一種振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、減速箱、傳動(dòng)軸，所述伺服電機(jī)安裝在所述減速箱上并通過所述減速箱驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，所述傳動(dòng)軸的一端或兩端設(shè)有傳送裝置，所述傳送裝置連接并驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的升降臺(tái)沿著所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的機(jī)架上下運(yùn)動(dòng)；所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括連接并控制所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩的控制裝置。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中臺(tái)面的升降速度低及定位精度低的問題。
【專利說明】一種振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，特別涉及一種用于摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]振動(dòng)摩擦焊接機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)摩擦焊接功能的機(jī)器，其間被焊接的制件在壓力下相互摩擦直到生成的摩擦和剪切熱量使接觸面達(dá)到充分熔融狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到設(shè)定焊接深度時(shí)，相對運(yùn)動(dòng)停止，進(jìn)入保壓階段焊縫冷卻并固化。其適用于幾乎所有的熱可塑性材料的焊接。例如，將兩個(gè)塑料工件被壓緊在一起，其中一件固定不動(dòng)，另一件作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在一定的可調(diào)的位移振動(dòng)幅度和可調(diào)的頻率下，從而產(chǎn)生摩擦熱，使兩件塑料件的焊接線熔化、固接。
[0003]振動(dòng)摩擦焊接機(jī)一般包括安裝在機(jī)架上的振動(dòng)頭和升降臺(tái)。焊接時(shí)，一個(gè)焊接工件裝于振動(dòng)頭下面的驅(qū)動(dòng)夾具上，另一件工件裝于升降臺(tái)的夾具上，升降臺(tái)的上下升降由一個(gè)氣缸或液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，當(dāng)焊接時(shí)升降臺(tái)把兩焊接工件緊緊壓在一起、振動(dòng)頭開始振動(dòng)，經(jīng)過幾秒到10秒時(shí)間，就能將兩工件焊接起來。
[0004]目前，摩擦焊接機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般可分為液壓驅(qū)動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)一般要設(shè)有液壓油箱，液壓缸、泵、閥以及控制閥關(guān)斷的電路等部件，在具體應(yīng)用中，液壓驅(qū)動(dòng)存在有諸多的缺陷，如下:
[0005]a、臺(tái)面的升降速度低。液壓臺(tái)面實(shí)際的最大平均速度約為200_ / S。臺(tái)面升降速度的高低直接影響生產(chǎn)周期時(shí)間的長短。
[0006]b、定位精度低。液壓系統(tǒng)的定位精度約在± 1.0mm左右，無法滿足高定位精度要求的應(yīng)用要求。
[0007]C、環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)大。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在漏油風(fēng)險(xiǎn)，漏出的液壓油對環(huán)境存在較大污染。
[0008]而氣壓驅(qū)動(dòng)要設(shè)有氣閥、氣缸以及控制氣閥的電流源，在具體的應(yīng)用中，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也同樣存在諸多缺陷:
[0009]a、臺(tái)面的升降速度低。一般氣動(dòng)臺(tái)面實(shí)際的最大平均運(yùn)行速度僅約為150mm /
So
[0010]b、定位精度低。氣壓驅(qū)動(dòng)臺(tái)面系統(tǒng)的定位精度約在±3.0mm左右。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型提供了一種區(qū)別于現(xiàn)有液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0012]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)、減速箱、傳動(dòng)軸，所述伺服電機(jī)安裝在所述減速箱上并通過所述減速箱驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，所述傳動(dòng)軸的一端或兩端設(shè)有傳送裝置，所述傳送裝置連接并驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的升降臺(tái)沿著所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的機(jī)架上下運(yùn)動(dòng)；所述系統(tǒng)還包括連接并控制所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩的控制裝置。
