CN103480963A - 搅拌摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌摩擦焊机，设置有冷却装置和液压系统，所述冷却装置为一个冷却盘（2），所述冷却盘（2）固定设置在主轴头机箱（7）的下方，该冷却盘（2）为圆环状空腔体，并环绕在主轴头（1）的外围，在所述冷却盘（2）的上盘面设有多个喷孔（5），该喷孔（5）与冷却盘（2）内部的空腔连通；在所述液压系统内设置有蓄能器（14）和平衡阀（15）。本发明一方面对主轴头的杆部降温效果均匀，结构简单，安装稳定性高，能延长主轴头的使用寿命；另一方面，在进油管路和出油管路上分别设置蓄能器和平衡阀，能够稳定液压缸内的压力，输出功率持久，能有效提高焊机工作效率。

Description

搅拌摩擦焊机

技术领域

本发明涉及一种焊机，特别涉及一种搅拌摩擦焊机。 

背景技术

焊机中的搅拌摩擦焊机在焊接时利用瞬时短路大电流将钢筋接触部位融化，从而焊接在一起。焊接时短路电流最大时有8000安培左右，因而焊接过程中产生的热量是惊人的，这个热量的放出，不及时处理冷却，对焊接部位的部件损伤很大，从而影响焊接工作，影响设备的使用寿命。目前，有的采用在焊接块及导电块内部开冷却水槽通水进行冷却，但因水流量太小，换热效果一直不太理想，很多客户使用时没办法，用人工浇水进行冷却，又弄得现场十分潮湿不堪。 

与此同时，搅拌摩擦焊机的焊接过程主要是通过主油缸的工作来实现焊接中所需要的多次加压，以及工作台的快进和慢进，而提供给主油缸工作动力的液压系统的性能直接影响到零件焊接的质量。现有的搅拌摩擦焊机液压系统的工作原理是：通过电机带动液压泵，为系统通过压力及流量，再通过电磁阀和电磁阀的通断及溢流阀和溢流阀的调整来实现摩擦压力及顶锻压力，快进速度只能靠预选的油泵流量来实现，不可改变；而进程和回程的速度则由调速阀来调节，通过电磁换向阀来控制主油缸实现前进或后退。以上系统在工作过程中及生产准备中需要电机不停的运转，在工作中产生大量的热量同时消耗大量的能量。由于液压系统不断地油温上升，以及多个液压元件参与工作，因此造成 整个系统的压力及流量不稳定，同时也影响了焊接质量。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种既可以冷却焊机主轴头，又可保持稳定压力的搅拌摩擦焊机。 

本发明的技术方案如下： 

一种搅拌摩擦焊机，包括由液压缸（13）驱动的主轴头机箱（7）、与液压缸（13）并排设置的比例阀（12），在所述主轴头机箱（7）上支承有主轴头（1），该主轴头（1）的下端伸出主轴头机箱（7）的底面，并在主轴头（1）的下方设有底座，该底座上设置有伺服电机（9）、液压泵（10）和油箱（11），所述伺服电机（9）与液压泵（10）连接，所述比例阀（12）的P端通过进油管路串联液压泵（10）后，连接到油箱（11），该比例阀（12）的T端通过回油管路连接到油箱（11），所述比例阀（12）的A端通过管路串联第二液压锁（21）后，与液压缸（13）的无杆腔连接，电磁换向阀（12）的B端通过管路串联第三液压锁（22）后，与液压缸（13）的有杆腔连接，在所述主轴头机箱（7）的下方固定设置有一个冷却盘（2），该冷却盘（2）为圆环状空腔体，并环绕在主轴头（1）的外围，在所述冷却盘（2）的上盘面设有多个喷孔（5），该喷孔（5）与冷却盘（2）内部的空腔连通，在所述冷却盘（2）上还装有接头（4），所述接头（4）伸入冷却盘（2）中，接头（4）的中心孔与冷却盘（2）内部的空腔连通；在所述液压泵（10）与比例阀（12）的P端之间设置有蓄能器（14），该蓄能器（14）通过旁通管（25）与进油管路连接，在所述比例阀（12）的T端与油箱（11）之间的回油管路上串联有平衡阀（15）。 

采用以上技术方案，一方面，空气通过压力作用经过接头进入冷却盘的空 腔体，再经过喷孔喷出来，即可对主轴头进行空气降温。本发明不占空间，对环境无不良影响，使用稳定性高，冷却均匀，能延长主轴头的使用寿命；另一方面，在液压泵与电磁换向阀的P端之间连接一个蓄能器，该蓄能器通过旁通管与进油管路连接，当焊机运行的压力足够时，由液压泵输出的多余动力不能再进入液压缸，在压力作用下液压油回流到旁通管内，并流入蓄能器中，形成一股补充动力，在压力满足以后可以关掉液压泵，由蓄能器里的油压满足对液压缸内的压力补充与调节，保证液压缸的压力稳定，同时延长液压泵的使用寿命；在所述电磁换向阀的T端与油箱之间的回油管路上串联有平衡阀，在液压缸内开始回油的时候，平衡阀可以稳定回流液压油的压力，并保持液压缸内活塞的匀速运动，保证焊机的工作效率。 

