CN109848542B - 铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路用车维修设备领域，特别是涉及铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法。本发明提供了一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，伸缩臂组件连接在支撑框架上，内撑组件转动连接在伸缩臂组件上，内撑组件顶撑在待修复壁面及其相对壁面上，液压控制系统包括内撑驱动子系统，内撑驱动子系统包括第一支撑回路和第二支撑回路，第一支撑回路和第二支撑回路分别驱动双头液压缸的两个伸缩杆相对于缸体伸出或回缩，使伸缩杆对待修复壁面及其相对壁面的支撑作用力增大或缩小；还提供一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的控制方法，内撑组件的顶撑压力可调节。本发明提供一种适用范围广、焊接效果好的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法。

Description

铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及铁路用车维修设备领域，特别是涉及一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法。

背景技术

我国重载铁路经历了20多年的发展，运输量和运输密度均位于世界前列。以C80为代表的25t轴重铝合金铁路货车，具有载重大、自重轻、耐腐蚀、易保养等优点，受到用户的青睐，也成为铁路货车发展的一个重要方向，但是随着铁路货车的运载周期增长，铝合金铁路货车开始进入维修高峰期，因此急需维修使用的相关设备。

实际应用中，铝合金铁路货车的车体容易出现破损，有些车辆被铁路沿线侵入物划伤，造成不规则的凹坑甚至漏洞，给运输带来了巨大的安全隐患，由于铝合金焊接操作技能要求较高，在铁路货车检修中一直没有得到推广应用。

货车定期检修的修程，分为厂修、段修、辅修和轴检四级修程，其中C80货车取消了辅修，分为厂修和段修两级修成，段修的根本任务是保持货车在下次厂修之前的各部状态性能良好，延长车辆配件的使用寿命。铝合金货车车体修补只能返厂更换板材，或铆接铝板堵漏，俗称“打补丁”，不能用电弧焊接。这两种方法或成本高昂，或质量低劣，都是使用单位与制造单位无法接受的。

因此，目前检修C80铝合金货车车体的端墙与侧墙破损故障时，均采取整板更换方式，使得C80铝合金货车的检修成本高，检修时间长，周转慢，大幅度增加了企业的运营成本。

因此，目前急需一种能够方便的将焊接设备稳固定位在待焊接车体上的技术。

参考申请号为CN 107717208 A的专利申请文件，公开了一种用于车辆墙板修复的摩擦搅拌焊装置，包括搅拌摩擦焊单元、旋转伸缩臂单元、上夹钳、下夹钳，搅拌摩擦焊单元可对车辆墙板的破损位置进行铣削以及焊接，旋转伸缩臂单元可以为焊接过程提供顶锻力，上夹钳和下夹钳可以将该装置固定在车厢墙板上，实现了对车厢墙板在段修过程中的焊接修复过程，但是装置功能不够完善，采用现有的装置进行焊接时，焊接质量不一、焊接范围有限，修复效率低、修复成本高；装置的整体可调控性差，随着焊接质量要求提高，不能满足焊接要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：(1)装置的修复焊接质量受到限制；(2)装置的焊接范围有限，需要频繁移动装置，导致修复效率低、修复成本高；(3)装置的整体灵活性、稳定性受限，装置的可调控性差。

本发明的目的是：提供一种结构简单、灵活、适用范围广、焊接效果好、具有液压控制系统的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，包括支撑框架、伸缩臂组件、内撑组件和液压控制系统，所述伸缩臂组件连接在所述支撑框架上，所述内撑组件转动连接在所述伸缩臂组件上，所述内撑组件顶撑在待修复工件的壁面上；

所述液压控制系统包括内撑驱动子系统，所述内撑驱动子系统包括双头液压缸、第一支撑回路和第二支撑回路，所述双头液压缸的两端分别顶撑在待修复工件的待修复壁面及其相对壁面上，所述第一支撑回路和所述第二支撑回路分别驱动所述双头液压缸的两个伸缩杆相对于缸体伸出或回缩，所述第一支撑回路和第二支撑回路内压力流体的压力可调节，所述双头液压缸的缸体内压力流体的压力增大或缩小使所述双头液压缸的伸缩杆对待修复壁面及其相对壁面的支撑作用力增大或缩小。

