壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，包括中空的動(dòng)力室外殼和支撐室外殼，與動(dòng)力室外殼固定連接的第一支撐板和第二支撐板，固定于第一支撐板上的主電機(jī)，穿過(guò)第二支撐板并與主電機(jī)傳動(dòng)連接的中心軸，固定于第二支撐板上的姿態(tài)傳感器和激光測(cè)距裝置，以及壓力傳感系統(tǒng)，所述中心軸的一端具有一空腔；所述壓力傳感系統(tǒng)包括內(nèi)軸、壓力傳感器和匯流環(huán)，所述內(nèi)軸的一端延伸至空腔中，另一端固定有攪拌頭，壓力傳感器位于內(nèi)軸和中心軸之間，所述匯流環(huán)通過(guò)套筒套接于中心軸的外側(cè)。在焊接過(guò)程中，本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)攪拌頭相對(duì)工件的下壓量和焊具的傾斜狀態(tài)，保證焊具在焊接過(guò)程中與被焊工件完美貼合，提高了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】
壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬加工技術(shù)，尤其是適用于新式攪拌摩擦焊的焊具。
【背景技術(shù)】
[0002]自英國(guó)焊接研究所發(fā)明了攪拌摩擦焊接方法以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)因其焊接變形小、殘余應(yīng)力小，無(wú)需保護(hù)氣體和填充材料，可消除氣孔、夾雜、裂紋等焊接缺陷，以及不產(chǎn)生弧光、煙塵、噪音污染等，同時(shí)能顯著降低成本、節(jié)省材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、減輕飛行器的結(jié)構(gòu)重量等特點(diǎn)受到各國(guó)科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。由于這項(xiàng)技術(shù)具有很多其他方法所不具備的顯著特點(diǎn)，它很快就被用于航天領(lǐng)域，新一代運(yùn)載火箭芯級(jí)貯箱筒段縱縫的焊接就是選用這種方法。盡管利用攪拌摩擦焊接方法可以獲得高質(zhì)量的焊接接頭，但是在工程實(shí)際操作中，經(jīng)常會(huì)有焊縫缺陷以及焊縫尾部出現(xiàn)“匙孔”。
[0003]隨著焊接技術(shù)的輔助手段快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展日趨成熟，但現(xiàn)有攪拌摩擦焊接設(shè)備沒有測(cè)量控制系統(tǒng)，無(wú)法對(duì)焊接過(guò)程的位移、壓力、攪拌針扭矩和攪拌摩擦焊焊機(jī)振動(dòng)進(jìn)行合適的控制與檢測(cè)，例如現(xiàn)有PID壓力控制方案會(huì)造成壓力過(guò)大，引發(fā)飛邊過(guò)多，同時(shí)存在較大的時(shí)滯，效果不佳；同時(shí)，現(xiàn)有攪拌摩擦焊接的裝備體積和重量普遍較大，難以直接安裝于機(jī)器人手臂的末端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具。
[0005]本發(fā)明的方案為:一種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，包括中空的動(dòng)力室外殼和支撐室外殼，與動(dòng)力室外殼固定連接的第一支撐板和第二支撐板，固定于第一支撐板上的主電機(jī)，穿過(guò)第二支撐板并與主電機(jī)傳動(dòng)連接的中心軸，固定于第二支撐板上的姿態(tài)傳感器和激光測(cè)距裝置，以及壓力傳感系統(tǒng)，所述中心軸的一端具有一空腔;所述壓力傳感系統(tǒng)包括內(nèi)軸、壓力傳感器和匯流環(huán)，所述內(nèi)軸的一端延伸至空腔中，另一端固定有攪拌頭，壓力傳感器位于內(nèi)軸和中心軸之間，所述匯流環(huán)通過(guò)套筒套接于中心軸的外側(cè)。
