一种搅拌摩擦焊接设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种搅拌摩擦焊接设备，尤其适用于汽车的铝或铝合金型材的焊接。包括焊接机器人，焊接机器人包括至少一个机械臂，搅拌工具头，液压马达，液压泵，液压泵通过液压管与液压马达连通，液压马达的输出端与搅拌工具头固定连接，从而使得液压马达可带动搅拌工具头旋转，液压马达的与输出端相对的另一端与至少一个机械臂固定连接。本实用新型专利技术通过外形尺寸较小液压马达替代高速电机，减小了搅拌摩擦焊接设备头驱动装置的外形尺寸，可实现复杂曲面、复杂夹具机构下的焊接可达性。应用于车辆的铝合金型材的焊接，可提升整车外观精细化水平，降低成本，实现汽车车身铝合金薄板三维复杂焊缝搅拌摩擦焊焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种搅拌摩擦焊接设备
本技术涉及一种搅拌摩擦焊接设备，具体而言，涉及铝合金焊接用的搅拌摩擦焊接设备。
技术介绍
目前，轻量化车身是新能源汽车的发展趋势，铝及铝合金结构越来越多的应用在汽车车身上，由于铝的熔点低、热导率高、线膨胀系数高、易氧化等特点，其接头连接工艺存在很大的难度，目前广泛应用的主要有：电阻点焊(板材搭接)、熔化极气体保护焊(MIG焊)、SRP(板材搭接)并辅以搅拌摩擦焊、FDS、TOX等连接工艺。其中，搅拌摩擦焊因焊接变形小、残余应力小、接头力学性能高、安全、环保、无需消耗焊丝等优点，非常适用于铝合金车身的接头连接。现有搅拌摩擦焊设备主要以大型机床的形式应用于航空、轨道交通、新能源汽车(电池壳体)领域，现有的搅拌摩擦焊设备目前仅有集成高速电机的搅拌工具头，因高速电机的外观尺寸很大，造成在线焊接可达性很差，只能选择性的应用于车身上一些空间无遮挡的接头，很难广泛的推广到车身的各个区域。故需要一种可以减小搅拌摩擦焊接设备外形尺寸的方案，以解决上述问题。
技术实现思路
鉴于此，本技术提供一种搅拌摩擦焊接设备，尤其适用于铝或铝合金型材的焊接。本技术通过外形尺寸小的液压马达代替外形尺寸大的高速电机驱动搅拌工具头，解决搅拌工具头在线焊接可达性差的问题。优选地，液压马达驱动搅拌工具头与焊接机器人结合，解决现有搅拌摩擦焊设备加工柔性不足，难以实现汽车车身复杂三维曲线焊缝的焊接的问题。具体的；一种搅拌摩擦焊接设备，包括焊接机器人，搅拌工具头；其中，焊接机器人包括至少一个机械臂，还包括液压马达，液压管路和液压泵；液压泵通过液压管路与液压马达连通；液压马达的输出端与搅拌工具头固定连接，从而使得液压马达可带动搅拌工具头旋转；液压马达的与输出端相对的另一端与至少一个机械臂固定连接。优选地，焊接机器人还包括底座，至少一个机械臂为多个，底座对多个机械臂提供旋转支承。优选地，焊接机器人包括多个机械臂和底座，底座对多个机械臂提供旋转支承。优选地，多个机械臂包括第一臂、第二臂、第三臂，第三臂可旋转的支撑在底座上，第二臂的一端与第三臂可转动连接，第二臂的另一端与第一臂可转动连接。优选地，液压马达的另一端与本体的第一臂固定连接。优选地，液压马达的另一端通过切换盘与第一臂固定连接。优选地，所述搅拌摩擦焊接设备用于铝或铝合金型材的焊接。优选地，所述铝或铝合金型材用于汽车的车身框架。优选地，液压马达的尺寸：长度小于或等于332mm，最大直径小于或等于130mm。优选地，搅拌工具头长度小于或等于85mm，最大直径小于或等于50mm。另外本技术还提供一种如本技术任一所述的摩擦焊接设备的焊接方法，通过本体控制焊接设备的焊接移动方式，通过液压泵控制搅拌工具头的转速。优选地，包括如下步骤：将搅拌摩擦焊需求的力位控制参数空间矢量化SA：利用三维力传感器测量搅拌工具头各方向外力，建立搅拌工具头各方向外力和机器人的机械臂空间位置速度关系，将搅拌摩擦焊轨迹空间位置转换为机器人的机械臂空间位置，求解搅拌工具头位置和机器人的机械臂空间速度的关系。优选地，包括如下步骤：SB：获取机器人的机械臂位置信息，对机械臂位置实际值|εp|与机械臂位置设定值|Δh|进行比较运算，如果实际值比设定值大，则判定位置超预期，此时进行超值计算，超值计算完成后，执行机械臂回位；循环执行步骤SB，直至步骤SB中：对机械臂位置实际值|εp|与机械臂位置设定值|Δh|进行比较运算，如果实际值小于设定值，则终止执行步骤SB。