优选的是，所述第一支撑回路和所述第二支撑回路均包括换向阀、调压阀、液压锁，所述换向阀用于调节回路的压力流体流向，所述调压阀用来调节流入所述双头液压缸的两个缸体内压力流体的压力，所述液压锁用于锁止其所在回路，所述伸缩杆定位后，所述伸缩杆所在回路的所述液压锁锁止。

在上述任意方案中优选的是，还包括翻转支撑机构和移动小车，所述翻转支撑机构固定在所述移动小车上，所述翻转支撑机构包括用于驱动所述支撑框架转动的驱动部、用于所述支撑框架转动连接的支撑部，所述驱动部驱动所述支撑框架相对于所述支撑部转动。

在上述任意方案中优选的是，所述翻转支撑机构的支撑部包括翻转支撑架和支撑座，所述翻转支撑架连接在所述移动小车上，所述支撑座固定连接在所述翻转支撑架上，

所述支撑框架上设有翻转连接轴，所述支撑座上设有与所述翻转连接轴相适配的凹槽；

所述驱动部包括两端分别铰接所述翻转支撑架和所述支撑框架的翻转驱动液压缸。

在上述任意方案中优选的是，所述伸缩臂组件上连接有摆动驱动单元，所述摆动驱动单元包括内撑摆动电机、摆动驱动齿轮、摆动齿轮、连接环和连接座，所述内撑摆动电机连接在所述伸缩臂组件端部的所述连接座上，所述内撑摆动电机连接所述摆动驱动齿轮，所述摆动驱动齿轮与所述摆动齿轮相互啮合，所述摆动齿轮转动连接在所述连接座上，所述连接环固定连接在所述摆动齿轮上，所述内撑组件固定连接在所述连接环上。

在上述任意方案中优选的是，所述支撑框架上连接有安装座，所述安装座在所述支撑框架的顶部对称设置，每个所述安装座上均连接有所述伸缩臂组件，所述伸缩臂组件的转动驱动单元连接在所述安装座上；

所述安装座上还连接有上夹钳组件。

在上述任意方案中优选的是，还包括修复机构，所述修复机构连接在所述支撑框架上，所述支撑框架上连接有升降调节组件，所述升降调节组件带动所述修复机构在所述支撑框架上升降调节；

所述修复机构上设有环形焊接单元，所述环形焊接单元包括焊接头、焊接驱动齿轮、焊接从动齿轮，所述焊接驱动齿轮与所述焊接从动齿轮相互啮合，所述焊接头连接在所述焊接从动齿轮上，所述焊接头在所述焊接从动齿轮上的径向位置可调节。

在上述任意方案中优选的是，所述液压控制系统还包括伸缩臂驱动子系统，所述伸缩臂驱动子系统包括一级伸缩臂回路、二级伸缩臂回路，所述一级伸缩臂回路和二级伸缩臂回路均包括换向阀和叠加式溢流阀；

所述液压控制系统还包括上夹钳驱动子系统和下夹钳驱动子系统，所述上夹钳驱动子系统和下夹钳驱动子系统均包括换向阀、叠加式溢流阀、液压锁。

在上述任意方案中优选的是，所述液压控制系统包括连接在油箱上的供油管路和回油管路，所述供油管路包括吸油过滤器、液压泵、单向阀、电磁溢流阀、压力表，所述回油管路包括回油过滤器，所述油箱上设有液位计。

本发明还提供一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的控制方法，移动小车移动到待修复工件的位置；

液压控制系统的供油管路和回油管路之间充满液压油并形成油压；

翻转支撑机构推送支撑框架上的修复机构移动到待修复工件的位置；

液压控制系统驱动上夹钳组件夹持在待修复工件的顶部，液压控制系统驱动下夹钳组件夹持在待修复工件的底部；

液压控制系统驱动伸缩臂组件伸缩调节，电控系统驱动伸缩臂组件转动调节，液压控制系统驱动内撑组件伸缩调节，电控系统驱动内撑组件转动调节，直至伸缩臂组件与内撑组件定位；

内撑组件定位后，液压控制系统调节内撑组件的顶撑压力。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)内撑组件的顶撑压力作为可调节指标，通过顶撑压力的调节，来确定最优的焊接条件，是提高焊接质量的一种新思路、新方法，顶撑压力的调节是通过液压控制系统实现的，顶撑压力的调节稳定、准确；

