1.本发明涉及焊接的技术领域，特别是涉及一种搅拌摩擦焊装置。
背景技术：2.搅拌摩擦焊装置是利用高速旋转的焊具与待焊工件摩擦产生的热量融化待焊工件材料局部融合，并在焊具的挤压下形成焊缝的技术。搅拌摩擦焊装置能够一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接，残余应力低且成本较低。但是，现有技术中的搅拌摩擦焊装置对于批量少、纹理特征特异具有曲线焊缝的大板件焊件，焊缝难以识别且识别效率低。
3.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种能够应对大板件焊件的搅拌摩擦焊装置。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种能够应对大板件焊件的搅拌摩擦焊装置。本发明实施例所提供的搅拌摩擦焊装置新增焊缝传感器，通过焊缝传感器进行焊缝扫描并反馈给控制器，控制器根据焊缝信息控制相应的驱动机构产生相应的驱动号，以提高焊接准确和高效。
5.为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：一种搅拌摩擦焊装置，包括搅拌摩擦焊钻头，用于与待焊接工件进行摩擦焊接；摩擦焊钻头驱动机构，与所述搅拌摩擦焊钻头连接，用于驱动所述搅拌摩擦焊钻头产生旋转运动；焊缝传感器，设置在所述搅拌摩擦焊装置上，并保持焊缝传感器的传感方向与所述搅拌摩擦焊钻头的工作方向一致，用于感知所述待焊接工件上的焊缝；焊缝传感器驱动机构，与所述焊缝传感器连接，用于驱动所述焊缝传感器产生位移运动；角位移驱动机构，用于驱动所述搅拌摩擦焊钻头与所述焊缝传感器产生相对角位移运动；控制器，与所述摩擦焊钻头驱动机构、所述角位移驱动机构、所述焊缝传感器和所述焊缝传感器驱动机构连接，所述控制器接收所述焊缝传感器感知的焊缝信息，并基于所述焊缝信息控制所述摩擦焊钻头驱动机构、所述角位移驱动机构或/和所述焊缝传感器驱动机构产生相应的驱动信号，以使所述搅拌摩擦焊钻头的位置与感知的焊缝位置对准。
6.作为本发明的进一步改进，所述搅拌摩擦焊装置还包括摩擦焊运动平台，所述摩擦焊运动平台用于限制所述搅拌摩擦焊钻头的运动轨迹的方向与所述搅拌摩擦焊钻头的工作方向相互垂直。
7.作为本发明的进一步改进，所述摩擦焊运动平台包括水平方向设置的轨道，所述搅拌摩擦焊钻头可沿所述轨道产生水平方向位移。
8.作为本发明的进一步改进，所述摩擦焊钻头驱动机构和所述搅拌摩擦焊钻头呈竖直方向连接设置。
9.作为本发明的进一步改进，所述焊缝传感器驱动机构和所述焊缝传感器呈竖直方向连接设置，所述焊缝传感器驱动机构通过连接件固定至所述摩擦焊钻头驱动机构上。
10.作为本发明的进一步改进，所述连接件呈水平方向设置，所述连接件的一端连接于所述焊缝传感器驱动机构，所述连接件的另一端连接于所述摩擦焊钻头驱动机构上。
11.作为本发明的进一步改进，所述角位移驱动机构驱动所述连接件产生角位移运动，所述连接件带动所述焊缝传感器与所述搅拌摩擦焊钻头产生相对角位移。
12.作为本发明的进一步改进，所述焊缝传感器包括图像传感器、红外传感器或者激光传感器。
13.作为本发明的进一步改进，在所述焊缝传感器为激光传感器时，所述激光传感器感测的焊缝信息包括焊缝的位置信息和焊缝的深度信息。
14.作为本发明的进一步改进，所述摩擦焊钻头驱动机构采用螺丝收缩钢套紧固所述搅拌摩擦焊钻头。
15.本发明具有以下优点：
