[发明专利]机器人搅拌摩擦焊面激光法向安装调节装置

说明书

本发明涉及一种机器人搅拌摩擦焊面激光法向安装调节装置，其设置于焊接装置的主轴上，一共有三个，分别等间距布置在主轴的外周上；其包括转动支撑组件、激光测距装置和限位组件；转动支撑组件包括外筒、轴套、关节轴承、卡簧和挡簧；外筒固定于主轴上，外筒的内孔为阶梯孔，阶梯孔上端的直径小于下端的直径；轴套设置于外筒内，轴套的轴线与阶梯孔的轴线重合，轴套对应阶梯孔下端的一端设置有向外凸出的挡沿；关节轴承设置于外筒内；激光测距装置为激光测距传感器，激光测距传感器的上端固定于轴套内部；限位组件设置于主轴上，用于限制激光测距传感器下端向主轴轴线的偏转角度。本发明具有其上激光测距装置安装、调节较为方便的特点。

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊，特别涉及一种机器人搅拌摩擦焊面激光法向安装调节装置。

背景技术

搅拌摩擦焊（FSW）技术是由英国焊接研究所（TWI）针对铝合金、镁合金等轻金属开发的一种固相连接技术，因其焊接变形小，无裂纹、气孔、夹渣等优点，被誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。搅拌摩擦焊不需填充材料和保护气体，能耗低，对环境无污染，是一种绿色连接技术。搅拌摩擦焊技术一出现就受到航空界的青睐，已在火箭推进器贮箱制造、飞行器轻金属连接等方面得到应用。

搅拌摩擦焊技术的工艺过程可分为三个阶段：搅拌针插入母材，搅拌头移动焊接，搅拌针拔出。第二个阶段为稳定的焊接过程，为三个过程中最为重要的部分。搅拌摩擦焊过程的产热主要依靠搅拌头与母材作用界面摩擦，包括轴肩下表面产热及搅拌针表面产热，焊缝区塑性变形产热也占一部分；而散热过程主要是向搅拌头、母材以及垫板的热传导散热，以及向工件端面及表面的对流辐射散热。

搅拌摩擦焊主要针对大型部件，依靠人为操作；对于小型部件需要机器人进行控制。机器人控制主要包括焊点定位与位姿控制，原理为激光三角法测距，二次定位修正。通过激光三角法测距系统测得待焊工件深度曲线，软件获得的符合工程要求的待焊点T坐标，并且反馈到焊头机械。根据待焊点信息，进行待焊点T与激光交叉点O校正。应用十字激光获得的两条深度曲线进行待焊点T(即O)处的曲面法向N计算，可以由两条深度曲线在O点的两个切向量的外积而得。此时给出焊点的坐标和法向信息(T，N)。通过激光测距仪反馈回来的位置和角度偏差，经过专门开发的机器人位置纠偏算法，通过EtherCAT总线通讯的方式，控制机器人调整姿态，满足焊接的工艺要求。

在其中，激光测距装置的安装调节是影响焊接精度的重要因素。如专利申请号为201610440923.8的中国发明专利公布了一种名称为基于激光测距和姿态反馈的搅拌摩擦焊具及倾角调节方法，其能够在焊接过程中实时检测搅拌针相对工件的下压量和焊具的倾斜状态，保证焊具在焊接过程中与被焊工件完美贴合，提高了焊接过程的稳定性。

该专利在焊接过程中稳定性较好，但是其上激光测距装置布置在动力室外壳内，激光测距装置在使用中需要经常校正调节，而且更换频率也较高，这使得在使用中激光测距装置的安装、调节都较为不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人搅拌摩擦焊面激光法向安装调节装置，它具有其上激光测距装置安装、调节较为方便的特点。