优选地，还包括如下步骤：SC：比较机械臂所在位置时的搅拌工具头力的实际值εt与设定力值ΔF，如果实际值εt小于理论值ΔF，则对机械臂位置重新调整，直到实际值高于理论值，则定位完成，进入焊接过程。优选地，比较机械臂所在位置时的搅拌工具头力的实际值εt与设定力值ΔF，如果实际值εt小于理论值ΔF，则进行PID控制，对机械臂位置重新调整。优选地，还包括如下步骤：SD：通过液压泵控制搅拌工具头的转速，通过调节阀调节液压泵的供油量，从而动态控制液压马达的转速。优选地，还包括如下步骤：SE：实时检测机器人搅拌工具头阻力，搅拌工具头阻力过大时，加大液压泵工作频率使液压马达工作转速加大，平衡搅拌工具头阻力。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本技术的搅拌摩擦焊接设备示意图。图2图1的A处放大示意图。图3本技术的搅拌摩擦焊接设备工作原理示意图。图4本技术的搅拌摩擦焊接设备液压流路示意图。图5本技术的搅拌摩擦焊接设备控制方法示意图。其中：1-焊接机器人，11-第一臂，12-第二臂，13-第三臂，14-底座，2-液压马达，21-缸体，22-液压管接口，23-液压管路，24-液压泵，25-调节阀，3-搅拌工具头，4-切换盘，5-工件，6-控制器。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。下面结合附图1-5对本技术中的具体实施方式的内容进行详细描述：如图1-3所示，本技术涉及一种(分离式)搅拌摩擦焊接设备，优选地用于铝合金车身焊接，由多轴焊接机器人1(实现多自由度、柔性化作业)、液压马达2、搅拌工具头3等多部件构成。液压马达2高速旋转带动搅拌工具头3高速旋转做主运动，机器人控制搅拌工具头3运动轨迹实现铝合金薄板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搅拌摩擦焊接设备，包括焊接机器人(1)，搅拌工具头(3)；其中，焊接机器人(1)包括至少一个机械臂，其特征在于：还包括液压马达(2)，液压管路(23)和液压泵(24)；液压泵(24)通过液压管路(23)与液压马达(21)连通；/n液压马达(21)的输出端与搅拌工具头(3)固定连接，从而使得液压马达(2)可带动搅拌工具头(3)旋转；/n液压马达(21)的与输出端相对的另一端与至少一个机械臂固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊接设备，包括焊接机器人(1)，搅拌工具头(3)；其中，焊接机器人(1)包括至少一个机械臂，其特征在于：还包括液压马达(2)，液压管路(23)和液压泵(24)；液压泵(24)通过液压管路(23)与液压马达(21)连通；
液压马达(21)的输出端与搅拌工具头(3)固定连接，从而使得液压马达(2)可带动搅拌工具头(3)旋转；
液压马达(21)的与输出端相对的另一端与至少一个机械臂固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接设备，其特征在于：焊接机器人(1)还包括底座(14)，至少一个机械臂为多个，底座(14)对多个机械臂提供旋转支承。


3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊接设备，其特征在于：多个机械臂包括第一臂(11)、第二臂(12)、第三臂(13)，第三臂(13)可旋转的支撑在底座(14)上，第二臂(12)的一端与第三臂(13)可转动连接，第二臂(12)的另一端与第一臂(11)可转动连...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅卫东，吴发贵，卢亚军，王宇，刘培荣，周俊锋，
申请(专利权)人：安徽必达新能源汽车产业研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34