作为优选，在所述冷却盘（2）的上盘面沿圆周均匀设置有多根连接杆（3），连接杆（3）与冷却盘（2）的上盘面相垂直，所述连接杆（3）的下端与冷却盘（2）相固定，连接杆（3）的上端与主轴头机箱（7）下端的转轴盘（8）螺纹连接。采用以上结构，用连接杆把冷却盘和主轴头机箱下端的转轴盘连接起来，冷却盘与主轴头同向设置，不占据设备的周围空间，也不影响主轴头位移空间，并且连接既稳定又牢靠。 

为了便于使用扳手对连接杆进行拧动，作为优选，所述连接杆（3）中下部的外圆面对称设有两段扁方平面。 

为了有利于对空气的外接，同时便于接头的连接操作，作为优选，所述接头（4）呈“L”状，该接头（4）的一端接有软管（6），两者螺纹配合，接头（4）的另一端伸入冷却盘（2）内，接头（4）与冷却盘（2）之间通过螺纹固定。 

为了使冷却效果均匀，并避免冷却距离之间发生阻挡，作为优选，所述喷 孔（5）在冷却盘（2）上沿圆周均匀分布，各喷孔（5）靠近冷却盘（2）上盘面的外沿。 

为了使冷却空气对主轴头杆部快速冷却，作为优选，所述喷孔（5）为斜孔，该喷孔（5）的外孔口朝向主轴头（1）的杆部位置。 

为了防止液压油在进油管路的回流，并更好的保证给液压缸的补压作用，作为优选，在所述比例阀（12）的P端与旁通管（25）之间的进油管路上串联有第一液压锁（20），旁通管（25）与液压泵（10）之间的进油管路上串联有单向阀（16），所述旁通管（25）上串联有蓄能器安全阀组（17）。 

为了更好地利用液压，防止液压波动变大，并更好的控制液压回路各组件之间的运行情况，作为优选，在所述平衡阀（15）与油箱（11）之间设有溢流阀（18），该溢流阀（18）的一端连接在平衡阀（15）与油箱（11）之间的回油管路上，溢流阀（18）的另一端分为两路，一路连接在液压泵（10）与单向阀（16）之间的进油管路上，另一路与电磁换向阀（19）的一端连接，所述电磁换向阀（19）的另一端分为两路，一路与第一液压锁（20）连接，另一路与第三液压锁（22）连接，在所述电磁换向阀（19）与溢流阀（18）之间串联有减压阀（23）。 

为了防止平衡阀的压力波动太大，同时也为了便于调节液压缸活塞的回程速度，作为优选，在所述平衡阀（15）上设有调节阀（24）。 

有益效果：本发明一方面利用冷却空气经过软管和接头进入冷却盘的空腔体，再通过喷孔喷出，对主轴头的杆部降温，结构简单，安装稳定性高，冷却效果均匀，能延长主轴头的使用寿命；另一方面，在进油管路和出油管路上分别设置蓄能器和平衡阀，能够稳定液压缸内的压力，并使液压缸内的活塞在进 程和回程过程中匀速移动，可靠性好，输出功率持久，能有效提高焊机工作效率，并延长了液压泵的使用寿命。 

附图说明

图1为发明的组装示意图。 

图2为图1的左视图。 

图3为冷却盘2、连接杆3、接头4、喷孔5和软管6的结构示意图。 

图4为图3的俯视图。 

图5为发明中的液压结构示意图 

图中，1、主轴头；2、冷却盘；3、连接杆；4、接头；5、喷孔；6、软管；7、主轴头机箱；8、转轴盘；9、伺服电机；10、液压泵；11、油箱；12、比例阀；13、液压缸；14、蓄能器；15、平衡阀；16、单向阀；17、蓄能器安全阀组；18、溢流阀；19、电磁换向阀；20、第一液压锁；21、第二液压锁；22、第三液压锁；23、减压阀；24、调节阀；25、旁通管；26、活塞。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 