[0013]上述控制裝置包括:用戶可設(shè)定需求的人機(jī)操作界面，第一處理單元，伺服控制器；所述第一處理單元接收來自所述人機(jī)操作界面的信息，向伺服控制器發(fā)送指令，并接收來自伺服控制器的反饋信號；所述伺服控制器接收所述第一處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，和/或控制所述升降臺(tái)的臺(tái)面行走位置，并發(fā)送輸出信息給所述伺服電機(jī)。
[0014]上述減速箱上設(shè)有輸出軸，所述輸出軸與所述傳動(dòng)軸連接。
[0015]上述輸出軸上安裝有扭矩檢測裝置，用于檢測所述減速箱的力矩輸出，并將此力矩輸出發(fā)送給所述控制裝置。
[0016]上述控制裝置還包括第二處理單元，接收來自所述扭矩檢測裝置的力矩輸出，通過內(nèi)設(shè)的PID閉環(huán)控制程序調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩，生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，并將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器；以及所述伺服控制器接收所述第一處理單元和/或第二處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，和/或控制所述升降臺(tái)的臺(tái)面行走位置，并發(fā)送輸出信息給所述伺服電機(jī)。
[0017]上述第一處理單元、所述第二處理單元為一個(gè)CPU單元或者兩個(gè)CPU單元。
[0018]上述伺服控制器包含位置閉環(huán)控制模式、力矩閉環(huán)控制模式、速度閉環(huán)控制模式的一種或多種。
[0019]上述傳送裝置包括鏈輪以及鏈條，所述傳動(dòng)軸通過所述鏈輪與所述鏈條連接并驅(qū)動(dòng)所述升降臺(tái)。
[0020]上述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括可檢測所述升降臺(tái)的當(dāng)前臺(tái)面位置信息的位移傳感器，所述位移傳感器將所述位置信息發(fā)送給所述控制裝置。
[0021]上述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括第三處理單元，接收來自所述位移傳感器的位置信息，根據(jù)所述位置信息計(jì)算調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速并生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器。
[0022]上述第一處理單元、所述第二處理單元和所述第三處理單元為一個(gè)CPU單元或者兩個(gè)CPU單元或者三個(gè)獨(dú)立的CPU單元。
[0023]本實(shí)用新型提供了一種區(qū)別于現(xiàn)有液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過利用控制裝置控制設(shè)置在減速箱上的伺服電機(jī)通過減速箱驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)軸與被驅(qū)動(dòng)裝置之間通過傳送裝置連接，實(shí)現(xiàn)了對被驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)。相比于現(xiàn)有液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，本實(shí)用新型的伺服電機(jī)通過電力驅(qū)動(dòng)，非常環(huán)保，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確，處理速度更快。同時(shí)，本實(shí)用新型的控制裝置上設(shè)有用戶可設(shè)定需求的人機(jī)操作界面，處理單元，和伺服控制器，用來調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，和/或控制所述升降臺(tái)的臺(tái)面行走位置，可以實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)，運(yùn)行速度快，以及定位精度高的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。尤其是進(jìn)一步的在減速箱的輸出軸上設(shè)有扭矩檢測裝置，可以進(jìn)一步檢測減速箱的力矩輸出，并將此力矩輸出發(fā)送給所述控制裝置，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了輸出扭矩與夾緊力的精確控制。同時(shí)由于伺服控制器可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)或分別對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)行，在節(jié)約內(nèi)存和同時(shí)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理方面實(shí)現(xiàn)自由和可調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]具體的，本實(shí)用新型提供的使用了該伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)摩擦焊接機(jī)具有以下優(yōu)占-
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[0025]1.本實(shí)用新型提供的焊接機(jī)性能更加穩(wěn)定，升降臺(tái)的位置可以按照設(shè)計(jì)速度運(yùn)行，且平穩(wěn)無沖擊。