(2)内撑组件能够转动调节，内撑组件相对于伸缩臂组件转动，进行角度位置调节，适应不同形状的车厢结构或受损变形的车厢结构的顶撑；

(3)液压控制系统中设置液压锁，保证重型设备的支撑稳定性；

(4)翻转支撑机构能够调节设备的重心，以方便运输；

(5)对称设置两组伸缩臂组件和内撑组件，使设备的工作范围扩大，减少设备施工过程中的移动，提高施工效率。

本发明提供的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备及其控制方法结合以下附图做进一步说明。

附图说明

图1为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的一个优选实施例的整体结构示意图；

图2为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的图1所示实施例的右视结构示意图；

图3为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的图1所示实施例的液压控制系统的结构示意图；

图4为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的翻转支撑机构与支撑框架的连接结构示意图；

图5为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的伸缩臂组件与内撑组件的连接结构示意图；

图6为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的伸缩臂组件上摆动驱动单元的结构示意图；

图7为本发明铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的下夹钳组件的结构示意图；

图中，1、安装座；2、升降调节组件；3、支撑框架；4、修复机构；5、修复框架；6、翻转支撑机构；7、伸缩臂组件；8、内撑组件；9、控制柜；10、下夹钳组件；11、移动小车；12、上夹钳组件；13、支撑平台；14、电磁溢流阀；15、吸油滤油器；16、液压泵；17、单向阀；18、压力表；19、液位计；20、回油滤油器；21、上夹钳夹紧液压缸；22、叠加式液压锁；23、叠加式溢流阀；24、电磁换向阀；25、下夹钳夹紧液压缸；26、一级伸缩臂液压缸；27、二级伸缩臂液压缸；28、双头液压缸；29、减压阀；30、主体框架；31、升降滑轨；32、支撑座；33、翻转驱动液压缸；34、翻转支撑架；35、侧连接框架；36、翻转连接轴；37、顶撑盘；38、内撑摆动电机；39、摆动驱动齿轮；40、连接环；41、摆动齿轮；42、连接座；43、第一支撑回路；44、第二支撑回路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

结合图1-图7所示，本发明提供一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的优选实施例，包括支撑框架3、伸缩臂组件7、内撑组件8和液压控制系统，伸缩臂组件7连接在支撑框架3上，内撑组件8转动连接在伸缩臂组件7上，内撑组件8顶撑在待修复工件的壁面上。支撑框架3用来连接和支撑各个部件，支撑框架3对伸缩臂组件7进行支撑和连接，内撑组件8转动连接在伸缩臂组件7上，使内撑组件8的位置能够相对于伸缩臂组件7进行调节，以适应变形后的车厢壁面，保证内撑组件8的平稳支撑，进行保证焊接效果。

内撑组件8为可转动调节的方式，便于对不规则的车厢结构或变形的车厢结构内进行定位，解决了固定式顶撑结构灵活性差、定位位置受限的问题。

进一步的，液压控制系统包括内撑驱动子系统，内撑驱动子系统包括双头液压缸28、第一支撑回路43和第二支撑回路44，双头液压缸28的两端分别顶撑在待修复工件的待修复壁面及其相对壁面上，第一支撑回路43和第二支撑回路44分别驱动双头液压缸28的两个缸体内伸缩杆的伸出或回缩，第一支撑回路43和第二支撑回路44内压力流体的压力均可调节，调节双头液压缸28的两个缸体内压力流体的压力使双头液压缸28的伸缩杆对待修复壁面及其相对壁面的支撑作用力增大或缩小。

内撑组件8通过内撑驱动子系统进行驱动调节，内撑组件8对车厢的两个相对壁面进行定位，内撑组件8的顶撑作用力通过内撑驱动子系统的调节阀的压力调节实现，内撑组件8对待修复工件的顶撑作用力会影响焊接效果，因此，通过内撑驱动子系统的设置，使内撑组件8的支撑作用力能够及时、准确调节，保证达到最优的焊接效果。

其中，由于车厢修复过程，待修复工件之间存在差异性，不同的待修复工件的采用相同的焊接条件的焊接效果不一，内撑组件8对待修复工件的顶撑作用力大小，可以作为影响焊接修复效果的一个重要参数进行调试。

第一支撑回路43和第二支撑回路44均包括换向阀和调压阀，换向阀用于调节回路的压力流体流向，调压阀用来调节流入双头液压缸28的两个缸体内压力流体的压力，双头液压缸28的伸缩杆对壁面的支撑作用力增大或缩小。