[0006]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述激光測(cè)距傳感器和姿態(tài)傳感器分別有4個(gè)，所述激光測(cè)距傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等;所述姿態(tài)傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等。所述內(nèi)軸的一端具有凸臺(tái)，該凸臺(tái)上開有通孔;所述中心軸的端部向外延伸，形成一凸起，一套設(shè)有彈簧的導(dǎo)軌穿過(guò)凸臺(tái)上的通孔后固定連接于中心軸的凸起上。所述支撐室外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)形擋圈。所述支撐室外殼與中心軸之間具有支撐軸承，該支撐軸承為兩組，分別位于套筒的上下兩端。
[0007]一種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，包括中空的動(dòng)力室外殼和支撐室外殼，與動(dòng)力室外殼固定連接的第一支撐板和第二支撐板，固定于第一支撐板上的主電機(jī)，穿過(guò)第二支撐板并與主電機(jī)傳動(dòng)連接的中心軸，以及姿態(tài)傳感器，固定于第二支撐板，用于測(cè)量工件與第二支撐板的距離，進(jìn)而計(jì)算出攪拌頭與工件之間的相對(duì)距離；
激光測(cè)距裝置，固定于第二支撐板，用于檢測(cè)焊具的傾斜程度并獲得傾斜角；
壓力傳感系統(tǒng)，包括內(nèi)軸、壓力傳感器和匯流環(huán)，所述內(nèi)軸的一端延伸至中心軸端部的空腔中，另一端固定有攪拌頭，壓力傳感器位于內(nèi)軸和中心軸之間，所述匯流環(huán)通過(guò)套筒套接于中心軸的外側(cè);用于檢測(cè)工件與攪拌頭之間的作用力并輸出；
控制單元，用于接收姿態(tài)傳感器、激光測(cè)距裝置和壓力傳感系統(tǒng)的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)的情況調(diào)整焊具姿態(tài)。
[0008]優(yōu)選的，所述激光測(cè)距傳感器和姿態(tài)傳感器分別有4個(gè)，所述激光測(cè)距傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等;所述姿態(tài)傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等。所述內(nèi)軸的一端具有凸臺(tái)，該凸臺(tái)上開有通孔;所述中心軸的端部向外延伸，形成一凸起，一套設(shè)有彈簧的導(dǎo)軌穿過(guò)凸臺(tái)上的通孔后固定連接于中心軸的凸起上。所述支撐室外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)形擋圈;所述支撐室外殼與中心軸之間具有支撐軸承，該支撐軸承為兩組，分別位于套筒的上下兩端。調(diào)整焊具姿態(tài)包括調(diào)整焊具與工件初始距離和調(diào)整焊機(jī)傾角，其過(guò)程具體包括:
調(diào)整位于焊接方向上的激光測(cè)距裝置的位置，使其發(fā)射光斑位于待焊焊縫中心線上；調(diào)整另一方向上激光測(cè)距裝置的位置，使各激光測(cè)距裝置測(cè)得的焊具到工件表面的距離數(shù)值相等;保持位于焊接方向上的激光測(cè)距裝置的位置不變，改變另一方向上激光測(cè)距裝置的輸出值，計(jì)算各姿態(tài)傳感器輸出的傾角值并取平均，直到傾角值達(dá)到預(yù)設(shè)值。
[0009]相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:在焊接過(guò)程中，本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)攪拌頭相對(duì)工件的下壓量和焊具的傾斜狀態(tài)，保證焊具在焊接過(guò)程中與被焊工件完美貼合，提高了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。通過(guò)激光測(cè)距裝置和焊具姿態(tài)檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊接機(jī)械手臂的快速定位，同時(shí)可以很好的控制攪拌頭相對(duì)工件的壓入深度，這對(duì)攪拌摩擦焊的自動(dòng)化焊接有重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2為激光測(cè)距裝置和焊具姿態(tài)檢測(cè)裝置分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]
