[实用新型]一种自驱动搅拌摩擦焊焊具及装置

说明书

本实用新型涉静止轴肩搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种自驱动搅拌摩擦焊焊具及装置。其中，搅拌摩擦焊焊具包括在静止轴肩和搅拌头之间设置定子结构和转子结构，使焊具的静止轴肩和搅拌头配合成为一个小型电机结构，在通电结构的电流通入时，搅拌头会自转，减缓主轴驱动电机负担；另外，由于搅拌头与转子结构一起构成自驱动的转轴，其可以在电磁感应作用下进行转动，并且在搅拌头受力产生弯曲时，由于电磁感应使其产生恢复至轴向的恢复力，因此，可一定程度上增加搅拌头的刚性。

技术领域

本实用新型涉及静止轴肩搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种自驱动搅拌摩擦焊焊具及装置。

背景技术

静止轴肩搅拌摩擦焊作为搅拌摩擦焊一种衍生技术，具有焊接变形小、绿色无污染、板厚方向温度梯度小等特点，广泛地应用于汽车等行业。为实现汽车的快速制造，将机器人应用到搅拌摩擦焊中是一个必要的路程。机器人搅拌摩擦焊自动化程度高，焊接质量好等优点。但是，机器人在高载荷作业条件下的工作稳定性、重复定位精度、空间位置和姿态规划都提出了很高的要求，并且，为了提高机器人运动的灵活性和可达性，需要焊接机头尽可能地减小体积，此时，轴电机的重量不可能设置的太大。因此，当需要机器人搅拌摩擦焊焊具有较大的焊接压力实现焊接，使得在焊接较硬材料时，主轴扭矩不足，同时搅拌头也会出现弯曲甚至折断等刚性不足的情况。

为增加机器人搅拌摩擦焊扭矩，常通过增加电机功率实现。但是功率的增加必然因其电机重量的增加，使得机器人负担加大，降低机器人搅拌摩擦焊的焊接性能。对于搅拌头刚性不足问题，通过改变搅拌头材料实现，这大大增加搅拌头制造成本。

中国发明专利CN201910057240.8公开了一种增强搅拌摩擦焊用静止轴肩刚性的装置及方法。该装置中通过在静止轴肩外侧设置加强筋，且加强筋采用两端螺栓固定的方式，保证加强筋在受力过程中只受轴向力，加强筋限制静止轴肩在焊接过程中的变形，提升其刚度，但是其并没有对搅拌头直接作用，当搅拌头受较大压力时，同样会存在弯曲等刚性不足的现象。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中静止轴肩搅拌摩擦焊焊具主轴存在扭矩不足以及搅拌头刚性不足的缺陷，从而提供一种自驱动搅拌摩擦焊焊具及装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种自驱动搅拌摩擦焊焊具，包括，静止轴肩，其具有中空腔；搅拌头，其穿设于所述中空腔；定子结构，其设于所述静止轴肩内；转子结构，其设于所述搅拌头外侧，与所述搅拌头一起构成自驱动转轴；以及，通电结构，所述通电结构与定子结构和转子结构中的至少一者电连接。

可选择地，上述自驱动搅拌摩擦焊焊具中，所述定子结构包括至少一对磁铁，其环绕所述静止轴肩内壁设置；所述转子结构包括，若干个线圈支架，所述线圈支架上缠绕线圈；其中，若干个所述线圈支架环绕所述搅拌头设置。

上述自驱动搅拌摩擦焊焊具中，所述通电结构包括，至少一对互相绝缘设置的换向器，与所述线圈连接；正负极导线，其分别穿过所述静止轴肩，与所述换向器接触。

上述自驱动搅拌摩擦焊焊具中，还包括电刷，设于所述正负极导线端部；所述正负极导线通过所述电刷与换向器接触。

可选择地，上述自驱动搅拌摩擦焊焊具中，各换向器之间具有缺口。

上述自驱动搅拌摩擦焊焊具中，所述搅拌头包括搅拌针和辅助轴肩，所述搅拌头靠近搅拌针和辅助轴肩的一端具有缩径部，以形成所述搅拌针和辅助轴肩；所述定子结构和转子结构设于缩径部与静止轴肩之间的中空腔内。

可选择地，上述自驱动搅拌摩擦焊焊具中，所述搅拌头内具有水冷通道。

本实用新型还提供一种搅拌摩擦焊装置，其包括上述的自驱动搅拌摩擦焊焊具。

上述搅拌摩擦焊装置中，还包括驱动电机和主轴，所述自驱动搅拌摩擦焊焊具安装于主轴上。