具体的，调压阀设为减压阀29，减压阀29使双头液压缸28的压力不同于液压控制系统的电磁阀的输出端与回油接口之间的环路内的油压，通过减压阀29来减少内撑组件8在运行过程中的油压，实现在整个系统压力不变的情况下，调整内撑组件8的压力大小。减通过内撑组件8，将焊接设备稳定地顶住所述待焊接的车体的两侧内壁，支撑设备维持在待焊接的车体部位，以保证作业平台稳定。换向阀设为电磁换向阀24。

双头液压缸28分为两个缸体，两个缸体内分别设有伸缩杆，两个缸体对应两个液压回路，即第一支撑回路43和第二支撑回路44，第一支撑回路43与第二支撑回路44的结构相同，第一支撑回路43包括第一电磁换向阀24、第一减压阀29，第二支撑回路44包括第二电磁换向阀24和第二减压阀29。

本实施例的修复设备，在现有设备的基础上，加设内撑组件8的转动调节功能、内撑组件8的支撑压力调节功能，使内撑组件8更加灵活、待修复工件的焊接修复质量更好。

进一步的，第一支撑回路43和第二支撑回路44还包括液压锁，伸缩杆定位后，伸缩杆所在回路的液压锁锁止，保持回路中压力恒定。液压锁可以用于锁住回路，不让回路油液有流动，在焊接过程中，确保内撑组件8的双头液压缸28承受一定载荷的情况下仍能保持其位置静止不动及压力恒定，提高整个系统的稳定性。

具体的，液压锁设为叠加式液压锁22，第一支撑回路43包括第一叠加式液压锁22，第二支撑回路44包括第二叠加式液压锁22。

第一支撑回路43还包括第一叠加式溢流阀23，第二支撑回路44还包括第二叠加式溢流阀23，及时对液压回路进行泄压。

更进一步的，结合图1、2、4所示，本实施例还包括翻转支撑机构6和移动小车11，翻转支撑机构6固定在移动小车11上，翻转支撑机构6包括用于驱动支撑框架3转动的驱动部、用于支撑框架3转动连接的支撑部，驱动部驱动支撑框架3相对于支撑部转动。

移动小车11用于使铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备移动至待焊接的位置，移动小车11方便设备搬运移动，根据需要移动到合适的位置。移动小车11上还安装有支撑平台13，支撑平台13用来安装翻转支撑机构6。移动小车11上还安装有控制柜9，液压控制系统的部分控制部件安装在控制柜9内，控制柜9主要用来安装电控系统的部件，控制柜9上还可以设有显示器，以便对运行参数、状态进行观察。

移动小车11上的翻转支撑机构6用来支撑和调节支撑框架3，使支撑框架3转动调节到合适的角度位置，以便进行运输或定位。

支撑框架3上连接有修复机构4、伸缩臂组件7、内撑组件8等部件，支撑框架3上部件重量大、重心高，移动运输过程中，稳定性差，存在安全隐患。支撑框架3连接在翻转支撑机构6上，支撑框架3的角度可调节，并且翻转支撑机构6对支撑框架3进行限位，能够降低支撑框架3的重心，提高稳定性。并且，翻转支撑机构6调节支撑框架3的角度位置后，支撑框架3能够在倾斜车厢壁面上进行定位，适用范围更加广泛。

具体的，翻转支撑机构6的支撑部包括翻转支撑架34和支撑座32，翻转支撑架34连接在移动小车11上，支撑座32固定连接在翻转支撑架34上，支撑框架3上设有翻转连接轴36，支撑座32上设有与翻转连接轴36相适配的凹槽。

翻转支撑架34包括连接在支撑平台13上的矩形框架、沿矩形框架向上延伸形成的三角形侧支撑架，侧支撑架在矩形框架的两侧对称设置，支撑座32设置在侧支撑架的顶部。

支撑框架3包括矩形的主体框架30和在主体框架30两侧对称设置的侧连接框架35，主体框架30的两侧对称设置有翻转连接轴36，翻转连接轴36转动连接在支撑座32内。支撑框架3的主体框架30上滑动连接修复机构4，两个侧连接框架35内均连接有下夹钳组件10。

驱动部包括两端分别铰接翻转支撑架34和支撑框架3的翻转驱动液压缸33，翻转驱动液压缸33驱动支撑框架3绕翻转连接轴36转动，通过翻转驱动液压缸33的行程来调节支撑框架3的调节角度，操作简便。翻转驱动液压缸33一端铰接连接在矩形框架的中间梁上、另一端铰接连接在主体框架30的下横梁上。