【申請(qǐng)人】對(duì)現(xiàn)有專利及論文進(jìn)行了研究分析。例如，現(xiàn)有技術(shù)I提出了一個(gè)攪拌摩擦焊裝置，但沒有對(duì)如何實(shí)時(shí)測(cè)量攪拌頭下壓深度以及攪拌頭傾角提出具體方法。現(xiàn)有技術(shù)2提出了一種攪拌摩擦焊接裝置，力矩電機(jī)定子固定安裝在主軸的內(nèi)孔中，使得整個(gè)裝置體積偏大，另外對(duì)于焊接的過(guò)程中對(duì)焊接參數(shù)的調(diào)整沒有提出具體的依據(jù)。而采用PID算法的技術(shù)方案存在較大的時(shí)滯和超調(diào)量，會(huì)出現(xiàn)很多問題。另外，現(xiàn)有的各方案均沒有涉及到一個(gè)重要問題，即壓力、振動(dòng)和扭矩測(cè)量值與真實(shí)值存在偏差的問題，因此也沒有給出解決方案。
[0013]基于上述認(rèn)識(shí)，
【申請(qǐng)人】認(rèn)為設(shè)計(jì)出一種既具備傳統(tǒng)攪拌摩擦頭焊接功能，同時(shí)能最大程度地避免焊縫隧道缺陷的攪拌頭及其使用方法，還可以實(shí)時(shí)檢測(cè)客觀參數(shù)的焊具成為了一個(gè)迫在眉睫的重要任務(wù)。
[0014]基于此，
【申請(qǐng)人】提供了一種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具。其主要由主電機(jī)、支撐裝置、軸向壓力檢測(cè)裝置、焊具姿態(tài)檢測(cè)裝置、激光測(cè)距裝置和攪拌頭組成。
[0015]如圖1所示，該焊具的主要零件/構(gòu)件/機(jī)構(gòu)為:動(dòng)力室外殼1、第一層支撐板2、激光測(cè)距裝置(激光測(cè)距傳感器)3、第二層支撐板4、激光測(cè)距孔5、支撐室外殼6、中心軸7、內(nèi)軸
8、攪拌頭9、彈簧10、圓形導(dǎo)軌11、支撐軸承12、套筒13、信號(hào)匯流環(huán)14、壓力傳感器15、圓形擋圈16、姿態(tài)傳感器17和主電機(jī)18。上述部件中，動(dòng)力室外殼1、第一層支撐板2、第二層支撐板4、支撐室外殼6、中心軸7、內(nèi)軸8、圓形導(dǎo)軌11、套筒13、圓形擋圈16均可采用普通碳鋼制成;彈簧10可選用普通彈簧鋼制成;主電機(jī)18可采用市面上常用的高轉(zhuǎn)速電機(jī);壓力傳感器15可采用市面上的圓環(huán)式壓力傳感器;攪拌頭9可以選用高溫合金鋼制成。
[0016]接下來(lái)描述各零件/構(gòu)件/機(jī)構(gòu)的形狀、位置和連接關(guān)系。如圖1所示，焊機(jī)外殼和支撐室外殼為中空結(jié)構(gòu)，兩者同軸固定連接。其中，焊機(jī)外殼內(nèi)部和開口端固定連接有第一(層)支撐板和第二支撐板。支撐板將焊機(jī)外殼內(nèi)部分成兩個(gè)容置空間，包括主電機(jī)所在的動(dòng)力室和傳感器的容置室。主電機(jī)固定于第一支撐板上，中心軸穿過(guò)第二支撐板并與主電機(jī)傳動(dòng)連接。在本實(shí)施例中，第一支撐板和第二支撐板與焊機(jī)外殼的固定方式為:焊機(jī)外殼的側(cè)壁和端板開有通孔或螺紋孔，第一支撐板和第二支撐板的端部設(shè)置有螺紋孔，通過(guò)螺釘將第一支撐板、第二支撐板與焊機(jī)側(cè)壁固定連接。第二支撐板位于焊機(jī)外殼的開口端，形成焊機(jī)外殼的一個(gè)端蓋。支撐室外殼與焊機(jī)外殼螺接固定。