16.本发明实施例所提供的搅拌摩擦焊装置具有焊缝传感器和双驱动机构(焊缝传感器驱动机构和角位移驱动机构)，角位移驱动机构可使得焊缝传感器与搅拌摩擦焊钻头产生相对角位移运动，焊缝传感器驱动机构可使得焊缝传感器绕自身轴线产生运动。控制器可根据焊缝传感器的焊缝信息分别控制双驱动机构，不仅使得搅拌摩擦焊装置适用于直线焊缝且还适用于曲线焊缝，进一步地有效地提高了焊接的准确性和效率性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供的搅拌摩擦焊装置的结构示意图；
19.图2为本发明实施例提供的搅拌摩擦焊装识别焊缝的流程示意图。
20.附图中的标记说明：
21.100、搅拌摩擦焊装置1、摩擦焊运动平台2、角位移驱动机构3、连接件4、摩擦焊钻头驱动机构5、搅拌摩擦焊钻头7、焊缝传感器6、焊缝传感器驱动机构 具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
23.如图1所示，本发明第一实施例提供的搅拌摩擦焊装置的结构示意图。在该实施例中，搅拌摩擦焊装置100包括搅拌摩擦焊钻头5，与搅拌摩擦焊钻头5连接的摩擦焊钻头驱动机构4，角位移驱动机构2，焊缝传感器7，与焊缝传感器7连接的焊缝传感器驱动机构6，控制器(图中未示出)。控制器分别与摩擦焊钻头驱动机构4、角位移驱动机构2、焊缝传感器7和
焊缝传感器驱动机构6连接。控制器接收焊缝传感器7感知的焊缝信息，并基于所述焊缝信息控制摩擦焊钻头驱动机构4、角位移驱动机构2或/和焊缝传感器驱动机构6产生相应的驱动信号，以使搅拌摩擦焊钻头5的位置与感知的焊缝位置对准。
24.继续参考图1，搅拌摩擦焊钻头5用于与待焊接工件进行摩擦焊接。摩擦焊钻头驱动机构4与搅拌摩擦焊钻头5连接，用于驱动搅拌摩擦焊钻头5产生旋转运动。在该实施例中，摩擦焊钻头驱动机构4和搅拌摩擦焊钻头5呈竖直方向连接设置。在本实施例中，以图1所示的纸面长度方向为搅拌摩擦焊装置100的竖直方向，以图1所示的纸面宽度方向为搅拌摩擦焊装置100的水平方向。摩擦焊钻头驱动机构4采用螺丝收缩钢套紧固搅拌摩擦焊钻头5从而确保搅拌摩擦焊钻头5的驱动方向能够与摩擦焊钻头驱动机构4的驱动轴的同轴度。优选地，摩擦焊钻头驱动机构4为电机，电机旋转带动搅拌摩擦焊钻头5产生旋转运动，从而能够精准地定位至焊缝位置并进行焊接工作。搅拌摩擦焊钻头5沿竖直方向的旋转即定义为搅拌摩擦焊钻头5工作，相应地，竖直方向也定义为工作方向。
25.如图1所示，搅拌摩擦焊装置100还包括摩擦焊运动平台1。摩擦焊运动平台1用于限制搅拌摩擦焊钻头5的运动轨迹。具体地，摩擦焊运动平台1用于限制搅拌摩擦焊钻头5的运动轨迹的方向与搅拌摩擦焊钻头的工作方向相互垂直。在该实施例中，搅拌摩擦焊钻头5与摩擦焊钻头驱动机构4同时沿竖直方向设置于摩擦焊运动平台1上。摩擦焊运动平台1包括水平方向设置的轨道，搅拌摩擦焊钻头5可沿所述轨道产生水平方向位移。
26.继续参考图1，搅拌摩擦焊装置100设置有焊缝传感器驱动机构6。焊缝传感器驱动机构6与焊缝传感器7连接，用于驱动焊缝传感器7产生绕自身轴线产生运动。优选地，焊缝传感器驱动机构6和焊缝传感器7呈竖直方向连接设置。焊缝传感器驱动机构6通过连接件3固定至摩擦焊钻头驱动机构4上。控制器可根据焊缝传感器7的焊缝信息的清楚与否，控制焊缝传感器驱动机构6产生驱动信号以使焊缝传感器7绕自身轴线产生运动，从而获得更加清楚的焊缝信息。
27.在该实施例中，连接件3呈水平方向设置。连接件3的一端连接于焊缝传感器驱动机构6，连接件3的另一端连接于摩擦焊钻头驱动机构4上。具体地，连接件3的两端分别设有孔洞，两个孔洞分别套设于焊缝传感器驱动机构6和摩擦焊钻头驱动机构4的外径上。
