[发明专利]一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置和方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置，包括机头（1），机头（1）内设置有与电机（501）相连的主轴，机头（1）上设置有固定的静止轴肩（2），所述主轴上设置有搅拌工具（3），搅拌工具（3）由静止轴肩（2）上的通孔伸出，其特征在于：主轴和电机（501）之间设置有压力传感器（4）和扭矩传感器（5），压力传感器（4）和扭矩传感器（5）与一检测模块（6）相连。

2.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置，其特征在于：所述压力传感器（4）设置于机头（1）上方，用于检测机头（1）受到的压力，该压力和静止轴肩（2）与搅拌工具（3）施加给焊接材料（7）的顶锻力的数值相同，方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置，其特征在于：所述扭矩传感器（5）与电机（501）输出轴相连，用于实时测量电机（501）输出轴的扭矩值，以反应搅拌工具（3）受到的扭矩。

4.根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测装置，其特征在于：所述检测模块（6）实时读取压力传感器（4）的数值，扭矩传感器（5）的数值，内置了断裂检测判断程序，通过设定相应的压力变化阈值和扭矩变化的阀值，当触发了该断裂检测判断程序时，搅拌工具（3）断裂检测模块（6）发出搅拌工具（3）的断裂报警信息。

5.一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、根据焊接材料（7）的材质和厚度参数确定相应的静止轴肩（2）和其上通孔的尺寸，以及与通孔相对应的搅拌工具（3）的长度和搅拌工具（3）的直径；

步骤二、根据静止轴肩（2）、搅拌工具（3）和焊接时的主轴旋转速度，焊接的进给速度，以及焊接压力的设定值在检测模块（6）内设置作用力判据F_threshold和扭矩的判据T_threshold；

步骤三、当达到设定的进给速度时，检测模块（6）开始工作；

步骤四、检测模块（6）对压力传感器（4）测量的焊接材料（7）施加给搅拌工具（3）作用力进行收集，然后对作用力进行前一个采样周期和后一个采样周期差值的计算，取值绝对值后再除以前一个采样周期的数值，获得其变化率的数值△F；

步骤五、检测模块（6）对主轴电机（501）扭矩传感器（5）测量的主轴电机（501）扭矩的数值进行收集，然后对扭矩传感器（5）测量获得的前一个采样周期和后一个采样周期进行差值计算，取值绝对值后再除以前一个采样周期的数值，获得其变化率的数值△T；

步骤六、对计算得到的△F和△T与设定值进行比对，

当△F F_threshold且△T T_threshold时，

检测模块（6）判定此时搅拌工具（3）发生了断裂，则搅拌工具（3）断裂检测模块（6）发出报警警示信息；当△F和△T不符合上述判据时，程序继续运行并并行对比计算直至焊接结束。

6.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测方法，其特征在于：所述检测模块（6）根据△F和△T，修订作用力判据F_threshold和扭矩的判据T_threshold；使作用力判据F_threshold和扭矩的判据T_threshold的具体数值逐渐趋近于△F和△T。

7.根据权利要求5所述的一种搅拌摩擦焊工具断裂失效的检测方法，其特征在于：检测模块（6）判定搅拌工具（3）发生了断裂时，形成“断裂时间-断裂事件”的日志文件。