[0017]支撐室外殼的上端部，即靠近焊機(jī)外殼的一端，設(shè)置有環(huán)形擋圈。支撐室外殼與中心軸之間通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)連接。具體參考圖1的下半部，中心軸具有一開口的腔室，內(nèi)軸的一端固定有壓力傳感器并延伸至該腔室中。中心軸的外部通過(guò)套筒連接一匯流環(huán)，以將壓力傳感器的數(shù)據(jù)傳輸出去。從該圖中可知，軸承設(shè)置于套筒的上下兩端。在圖1的最下方可見，中心軸的端部向外延伸，形成一環(huán)形凸臺(tái)，內(nèi)軸的一端向外延伸，形成一環(huán)形的凸起，一套接有彈簧的圓形導(dǎo)軌穿過(guò)內(nèi)軸凸起上預(yù)設(shè)的通孔后固定連接于中心軸的凸臺(tái)部。攪拌頭固定于內(nèi)軸的末端。通過(guò)上述連接，各零件/構(gòu)件/元件組成一個(gè)完整的焊具。
[0018]以下具體描述激光距離傳感器和姿態(tài)傳感器。激光測(cè)距傳感器(激光測(cè)距裝置)和姿態(tài)傳感器固定于第二支撐板上，激光測(cè)距傳感器和姿態(tài)傳感器沿中心軸的周向布設(shè)，即處在某個(gè)圓周上，該圓的圓心位于中心軸的軸線上。或者說(shuō)其位于某個(gè)正方形的四個(gè)頂點(diǎn)處，正方形的中心位于中心軸的軸線上。姿態(tài)傳感器位于相鄰的激光測(cè)距傳感器之間。具體如圖2所示，第二層支撐板4上安裝的四個(gè)激光測(cè)距裝置3分別為第一激光測(cè)距裝置3-1、第二激光測(cè)距裝置3-2、第三激光測(cè)距裝置3-3和第四激光測(cè)距裝置3-4，這四個(gè)激光測(cè)距裝置通過(guò)底下的激光測(cè)距孔發(fā)射與接收激光信號(hào)；靠近第二層支撐板4的中心通孔處安裝了四個(gè)姿態(tài)傳感器17，分別為第一姿態(tài)傳感器17-1、第二姿態(tài)傳感器17-2、第三姿態(tài)傳感器17-3和第四姿態(tài)傳感器17-4，這四個(gè)姿態(tài)傳感器共同作用計(jì)算出焊具的實(shí)時(shí)傾斜狀態(tài)。各激光位移傳感器用來(lái)測(cè)量第二層支撐板與工件表面之間的距離，分別是S1、S2、S3、S4。各姿態(tài)傳感器用來(lái)檢測(cè)當(dāng)前焊具各部位的傾斜狀態(tài)，其測(cè)得的傾角大小，分別為al、a2、a3、a4。
[0019]在上述實(shí)施例中，主電機(jī)安裝于動(dòng)力室中，用于提供攪拌頭旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力;支撐裝置用于安裝攪拌摩擦頭、軸向壓力檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)檢測(cè)工件對(duì)攪拌頭的軸向反作用力并向外界輸出該壓力大小;焊具姿態(tài)檢測(cè)裝置水平安裝于動(dòng)力室中，實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接過(guò)程中焊具的傾斜狀況并向外界輸出該傾角大小，通過(guò)該裝置可以方便地調(diào)整焊具的傾斜狀況，在焊具進(jìn)行曲面焊接時(shí)始終保證攪拌頭垂直于工件表面;激光測(cè)距裝置水平安裝于動(dòng)力室中，通過(guò)檢測(cè)焊具與工件之間的距離來(lái)精確反饋攪拌頭的壓入深度，通過(guò)該裝置可以方便地調(diào)整焊具與工件的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)攪拌摩擦焊接機(jī)械手臂的快速定位。
[0020]當(dāng)S1、S2、S3、S4不等時(shí)，說(shuō)明焊具不垂直于工件表面，此時(shí)無(wú)法得出攪拌頭與被焊工件的相對(duì)位置。通過(guò)調(diào)節(jié)焊具的傾角al、a2、a3、a4，可以快速調(diào)整焊具的空間姿態(tài);如需要調(diào)整焊具與工件的初始距離為S，此時(shí)焊具垂直于工件表面，使S1、S2、S3、S4保持一致為S即可。由于第二層支撐板與攪拌頭之間的有一個(gè)軸向距離Z，所以可以得到攪拌頭與被焊工件之間的相對(duì)距離H=S-Z。當(dāng)H=O時(shí)，攪拌頭剛好下壓到工件表面；當(dāng)H<0時(shí)，攪拌頭壓入工件，此時(shí)的H值便是攪拌頭的壓入深度。
