[发明专利]用于搅拌摩擦焊的压力和扭矩在线实时测量装置

摘要

本发明涉及一种以数控机床为本体用于搅拌摩擦焊的在线实时测量装置，能够在焊接过程中对搅拌头的轴向压力和扭矩实时检测，通过调节搅拌头的向下位移量来实现对压力和摩擦扭矩的控制。本发明包括在线采集与处理模块、信号显示与通讯模块和上位机模块。在线采集与处理模块中的两个信号实时传感单元，实时获取检测信号并处理，将检测信号转成成压力和扭矩数值信息；信号显示与通讯模块为信号数字量液晶显示与上位机通讯传输，并具有阈值监控报警功能；上位机模块用于和信号显示与通讯模块通讯，压力和扭矩“零点”和“阈值”的设定和测量数值的实时存储。本发明实现了搅拌摩擦焊过程中压力和扭矩的实时检测和显示，为定压定扭矩焊接提供了检测方法。

主权项

一种用于搅拌摩擦焊的压力和扭矩在线实时测量装置，其特征在于：包括在线采集与处理模块、信号显示与通讯模块以及上位机模块，在线采集与处理模块输出端接于信号显示与通讯模块输入端，信号显示与通讯模块输出端接于上位机模块的输入端；所述的在线采集与处理模块包括机床主轴箱机头法兰（1）、主轴（2）、法兰螺钉（3）、刀柄（4）、固定部分（5）、旋转部分（6）、轴套（7）、第一紧定螺钉（8）、搅拌头（9）、第二紧定螺钉（10）、刀柄螺钉（13）、通讯接口（16）以及黏贴应变片区域（17）；刀柄（4）顶部接于主轴（2），主轴（2）外为机床主轴箱机头法兰（1），固定部分（5）通过法兰螺钉（3）固定安装在机床主轴箱机头法兰（1)上；旋转部分（6）在固定部分（5）内侧通过刀柄螺钉（13）固定在刀柄（4）上，随刀柄（4）一起旋转，且固定部分（5）外侧设有通讯接口（16）；内凹的黏贴应变片区域（17）在刀柄（4）下侧一周，刀柄（4）在黏贴应变片区域（17）采用小外径且中间空腔的轴结构，以提高测量的灵敏度和精度，并兼顾刀柄（4）的强度和刚度；搅拌头（9）通过第一紧定螺钉（8）与轴套（7）连接固定，轴套（7）通过第二紧定螺钉（10）与刀柄（4）下端连接固定；所述的信号显示与通讯模块封装在显示仪（11）内，包括连线端子板、单片机处理单元、压力和扭矩液晶显示屏、压力和扭矩设定阈值液晶显示屏、红色报警显示灯、USB口、高频电缆（12）以及高频线缆（15）；连线端子板输出端接于单片机处理单元的输入端，单片机处理单元的输出端同时接于压力和扭矩液晶显示屏、压力和扭矩设定阈值液晶显示屏、红色报警显示灯和USB口；通讯接口（16）通过高频电缆（12）与连线端子板连接；所述的上位机模块通过高频线缆（15）与USB口连接，根据传输协议进行通讯，将压力和扭矩测量值传输给上位机进行存储，通讯码为16进制码。