CN101722359A - 一种搅拌摩擦焊接送料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种搅拌摩擦焊接送料装置，其包括置于待焊工件下方的若干根平行排列的下托辊，置于待焊工件上方若干根与下托辊平行的上压辊，在待焊工件前方设置有用于牵引工件移动的牵引装置，在所述工作台面上还设置有侧导轮；所述牵引装置的牵引方向与所述下托辊的轴向的夹角在靠近侧导轮一侧是钝角。由于本发明的上压辊和下托辊的轴向方向与工件前进方向存在一倾角，从而产生一个使待焊工件向侧导轮靠紧的力，实现了宽幅面工件的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及搅拌摩擦焊接技术领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊接送料装置。
背景技术
自从1991年英国焊接研究所(The Welding Institute-TWI)发明了搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding-FSW)以来，由于其所具有的应用与经济上的诸多优点，比如焊缝平整、无需焊材、焊件应力小、施焊范围宽、焊接工艺易于把握、焊接成本低等，使搅拌摩擦焊已经在制造领域达到规模化、工业化的应用水平，并且在船舶制造、轨道车辆制造、世界宇航制造、世界汽车工业等领域都取得了骄人的成果。
随着搅拌摩擦焊的日益广泛的应用，人们不断在其工艺参数和搅拌头形状方面进行研究改进，但由于搅拌摩擦焊设备本身的局限性，对于加工宽幅面工件仍存在问题。搅拌摩擦焊接设备本身的结构决定了其可焊工件的宽度。现有的搅拌摩擦焊接设备中大部分是将待焊工件固定在设备工作台上，依靠设备工作台或设备主轴的运动实现工件的进给运动，从而完成焊接过程，这就使得所焊工件的焊接宽度受到设备行程的限制，从而无法实现宽幅面工件的焊接。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种能够实现宽幅面工件焊接的搅拌摩擦焊接送料装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种搅拌摩擦焊接送料装置，其包括用于放置待焊工件的工作台面，在所述工作台面的一侧设置有用于牵引所述待焊工件移动的牵引装置，所述工作台面设置有若干根平行排列的下托辊，在所述工作台面的上方设置有若干根与所述下托辊平行的上压辊，在所述工作台面上还设置有侧导轮；所述牵引装置的牵引方向与所述下托辊的轴向的夹角在靠近侧导轮一侧是钝角。
作为本发明一种搅拌摩擦焊接送料装置的一种具体实施方式，所述工作台面上方设置有两根上压辊。所述两根上压辊各采用一套四杆机构固定，在所述四杆机构的上方设置有压紧气缸用于驱动所述四杆机构同步运行；所述压紧气缸通过活塞杆与所述四杆机构的连杆采用铰链轴连接。
由于本发明的下托辊的轴向方向与工件前进方向存在一个介于90度至180度之间的倾角，从而产生一个使待焊工件向侧导轮靠紧的力，使得在待焊工件远离侧导轮一侧无需对待焊工件加以限制，从而实现了宽幅面工件的焊接。
附图说明
附图1为一种搅拌摩擦焊接送料装置的结构示意图；
附图2为本发明中下托辊侧牵引力受力分析图；
附图3为本发明中下托辊侧送料力作用分析图；
附图4为图1中四杆机构和压紧气缸的截面图。
具体实施方式
本发明提供了一种搅拌摩擦焊接送料装置，使搅拌摩擦焊可以实现超宽幅面工件的焊接。该装置采用侧向定位实现超宽度工件的焊接，并且在工件沿焊接方向进给的同时使工件向用于侧向定位的侧导轮靠紧。
参考图1，在搅拌摩擦焊接送料装置的工作台面01上放置有待焊工件9；在待焊工件9前端设置有用于牵引工件向前移动的牵引装置8，在待焊工件9下方设置有若干根平行排列的下托辊1，在待焊工件9上方设置有若干根与所述下托辊1平行的上压辊3；
参考图2，在所述待焊工件9的一侧，还设置有两个侧导轮11，所述下托辊1的轴线方向与所述牵引装置8的牵引方向的夹角在靠近侧导轮11的一侧为钝角，即该夹角介于90度至180度之间；这两个侧导轮距工作台面的高度高于所述下托辊距工作台面的高度。所以当待焊工件9放置在下托辊1上在牵引装置的带动下向前移动时，待焊工件9会紧靠侧导轮11，带动侧导轮11转动，这样就保证了待焊工件9不会沿下托辊1的轴向滑动；侧导轮起到了侧向定位的作用。