[0021]在實(shí)際調(diào)整過(guò)程中，往往需要焊具具有一定的傾角。調(diào)整焊具與工件初始距離和焊具傾角的步驟如下:
51:調(diào)整激光位移傳感器發(fā)射的激光光斑，使激光位移傳感器3-1、激光位移傳感器3-3發(fā)射的激光光斑位于待焊焊縫中心線上；
52:首先調(diào)整焊具垂直于工件表面，8卩S1、S2、S3、S4的值相等，檢測(cè)值即為焊具與工件初始距離的設(shè)定值S;
S3:保持第一激光位移傳感器(激光測(cè)距裝置)3-1、第三激光位移傳感器(激光測(cè)距裝置)3_3的輸出值不變，改變第二激光位移傳感器(激光測(cè)距裝置)3-2和第四激光位移傳感器(激光測(cè)距裝置)3_4的輸出值，同時(shí)根據(jù)各姿態(tài)傳感器的輸出值al、a2、a3、a4，計(jì)算焊具傾角的平均值，這個(gè)平均值就是焊具傾角，當(dāng)焊具傾角達(dá)到設(shè)定值為止。
[0022]需要說(shuō)明的是，由于壓力傳感器安裝于中心軸與內(nèi)軸之間，而中心軸與內(nèi)軸通過(guò)彈簧和圓形導(dǎo)軌裝配固定，所以在裝配固定過(guò)程中壓力傳感器會(huì)有一個(gè)初始值F0，這個(gè)初始值FO正是彈簧的預(yù)緊結(jié)果。實(shí)際焊接過(guò)程中，壓力傳感器會(huì)測(cè)得壓力Fl，則焊接過(guò)程中的實(shí)際軸向壓力大小為F=F1-F0。通過(guò)對(duì)軸向壓力反饋F與焊接質(zhì)量的研究，我們可以分析軸向壓力大小對(duì)焊接質(zhì)量的影響。
[0023]一種多參數(shù)反饋的的攪拌摩擦焊具，其焊前工作流程:
Si:將整個(gè)焊具安裝于焊機(jī)的機(jī)頭；
S2:調(diào)整彈簧的松緊程度，使壓力傳感器獲得初始空載壓力；
S3:將攪拌頭安裝于內(nèi)軸上；
54:打開激光測(cè)距裝置和焊具姿態(tài)檢測(cè)裝置，調(diào)整焊具空間位置；
55:調(diào)整焊具距離工件的初始距離S和傾角；
56:下降焊具，使攪拌頭下部的攪拌針與工件接觸；
S7:啟動(dòng)主電機(jī)，開始焊接。
[0024]從上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的特點(diǎn)還包括:焊具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，其主要部件均采用了同心式的設(shè)計(jì)，使得裝置的重心穩(wěn)定在中心軸線上，很大程度上簡(jiǎn)化了焊具結(jié)構(gòu)，減小了焊具的體積，這對(duì)于焊接機(jī)械手臂上的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義;該焊具在軸向壓力檢測(cè)上采用了信號(hào)匯流環(huán)的方式，通過(guò)信號(hào)匯流環(huán)可以在攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將軸向下壓力檢測(cè)并輸送到外界。
[0025]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，包括中空的動(dòng)力室外殼和支撐室外殼，與動(dòng)力室外殼固定連接的第一支撐板和第二支撐板，固定于第一支撐板上的主電機(jī)，穿過(guò)第二支撐板并與主電機(jī)傳動(dòng)連接的中心軸，固定于第二支撐板上的姿態(tài)傳感器和激光測(cè)距裝置，以及壓力傳感系統(tǒng)，所述中心軸的一端具有一空腔;所述壓力傳感系統(tǒng)包括內(nèi)軸、壓力傳感器和匯流環(huán)，所述內(nèi)軸的一端延伸至空腔中，另一端固定有攪拌頭，壓力傳感器位于內(nèi)軸和中心軸之間，所述匯流環(huán)通過(guò)套筒套接于中心軸的外側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述激光測(cè)距傳感器和姿態(tài)傳感器分別有4個(gè)，所述激光測(cè)距傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等;所述姿態(tài)傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述內(nèi)軸的一端具有凸臺(tái)，該凸臺(tái)上開有通孔;所述中心軸的端部向外延伸，形成一凸起，一套設(shè)有彈簧的導(dǎo)軌穿過(guò)凸臺(tái)上的通孔后固定連接于中心軸的凸起上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述支撐室外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)形擋圈。