[0026]2.本實(shí)用新型提供的焊接機(jī)升降臺(tái)臺(tái)面運(yùn)行速度很快，最大平均運(yùn)行速度可以達(dá)到500mm / S。工件生產(chǎn)周期縮短。
[0027]3.臺(tái)面行走及定位精度高,定位精度可以達(dá)到±0.1mm。
[0028]4.夾緊力精確穩(wěn)定。輸出端的扭矩檢測裝置與伺服系統(tǒng)形成的扭矩閉環(huán)能夠提供精確穩(wěn)定的夾緊力。
[0029]5.無環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]參考附圖本實(shí)用新型的實(shí)施例將被描述如下:
[0031]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的伺服驅(qū)動(dòng)振動(dòng)摩擦焊接機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0032]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的伺服驅(qū)動(dòng)振動(dòng)摩擦焊接機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0033]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的控制裝置示意圖。
[0034]圖號說明:1_機(jī)架，2-升降臺(tái)，3-振動(dòng)頭，4-伺服電機(jī)，5-減速箱，6-傳動(dòng)軸，7-鏈輪與鏈條，8-扭矩檢測裝置，9-伺服控制器，10-通訊模塊，Il-PLC / IPC，12-本地I / O模塊，13-遠(yuǎn)程I / O模塊，14-其它執(zhí)行器，15-其它傳感器，16-其它元件。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0036]本實(shí)用新型主要是提供了一種使用在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)領(lǐng)域，區(qū)別于現(xiàn)有液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、減速箱、傳動(dòng)軸。所述伺服電機(jī)可安裝在所述減速箱上并通過所述減速箱驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，所述傳動(dòng)軸的一端或兩端可設(shè)有傳送裝置連接并驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)裝置。采用伺服電機(jī)的優(yōu)勢是伺服電機(jī)可以在閉環(huán)的控制模式下使用，其可以隨時(shí)把信號傳給系統(tǒng)，又同時(shí)把系統(tǒng)給出的信號來修正自己的運(yùn)轉(zhuǎn)。并且伺服電機(jī)是通過接收和發(fā)送脈沖信號實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的，例如，伺服電機(jī)接收到I個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)I個(gè)脈沖對應(yīng)的角度，而同時(shí)伺服電機(jī)本身也具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，控制裝置就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。
[0037]本實(shí)用新型的伺服電機(jī)可以采用直流伺服電機(jī)，也可以采用交流伺服電機(jī)，這由用戶自由決定。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)；有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便(換碳刷)，產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求，可用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定，控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相，電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。交流伺服電機(jī)是無刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低，因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。
[0038]伺服電機(jī)與減速箱的配合使用，可以提供滿足應(yīng)用的高輸出扭矩。所述伺服控制系統(tǒng)還包括連接并控制所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩的控制裝置。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受到來自控制裝置的信號控制，并能快速反應(yīng)，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移信號或角速度信息輸出給傳動(dòng)軸。具體的控制裝置包括人機(jī)操作界面，用戶可以通過人機(jī)操作界面設(shè)置工作參數(shù)，監(jiān)控工作狀態(tài)?？刂蒲b置還包括第一處理單元和伺服控制器，所述第一處理單元接收來自所述人機(jī)操作界面的信息，向伺服控制器發(fā)送指令，并接收來自伺服控制器的反饋信號；所述伺服控制器接收所述第一處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；所述伺服控制器根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，并將此輸出信息發(fā)送給所述伺服電機(jī)。