液压控制系统对翻转驱动液压缸33进行控制，图中未示意翻转驱动液压缸33的驱动回路，翻转驱动液压缸33的驱动回路可以与上夹钳夹紧液压缸21的驱动回路相同。

更进一步的，结合图5、6所示，伸缩臂组件7上连接有摆动驱动单元，摆动驱动单元驱动内撑组件8相对于伸缩臂组件7转动调节，以便对内撑组件8的角度位置进行调节。摆动驱动单元包括内撑摆动电机38、摆动驱动齿轮39、摆动齿轮41、连接环40和连接座42，内撑摆动电机38连接在伸缩臂组件7端部的连接座42上，内撑摆动电机38连接摆动驱动齿轮39，摆动驱动齿轮39与摆动齿轮41相互啮合，摆动齿轮41转动连接在连接座42上，连接环40固定连接在摆动齿轮41上，内撑组件8固定连接在连接环40上。

内撑摆动电机38的外壳固定连接在连接座42上，内撑摆动电机38的输出轴贯穿连接座42并连接摆动驱动齿轮39，摆动驱动齿轮39驱动摆动齿轮41转动，摆动齿轮41的转动轴转动连接在连接座42上，摆动齿轮41带动连接环40转动调节，连接环40内固定内撑组件8的双头液压缸28的外壁上。通过齿轮传动带动内撑组件8转动调节，调节精度高、传动稳定性好。

两组伸缩臂组件7和两组内撑组件8的结构相同、安装方式相同、液压驱动原理相同，如图3所示，只示意了一组伸缩臂驱动回路和一组内撑驱动回路。

更进一步的，结合图1-4所示，支撑框架3上连接有安装座1，安装座1在支撑框架3的顶部对称设置，每个安装座1上均连接有伸缩臂组件7，伸缩臂组件7的转动驱动单元连接在安装座1上。伸缩臂组件7和内撑组件8通过设置在安装座1上的方式，在每台设备上设有两组，增大了内撑组件8的顶撑范围，进而扩大修复作业范围，减少设备的移动，提高作业效率。

伸缩臂组件7设为两级伸缩调节，即伸缩臂组件7包括两个液压缸，分别为一级伸缩臂液压缸26、二级伸缩臂液压缸27，两级调节使调节范围更广、控制更加精准。

结合图2所示，安装座1上还连接有上夹钳组件12，上夹钳组件12的上夹钳夹紧液压缸21伸缩调节，以调节上夹钳夹紧液压缸21与安装座1上定位面的间距，进而对车厢顶部进行夹持定位。

液压控制系统还包括上夹钳驱动子系统和下夹钳驱动子系统，上夹钳驱动子系统和下夹钳驱动子系统均包括电磁换向阀24、叠加式溢流阀23、叠加式液压锁22。

上夹钳驱动回路包括第六叠加式液压锁22、第六叠加式溢流阀23、第六电磁换向阀24。

结合图1、2、7所示，下夹钳组件10安装在支撑框架3两侧的侧连接框架35上，下夹钳组件10通过下夹钳夹紧液压缸25的伸缩调节以及手动调节配合对车厢壁面的底部进行定位。

下夹钳驱动回路包括第五叠加式液压锁22、第五叠加式溢流阀23、第五电磁换向阀24。

上夹钳组件12与下夹钳组件10，分别设置于支撑框架3的上、下两侧，用于固定铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备于待焊接的车体上。

本实施例还包括修复机构4，修复机构4连接在支撑框架3上，支撑框架3上连接有升降调节组件2，升降调节组件2带动修复机构4在支撑框架3上升降调节。升降调节组件2包括转动连接在支撑框架3上的丝杆、用于驱动丝杆的电机、与丝杆相适配的丝母，丝母连接在修复单元的修复框架5上，电机驱动丝杆转动带动丝母升降移动，修复框架5与丝母同步移动，实现修复机构4的升降调节过程。

具体的，支撑框架3的主体框架30上设有升降滑轨31，修复框架5滑动连接在升降滑轨31上，升降滑轨31对修复机构4起到导向作用。支撑框架3上的丝杆贯穿安装座1，用于驱动丝杆的电机外壳固定连接在安装座1顶部。

