搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具及控制方法，包括夹具底座、控制单元、触发元件、限位开关和多个压板，每个压板与一个压板气缸连接，每个压板气缸与至少一个限位开关相对应并由对应的限位开关控制，所述限位开关和压板气缸均与控制单元相连；所述触发元件与限位开关相配合并安装在搅拌摩擦焊的焊头上。本发明专利技术由于采用了机械接触式的限位开关和触发元件来控制压板气缸，消除了引起压板气缸误动作的可能性，在焊头的移动过程中，压板在焊头运行到自身位置前在压板气缸的带动下自动打开，并在焊头经过自身位置后复位压住工件，整个夹具实现自动控制且运行可靠，成本降低。

【技术实现步骤摘要】
搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具及控制方法
本专利技术与焊接夹具有关，具体属于一种用于搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，尤其适用于多边形焊缝、封闭曲线焊缝或不规则形状等。
技术介绍
英国焊接研究所(TWI)于1991年专利技术了搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,简称FSW)，这是一种创新的固相连接技术，该技术衍生于传统摩擦焊，比较适用于长直焊缝的焊接。与传统的熔焊方法相比，搅拌摩擦焊接具有焊缝晶粒细小、无烟尘、无飞溅、无气孔、无需焊料、焊接时不需要保护气体、焊后工件应力小和变形小等优点，特别适合于铝合金的焊接。搅拌摩擦焊是一种纯机械化的连续的固相连接方法，如图1所示，在焊接过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸(即搅拌头)的焊头旋转，搅拌头缓慢插入被焊工件的待焊接处，搅拌头和被焊材料之间的摩擦剪切阻力产生了摩擦热，使材料软化发生塑性变形，当焊头受到驱动沿着待焊界面向前移动时，热塑化的材料由搅拌头的前部向后部转移，并且在焊头轴肩的锻造作用下，实现工件之间的固相连接。在进行搅拌摩擦焊的过程中，工件需要用压板压紧，当工件的焊缝是一个多边形或封闭曲线或不规则形状时，以矩形焊缝为例，一中空的方形工件位于另一方形工件的外侧，该中空的方形工件称为外工件，另一方形工件称为内工件，压板需要从外工件四周伸出并跨过焊缝压在位于内工件上。这样在焊接时，焊头行走的是一个封闭的方形轨迹，压板在焊头移动过程中会挡住焊头的运行，因此需要一个能自动控制的夹具。目前，压板的打开和关闭主要通过压板气缸来控制，而压板气缸则通过光电传感器来实现控制，在搅拌焊接时，焊头会产生条状的被挤出材料，这些被挤出材料会对光电传感器造成干扰，进而引起压板气缸的误动作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具及控制方法，可以消除引起压板气缸误动作的可能性，提高运行可靠性，降低成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，包括夹具底座、控制单元、触发元件、限位开关和多个压板，每个压板与一个压板气缸连接，每个压板气缸与至少一个限位开关相对应并由对应的限位开关控制，所述限位开关和压板气缸均与控制单元相连；所述触发元件与限位开关相配合并安装在搅拌摩擦焊的焊头上。进一步的，所述限位开关与触发元件相配合的是一弹性弹簧，该弹性弹簧跨在焊缝上，其两端分别位于焊缝的两侧，且一端固定在限位开关上，另一端为自由端。所述触发元件为推动弹性弹簧弯曲的推杆，其与焊头的主轴同轴。其中，所述控制单元为PLC。进一步的，与每个压板气缸对应的限位开关在焊头的运行轨迹上位于该压板气缸所控制的压板的前方。其中，所述限位开关为一个，或者并列的两个或两个以上。本专利技术还提供所述搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具的控制方法，包括：需要焊接的内、外工件在夹具底座上定位，压板气缸控制压板压紧内工件；在控制单元的控制下，焊头带动触发元件以焊缝的一处为起点开始运行，在运行轨迹上触发元件接触到某限位开关，该限位开关发送信号给控制单元，所述控制单元向与该限位开关对应的压板气缸发出打开指令，所述压板气缸带动与其连接的压板转动使焊头经过，触发元件经过该限位开关后，所述限位开关发送信号给控制单元，所述控制单元向与该限位开关对应的压板气缸发出复位指令，所述压板气缸带动与其连接的压板复位重新压住内工件；焊头沿焊缝继续向前运行，触发元件与剩余的限位开关逐一接触，与限位开关对应的压板气缸带动压板逐一转动使焊头经过，直到焊头回到所述的焊缝起点，控制单元驱动所有压板气缸带动压板转动打开结束焊接过程。进一步的，在控制单元的控制下，焊头带动触发元件以焊缝的一处为起点开始运行，在运行轨迹上触发元件推动某限位开关的弹性弹簧并使该弹性弹簧弯曲，该限位开关发送信号给控制单元，所述控制单元向与该限位开关对应的压板气缸发出打开指令，所述压板气缸带动与其连接的压板转动使焊头经过，触发元件经过该限位开关，该限位开关上的弹性弹簧恢复原状，所述限位开关发送信号给控制单元，所述控制单元向与该限位开关对应的压板气缸发出复位指令，所述压板气缸带动与其连接的压板复位重新压住内工件；焊头沿焊缝继续向前运行，触发元件逐一推开剩余限位开关的弹性弹簧，与限位开关对应的压板气缸带动压板逐一转动使焊头经过，直到焊头回到所述的焊缝起点，控制单元驱动所有压板气缸带动压板转动打开结束焊接过程。