[0039]另外還可以在減速箱上的輸出軸上安裝有可以檢測所述減速箱的力矩輸出的扭矩檢測裝置，所述扭矩檢測裝置將此力矩輸出發(fā)送給所述控制裝置。所述控制裝置還包括第二處理單元，接收來自所述扭矩檢測裝置的力矩輸出，通過內(nèi)設(shè)的PID閉環(huán)控制程序調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩，生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，并將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器。設(shè)置扭矩檢測裝置可以通過對輸出軸的力矩檢測而自動(dòng)調(diào)整伺服電機(jī)的扭矩輸出。所述控制裝置可以是單片機(jī)，所述人機(jī)操作界面可以是觸摸屏控制操作，也可以是機(jī)械按鍵操作。所述第一處理單元和第二處理單元可以是一個(gè)或兩個(gè)CPU單元，也可以是一個(gè)或兩個(gè)具有邏輯編程功能的器件。CPU單元或可編程功能器件與扭矩檢測裝置、伺服控制器可以通過總線或者硬件線連接。
[0040]所述伺服控制器包含位置閉環(huán)控制模式、力矩閉環(huán)控制模式、速度閉環(huán)控制模式的一種或多種。位置閉環(huán)控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。力矩閉環(huán)控制模式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對外的輸出力矩的大小。速度閉環(huán)控制模式是通過模擬量的輸入或脈沖的頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制。
[0041]以下結(jié)合附圖介紹一種具有本實(shí)用新型伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施例的振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的實(shí)施例，如圖1和圖2所示，所示振動(dòng)摩擦焊接機(jī)包括機(jī)架1，安裝在機(jī)架I上的升降臺(tái)2和振動(dòng)頭3，所述升降臺(tái)2可沿機(jī)架I上下運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)4安裝在減速箱5上，減速箱上設(shè)有輸出軸與傳動(dòng)軸6連接，所述傳動(dòng)軸6的兩端分別設(shè)有鏈輪，傳動(dòng)軸6通過鏈輪與鏈條7連接并驅(qū)動(dòng)升降臺(tái)2。焊接時(shí)，一個(gè)焊接工件裝于振動(dòng)頭I下面的驅(qū)動(dòng)夾具上，另一件工件裝于升降臺(tái)2的夾具上，伺服電機(jī)4通過所述減速箱5驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)軸6運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)軸通過鏈輪與鏈條7驅(qū)動(dòng)升降臺(tái)2運(yùn)動(dòng)。當(dāng)升降臺(tái)2把兩焊接工件緊緊壓在一起、振動(dòng)頭3開始振動(dòng)并焊接。
[0042]具體的所述減速箱5的輸出軸為空心軸，傳動(dòng)軸6穿過該空心軸，通過鍵傳遞扭矩，如圖1所示。可選擇地，減速箱的輸出軸也可為實(shí)心軸，包括單向輸出實(shí)心軸和雙向輸出實(shí)心軸。如果是單向輸出實(shí)心軸，那么減速箱固定在機(jī)架上，輸出軸與傳動(dòng)軸平行，輸出軸通過連接裝置如鏈輪鏈條或者同步帶等與傳動(dòng)軸連接并傳遞扭矩。如果是雙向輸出實(shí)心軸，那么減速箱固定在機(jī)架上且位于兩個(gè)輸出軸之間，兩個(gè)輸出軸分別通過連接裝置例如聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸連接并傳遞扭矩。
[0043]具體的本實(shí)施例中所述鏈條采用齒形鏈，此外還可采用滾子鏈或者套筒鏈以及其它結(jié)構(gòu)形式。
[0044]控制裝置的實(shí)施例如圖3所示，包括伺服控制器9，所述伺服控制器9與伺服電機(jī)4可以通過總線通訊、wif i無線通訊等方式連接，伺服控制器9向所述伺服電機(jī)4發(fā)送轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出信息控制伺服電機(jī)4的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出。同時(shí)，伺服控制器9也同時(shí)接收來自伺服電機(jī)4的運(yùn)動(dòng)信號。具體的，伺服控制器9向伺服電機(jī)4發(fā)送的是脈沖信號，伺服電機(jī)4接收所述脈沖信號，旋轉(zhuǎn)I個(gè)脈沖對應(yīng)的角度。伺服電機(jī)4每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，同樣發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，伺服控制器9根據(jù)接收到的伺服電機(jī)4發(fā)送的脈沖信號可以判斷發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)4，同時(shí)又收了多少脈沖回來，以此來監(jiān)控伺服電機(jī)4的工作狀態(tài)。