如图1、图2和图5所示，本发明具有由液压缸13驱动的主轴头机箱7、与液压缸13并排设置的比例阀12，在所述主轴头机箱7上支承有主轴头1，该主轴头1的下端伸出主轴头机箱7的底面，并在主轴头1的下方设有底座，该底座上设置有伺服电机9、液压泵10和油箱11，所述伺服电机9与液压泵10连接，所述比例阀12的P端通过进油管路串联液压泵10后，连接到油箱11，该比例阀12的T端通过回油管路连接到油箱11，所述电磁换向阀12的A端通过管路串联第二液压锁21后，与液压缸13的无杆腔连接，比例阀12的B端通 过管路串联第三液压锁22后，与液压缸13的有杆腔连接，主轴头机箱7、主轴头1的结构及相互间的连接关系与现有技术相同，在此不作赘述。 

如图2、图3和图4所示，在主轴头机箱7的下端具有转轴盘8，该转轴盘8的下方设置有一个冷却盘2。所述冷却盘2为圆环状空腔体，并环绕在主轴头1的外围，在所述冷却盘2的上盘面沿圆周均匀设置有四根连接杆3，所述连接杆3靠近冷却盘2上盘面的外沿，且连接杆3与冷却盘2的上盘面相垂直。连接杆3的下端与冷却盘2相固定，连接杆3的上端与主轴头机箱7下端的转轴盘8螺纹连接。所述连接杆3中下部的外圆面还对称设有两段扁方平面，以方便利用扳手等辅助工具对连接杆3进行紧固和松取。在所述冷却盘2的上盘面沿圆周均匀分布有八个喷孔5，各喷孔5靠近冷却盘2上盘面的外沿，该喷孔5为斜孔，其内孔口与冷却盘2内部的空腔连通，该喷孔5的外孔口位于冷却盘2的上盘面就，并朝向主轴头1的杆部位置。 

如图3、图4所示，在所述冷却盘2上还装有接头4，所述接头4呈“L”状空心结构，该接头4的一端接有软管6，两者螺纹配合，接头4的另一端伸入冷却盘2内，接头4与冷却盘2之间通过螺纹固定，并且接头4的中心孔与冷却盘2内部的空腔连通。 

如图5所示，伺服电机9与液压泵10连接，由伺服电机9驱动液压泵10工作。比例阀12的P端通过进油管路串联液压泵10后，连接到油箱11。在所述液压泵10与比例阀12的P端之间设置有蓄能器14，该蓄能器14通过旁通管25与进油管路连接，并在旁通管25上串联有蓄能器安全阀组17。在所述比例阀12的P端与旁通管25之间的进油管路上串联有第一液压锁20，旁通管25与液压泵10之间的进油管路上串联有单向阀16。所述比例阀12的A端通过管路 串联第二液压锁21后，与液压缸13的无杆腔连接，比例阀12的B端通过管路串联第三液压锁22后，与液压缸13的有杆腔连接。 

如图5所示，比例阀12的T端通过回油管路连接到油箱11，在所述比例阀12的T端与油箱11之间的回油管路上串联有平衡阀15，在所述平衡阀15上设有调节阀24，该平衡阀15与油箱11之间设有溢流阀18，该溢流阀18的一端连接在平衡阀15与油箱11之间的回油管路上，溢流阀18的另一端分为两路，一路连接在液压泵10与单向阀16之间的进油管路上，另一路与比例阀19的一端连接，所述电磁换向阀19的另一端分为两路，一路与第一液压锁20连接，另一路与第三液压锁22连接，在所述电磁换向阀19与溢流阀18之间串联有减压阀23。 

摩擦焊机运行时依次分为主轴头进程、压紧焊接和主轴头回程三个步骤，运行第一步即主轴头进程时，由伺服电机9驱动液压泵10，所述液压泵10将液压油从油箱11中抽出，液压油顺着进油管路先后经过单向阀16和第一液压锁20，再经比例阀12的P端进入比例阀12，液压油由比例阀12的A端经第二液压阀21进入液压缸13的无杆腔，在液压作用下，液压缸13内的活塞26向下运动，活塞26下端的活塞杆带动主轴头机箱7也向下移动，并使主轴头1到达加工位置，此时，液压缸13保持恒压，多余的液压油无法进入液压缸13中，由于单向阀16阻止了液压油回流，液压油只有经过旁通管25进入蓄能器安全阀组17，在达到安全压力的时候进入蓄能器14，蓄能器14满荷后，当系统油路压力小于额定压力时，蓄能器14重新补供给系统，通过压力传感器（图中未标出）给出的信号，以便调整比例阀12阀芯开口大小，同时调整活塞26的运动。 

紧接着开始运行第二步即压紧焊接，由于焊接位置的接触面影响，焊机的主轴头焊接过程中存在上下波动的现象，这也使得活塞在液压缸13内会有上下位移，无杆腔和有杆腔的压力也会发生反复的变化，此时便由蓄能器14通过第一液压锁20提供压力补充和调节，液压缸13有杆腔内的液压油会经第三液压锁22出来后经过比例阀12，流经平衡阀15直接回油箱11，三个液压锁20、21、22的解锁和锁死由电磁换向阀19左右位的A、B、P、T四个接点的电流接通来控制。 