修复机构4上设有环形焊接单元，环形焊接单元包括焊接头、焊接驱动齿轮、焊接从动齿轮，焊接驱动齿轮与焊接从动齿轮相互啮合，焊接头连接在焊接从动齿轮上，焊接头随焊接从动齿轮转动，使焊接头能够形成环形焊接路径。

更进一步的，焊接头在焊接从动齿轮上的径向位置可调节，以便调节焊接头的环形焊接路径的径向尺寸，以适于不同尺寸的修复面积的修复焊接。焊接头在焊接从动齿轮上的径向位置调节，焊接头通过螺丝杆调节径向位置，螺丝杆一端与焊接从动齿轮固定，另一端与焊接头固定，通过拧转螺丝杆就能调节两者相对位置。

螺丝杆靠近螺栓头的部位通过销固定在焊接从动齿轮上，另一端通过螺纹与焊接头主轴连接在一起，由于螺纹的作用，旋转螺丝杆即可实现搅拌头焊接半径的改变。

液压控制系统还包括伸缩臂驱动子系统，伸缩臂驱动子系统包括一级伸缩臂回路、二级伸缩臂回路，一级伸缩臂回路和二级伸缩臂回路均包括电磁换向阀24和叠加式溢流阀23；

伸缩臂组件7的一级伸缩驱动回路包括第四叠加式溢流阀23、第四电磁换向阀24；伸缩臂组件7的二级伸缩驱动回路包括第三叠加式溢流阀23、第三电磁换向阀24。

安装座1内还安装有用于驱动伸缩臂组件7、内撑组件8的各个阀件，靠近液压缸安装，以便对回路准确调控。

液压控制系统包括连接在油箱上的供油管路和回油管路，供油管路包括吸油滤油器15、液压泵16、单向阀17、电磁溢流阀14、压力表18，回油管路包括回油过滤器，油箱上设有液位计19。电动机驱动液压泵16将油箱内的液压油泵入电磁阀，在电磁阀的输出端与回油接口之间的环路内形成油压。

电磁溢流阀14主要用于控制系统的最高压力，保护液压的安全。实践中，其可以根据负载的大小成比例的调节系统的最大压力到一个合适的值。

上夹钳加紧液压缸、下夹钳加紧液压缸、一级伸缩臂液压缸26、二级伸缩臂液压缸27、双头液压缸28并联于电磁阀的输出端与回油接口之间的环路上。环路中靠近回油接口还串联有冷却器，用于冷却回流至回油接口的液压油。

一级伸缩臂液压缸26以及二级伸缩臂液压缸27通过油压调整伸缩臂组件7的长度，使伸缩臂组件7下端所连接的内撑组件8移动至待焊接的车体部位；双头液压缸28通过油压调整内撑组件8两端的伸出的长度，使内撑组件8两端的顶撑盘37分别顶住待焊接的车体的两侧内壁。

本实施例的修复设备，具有一套完善的液压控制系统，各控制单元并联连接后均与比例溢流阀和控制器相连接，由控制器进行控制，通过控制器发出的电信号来控制各机构组件电磁阀的开关，进而控制流向各执行机构(如，上夹钳夹紧液压缸21、下夹钳夹紧液压缸24、一级伸缩臂液压缸26、二级伸缩臂液压缸27、双头液压缸28等各液压缸)的流量，最终达到整个机械系统的刚性固定、控制各机构找准焊接部位并支撑保证搅拌焊接顺利进行的目的。

结合图1-7所示，本发明还提供一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的控制方法的优选实施例，包括移动小车11、液压控制系统、电控系统、翻转支撑机构6、上夹钳组件12、下夹钳组件10、修复机构4、伸缩臂组件7和内撑组件8；

移动小车11移动到待修复工件的位置；

液压控制系统的供油管路和回油管路之间充满液压油并形成油压；即电动机驱动液压泵16将油箱内的液压油泵入电磁阀，在电磁阀的输出端与回油接口之间的环路内形成油压；

翻转支撑机构6推送支撑框架3上的修复机构4移动到待修复工件的位置，进行初步定位，即翻转驱动液压缸33伸缩调节驱动支撑框架3转动到合适位置；

液压控制系统驱动上夹钳组件12夹持在待修复工件的上端，液压控制系统驱动下夹钳组件10夹持在待修复工件的下端；

液压控制系统驱动伸缩臂组件7伸缩调节，电控系统驱动伸缩臂组件7转动调节，液压控制系统驱动内撑组件8伸缩调节，电控系统驱动内撑组件8转动调节，直至伸缩臂组件7与内撑组件8定位；伸缩臂组件7和内撑组件8的伸缩调节、转动调节交替进行，以便将内撑组件8上的顶撑盘37准确支撑在车厢的内壁上；