[0045]人機(jī)操作界面是用來方便用戶設(shè)置工作參數(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)的，具體是一種觸摸屏控制操作，也可以是機(jī)械按鍵操作。人機(jī)操作界面可以獨(dú)立安裝在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的機(jī)身上，也可以設(shè)置在伺服控制器上，也可以以電腦顯示屏的形式存在。人機(jī)操作界面也可以通過總線通訊或者無線通訊等方式與伺服控制器通訊連接。人機(jī)操作界面可以實(shí)現(xiàn)對振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的靈活控制。
[0046]控制裝置還包括CPU處理單元，所述CPU處理單元接收來自所述人機(jī)操作界面的信息，向伺服控制器發(fā)送指令，并接收來自伺服控制器的反饋信號。所述CPU處理單元通過總線通訊或者無線通訊等方式與伺服控制器、人機(jī)操作界面通訊連接。所述CPU處理單元、伺服控制器、人機(jī)操作界面可以同時(shí)存在于一個(gè)獨(dú)立的控制裝置中，也可以根據(jù)具體情況，靈活地分別存在于不同的裝置中。例如CPU處理單元可以與人機(jī)操作界面組成獨(dú)立的控制女口廣叩O
[0047]另外，為了提高對振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的驅(qū)動(dòng)精度，還可以在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的關(guān)鍵部位上設(shè)有傳感器，例如在減速箱5的輸出軸上設(shè)有扭矩檢測裝置8，所述扭矩檢測裝置8檢測所述減速箱5的力矩輸出。所述扭矩檢測裝置8與所述CPU處理單元、伺服控制器、人機(jī)操作界面通過總線通訊、無線通訊、I / O模塊等方式連接，因此CPU處理單元可以接收到所述扭矩檢測裝置8的力矩輸出信號并通過內(nèi)設(shè)的PID閉環(huán)控制程序調(diào)整所述伺服電機(jī)4的轉(zhuǎn)速和/或力矩，生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，并將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器，所述伺服控制器接收所述CPU處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)4的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，并將此輸出信息發(fā)送給所述伺服電機(jī)4。
[0048]同樣，還可以在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的升降臺(tái)或鏈條上設(shè)有可檢測所述升降臺(tái)的當(dāng)前臺(tái)面位置信息的位移傳感器，所述位移傳感器與所述CPU處理單元、伺服控制器、人機(jī)操作界面通過總線通訊、無線通訊、I / O模塊等方式連接，所述CPU處理單元接收來自所述位移傳感器的位置信息，根據(jù)所述位置信息計(jì)算調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速并生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器。所述伺服控制器接收所述CPU處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，并將此輸出信息發(fā)送給所述伺服電機(jī)。
[0049]同理，任何設(shè)置在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)或伺服控制系統(tǒng)的其他元件都可以通過總線通訊、無線通訊、I / O模塊等方式相互連接。
[0050]在如圖1和圖2所示的實(shí)施例中，所述伺服控制器可以設(shè)置位置閉環(huán)控制模式、力矩閉環(huán)控制模式、速度閉環(huán)控制模式的一種或多種。當(dāng)伺服控制器設(shè)置為位置閉環(huán)控制模式時(shí)，在所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的一個(gè)自動(dòng)焊接周期中，所述位置閉環(huán)控制模式使用在所述升降臺(tái)的臺(tái)面到達(dá)設(shè)定位置之前以及待零件焊接完成后。在所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的一個(gè)自動(dòng)焊接周期中，所述升降臺(tái)的臺(tái)面到達(dá)設(shè)定位置后，切換到力矩閉環(huán)模式下進(jìn)行零件的焊接，待零件焊接完成后再切換到位置閉環(huán)模式，使所述升降臺(tái)的臺(tái)面下降直至回復(fù)原位。在振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的手動(dòng)操作中，伺服控制器在速度閉環(huán)模式下工作，用戶根據(jù)需求操作升降臺(tái)進(jìn)行調(diào)試或維修。
[0051]本實(shí)施例的振動(dòng)摩擦焊接機(jī)實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)如下技術(shù)效果:
[0052]I)速度可調(diào)。用戶可以自行設(shè)定設(shè)計(jì)速度，并且該傳動(dòng)系統(tǒng)能嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)速度運(yùn)行，且平穩(wěn)無沖擊。
