[发明专利]一种压力-位移耦合控制搅拌摩擦焊接系统

权利要求书

1.一种压力-位移耦合控制搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，包括：

运动基座和搅拌摩擦焊主轴；

恒压力伸缩件，其分别连接所述运动基座和搅拌摩擦焊主轴；

轴向运动锁定件，其具有锁定状态和自由状态；所述轴向运动锁定件适于根据所述运动基座的运动幅度或所述运动基座各轴电机的扭矩值在锁定状态和自由状态切换；

在所述锁定状态下，所述搅拌摩擦焊接系统为位移控制模式，所述轴向运动锁定件限制所述搅拌摩擦焊主轴相对于所述运动基座的轴向运动；在所述自由状态下，所述搅拌摩擦焊接系统为压力控制模式，所述轴向运动锁定件不起作用，所述搅拌摩擦焊主轴可相对于所述运动基座轴向运动，由所述伸缩件为所述搅拌摩擦焊主轴提供轴向的恒压力。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述搅拌摩擦焊主轴包括，

外壳体，以及设置在所述外壳体内的电机定子、电机转子和芯轴；

所述外壳体的两端分别设有主轴后端面法兰和主轴前端面法兰；

其中，所述芯轴贯穿于所述外壳体，并穿过所述主轴后端面法兰和主轴前端面法兰。

3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，还包括刀柄，所述刀柄安装在所述芯轴上靠近所述主轴前端面法兰的一端；所述刀柄的工作端安装有搅拌头，所述搅拌头为动轴肩搅拌头或静轴肩搅拌头。

4.根据权利要求1-3任一项所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述恒压力伸缩件包括：

恒压力气缸，所述恒压力气缸包括缸体和活塞；所述缸体和活塞分别与运动基座和搅拌摩擦焊主轴连接；

压力控制法兰，其固定在所述运动基座的底部，并且所述压力控制法兰与所述恒压力气缸连接；

若干个导向柱，所述导向柱设置在所述压力控制法兰，并环绕所述恒压力气缸设置。

5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，还包括压力供给系统，所述压力供给系统包括：

气泵和气瓶，所述气泵和气瓶连通的管路上设有进气阀；

所述气瓶通过气管与所述恒压力气缸连通，所述气瓶上设有气压传感器和排气阀；

其中，所述气瓶的容积远大于所述恒压力气缸的缸体的容积。

6.根据权利要求2或3所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述恒压力伸缩件包括碟簧、碟簧外套筒以及碟簧内杆；所述碟簧设置在所述碟簧外套筒内，并通过所述碟簧内杆为所述搅拌摩擦焊主轴提供恒压力。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述芯轴内具有轴向空腔，其中，所述碟簧内杆伸入所述轴向空腔内，并通过推力轴承抵接至所述轴向空腔底端。

8.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述恒压力伸缩件还包括压力控制法兰，其固定在所述运动基座的底部，并且所述压力控制法兰与所述碟簧外套筒连接。

9.根据权利要求8所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述外壳体通过若干个等高螺栓与所述压力控制法兰连接。

10.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，所述恒压力伸缩件包括碟簧和若干个导向柱，所述碟簧与所述搅拌摩擦焊主轴同轴设置，若干个导向柱环绕所述碟簧设置；

或者，所述恒压力伸缩件包括导向柱和若干个碟簧，所述导向柱与所述搅拌摩擦焊主轴同轴设置，若干个碟簧环绕所述导向柱设置。

11.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，还包括主轴固定支架，其固定在所述搅拌摩擦焊主轴外侧；所述恒压力伸缩件通过所述主轴固定支架与所述搅拌摩擦焊主轴连接。

12.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接系统，其特征在于，还包括控制器，根据预置的所述恒压力伸缩件的压力-位移关系，所述控制器通过控制位移实现焊接过程中的压力控制。