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述支撐室外殼與中心軸之間具有支撐軸承，該支撐軸承為兩組，分別位于套筒的上下兩端。6.—種壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，包括中空的動(dòng)力室外殼和支撐室外殼，與動(dòng)力室外殼固定連接的第一支撐板和第二支撐板，固定于第一支撐板上的主電機(jī)，穿過(guò)第二支撐板并與主電機(jī)傳動(dòng)連接的中心軸，以及 姿態(tài)傳感器，固定于第二支撐板，用于測(cè)量工件與第二支撐板的距離，進(jìn)而計(jì)算出攪拌頭與工件之間的相對(duì)距離； 激光測(cè)距裝置，固定于第二支撐板，用于檢測(cè)焊具的傾斜程度并獲得傾斜角； 壓力傳感系統(tǒng)，包括內(nèi)軸、壓力傳感器和匯流環(huán)，所述內(nèi)軸的一端延伸至中心軸端部的空腔中，另一端固定有攪拌頭，壓力傳感器位于內(nèi)軸和中心軸之間，所述匯流環(huán)通過(guò)套筒套接于中心軸的外側(cè);用于檢測(cè)工件與攪拌頭之間的作用力并輸出； 控制單元，用于接收姿態(tài)傳感器、激光測(cè)距裝置和壓力傳感系統(tǒng)的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)的情況調(diào)整焊具姿態(tài)。7.如權(quán)利要求6所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述激光測(cè)距傳感器和姿態(tài)傳感器分別有4個(gè)，所述激光測(cè)距傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等;所述姿態(tài)傳感器沿中心軸的周向均勻布置，各激光測(cè)距傳感器距中心軸軸線的距離相等。8.如權(quán)利要求6所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述內(nèi)軸的一端具有凸臺(tái)，該凸臺(tái)上開有通孔;所述中心軸的端部向外延伸，形成一凸起，一套設(shè)有彈簧的導(dǎo)軌穿過(guò)凸臺(tái)上的通孔后固定連接于中心軸的凸起上。9.如權(quán)利要求6所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，所述支撐室外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)置有環(huán)形擋圈；所述支撐室外殼與中心軸之間具有支撐軸承，該支撐軸承為兩組，分別位于套筒的上下兩端。10.如權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的壓入深度和壓力反饋的攪拌摩擦焊具，其特征在于，調(diào)整焊具姿態(tài)包括調(diào)整焊具與工件初始距離和調(diào)整焊機(jī)傾角，其過(guò)程具體包括: 調(diào)整位于焊接方向上的激光測(cè)距裝置的位置，使其發(fā)射光斑位于待焊焊縫中心線上；調(diào)整另一方向上激光測(cè)距裝置的位置，使各激光測(cè)距裝置測(cè)得的焊具到工件表面的距離數(shù)值相等;保持位于焊接方向上的激光測(cè)距裝置的位置不變，改變另一方向上激光測(cè)距裝置的輸出值，計(jì)算各姿態(tài)傳感器輸出的傾角值并取平均，直到傾角值達(dá)到預(yù)設(shè)值。
【文檔編號(hào)】B23K20/12GK106077942SQ201610445578
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】陳書錦
【申請(qǐng)人】南京索菲智能裝備有限公司