CN105397275A - 摩擦焊接相位控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩擦焊接相位控制方法，用于解决现有摩擦焊接相位控制方法相位控制精度差的技术问题。技术方案是采用计算机直接检测旋转端工件的角速度值和角度值，并在相定位控制阶段，计算机根据旋转端工件的角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，输出转矩值，通过“柔性”调节直流放大器的输出电流，驱动直流电机转动，控制旋转端工件的角加速度、角速度和相位角，使旋转端工件的角加速度无突变，角速度平稳地降为零，并且角度达到设定值，以达到旋转端工件和移动端工件之间精确相定位的目的。从而能有效克服机械冲击、电流冲击和强迫扭转，提高了实际焊接件的相位控制精度。

Description

摩擦焊接相位控制方法
技术领域
本发明涉及一种相位控制方法，特别涉及一种摩擦焊接相位控制方法。
背景技术
现有的摩擦焊接相位控制大都是以旋转端刹车点的精确控制为出发点，衍生出两种具体方法：电子直流制动定位、电子机械强制定位和移动端“顺势”相位控制法。
文献1“相位摩擦焊工艺及设备研究王兴斌第八次全国焊接会议论文集第二册2-280页”公开了一种电子直流制动定位方法，该方法当主轴角速度降到预定值时，控制器发出指令，启动相位检测装置，由检测系统准确测定两工件相对位置，当两工件相位对中时，由变频器进行直流制动，实现相定位。这种定位方法无机械冲击，但有电流冲击。同时在制动的最后阶段，主轴角速度小，摩擦界面上的摩擦扭矩会很大，变频器所产生的力矩已经难以产生作用，使得实际焊接的相位控制精度较低。若强制调节角度，会使温度已经降低的摩擦焊缝产生变形损伤，降低摩擦焊接头性能。
文献2“申请公开号是GB2084499A的英国发明专利”公开了一种电子机械强制定位法(Continuousdrivefrictionweldingmachine)。该方法在刹车阶段当主轴角速度降到某一定值时，计算机发出命令，启动相位检测装置，由检测系统准确测定两工件相对位置，当两工件相位对中时，相定位装置自动强制定位使两个焊件被强迫定位于某一相对位置。这种方法优点是定位精度高，缺点是存在较大的机械冲击，缩短焊机的使用寿命。
文献3“申请公开号是CN1446659A的中国发明专利”公开了一种移动端“顺势”相位控制法。该方法当摩擦过程结束后，计算机处理所获信息，在确定的相位处发出指令释放移动端，使移动端与主轴一起转动，以达到相定位控制的目的。这种方法优点是定位准确，不存在较大转矩，缺点是不适合于尺寸长、体积大、转动惯量大、不便于随旋转端工件转动的移动端工件。
发明内容
为了克服现有摩擦焊接相位控制方法相位控制精度差的不足，本发明提供一种摩擦焊接相位控制方法。该方法采用计算机直接检测旋转端工件的角速度值和角度值，并在相定位控制阶段，计算机根据旋转端工件的角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，输出转矩值，通过“柔性”调节直流放大器的输出电流，驱动直流电机转动，控制旋转端工件的角加速度、角速度和相位角，使旋转端工件的角加速度无突变，角速度平稳地降为零，并且角度达到设定值，以达到旋转端工件和移动端工件之间精确相定位的目的。从而能有效克服机械冲击、电流冲击和强迫扭转，提高了实际焊接件的相位控制精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种摩擦焊接相位控制方法，其特点是包括以下步骤：
计算机1通过光电编码器3检测旋转端工件7的角速度值和角度值，在相定位控制阶段，计算机1根据旋转端工件7的角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，输出转矩值，柔性调节直流放大器2的输出电流，驱动直流电机4转动，控制旋转端工件7的角加速度、角速度和相位角，使旋转端工件7的角加速度无突变，角速度平稳地降为零，并且角度达到设定值。
焊接过程中，设定主轴5转速为相定位控制的起始转速，计算机1全程采集光电编码器3反馈的主轴5角速度值和角度值；移动端工件8在移动端夹具9的夹紧力作用下保持静止，直流电机4带动主轴5以及旋转端夹具6中的旋转端工件7旋转。
在进入相定位控制阶段之前，计算机1通过直流放大器2控制直流电机4的角速度，主轴5角速度依照计算机1设定的停转降速进行降速，当计算机1检测到主轴5角速度降到相定位起始角速度时，进入相定位控制阶段。
进入相定位控制阶段后，计算机1直接采集旋转端工件7的角速度值和角度值，计算机1根据角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，计算出所需的转矩值；并通过直流放大器2直接控制直流电机4的转动，使主轴5和旋转端工件7的角速度能够平稳地降为零，并且角度达到设定值，完成旋转端工件7和移动端工件8之间的相定位。
本发明的有益效果是：该方法采用计算机直接检测旋转端工件的角速度值和角度值，并在相定位控制阶段，计算机根据旋转端工件的角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，输出转矩值，通过“柔性”调节直流放大器的输出电流，驱动直流电机转动，控制旋转端工件的角加速度、角速度和相位角，使旋转端工件的角加速度无突变，角速度平稳地降为零，并且角度达到设定值，以达到旋转端工件和移动端工件之间精确相定位的目的。从而能有效克服机械冲击、电流冲击和强迫扭转，提高了实际焊接件的相位控制精度，保证了焊接件的焊接质量，延长了相位控制摩擦焊机的使用寿命。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明摩擦焊接相位控制方法控制系统示意图。
图中，1-计算机，2-直流放大器，3-光电编码器，4-直流电机，5-主轴，6-旋转端夹具，7-旋转端工件，8-移动端工件，9-移动端夹具。
具体实施方式
参照图1。本发明摩擦焊接相位控制方法具体步骤如下：
计算机1通过光电编码器3检测旋转端工件7的角速度值和角度值，在相定位控制阶段，计算机1根据旋转端工件7的角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，输出转矩值，柔性调节直流放大器2的输出电流，驱动直流电机4转动，控制旋转端工件7的角加速度、角速度和相位角，使旋转端工件7的角加速度无突变，角速度平稳地降为零，并且角度达到设定值，以达到旋转端工件7和移动端工件8之间精确相定位的目的。
焊接过程中，设定主轴5转速为相定位控制的起始转速，计算机1全程采集光电编码器3反馈的主轴5角速度值和角度值；移动端工件8在移动端夹具9的夹紧力作用下保持静止，直流电机4带动主轴5以及旋转端夹具6中的旋转端工件7旋转。
在进入相定位控制阶段之前，计算机1通过直流放大器2控制直流电机4的角速度，主轴5角速度依照计算机1设定的停转降速进行降速，当计算机1检测到主轴5角速度降到相定位起始角速度时，进入相定位控制阶段。
进入相定位控制阶段后，计算机1直接采集旋转端工件7的角速度值和角度值，计算机1根据角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，计算出所需的转矩值；并通过直流放大器2直接控制直流电机4的转动，使主轴5和旋转端工件7的角速度能够平稳地降为零，并且角度达到设定值，完成旋转端工件7和移动端工件8之间的精确相定位。