[0053]2)臺(tái)面運(yùn)行速度快。本實(shí)施例的振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的最大平均運(yùn)行速度可以達(dá)到500mm/so工件生產(chǎn)周期縮短。
[0054]3)臺(tái)面行走及定位精度高。定位精度可以達(dá)到±0.1mm。
[0055]4)夾緊力精確穩(wěn)定。輸出端的扭矩檢測裝置與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)形成的扭矩閉環(huán)能夠提供精確穩(wěn)定的夾緊力。
[0056]5)無環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。
[0057]作為對上述實(shí)施例的替代，其中傳動(dòng)軸6與升降臺(tái)2之間可設(shè)置同步帶傳動(dòng)，所述同步帶可以設(shè)置在傳動(dòng)軸6的一端或兩端。其他部分在此不做贅述。
[0058]需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0059]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括 伺服電機(jī)、減速箱、傳動(dòng)軸，所述伺服電機(jī)安裝在所述減速箱上并通過所述減速箱驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，所述傳動(dòng)軸的一端或兩端設(shè)有傳送裝置，所述傳送裝置連接并驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的升降臺(tái)沿著所述振動(dòng)摩擦焊接機(jī)的機(jī)架上下運(yùn)動(dòng)； 所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括連接并控制所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩的控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括: 用戶可設(shè)定需求的人機(jī)操作界面，第一處理單元，伺服控制器； 所述第一處理單元接收來自所述人機(jī)操作界面的信息，向伺服控制器發(fā)送指令，并接收來自伺服控制器的反饋信號； 所述伺服控制器接收所述第一處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，和/或控制所述升降臺(tái)的臺(tái)面行走位置，并發(fā)送輸出信息給所述伺服電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述減速箱上設(shè)有輸出軸，所述輸出軸與所述傳動(dòng)軸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出軸上安裝有扭矩檢測裝置，用于檢測所述減速箱的力矩輸出，并將此力矩輸出發(fā)送給所述控制裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括第二處理單元，接收來自所述扭矩檢測裝置的力矩輸出，通過內(nèi)設(shè)的PID閉環(huán)控制程序調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩，生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，并將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器；以及 所述伺服控制器接收所述第一處理單元和/或第二處理單元發(fā)來的指令，并向其發(fā)送反饋信號；根據(jù)收到的指令調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或力矩輸出，和/或控制所述升降臺(tái)的臺(tái)面行走位置，并發(fā)送輸出信息給所述伺服電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理單元、所述第二處理單元為一個(gè)CPU單元或者兩個(gè)CPU單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳送裝置包括鏈輪以及鏈條，所述傳動(dòng)軸通過所述鏈輪與所述鏈條連接并驅(qū)動(dòng)所述升降臺(tái)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括可檢測所述升降臺(tái)的當(dāng)前臺(tái)面位置信息的位移傳感器，所述位移傳感器將所述位置信息發(fā)送給所述控制裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括第三處理單元，接收來自所述位移傳感器的位置信息，根據(jù)所述位置信息計(jì)算調(diào)整所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速并生成力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令，將所述力矩指令和/或轉(zhuǎn)速指令發(fā)送給伺服控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理單元、所述第二處理單元和所述第三處理單元為一個(gè)CPU單元或者兩個(gè)CPU單元或者三個(gè)獨(dú)立的CPU單J Li ο
【文檔編號】B29C65/06GK204054651SQ201320675070
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】瞿軼, 曹奎 申請人:必能信超聲(上海)有限公司