28.继续参考图1，角位移驱动机构2用于驱动搅拌摩擦焊钻头5与焊缝传感器7产生相对角位移运动。角位移驱动机构2驱动连接件3产生角位移运动，连接件3带动焊缝传感器驱动机构6相对于摩擦焊钻头驱动机构4发生相对角位移。由于焊缝传感器驱动机构6固定连接于焊缝传感器7，摩擦焊钻头驱动机构4固定连接于搅拌摩擦焊钻头5，从而，连接件3带动搅拌摩擦焊钻头5与焊缝传感器7产生相对角位移运动。当然，在其他实施例中，角位移驱动机构2也可以直接连接搅拌摩擦焊钻头5和焊缝传感器7，直接驱动焊缝传感器7或搅拌摩擦焊钻头5，使搅拌摩擦焊钻头5与焊缝传感器7产生相对角位移运动。
29.进一步地，在图1所示实施例中，角位移驱动机构2通过运动模组与摩擦焊运动平台1连接，角位移驱动机构2的底部通过螺丝等紧固件方式固定连接摩擦焊钻头驱动机构4。
30.焊缝传感器7设置在搅拌摩擦焊装置100上，并且保持焊缝传感器7的传感方向与搅拌摩擦焊钻头5的工作方向一致。焊缝传感器7用于感知所述待焊接工件上的焊缝。焊缝传感器包括图像传感器、红外传感器或者激光传感器。继续参考图1所示，在该实施例中，焊缝传感器7采用激光传感器，激光传感器感测的焊缝信息包括焊缝的位置信息和焊缝的深
度信息。激光传感器具有良好的能量聚焦性，不仅能够感测焊缝的距离信息，还能感测到焊缝的深度信息。通过焊缝的距离信息，在预设的坐标系规则中，控制器可以很快获得焊缝的位置信息。控制器同时接收到焊缝的位置信息和焊缝的深度信息，能够更精准地规划搅拌摩擦焊钻头5的运动轨迹，进一步提高焊接的效率性。
31.本发明实施例所提供的搅拌摩擦焊装置100具有焊缝传感器7和双驱动机构(焊缝传感器驱动机构6和角位移驱动机构2)，角位移驱动机构2可使得焊缝传感器7与搅拌摩擦焊钻头5产生相对角位移运动，焊缝传感器驱动机构6可使得焊缝传感器7绕自身轴线产生运动。控制器可根据焊缝传感器的焊缝信息分别控制双驱动机构，不仅使得搅拌摩擦焊装置100适用于直线焊缝且还适用于曲线焊缝，进一步地有效地提高了焊接的准确性和效率性。
32.如图2所示，本发明实施例提供的搅拌摩擦焊装识别焊缝的流程示意图。在该实施例中，搅拌摩擦焊装置100与待焊接工件固定设置在x-y轴运动平台上。焊缝传感器7通过扫描得到焊缝的平面坐标，并将焊缝的平面坐标反馈给控制器，在焊缝位置与焊缝传感器7的中心无偏移时，控制器给摩擦焊钻头驱动机构4发出驱动信号，驱动搅拌摩擦焊钻头5产生旋转运动。当焊缝传感器7扫描到焊缝平面坐标与焊缝传感器7的中心出现偏离时，控制器控制摩擦焊角位移驱动机构2和/或焊缝传感器驱动机构6分别产生驱动信号，从而控制擦焊运动平台1旋转及焊缝传感器7产生角度偏转，补偿焊缝与激光线中点的位置差，使焊缝始终处于焊缝传感器7的扫描范围内，从而保证搅拌摩擦焊钻头5的焊接轨迹识别。直到在焊缝位置与焊缝传感器7的中心无偏移时，控制器再给摩擦焊钻头驱动机构4发出驱动信号，驱动搅拌摩擦焊钻头5产生旋转运动。
33.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
34.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：1.