專利名稱：用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)。
技術(shù)背景摩擦焊接是兩個待焊工件，如金屬管與管、圓棒與圓棒、或管棒之間，焊接時做相對摩擦運(yùn)動，利用摩擦生熱的原理實(shí)現(xiàn)焊接的。其中一個工件在旋轉(zhuǎn)卡盤中被夾緊并高速旋轉(zhuǎn)，另一個工件不轉(zhuǎn)，在液壓系統(tǒng)的作用下壓向旋轉(zhuǎn)工件，待焊工件之間產(chǎn)生摩擦，使得接觸面及其附近溫度升高并達(dá)到熱塑性狀態(tài)，在達(dá)到給定的時間、或達(dá)到規(guī)定的摩擦變形量時，就達(dá)到了焊接溫度，界面氧化膜破碎，材料發(fā)生塑性變形與流動，通過界面元素擴(kuò)散及再結(jié)晶冶金反應(yīng)而形成焊接面。此時旋轉(zhuǎn)主軸剎車，工件停止旋轉(zhuǎn)并立即施加更大的軸向頂鍛力，類似鍛造的作用，因此焊接處的強(qiáng)度一般比母材更強(qiáng)，通常焊接小斷面只需幾秒鐘，大噸位的摩擦焊機(jī)，焊接大型工件一般也不超過2分鐘。摩擦焊機(jī)一般均由下面幾個部分組成主機(jī)(機(jī)械結(jié)構(gòu))由電機(jī)、減速機(jī)、主軸箱、軸承、床身、直線導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)工件夾緊部件、固定工件夾緊部件、床尾箱等組成。液壓系統(tǒng)由溢流閥、減壓閥、換向閥、單向閥、液壓泵、油箱、壓力表、液壓缸等組成；電控系統(tǒng)由電控柜和操作臺組成，主要部件有斷路器、觸摸屏、PLC、繼電器、電磁閥等。配合液壓系統(tǒng)完成旋轉(zhuǎn)工件夾緊、松開，固定工件夾緊、松開，焊接工件快進(jìn)、工進(jìn)、快退，自動控制三級加壓等自動程序?？刂葡到y(tǒng)設(shè)有報警、防過載等安全保護(hù)，使用更安全可靠；由于焊接零件的規(guī)格不同，焊接工藝參數(shù)可在觸摸屏上根據(jù)需要進(jìn)行修改，通過對摩擦?xí)r間、或變形量參數(shù)進(jìn)行控制，保證了工件摩擦?xí)r間和變形量的一致性，按程序自動完成全部焊接工序。潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)主要由濾油器、泵、溢流閥、壓力表組成，主要為主軸箱內(nèi)的運(yùn)動部件如軸承等提供潤滑，減輕機(jī)械阻力，延長設(shè)備使用壽命。用戶選擇項(xiàng)自動上、下料，車除(或沖除)外翻邊毛刺，沖除內(nèi)翻邊毛刺，監(jiān)視系統(tǒng)關(guān)于軸向尺寸控制，由于摩擦焊接不使用任何焊劑、也不用任何輔助材料，完全靠自身的摩擦熱量，及自身塑性變形焊接在一起，一部分材料被擠出形成翻邊毛刺，因此焊接成的部件長度均小于焊接前兩個零件長度之和，很難精確控制。一般傳統(tǒng)的摩擦焊通常采用2種控制方法時間控制利用可編程序控制器PLC或外部時間繼電器予置一級摩擦、二級摩擦、 頂鍛時間實(shí)現(xiàn)焊接，對于軸向尺寸精度要求不高的可以采用時間控制方式。位移控制利用光柵尺、磁柵尺或編碼器檢測位移，通過計(jì)數(shù)器累計(jì)光柵尺或編碼器的脈沖，在達(dá)到規(guī)定的尺寸時立即發(fā)出轉(zhuǎn)下一工序或停止頂鍛的指令。焊接過程通過光
3柵尺或編碼器等測量傳感器檢測脈沖、再經(jīng)繼電器、電磁閥、換向閥、控制液壓系統(tǒng)及液壓缸活塞的位移。這樣通過電氣、液壓、機(jī)械系統(tǒng)能量的層層轉(zhuǎn)換，也很難達(dá)到較高的尺寸控制精度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對上述存在的問題提供一種用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)，利用計(jì)算機(jī)或PLC可編程序控制器直接向伺服電機(jī)發(fā)出控制脈沖來控制位移，勉去電氣、液壓、機(jī)械系統(tǒng)的層層轉(zhuǎn)換，大大提高焊接零件的軸向尺寸精度。上述的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)，其組成包括減速器，所述的減速器連接伺服電機(jī)，所述的減速器通過聯(lián)軸器連接絲杠，所述的絲杠連接絲母，所述的絲母固定連接床頭箱，所述的床頭箱下面連接導(dǎo)軌，所述的床頭箱連接床頭夾具，所述的床頭夾具連接旋轉(zhuǎn)主軸，所述的旋轉(zhuǎn)主軸通過連接套連接液壓馬達(dá)，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊和油缸組件。有益效果1.本實(shí)用新型直接向伺服電機(jī)發(fā)出控制脈沖來控制位移，免去電氣、液壓、機(jī)械系統(tǒng)的層層轉(zhuǎn)換，大大提高焊接零件的軸向尺寸精度。通過小噸位的摩擦焊機(jī)實(shí)踐證明采用伺服電機(jī)位移控制精度高于傳統(tǒng)摩擦焊的時間控制、液壓位移控制。摩擦焊伺服電機(jī)位移控制可以部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓系統(tǒng)控制，除了提高了軸向控制精度，還省去了一級、二級摩擦、頂鍛液壓缸，省去光柵尺、磁柵尺或編碼器等測量傳感器，簡化了摩擦焊機(jī)的結(jié)構(gòu)、電氣、和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)外摩擦焊機(jī)尚無使用伺服電機(jī)用控制扭矩、速度的方法控制摩擦壓力、頂鍛壓力及用伺服電機(jī)位置控制的方法控制焊接件軸向尺寸的先例。2.本產(chǎn)品通過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)證明焊接質(zhì)量可靠，采用伺服電機(jī)位移控制精度高于傳統(tǒng)摩擦焊的時間控制、液壓位移控制。