调节双头内撑液压缸内的油压以驱动内撑组件8两端伸出合适的长度，使内撑组件8两端的顶撑盘37分别顶住待焊接的车体的两侧内壁；

内撑组件8定位后，液压控制系统调节内撑组件8的顶撑压力，以便调节焊接质量；通过减压阀29控制双头液压缸28的压力，使其压力不同于系统压力，实现压力的可调节，保证摩擦搅拌焊的焊接质量。

通过控制双头液压缸28的输入端与电磁阀的输出端之间串联的叠加式液压锁22的开关状态，保持双头液压缸28所在的回路中的油压稳定，以保持内撑组件8两端的顶撑盘37分别牢固的顶住待焊接的车体的两侧内壁。

液压控制系统的供油管路和回油管路之间充满液压油的过程，根据负载的大小，控制电磁阀的开关状态以控制环路内的最高油压。

其中，伸缩臂组件7设为两级伸缩，通过第四电磁换向阀24和第三电磁换向阀24的开关状态调节，控制一级伸缩臂液压缸26和二级伸缩臂液压缸27内的油压，以驱动所述伸缩臂组件7伸长或缩短，使伸缩臂组件7下端所连接的内撑组件8移动至待焊接的车体部位。

液压控制系统的具体运行过程：

控制器输出控制信号启动电动机，电动机驱动液压泵16，液压泵16将油箱内的液压油经比例阀进行压力和流量控制后从阀板的左端口输送至阀板内并形成油压，此时阀板内的液压油在电磁阀的控制下从出油接口流入各个液压缸内，从而使各油缸在油压的作用下开始工作，首先将上夹钳加紧液压缸、下夹钳加紧液压缸通过油压加紧，使得设备固定于车体上，实现设备整体与车体的刚性连接；接着通过一级伸缩臂液压缸26、二级伸缩臂液压缸27，调整内撑组件8的顶撑盘37至车体破损部位(即找到摩擦搅拌焊接位置)；然后通过电磁阀控制伸长双头液压缸28，直至顶撑盘37顶住车厢内部两侧，使得焊接部位得到支撑。最终实现对车体破损部位的摩擦搅拌焊接修复。

由此液压油从油箱经液压泵16、电磁溢流阀14、单向阀17后流至各个油缸后形成了上述液压回路的工作部分。

而从油缸的出油口流出的液压油经回油接口后回流至阀板内，此时回流至阀板内的液压油在相应电磁阀的控制下从阀板的右端口流至冷却器中进行冷却，冷却后的液压油经管道最终回流至油箱内，至此，从油缸的出油口流出的液压油经阀板、冷却器回流至油箱内后形成了上述液压回路的液压冷却部分。由此，用于修复设备的液压系统实现了液压油的循环利用。

优选的，上述的系统还可进一步增加电磁换向阀24、减压阀29、叠加式液压锁22。

通过液压锁把回路锁住，不让回路油液有流动，确保上夹钳夹紧液压缸21、下夹钳夹紧液压缸24和双头液压缸28在焊接过程中承受一定载荷的情况下仍能保持其位置静止不动及压力恒定。

本发明的技术方案现对于现有技术的优点在于：提供了一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的液压系统，该系统主要是对上夹钳组件12、伸缩臂组件7及内撑组件8进行压力控制，以实现将修复机构4固定在车厢墙板破损处，并得以完成相应的摩擦搅拌焊修复工作。系统结构简单，减少了各种调速阀和节流缓冲阀的使用，减少机构运行过程中产生的冲击和振动，降低故障的发生，维修方便。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，包括支撑框架、伸缩臂组件、内撑组件和液压控制系统，所述伸缩臂组件连接在所述支撑框架上，所述内撑组件转动连接在所述伸缩臂组件上，所述内撑组件顶撑在待修复工件的壁面上；

所述液压控制系统包括内撑驱动子系统，所述内撑驱动子系统包括双头液压缸、第一支撑回路和第二支撑回路，所述双头液压缸的两端分别顶撑在待修复工件的待修复壁面及其相对壁面上，所述第一支撑回路和所述第二支撑回路分别驱动所述双头液压缸的两个伸缩杆相对于缸体伸出或回缩，所述第一支撑回路和第二支撑回路内压力流体的压力可调节，所述双头液压缸的缸体内压力流体的压力增大或缩小使所述双头液压缸的伸缩杆对待修复壁面及其相对壁面的支撑作用力增大或缩小；