整个焊接过程通过以上的油路及相关控制线路来保持焊接过程中的油压平衡，与此同时，在整个焊接过程中，焊机抽入冷却空气，并在压力作用下，经过软管6和接头4进入冷却盘2的空腔体内，冷却空气再经过喷孔5并沿喷孔5的斜向喷射出来，实现对主轴头1杆部的冷却，直到焊接过程完成。 

焊接完成后，运行第三步即主轴头回程，这时比例阀12的P端与B端连通，A端和T端连接，伺服电机9驱动液压泵10给进油管路供油，液压油由电磁换向阀12的B端流出经第三换向阀22进入液压缸13的有杆腔，在压力作用下，活塞26向上运动，并带动主轴头向上移动到待命位置，同时，液压缸13内无杆腔的液压油则经过第二液压锁21，电磁换向阀12的A-T端，流入平衡阀15，在调节阀24的作用下，液压油以稳定的压力回流到油箱11。 

本实施例中未描述部分与现有技术一致，在此不再赘述。 

Claims (9)

1.一种搅拌摩擦焊机，包括由液压缸（13）驱动的主轴头机箱（7）、与液压缸（13）并排设置的比例阀（12），在所述主轴头机箱（7）上支承有主轴头（1），该主轴头（1）的下端伸出主轴头机箱（7）的底面，并在主轴头（1）的下方设有底座，该底座上设置有伺服电机（9）、液压泵（10）和油箱（11），所述伺服电机（9）与液压泵（10）连接，所述比例阀（12）的P端通过进油管路串联液压泵（10）后，连接到油箱（11），该比例阀（12）的T端通过回油管路连接到油箱（11），所述比例阀（12）的A端通过管路串联第二液压锁（21）后，与液压缸（13）的无杆腔连接，比例阀（12）的B端通过管路串联第三液压锁（22）后，与液压缸（13）的有杆腔连接，其特征在于：在所述主轴头机箱（7）的下方固定设置有一个冷却盘（2），该冷却盘（2）为圆环状空腔体，并环绕在主轴头（1）的外围，在所述冷却盘（2）的上盘面设有多个喷孔（5），该喷孔（5）与冷却盘（2）内部的空腔连通，在所述冷却盘（2）上还装有接头（4），所述接头（4）伸入冷却盘（2）中，接头（4）的中心孔与冷却盘（2）内部的空腔连通；在所述液压泵（10）与电磁换向阀（12）的P端之间设置有蓄能器（14），该蓄能器（14）通过旁通管（25）与进油管路连接，在所述比例阀（12）的T端与油箱（11）之间的回油管路上串联有平衡阀（15）。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：在所述冷却盘（2）的上盘面沿圆周均匀设置有多根连接杆（3），连接杆（3）与冷却盘（2）的上盘面相垂直，所述连接杆（3）的下端与冷却盘（2）相固定，连接杆（3）的上端与主轴头机箱（7）下端的转轴盘（8）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述连接杆（3）中下部的外圆面对称设有两段扁方平面。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述接头（4）呈“L”状，该接头（4）的一端接有软管（6），两者螺纹配合，接头（4）的另一端伸入冷却盘（2）内，接头（4）与冷却盘（2）之间通过螺纹固定。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述喷孔（5）在冷却盘（2）上沿圆周均匀分布，各喷孔（5）靠近冷却盘（2）上盘面的外沿。

6.根据权利要求5所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：所述喷孔（5）为斜孔，该喷孔（5）的外孔口朝向主轴头（1）的杆部位置。

7.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：在所述比例阀（12）的P端与旁通管（25）之间的进油管路上串联有第一液压锁（20），旁通管（25）与液压泵（10）之间的进油管路上串联有单向阀（16），所述旁通管（25）上串联有蓄能器安全阀组（17）。

8.根据权利要求7所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：在所述平衡阀（15）与油箱（11）之间设有溢流阀（18），该溢流阀（18）的一端连接在平衡阀（15）与油箱（11）之间的回油管路上，溢流阀（18）的另一端分为两路，一路连接在液压泵（10）与单向阀（16）之间的进油管路上，另一路与电磁换向阀（19）的一端连接，所述电磁换向阀（19）的另一端分为两路，一路与第一液压锁（20）连接，另一路与第三液压锁（22）连接，在所述电磁换向阀（19）与溢流阀（18）之间串联有减压阀（23）。

9.根据权利要求8所述的搅拌摩擦焊机，其特征在于：在所述平衡阀（15）上设有调节阀（24）。

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