一种搅拌摩擦焊设备的制作方法

本实用新型涉及焊接成型技术领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊设备。

背景技术：

随着科学技术和先进制造业的不断更新和发展，产品结构越来越大型化，在特大型产品的焊接成型方面，人工焊接作业已经无法适应当前高生产率的需求，自动化的生产设备的应用也越来越广泛。

目前，大型球体的成型方法多数采用的先分瓣后拼焊成型的方式，而拼焊成型采用的是人工焊接的方式，球瓣与球瓣之间的对接处需要预先加工焊接坡口，其生产效率低，焊接应力和焊接变形较大。

技术实现要素：

本实用新型实施例通过提供一种搅拌摩擦焊设备，解决了现有技术中大型球体的拼焊成型效率低，焊接应力和焊接变形较大的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种搅拌摩擦焊设备，包括：

装配框架，所述装配框架的弧形延伸部上设置有圆弧导轨，所述圆弧导轨的延伸方向沿着所述弧形延伸部的延伸方向；

滑鞍，滑动的设置于所述圆弧导轨上；

伸缩柱，滑动的设置于所述滑鞍上，所述伸缩柱相对于所述滑鞍滑动的方向垂直于所述圆弧导轨的圆弧切线方向；

搅拌机头，安装于所述伸缩柱的指向所述圆弧导轨的圆心方向的端头上；

弯行驱动总成，固定于所述滑鞍上，驱动所述滑鞍沿着所述圆弧导轨作圆弧移动；

直行驱动总成，固定于所述滑鞍上，驱动所述伸缩柱相对于所述滑鞍作垂直于所述圆弧导轨的圆弧切线方向的直线移动。

可选的，所述搅拌摩擦焊设备还包括：圆弧齿条和圆弧滑块；

所述圆弧齿条，设置于所述装配框架上，与所述圆弧导轨的延伸方向相同；

所述圆弧滑块，滑动的装配于所述圆弧导轨上，所述滑鞍的外侧面固定于所述圆弧滑块上。

可选的，所述弯行驱动总成，包括：

弯行减速器座，固定于所述滑鞍上；

弯行减速器，固定于所述弯行减速器座上；

弯行齿轮，安装于所述弯行减速器的输出轴上，所述弯行齿轮与所述圆弧齿条相啮合；

弯行伺服电机，安装于所述弯行减速器的输入端。

可选的，所述搅拌摩擦焊设备还包括：

直线导轨，固定于所述伸缩柱上；

直线滑块，固定于所述滑鞍的内侧面，所述直线滑块滑动的设置于所述直线导轨，所述直线滑块的延伸方向垂直于所述圆弧导轨的圆弧切线方向；

直齿条，固定于所述伸缩柱上，所述直齿条的延伸方向与所述直线导轨的延伸方向相同。

可选的，所述直行驱动总成，包括：

直行减速器座，固定于所述滑鞍上；

直行减速器，固定于所述直行减速器座上；

直行齿轮，安装于所述直行减速器的输出轴上，所述直行齿轮与所述直齿条相啮合；

直行伺服电机，安装于所述直行减速器的输入端。

可选的，所述装配框架，包括:

底座；

第一弧形立柱，其下端固定于所述底座上；

第二弧形立柱，其下端固定于所述底座上；

横梁，固定连接所述第一弧形立柱的上端与所述第二弧形立柱的上端，其中，所述第一弧形立柱与所述第二弧形立柱组成所述弧形延伸部。

可选的，所述弧形装配框架还包括：

至少一个连杆，连接在所述第一弧形立柱与所述第二弧形立柱之间。

可选的，所述弧形装配框架，还包括：

第一斜支撑件，固定连接所述底座与所述第一弧形立柱；

第二斜支撑件，固定连接所述底座与所述第二弧形立柱。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于本实用新型提供的搅拌摩擦焊设备，通过弯行驱动总成能够使滑鞍沿着圆弧导轨作圆弧移动，带动搅拌机头完成靠近工件表面，并进一步使搅拌机头的搅拌头头深入到工件内部指定的深度，还通过直行驱动总成能够使伸缩柱作垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向的直线移动，从而搅拌机头沿着需要焊接的线路运动，以完成一条球体拼接焊缝的搅拌摩擦焊，从而能够提高拼接焊接的作业效率，并且避免了人工焊接作业的误差，有效控制焊接应力和焊接变形，焊接质量有保证，特别适合厚板的搅拌摩擦焊。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的搅拌摩擦焊设备的主视图；