所述第一支撑回路和所述第二支撑回路均包括换向阀、调压阀、液压锁，所述换向阀用于调节回路的压力流体流向，所述调压阀用来调节流入所述双头液压缸的两个缸体内压力流体的压力，所述液压锁用于锁止其所在回路，所述伸缩杆定位后，所述伸缩杆所在回路的所述液压锁锁止。

2.根据权利要求1所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，还包括翻转支撑机构和移动小车，所述翻转支撑机构固定在所述移动小车上，所述翻转支撑机构包括用于驱动所述支撑框架转动的驱动部、用于所述支撑框架转动连接的支撑部，所述驱动部驱动所述支撑框架相对于所述支撑部转动。

3.根据权利要求2所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，所述翻转支撑机构的支撑部包括翻转支撑架和支撑座，所述翻转支撑架连接在所述移动小车上，所述支撑座固定连接在所述翻转支撑架上，

所述支撑框架上设有翻转连接轴，所述支撑座上设有与所述翻转连接轴相适配的凹槽；

所述驱动部包括两端分别铰接所述翻转支撑架和所述支撑框架的翻转驱动液压缸。

4.根据权利要求1所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，所述伸缩臂组件上连接有摆动驱动单元，所述摆动驱动单元包括内撑摆动电机、摆动驱动齿轮、摆动齿轮、连接环和连接座，所述内撑摆动电机连接在所述伸缩臂组件端部的所述连接座上，所述内撑摆动电机连接所述摆动驱动齿轮，所述摆动驱动齿轮与所述摆动齿轮相互啮合，所述摆动齿轮转动连接在所述连接座上，所述连接环固定连接在所述摆动齿轮上，所述内撑组件固定连接在所述连接环上。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，所述支撑框架上连接有安装座，所述安装座在所述支撑框架的顶部对称设置，每个所述安装座上均连接有所述伸缩臂组件，所述伸缩臂组件的转动驱动单元连接在所述安装座上；

所述安装座上还连接有上夹钳组件。

6.根据权利要求1所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，还包括修复机构，所述修复机构连接在所述支撑框架上，所述支撑框架上连接有升降调节组件，所述升降调节组件带动所述修复机构在所述支撑框架上升降调节；

所述修复机构上设有环形焊接单元，所述环形焊接单元包括焊接头、焊接驱动齿轮、焊接从动齿轮，所述焊接驱动齿轮与所述焊接从动齿轮相互啮合，所述焊接头连接在所述焊接从动齿轮上，所述焊接头在所述焊接从动齿轮上的径向位置可调节。

7.根据权利要求1所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，所述液压控制系统还包括伸缩臂驱动子系统，所述伸缩臂驱动子系统包括一级伸缩臂回路、二级伸缩臂回路，所述一级伸缩臂回路和二级伸缩臂回路均包括换向阀和叠加式溢流阀；

所述液压控制系统还包括上夹钳驱动子系统和下夹钳驱动子系统，所述上夹钳驱动子系统和下夹钳驱动子系统均包括换向阀、叠加式溢流阀、液压锁。

8.根据权利要求1所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备，其特征在于，所述液压控制系统包括连接在油箱上的供油管路和回油管路，所述供油管路包括吸油过滤器、液压泵、单向阀、电磁溢流阀、压力表，所述回油管路包括回油过滤器，所述油箱上设有液位计。

9.一种应用于权利要求1至8中任意一项所述的铝合金车体摩擦搅拌焊修复设备的控制方法，其特征在于，

移动小车移动到待修复工件的位置；

液压控制系统的供油管路和回油管路之间充满液压油并形成油压；

翻转支撑机构推送支撑框架上的修复机构移动到待修复工件的位置；

液压控制系统驱动上夹钳组件夹持在待修复工件的顶部，液压控制系统驱动下夹钳组件夹持在待修复工件的底部；

液压控制系统驱动伸缩臂组件伸缩调节，电控系统驱动伸缩臂组件转动调节，液压控制系统驱动内撑组件伸缩调节，电控系统驱动内撑组件转动调节，直至伸缩臂组件与内撑组件定位；

内撑组件定位后，液压控制系统调节内撑组件的顶撑压力。

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