圖1是本實(shí)用新型的俯視圖。圖2是圖1的A-A剖面圖。圖3是本實(shí)用新型的左視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)，其組成包括伺服電機(jī)1，所述的伺服電機(jī)連接減速器2，所述的減速器通過聯(lián)軸器3連接絲杠4，所述的絲杠連接絲母5，所述的絲母固定連接床頭箱6，所述的床頭箱下面連接導(dǎo)軌7，所述的床頭箱連接床頭夾具8，所述的床頭夾具連接旋轉(zhuǎn)主軸9，所述的旋轉(zhuǎn)主軸通過連接套10連接液壓馬達(dá)11，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊12和油缸組件13。工作過程伺服電機(jī)，經(jīng)過減速器、聯(lián)軸器、連接絲杠，而絲母則固定在床頭箱上，當(dāng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，絲母將推動床頭箱在導(dǎo)軌向前運(yùn)動，形成摩擦壓力。旋轉(zhuǎn)主軸的動力來源是液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)帶動主軸、床頭夾具及被焊工件旋轉(zhuǎn)，另一個不旋轉(zhuǎn)的被焊工件則被床尾夾具和油缸組件夾緊，兩個被焊工件在摩擦壓力的作用下相對運(yùn)動摩擦完成焊接。先從頂鍛力為5噸(50KN)的小型摩擦焊機(jī)開始實(shí)驗(yàn)。焊接件是多股鋁塑膠線與銅板焊接或與鋼螺桿側(cè)面(銑平面)焊接。焊接零件材料鋁-銅，鋁-鋼。5噸(50KN)的小型摩擦焊機(jī)加壓由伺服電機(jī)、通過聯(lián)軸器滾珠絲杠驅(qū)動可移動的主軸箱完成進(jìn)給和加壓。因鋁塑膠線很軟剛度差不可能采用后頂式床尾箱，只能加大夾緊力以防止頂鍛后退，旋轉(zhuǎn)工件不是圓形可以不夾緊只需固定即可。液壓系統(tǒng)由溢流閥、減壓閥、換向閥、單向閥、液壓泵、油箱、壓力表、液壓缸等組成；電控系統(tǒng)由電控柜和操作臺組成，主要部件有斷路器、觸摸屏、PLC、繼電器、電磁閥等。配合液壓系統(tǒng)完成固定工件夾緊、松開，可移動的主軸箱快進(jìn)、工進(jìn)、快退等自動程序?？刂葡到y(tǒng)設(shè)有報警、防過載等保護(hù)，使用安全可靠；由于焊接零件的規(guī)格不同，焊接工藝參數(shù)可在觸摸屏上根據(jù)需要進(jìn)行修改，通過對主軸箱工進(jìn)速度、及對伺服電機(jī)的扭矩或位移參數(shù)進(jìn)行控制，保證了工件變形量和軸向壓力的一致性，按程序自動完成全部焊接工序。潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)主要由濾油器、泵、溢流閥、壓力表組成，主要為主軸箱內(nèi)的運(yùn)動部件如軸承等提供潤滑，減輕機(jī)械阻力，延長設(shè)備使用壽命。
權(quán)利要求1. 一種用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)，其組成包括減速器，其特征是 所述的減速器連接伺服電機(jī)，所述的減速器通過聯(lián)軸器連接絲杠，所述的絲杠連接絲母，所述的絲母固定連接床頭箱，所述的床頭箱下面連接導(dǎo)軌，所述的床頭箱連接床頭夾具，所述的床頭夾具連接旋轉(zhuǎn)主軸，所述的旋轉(zhuǎn)主軸通過連接套連接液壓馬達(dá)，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊和油缸組件。
專利摘要本申請涉及一種用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)壓力、位移控制的摩擦焊機(jī)?，F(xiàn)有的摩擦焊機(jī)通過電氣、液壓、機(jī)械系統(tǒng)能量的層層轉(zhuǎn)換，很難達(dá)到較高的尺寸控制精度。本實(shí)用新型包括減速器(2)，所述的減速器(2)連接伺服電機(jī)，所述的減速器通過聯(lián)軸器(3)連接絲杠(4)，所述的絲杠連接絲母(5)，所述的絲母固定連接床頭箱(6)，所述的床頭箱下面連接導(dǎo)軌(7)，所述的床頭箱連接床頭夾具(8)，所述的床頭夾具連接旋轉(zhuǎn)主軸(9)，所述的旋轉(zhuǎn)主軸通過連接套(10)連接液壓馬達(dá)(11)，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊(12)和油缸組件(13)。本產(chǎn)品用于摩擦焊接。
文檔編號B23K20/26GK201931200SQ201020603659
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者孫杰夫, 邱凱 申請人:孫杰夫, 邱凱