图2为本实用新型实施例提供的搅拌摩擦焊设备的左视图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本实用新型实施例提供的搅拌摩擦焊设备的右视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本实用新型实施例提供的搅拌摩擦焊设备的轴测图；

图7为图6的局部放大图。

附图标记说明：

1-底座；2-第一斜支撑件；3-横梁；4-第一弧形立柱；5-搅拌机头；6-伸缩柱；7-第一连杆；8-第二连杆；9-第二斜支撑件；10-第二弧形立柱；11-滑鞍；12-第一圆弧导轨；13-第一圆弧滑块；14-第二圆弧滑块；15-第二圆弧导轨；16-第三圆弧滑块；17-第四圆弧滑块；18-第一直线滑块；19-第一直线导轨；20-第二直线滑块；21-第二直线导轨；22-第三直线滑块；23-第三直线导轨；24-第四直线滑块；25-第四直线导轨；26-第三圆弧导轨；27-第五圆弧滑块；28-第六圆弧滑块；29-第四圆弧导轨；30-第七圆弧滑块；31-第八圆弧滑块；32-直行齿轮；33-直齿条；34-直行减速器座；35-直行减速器；36-直行伺服电机座；37-弯行伺服电机；38-弯行减速器；39-弯行减速器座；40-弯行齿轮；41-圆弧齿条。

具体实施方式

为了提高大型球体拼装焊接的作业效率，并有效控制焊接应力和焊接变形，本实用新型提供了一种搅拌摩擦焊设备，总体思路如下：

设置有装配框架，装配框架的弧形延伸部上设置有圆弧导轨，圆弧导轨的延伸方向沿着弧形延伸部的延伸方向；滑鞍，滑动的设置于所述圆弧导轨上；伸缩柱，滑动的设置于滑鞍上，伸缩柱相对于滑鞍滑动的方向垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向；搅拌机头，安装于伸缩柱的指向圆弧导轨的圆心方向的端头上；弯行驱动总成，固定于滑鞍上，驱动滑鞍沿着圆弧导轨作圆弧移动；直行驱动总成，固定于滑鞍上，驱动伸缩柱相对于滑鞍作垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向的直线移动。

上述技术方案能够提高拼接焊接的作业效率，并且避免了人工焊接作业的误差，有效控制焊接应力和焊接变形，焊接质量有保证，特别适合厚板的搅拌摩擦焊。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1～图7所示，本实用新型实施例提供的一种搅拌摩擦焊设备，包括：

装配框架，装配框架的弧形延伸部上设置有圆弧导轨，圆弧导轨的延伸方向沿着所述弧形延伸部的延伸方向；

滑鞍11，滑动的设置于圆弧导轨上；

伸缩柱6，滑动的设置于滑鞍11上，伸缩柱6相对于滑鞍11滑动的方向垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向；

搅拌机头5，安装于伸缩柱6的指向圆弧导轨的圆心方向的端头上；

弯行驱动总成，固定于滑鞍11上，弯行驱动总成驱动滑鞍11沿着圆弧导轨作圆弧移动；

直行驱动总成，固定于滑鞍11上，直行驱动总成驱动伸缩柱6相对于滑鞍11作垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向的直线移动。

搅拌机头5为搅拌摩擦焊装置，其中，配置有驱动组件和搅拌头。

当上述搅拌摩擦焊设备工作时，先将待焊接球体的各球瓣固定在搅拌摩擦焊设备前方相应的工装上，使拼接焊缝对准搅拌机头5的搅拌头所在的位置，然后，控制搅拌机头5上的驱动组件使搅拌头旋转，同时通过直行驱动总成驱动伸缩柱6相对于滑鞍11作垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向的直线移动，以带动搅拌机头5完成靠近工件表面的动作，并进一步使搅拌头深入到工件内部指定的深度。此时，再通过弯行驱动总成驱动滑鞍11沿着圆弧导轨作圆弧移动，则使搅拌机头5沿着需要焊接的线路运动，可自上而下的自动完成一条球体拼接焊缝的搅拌摩擦焊，从而能够提高拼接焊接的作业效率，并且避免了人工焊接作业的误差，有效控制焊接应力和焊接变形，使焊接质量有保证，特别适合厚板的搅拌摩擦焊。