一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊装置包括：搅拌摩擦焊钻头，用于与待焊接工件进行摩擦焊接；摩擦焊钻头驱动机构，与所述搅拌摩擦焊钻头连接，用于驱动所述搅拌摩擦焊钻头产生旋转运动；焊缝传感器，设置在所述搅拌摩擦焊装置上，并保持焊缝传感器的传感方向与所述搅拌摩擦焊钻头的工作方向一致，用于感知所述待焊接工件上的焊缝；焊缝传感器驱动机构，与所述焊缝传感器连接，用于驱动所述焊缝传感器的传感中心产生偏移；角位移驱动机构，用于驱动所述搅拌摩擦焊钻头与所述焊缝传感器产生相对角位移运动；控制器，与所述摩擦焊钻头驱动机构、所述角位移驱动机构、所述焊缝传感器和所述焊缝传感器驱动机构连接，所述控制器接收所述焊缝传感器感知的焊缝信息，并基于所述焊缝信息控制所述摩擦焊钻头驱动机构、所述角位移驱动机构或/和所述焊缝传感器驱动机构产生相应的驱动信号，以使所述搅拌摩擦焊钻头的位置与感知的焊缝位置对准。2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述搅拌摩擦焊装置还包括摩擦焊运动平台，所述摩擦焊运动平台用于限制所述搅拌摩擦焊钻头的运动轨迹的方向与所述搅拌摩擦焊钻头的工作方向相互垂直。3.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述摩擦焊运动平台包括水平方向设置的轨道，所述搅拌摩擦焊钻头可沿所述轨道产生水平方向位移。4.根据权利要求2所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述摩擦焊钻头驱动机构和所述搅拌摩擦焊钻头呈竖直方向连接设置。5.根据权利要求4所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述焊缝传感器驱动机构和所述焊缝传感器呈竖直方向连接设置，所述焊缝传感器驱动机构通过连接件固定至所述摩擦焊钻头驱动机构上。6.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述连接件呈水平方向设置，所述连接件的一端连接于所述焊缝传感器驱动机构，所述连接件的另一端连接于所述摩擦焊钻头驱动机构上。7.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述角位移驱动机构驱动所述连接件产生角位移运动，所述连接件带动所述焊缝传感器与所述搅拌摩擦焊钻头产生相对角位移。8.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述焊缝传感器包括图像传感器、红外传感器或者激光传感器。9.根据权利要求8所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，在所述焊缝传感器为激光传感器时，所述激光传感器感测的焊缝信息包括焊缝的位置信息和焊缝的深度信息。10.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊装置，其特征在于，所述摩擦焊钻头驱动机构采用螺丝收缩钢套紧固所述搅拌摩擦焊钻头。
技术总结本发明公开了一种搅拌摩擦焊装置。本发明实施例所提供的搅拌摩擦焊装置具有焊缝传感器、焊缝传感器驱动机构、角位移驱动机构和控制器，角位移驱动机构可使得焊缝传感器与搅拌摩擦焊钻头产生相对角位移运动，焊缝传感器驱动机构可使得焊缝传感器绕自身轴线产生运动。控制器可根据焊缝传感器的焊缝信息分别控制焊缝传感器驱动机构和角位移驱动机构，不仅使得搅拌摩擦焊装置适用于直线焊缝且还适用于曲线焊缝，进一步地有效地提高了焊接的准确性和效率性。和效率性。和效率性。
技术研发人员：王阳俊 张雯霞 林永勇 徐雨生 杨国舜 张华德 陈立国 孙立宁
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2022/7/5
