的下端安装有搅拌工具（3），其特征在于：所述主轴（1）的上端套设有电磁套筒（8），所述电磁套筒（8）上套设有储液槽（4），所述储液槽（4）内设有封闭环（5）、弹簧（6），所述弹簧（6）设置于封闭环（5）上端并和储液槽（4）的上端相连，所述储液槽（4）下端连接有管道（10），所述电磁套筒（8）的上端面设有力传感器（9）。


2.根据权利要求1所述的一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，其特征在于：所述储液槽（4）为封闭式的内、外壁组合的双层环状结构。


3.根据权利要求1所述的一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，其特征在于：所述储液槽（4）轴向设有凸起，其内布置有液位传感器（7）。


4.根据权利要求1所述的一种可实现焊接厚度柔性调节的搅拌摩擦焊执行器，其特征在于：所述封闭环（5）采用环...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，马力强，仇晓磊，
申请(专利权)人：苏州市永创金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32