[发明专利]一种铜或铝管型母线环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法

权利要求书

1.一种铜或铝管型母线环缝搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括支撑系统、运动动力系统、搅拌头系统和辅助系统；

所述支撑系统由底座、齿圈、齿套、齿套开合机构及锁固装夹机构构成；

所述底座(1)由结构钢焊接后加工制成，用于安装齿套、回转机构等，并提供足够的空间实现在Y-Z面上的360°回转焊接；

所述齿圈齿套由齿圈a(2)齿圈b(7)、下齿套(3)、上齿套(4)组成，左右对称布置，下齿套(3)安装在底座上，下齿套(3)上齿套(4)侧边焊接有轴套a(55)轴套b(56)，并通过销轴(54)、轴套a(55)、b(56)铰接在一起；下齿套(3)上齿套(4)的开合便于工件的装夹拆卸；下齿套(3)上齿套(4)设有支撑辊回转导槽及压辊回转面，支撑回转部件运动；所述齿套开合机构左右对称布置各一套，由电动推杆(57)、套筒(47)、螺栓a(48)、翻转板(46)等组成；电动推杆通过套筒(47)、螺栓a(48)与翻转板铰接，翻转板(46)通过螺栓固定在上齿套(4)上，电动推杆(57)伸缩运动，通过翻转板(46)带动上齿套(4)开合；

所述锁固装夹机构由齿套锁固螺栓b(58)、垫块(44)及压紧螺栓(5)组成；上下齿套合起，用螺栓b(58)锁固，形成完整的齿套齿圈；垫块(44)通过螺栓安装在下齿套(3)上，间隔120°，齿套锁固后压紧螺栓(5)压下，完成管件装夹；

所述运动动力系统由台架回转机构、平移机构、主轴旋转机构和焊具升降机构组成；

所述台架回转机构由台架(8)、支撑辊组(6)、压辊辊组(27)、回转驱动齿轮(29)、驱动轴(45)、传动大齿轮(50)、传动小齿轮(49)、圆锥齿轮减速机(51)、伺服电机a(28)构成；台架(8)两端安装支撑辊组(6)、压辊辊组(27)，支撑辊(6)运行在齿套导槽内，压辊(27)运行在齿套外圆柱面，台架(8)沿齿套圆周回转；伺服电机a(28)与圆锥齿轮减速机(51)直连，通过传动小齿轮(49)、传动大齿轮(50)带动驱动轴(45)、回转驱动齿轮(29)旋转，通过齿套上齿圈反作用力，带动台架(8)做回转运动；

所述平移机构由直线导轨(25)、滑块(24)、上支架(11)、上支架底板(26)、连接块(34)、升降机法兰(33)、升降机座(59)、升降机(32)、联轴器(31)、伺服电机减速机(30)构成；伺服电机减速机(30)安装在台架(8)侧面，通过联轴器(31)与升降机(32)链接，升降机(32)通过升降机座(59)安装在台架(8)上，升降杆通过升降机法兰(33)与安装在上支架底板(26)上的连接块(34)相连，上支架底板(26)采用螺栓、圆锥销安装在上支架(11)上，直线导轨(25)安装在台架(8)上，直线导轨滑块(24)安装在上支架上(11)；上支架(11)及上支架底板(26)在升降机(32)的作用下沿直线导轨做平移运动；

所述主轴旋转机构由主轴电机(40)、电机座(39)、小带轮(38)、大带轮(15)、齿形带(37)、滚珠花键套(18)及滚珠花键轴(16)、轴承(17)、主轴组件组成；所述主轴组件由主轴(20)、主轴外套(21)、圆锥孔双列滚子轴承(23)、双向推力球轴承(22)及深沟球轴承(19)组成，较一般机床能承载更大的径向力和轴向力，主轴旋转运动更平稳、低噪；主轴外套(21)设有T型螺旋，起到升降主轴的作用；滚珠花键套(18)安装在主轴(20)轴端，滚珠花键轴(16)通过轴承(17)安装在上支架(11)上，轴端安装大带轮(15)，主轴电机(40)轴端安装小带轮(38)，主轴电机(40)通过电机座(39)安装在上支架底板(26)和上支架(11)上；主轴电机(40)通过带轮和齿形带(37)驱动滚珠花键轴(16)旋转，从而带动主轴(20)旋转，转速根据焊接工艺选择；

所述焊具升降机构由伺服电机b(52)、行星减速机(53)、蜗轮蜗杆减速机、传感器安装座(13)、压力传感器(14)等组成；所述蜗轮蜗杆减速机主体由箱体(9)、蜗杆轴(10)、蜗轮螺母(12)及导向压盖a(35)导向压盖b(36)组成；减速机箱体通过传感器安装座(13)、压力传感器(14)吊装在上支架(11)上，另一端与上支架底板(26)上的孔配合；涡轮螺母(12)内孔制造与主轴外套(21)相配合的T型螺旋；行星减速机(53)安装在箱体(9)上；伺服电机b(52)与行星减速机(53)直连，行星减速机(53)输出轴与蜗杆轴(10)直连；伺服电机b(52)通过行星减速机(53)、蜗杆轴(10)驱动涡轮螺母(12)旋转，带动主轴组件沿导向压盖a(35)导向压盖(36)做升降运动；

所述搅拌头系统由搅拌头(42)、焊具座(41)组成；搅拌头(42)通过焊具座(41)安装在主轴(20)端部；随主轴(20)旋转、运动；

所述辅助系统是指导焊机构(43)，由导焊板(63)、导焊固定架(62)、导焊横架(61)及导焊支架(60)组成；

所述导焊支架(60)有两个，安装在两侧的上齿套端部，通过导焊横架(61)连接成一体，导焊固定架(62)安装在导焊横板上，导焊板(63)搭接在工件指定位置，压紧在导焊固定架(62)上；所述导焊板(63)一侧设置为圆弧状，用于与管型母线表面贴合。