CN112719563B - 摩擦焊定位停车方法及摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本申请属于焊接技术领域，尤其涉及一种摩擦焊定位停车方法及摩擦焊机，摩擦焊定位停车方法，包括以下步骤：设定第一转速和第一减速时长，第一转速大于摩擦焊电机的额定转速；摩擦焊电机进入定位停车阶段时，将摩擦焊电机的实时转速和第一转速进行比较，当实时转速小于或等于第一转速时，按照第一减速时长进行定位停车，当摩擦焊电机的实时转速大于第一转速时，先按照第一减速时长减速至第一转速，再根据摩擦焊电机的转动角度确定第二减速时长，按照第二减速时长进行定位停车。本方法能够显著降低定位停车过程中摩擦焊设备的力矩突变，实现了摩擦焊设备快速平稳的定位停车功能，显著降低了摩擦焊设备在定位停车过程中由于力矩突变而受到的冲击。

Description

摩擦焊定位停车方法及摩擦焊机

技术领域

本申请属于焊接技术领域，尤其涉及一种摩擦焊定位停车方法及摩擦焊机。

背景技术

摩擦焊接是利用工件金属焊接表面相互摩擦产生的热量将金属局部加热到塑性状态，然后在压力下完成焊接的一种焊接方法。摩擦焊的焊接质量好，焊接效率高，适用于焊接异种金属等优点使其得到了广泛的应用。

现有技术中，摩擦焊接通常会涉及定位停车。在定位停车阶段，需要先设定一个较低的准停速度，电机首先会减速到该准停速度，然后再匀速转动，并寻找减速点，找到减速点后，再切入位置环进行定位停车。这样定位停车过程便会分为速度模式减速阶段、速度模式匀速阶段和位置模式减速阶段，而上述三阶段中，减速阶段的减速力矩很大，速度模式匀速阶段的减速力矩又很小，因此会造成摩擦焊设备承受很大的力矩突变。

发明内容

本申请的目的在于提供一种摩擦焊定位停车方法，旨在解决现有技术中的摩擦焊设备在定位停车阶段会承受很大力矩突变的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

第一方面：提供一种摩擦焊定位停车方法，包括以下步骤：

S1：设定第一转速和第一减速时长，所述第一转速大于摩擦焊电机的额定转速；

S2：所述摩擦焊电机进入定位停车阶段时，将所述摩擦焊电机的实时转速和所述第一转速进行比较，当所述实时转速小于或等于所述第一转速时，按照所述第一减速时长进行定位停车，当所述摩擦焊电机的实时转速大于所述第一转速时，先按照所述第一减速时长减速至所述第一转速，再根据所述摩擦焊电机的转动角度确定第二减速时长，按照所述第二减速时长进行定位停车。

可选地，在所述步骤S2中，所述第二减速时长根据以下步骤确定：

S21：当所述第一减速时长减速至所述第一转速时，确定所述摩擦焊电机的角度位置和定位角度位置相差的转数；

S22：根据所述转数确定所述第二减速时长。

可选地，在所述步骤S22中，在确定所述转数后，利用以下公式计算得出所述第二减速时长：

其中，t1为所述第一减速时长，t2为所述第二减速时长，n1为所述第一转速，x为所述转数。

可选地，所述摩擦焊电机的角度位置根据所述摩擦焊电机的编码器确定。

本申请实施例至少具有如下的有益效果：本申请实施例提供的摩擦焊定位停车方法，通过首先设定第一转速和第一减速时长，并使得第一转速大于摩擦焊电机的额定转速；其次在摩擦焊电机进入定位停车阶段时，在摩擦焊电机的实时转速小于或等于第一转速时，即按照第一减速时长进行定位停车，这样摩擦焊电机在定位停车过程中便只有一个减速度，不存在匀速阶段，从而可显著降低定位停车过程中摩擦焊设备的力矩突变。而当摩擦焊电机的实时转速大于第一转速时，则可首先按照第一减速时长减速至第一转速；再根据摩擦焊电机的转动角度确定第二减速时长，按照第二减速时长进行定位停车。这样整个定位停车过程便只有两个减速度，同样避免了匀速阶段，从而也显著降低了定位停车过程中摩擦焊设备的力矩突变，实现了摩擦焊设备快速平稳的定位停车功能，显著降低了摩擦焊设备在定位停车过程中由于力矩突变而受到的机械冲击。