为了滑鞍11滑动的设置于圆弧导轨上，本实用新型实施例提供的搅拌摩擦焊设备还包括圆弧齿条41和圆弧滑块；圆弧齿条固定于装配框架上，圆弧齿条41与圆弧导轨的延伸方向相同；圆弧滑块滑动的装配于圆弧导轨上，滑鞍11的外侧面固定于圆弧滑块上。

具体的，弧形装配框架包括：底座1、横梁3、第一弧形立柱4和第二弧形立柱10，第一弧形立柱4的下端固定于底座1上，第二弧形立柱10的下端固定于底座1上，横梁3固定连接第一弧形立柱4的上端与第二弧形立柱10的上端，从而第一弧形立柱4与第二弧形立柱10组成了弧形装配框架的弧形延伸部。

如果弧形装配框架包括第一弧形立柱4和第二弧形立柱10，则第一弧形立柱4和第二弧形立柱10上分别设置有圆弧导轨。则具体的，在第一弧形立柱4上沿着第一弧形立柱4的弧形延伸方向固定有一个圆弧导轨或者并列固定有多个延伸方向相同的圆弧导轨，在第二弧形立柱10上沿着第二弧形立柱10的弧形延伸方向固定有另一个圆弧导轨或并列固定有多个延伸方向相同的圆弧导轨。

比如，参考图1～图7所示的一种实施方式：在第一弧形立柱4上沿着第一弧形立柱4的弧形延伸方向并列固定有第一圆弧导轨12和第四圆弧导轨29，在第二弧形立柱10上沿着第二弧形立柱10的弧形延伸方向并列固定有第二圆弧导轨15和第三圆弧导轨26。

更具体来讲，第二圆弧导轨15和第三圆弧导轨26安装在第二弧形立柱10的对着第一弧形立柱4的表面上，并且第二圆弧导轨15和第三圆弧导轨26圆心重合。而第一圆弧导轨12和第四圆弧导轨29安装在第一弧形立柱4的对着第二弧形立柱10的表面上，并且第一圆弧导轨12和第四圆弧导轨29圆心重合。

具体的，圆弧齿条41安装在第一弧形立柱4或第二弧形立柱10上。如果圆弧齿条41安装于第一弧形立柱4，圆弧齿条41的分度圆与第一圆弧导轨12和第四圆弧导轨29同圆心。如果圆弧齿条41安装于第二弧形立柱10上，圆弧齿条41的分度圆与第二圆弧导轨15及第三圆弧导轨26同圆心。

如果，参考图1～图7所示的圆弧滑块的一种实施方式，圆弧滑块有多个，包括：第一圆弧滑块13、第二圆弧滑块14、第三圆弧滑块16、第四圆弧滑块17、第五圆弧滑块27、第六圆弧滑块28、第七圆弧滑块30、第八圆弧滑块31。第一圆弧滑块13及第二圆弧滑块14滑动的装配于第一圆弧导轨12上，第三圆弧滑块16及第四圆弧滑块17滑动的装配于第二圆弧导轨15上，第五圆弧滑块27及第六圆弧滑块28滑动的装配于第三圆弧导轨26上，第七圆弧滑块30及第八圆弧滑块31滑动的装配于第四圆弧导轨29上。

需要说明的是，第一圆弧滑块13及第二圆弧滑块14、第七圆弧滑块30及第八圆弧滑块31固定于滑鞍11同一侧面，而第三圆弧滑块16及第四圆弧滑块17、第五圆弧滑块27及第六圆弧滑块28固定于滑鞍11的另一外侧面。

具体的，参见图2和图4所示，在滑鞍11的一外侧面通过螺钉与第一圆弧滑块13、第二圆弧滑块14、第七圆弧滑块30、第八圆弧滑块31固定，在滑鞍11的另一外侧面通过螺钉与第三圆弧滑块16、第四圆弧滑块17、第五圆弧滑块27、第六圆弧滑块28固定。

具体的，弯行驱动总成包括：弯行减速器座39、弯行减速器38、弯行齿轮40和弯行伺服电机37；弯行减速器座39固定于滑鞍11上，弯行减速器38固定于弯行减速器座39上，弯行齿轮40安装于弯行减速器38的输出轴上，弯行齿轮40与圆弧齿条41相啮合，弯行伺服电机37安装于弯行减速器38的输入端。从而弯行伺服电机37的动力输出经过弯行减速器38后，带动弯行齿轮40在圆弧齿条41运动，从而驱动滑鞍11沿着圆弧导轨作圆弧移动。