其中，所述压板气缸收到打开指令在设定的第一延时后带动压板转动，收到复位指令在设定的第二延时后带动压板复位，所述第一延时和第二延时由控制单元设定。本专利技术由于采用了机械接触式的限位开关和触发元件来控制压板气缸，消除了引起压板气缸误动作的可能性，在焊头的移动过程中，压板在焊头运行到自身位置前在压板气缸的带动下自动打开，并在焊头经过自身位置后复位压住工件，整个夹具实现自动控制且运行可靠，成本降低。附图说明图1是搅拌摩擦焊的原理示意图；图2是本专利技术中夹具的结构示意图；图3是本专利技术中触发元件与限位开关的配合示意图。其中附图标记说明如下：1限位开关2压板3压板气缸4夹具底座5焊头6触发元件7弹性弹簧具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，如图2所示，包括夹具底座4、控制单元(在本实施例中采用PLC)、触发元件6、限位开关1和六个压板2，每个压板2与一个压板气缸3连接，每个压板气缸3与至少一个限位开关1相对应并由对应的限位开关1控制。与每个压板气缸3对应的限位开关1在焊头5的运行轨迹上位于该压板气缸3所控制的压板2的前方。在本实施例中，为了提高触发元件6与限位开关1的接触可靠性，保证夹具自动控制的准确性，每个压板2前并列安装有两个限位开关1。所述限位开关1和压板气缸3均与控制单元相连。在本实施例中，如图3所示，限位开关1与触发元件6相配合的是一弹性弹簧7，该弹性弹簧7跨在焊缝上，其两端分别位于焊缝的两侧，且一端固定在限位开关1上，另一端为自由端。所述触发元件6为推动弹性弹簧7弯曲的推杆，其安装在搅拌摩擦焊的焊头5上并与焊头5的主轴同轴。本实施例中搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具的控制方法，包括：需要焊接的内、外工件在夹具底座4上定位，压板气缸3控制压板2压紧内工件；在控制单元的控制下，焊头5带动触发元件6以焊缝的一处为起点开始运行，在运行轨迹上触发元件6推动某限位开关1的弹性弹簧7并使该弹性弹簧7弯曲，该限位开关1发送信号给控制单元，所述控制单元向与该限位开关1对应的压板气缸3发出打开指令，所述压板气缸3带动与其连接的压板2转动使焊头5经过，触发元件6经过该限位开关1，该限位开关1上的弹性弹簧7恢复原状，所述限位开关1发送信号给控制单元，所述控制单元向与该限位开关1对应的压板气缸3发出复位指令，所述压板气缸3带动与其连接的压板2复位重新压住内工件；焊头5沿焊缝继续向前运行，触发元件6逐一推开剩余限位开关1的弹性弹簧7，与限位开关1对应的压板气缸3带动压板2逐一转动使焊头5经过，直到焊头5回到所述的焊缝起点，控制单元驱动所有压板气缸3带动压板2转动打开结束焊接过程。所述压板气缸3收到打开指令在设定的第一延时后带动压板2转动，收到复位指令在设定的第二延时后带动压板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，其特征在于，包括夹具底座（4）、控制单元、触发元件（6）、限位开关（1）和多个压板（2），每个压板（2）与一个压板气缸（3）连接，每个压板气缸（3）与至少一个限位开关（1）相对应并由对应的限位开关（1）控制，所述限位开关（1）和压板气缸（3）均与控制单元相连；所述触发元件（6）与限位开关（1）相配合并安装在搅拌摩擦焊的焊头（5）上。

【技术特征摘要】
1.一种搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，其特征在于，包括夹具底座(4)、控制单元、触发元件(6)、限位开关(1)和多个压板(2)，每个压板(2)与一个压板气缸(3)连接，每个压板气缸(3)与至少一个限位开关(1)相对应并由对应的限位开关(1)控制，所述限位开关(1)和压板气缸(3)均与控制单元相连；所述触发元件(6)与限位开关(1)相配合并安装在搅拌摩擦焊的焊头(5)上；其中，所述限位开关(1)与触发元件(6)相配合的是一弹性弹簧(7)，该弹性弹簧(7)跨在焊缝上，其两端分别位于焊缝的两侧，且一端固定在限位开关(1)上，另一端为自由端，弹性弹簧(7)为控制单元提供启动信号和复位信号。2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，其特征在于，所述触发元件(6)为推动弹性弹簧(7)弯曲的推杆，其与焊头(5)的主轴同轴。3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，其特征在于，所述控制单元为PLC。4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，其特征在于，与每个压板气缸(3)对应的限位开关(1)在焊头(5)的运行轨迹上位于该压板气缸(3)所控制的压板(2)的前方。5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具，其特征在于，所述限位开关为一个，或者并列的两个以上。6.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊的机械触发控制模式夹具的控制方法，其特征在于，需要焊接的内、外工件在夹具底座(4)上定位，压板气缸(3)控制压板(2)压紧内工件；所述限...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学全，巩锦富，黄宇冬，张舜，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：