第二方面，提供一种摩擦焊机，包括控制模组、主轴和用于带动所述主轴转动的电机，所述控制模组与所述电机电连接，所述摩擦焊机采用上述的摩擦焊定位停车方法完成定位停车阶段。

可选地，所述电机为伺服电机、同步电机或异步电机。

可选地，所述控制模组包括伺服驱动器和运动控制模块，所述伺服驱动器和所述伺服电机相连接，所述运动控制模块和所述伺服驱动器电连接。

本申请实施例提供的摩擦焊机，由于采用上述的摩擦焊定位停车方法完成定位停车阶段，如此便显著降低了摩擦焊机在定位停车过程中产生的力矩突变，实现了摩擦焊机快速平稳的定位停车功能，显著降低了摩擦焊机在定位停车过程中由于力矩突变而受到的机械冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的摩擦焊三阶段示意图；

图2为现有的摩擦焊定位停车过程的速度曲线和转矩曲线；

图3为本申请实施例提供的摩擦焊定位停车方法的步骤图；

图4为本申请实施例提供的摩擦焊定位停车过程的速度曲线和转矩曲线；

图5为本申请实施例提供的摩擦焊定位停车过程的另一种速度曲线和转矩曲线。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。如图1所示，图1为摩擦焊接过程的三阶段示意图，摩擦焊接过程主要包括摩擦阶段、速度控制减速阶段和位置控制减速阶段，在位置控制减速阶段后，根据摩擦焊的工艺要求，通常还有几秒的顶锻过程。如图2所示，在现有技术中，速度控制减速阶段的转矩突变很大(参见图2中T1时间点和T2时间点，在T1时间点，转矩由最大突变为接近0，在T2时间点，转矩由接近0突变至最大)。

如图3～5所示，本申请实施例提供了一种摩擦焊定位停车方法，包括以下步骤：

S1：设定第一转速和第一减速时长(如图4和图5中t1所示)，第一转速大于摩擦焊电机的额定转速；

S2：摩擦焊电机进入定位停车阶段时，作为本申请实施例的摩擦焊定位停车方法的第一种工作模式：将摩擦焊电机的实时转速和第一转速进行比较，当实时转速小于或等于第一转速时，按照第一减速时长进行定位停车。在第一种工作模式下，摩擦焊电机可根据当前的转速自动寻找减速点并减速至第一转速，再按照第一减速时长进行定位停车。

作为本申请实施例的摩擦焊定位停车方法的第二种工作模式：当摩擦焊电机的实时转速大于第一转速时，先按照第一减速时长减速至第一转速，再根据摩擦焊电机的转动角度确定第二减速时长(如图4和图5中t2所示)，按照第二减速时长进行定位停车。

如此，通过设置摩擦焊定位停车方法的上述两种工作模式，如此则有效兼顾了摩擦焊电机的实时转速小于、等于或大于第一转速的三种实际转速状态。

以下对本申请实施例提供的摩擦焊定位停车方法做进一步说明：本申请实施例提供的摩擦焊定位停车方法，通过首先设定第一转速和第一减速时长，并使得第一转速大于摩擦焊电机的额定转速；其次在摩擦焊电机进入定位停车阶段时，在摩擦焊电机的实时转速小于或等于第一转速时，即按照第一减速时长进行定位停车，这样摩擦焊电机在定位停车过程中便只有一个减速度，不存在匀速阶段，从而可显著降低定位停车过程中摩擦焊设备的力矩突变。而当摩擦焊电机的实时转速大于第一转速时，则可首先按照第一减速时长减速至第一转速；再根据摩擦焊电机的转动角度确定第二减速时长，按照第二减速时长进行定位停车。这样整个定位停车过程便只有两个减速度，同样避免了匀速阶段，从而也显著降低了定位停车过程中摩擦焊设备的力矩突变，实现了摩擦焊设备快速平稳的定位停车功能，显著降低了摩擦焊设备在定位停车过程中由于力矩突变而受到的机械冲击。