在具体实施过程中，弯行减速器座39可以固定于滑鞍11的顶面。

在本实用新型的实现中，提供一种伸缩柱6滑动的设置于滑鞍11上的实施方式:

搅拌摩擦焊设备还包括直线导轨、直线滑块和直齿条33；直线导轨固定于伸缩柱6上，直线滑块固定于滑鞍11的内侧面，直线滑块滑动的设置于直线导轨，直线滑块的延伸方向垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向，直齿条33固定于伸缩柱6上，直齿条33的延伸方向与直线导轨的延伸方向相同。

比如，参考图1～图7所示的一种实施方式，直线导轨为多个，包括：第一直线导轨19、第二直线导轨21、第三直线导轨23及第四直线导轨25。对应的，直线滑块为多个，包括：第一直线滑块18、第二直线滑块20、第三直线滑块22及第四直线滑块24。第一直线滑块18滑动的设置在第一直线导轨19上，第二直线滑块20滑动的设置在第二直线导轨21上，第三直线滑块22滑动的设置在第三直线导轨23上，第四直线滑块24滑动的设置在第四直线导轨25上。参见图2和图6所示，滑鞍11的一内侧面通过螺钉与第三直线滑块22及第四直线滑块24固定，滑鞍11的另一内侧面通过螺钉与第一直线滑块18及第二直线滑块20固定。伸缩柱6通过螺钉与第三直线导轨23及第四直线导轨25固定，伸缩柱6还通过螺钉与第一直线导轨19及第二直线导轨21固定。

当然，具体实施过程中，可以多于或少于附图1～图7中所示的直线导轨和直线滑块个数。

具体的，直行驱动总成包括：直行减速器座34、直行减速器35、直行齿轮32和直行伺服电机36，直行减速器座34固定于滑鞍11上，直行减速器34固定于直行减速器座34上，直行齿轮32安装于直行减速器35的输出轴上，直行齿轮32与直齿条33相啮合；直行伺服电机36安装于直行减速器35的输入端。从而直行伺服电机36的动力输出经过直行减速器35后，带动直行齿轮32在直齿条33运动，从而驱动伸缩柱6相对于滑鞍11作垂直于圆弧导轨的圆弧切线方向的直线移动。

在具体实施过程中，直行减速器座34可以固定于滑鞍11的前端面。

本实用新型提供的搅拌摩擦焊设备还包括至少一个连杆，连接在第一弧形立柱4与第二弧形立柱10之间，进一步提高了装配框架的强度，

具体的，参考图2所示，连杆为多个，比如包括：第一连杆7和第二连杆8。第一连杆7的两端对应的固定连接在第一弧形立柱4和第二弧形立柱10的立柱中部；第二连杆8的两端对应的固定连接在第一弧形立柱4和第二弧形立柱10的立柱顶部。

本实用新型提供的搅拌摩擦焊设备还包括：第一斜支撑件2，固定连接底座1与第一弧形立柱4；第二斜支撑件9，固定连接底座1与第二弧形立柱10。具体的，110和第二斜支撑件9安装在底座1表面，第一弧形立柱4和第一斜支撑件2安装在底座1表面。

当搅拌摩擦焊设备工作时，先将各球瓣固定在立式搅拌摩擦焊设备前方相应的工装上，使拼接焊缝对准搅拌头所在的位置。然后，控制搅拌机头5上驱动组件使搅拌头旋转，同时控制直行伺服电机36驱动直行齿轮32相对于直齿条33运动，使得伸缩柱6及伸缩柱6上的搅拌机头5直线运动，使搅拌机头5靠近工件表面，并进一步使拌机头5的搅拌头深入到工件内部指定的深度，此时，再控制弯行伺服电机37驱动弯行齿轮40沿着圆弧齿条41运动，从而使得滑鞍11及滑鞍11上的部件沿着圆弧导轨运动，可自上而下的自动完成一条球体拼接焊缝的搅拌摩擦焊，从而能够提高拼接焊接的作业效率，并且避免了人工焊接作业的误差，有效控制焊接应力和焊接变形，焊接质量有保证，特别适合厚板的搅拌摩擦焊。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。