作为本发明一种搅拌摩擦焊接送料装置的一种具体实施方式，参考图1，上述待焊工件9上方设置的上压辊3可以是两根；每根上压辊均设置在一套四杆机构5下方，在四杆机构的上方分别设置有压紧气缸4；参考图4，压紧气缸4通过活塞杆41与所述四杆机构5的连杆52采用铰链轴连接。采用铰链轴同轴布置的两套双四连杆机构5可以使两个上压辊3同步压在待焊工件9上，两个压紧气缸4使上压辊3实现柔性压紧；参考图4中示出了四杆机构和压紧气缸4的连接结构图，当压紧气缸4往下压时，其带动气缸活塞杆41往下移动，从而使得四根连杆52同步运行，最终柔性压紧上压辊3。
本发明在待焊工件上下方分别设置有上压辊3和下托辊1，并使上压辊3和下托辊1的排列与待焊工件进给方向呈倾角布置，从而使待焊工件在前进的同时保持向侧向定位的侧导轮11靠紧，为焊接创造条件。
下面从受力分析的角度来解释待焊工件在前进的同时为什么会向侧向定位的侧导轮11靠紧的原因，参考图2，其受力分析如下：
a.牵引力F的作用：下托辊与牵引力F成倾角布置，因此此力可分解成平行于下托辊的分力F2和垂直于下托辊的分力F1，平行于下托辊的分力F2由下托辊支撑座轴承10承受平衡，垂直于下托辊的分力F1使下托辊转动并构成拉动待焊工件向前移动的力。
b.送料力F1的作用：如图3所示，送料力F1可分解为平行于牵引力F的分力F3和垂直于牵引力F的分力F4。垂直于牵引力F的分力F4作用于工件上使工件紧靠侧导轮，侧导轮主要是起到侧向定位的作用，平行于牵引力F的分力F3作用于待焊工件上起到输送待焊工件前进的作用。
上压辊力的作用机理和力的分析方法与下托辊完全相同，这里不再赘述。只是送料的总牵引力应是工件上下面所受的牵引力之和。
本发明的送料装置的工作原理如下：
将待焊工件置于下托辊1上并与侧导轮11靠紧，另一待焊工件也置于下托棍1上并与前一待焊工件靠紧，启动压紧气缸驱动四杆机构使上压辊3往下压；将搅拌头7对准焊道2后使旋转的搅拌头下压，让搅拌针缓缓进入待焊工件直至搅拌针挡料肩与工件接触为止；待焊工件前方的牵引装置8拉动待焊工件往前移动，待焊工件带动上压辊3和下托辊1转动，由于上压辊3和下托辊1的轴向方向与待焊工件前进方向存在一个介于90度至180度之间的夹角，从而产生一个使待焊工件向侧导轮靠紧的力。
由于在现有技术中一般是将待焊工件固定在设备工作台上，依靠设备工作台或设备主轴的运动实现工件进给运动，因此设备工作台或设备主轴的行程决定了可焊工件的宽度，而在本装置中将待焊工件沿侧导轮靠紧，在工件远离侧导轮一侧没有限制，从而可以使待焊工件宽度不受限制，而为了使工件在焊接过程中始终沿侧导轮靠紧，让上压辊和下托辊倾斜布置，提供一使工件向侧导轮压靠的力；为完成焊接提供条件。
本发明的有益效果是：该装置具有所焊工件长度不限、拼和宽度不限的特点，可实现大长缝、宽幅面工件焊接。并且其结构紧凑，性价比高，用此装置可代替价格昂贵、结构复杂的同类功能产品。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种搅拌摩擦焊接送料装置，其包括用于放置待焊工件的工作台面，在所述工作台面的一侧设置有用于牵引所述待焊工件移动的牵引装置，其特征在于，所述工作台面设置有若干根平行排列的下托辊，在所述工作台面的上方设置有若干根与所述下托辊平行的上压辊，在所述工作台面上还设置有侧导轮；所述牵引装置的牵引方向与所述下托辊的轴向的夹角在靠近侧导轮一侧是钝角。
2.如权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接送料装置，其特征在于：所述工作台面上方设置有两根上压辊。
3.如权利要求1或2所述的一种搅拌摩擦焊接送料装置，其特征在于：所述上压辊各采用一套四杆机构固定，在所述四杆机构的上方设置有压紧气缸用于驱动所述四杆机构同步运行；所述压紧气缸通过活塞杆与所述四杆机构的连杆采用铰链轴连接。
4.如权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊接送料装置，其特征在于：所述工作台面上设置有两个侧导轮，这两个侧导轮设置在所述下托辊轴向方向的一端。
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