Claims (1)

1.一种摩擦焊接相位控制方法，其特征在于包括以下步骤：
计算机(1)通过光电编码器(3)检测旋转端工件(7)的角速度值和角度值，在相定位控制阶段，计算机(1)根据旋转端工件(7)的角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，输出转矩值，柔性调节直流放大器(2)的输出电流，驱动直流电机(4)转动，控制旋转端工件(7)的角加速度、角速度和相位角，使旋转端工件(7)的角加速度无突变，角速度平稳地降为零，并且角度达到设定值；
焊接过程中，设定主轴(5)转速为相定位控制的起始转速，计算机(1)全程采集光电编码器(3)反馈的主轴(5)角速度值和角度值；移动端工件(8)在移动端夹具(9)的夹紧力作用下保持静止，直流电机(4)带动主轴(5)以及旋转端夹具(6)中的旋转端工件(7)旋转；
在进入相定位控制阶段之前，计算机(1)通过直流放大器(2)控制直流电机(4)的角速度，主轴(5)角速度依照计算机(1)设定的停转降速进行降速，当计算机(1)检测到主轴(5)角速度降到相定位起始角速度时，进入相定位控制阶段；
进入相定位控制阶段后，计算机(1)直接采集旋转端工件(7)的角速度值和角度值，计算机(1)根据角加速度、角速度和相位角的大小和变化规律，计算出所需的转矩值；并通过直流放大器(2)直接控制直流电机(4)的转动，使主轴(5)和旋转端工件(7)的角速度能够平稳地降为零，并且角度达到设定值，完成旋转端工件(7)和移动端工件(8)之间的相定位。
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