在本申请的另一些实施例中，在步骤S2中，第二减速时长根据以下步骤确定：

S21：当第一减速时长减速至第一转速时，确定摩擦焊电机的角度位置和定位角度位置相差的转数；

S22：根据转数确定第二减速时长。

具体地，在步骤S22中，首先可确定出摩擦焊电机的角度位置和定位角度位置相差的转数，也即为确定出摩擦焊电机的角度位置和定位角度的角度差，并将该角度差用转数来表示，比如0.5转。转数具有正负值，以此来表述不同的角度差方向，通常情况下转数大于或等于-0.5转且小于或等于0.5转。在确定转数后，即可根据转数确定第二减速时长，如此便实现了第二减速时长的精确获取。

在本申请的另一些实施例中，在步骤S42中，在确定转数后，利用以下公式计算得出第二减速时长：

其中，t1为第一减速时长，t2为第二减速时长，n1为第一转速，x为转数。转数x的计算方式为定位角度的角度值和摩擦焊电机的实时角度值的差值除以360°，如果该值大于0.5转，则减去1，如果小于-0.5转，则加上1，使x值的范围满足：-0.5≤x≤0.5。

可以理解的是，上述摩擦焊电机的实时角度值为摩擦焊电机按照第一减速时长计算的停车定位角度值。

示例性地，当需要定位的角度为30°，当前摩擦焊电机的角度是120°时，两者的差值为-90°，则-90°除以360°，得出x＝0.25r。

具体地，作为第二减速时长的具体计算方法，可采用直线减速来确定第二减速时长，即通过上述公式(1)，将得出的转数、第一转速和第一减速时长带入上述公式(1)即可得出第二减速时长。

示例性地，设定第一转速n1为1500rpm(即25rps)，t1为0.2s，x为0.5r，将上述数值代入公式(1)即可得t2为0.24s。

在本申请的另一些实施例中，摩擦焊电机上安装有编码器，摩擦焊电机的角度位置根据编码器确定。具体地，通过在摩擦焊电机上安装编码器，这样编码器即可实时获取摩擦焊电机的角度位置，从而可容易实现将摩擦焊电机的实时角度位置与设定的定位角度位置进行比较，从而得出两者的角度差值。

本申请实施例还提供了一种摩擦焊机，包括控制模组、主轴和用于带动主轴转动的电机，控制模组与电机电连接，摩擦焊机采用上述的摩擦焊定位停车方法完成定位停车阶段。

本申请实施例提供的摩擦焊机，由于采用上述的摩擦焊定位停车方法完成定位停车阶段，如此便显著降低了摩擦焊机在定位停车过程中产生的力矩突变，实现了摩擦焊机快速平稳的定位停车功能，显著降低了摩擦焊机在定位停车过程中由于力矩突变而受到的冲击。

在本申请的另一些实施例中，电机为伺服电机、同步电机或异步电机。具体地，电机可以是伺服电机、同步电机或异步电机的任一种，上述类型的电机只要具有编码器便均可应用于摩擦焊机内。

优选地，电机可以为伺服电机，如此可提升电机转速和转动位置控制的精确性，有利于定位停车过程的精确进行。

在本申请的另一些实施例中，控制模组包括伺服驱动器和运动控制模块，伺服驱动器和伺服电机相连接，运动控制模块和伺服驱动器电连接。具体地，摩擦焊机在定位停车过程中，可由运动控制模块根据摩擦焊定位停车方法的第一种工作模式或第二种工作模式向伺服驱动器发送指令，伺服驱动器再控制伺服电机选择相应的第一减速时长或第二减速时长，并以相应的减速度转动至定位角度，并在该定位角度停车。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种摩擦焊定位停车方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：设定第一转速和第一减速时长，所述第一转速大于摩擦焊电机的额定转速；

S2：所述摩擦焊电机进入定位停车阶段时，将所述摩擦焊电机的实时转速和所述第一转速进行比较，当所述实时转速小于或等于所述第一转速时，按照所述第一减速时长进行定位停车，当所述摩擦焊电机的实时转速大于所述第一转速时，先按照所述第一减速时长减速至所述第一转速，再根据所述摩擦焊电机的转动角度确定第二减速时长，按照所述第二减速时长进行定位停车；

在所述步骤S2中，所述第二减速时长根据以下步骤确定：

S21：当所述第一减速时长减速至所述第一转速时，确定所述摩擦焊电机的角度位置和定位角度位置相差的转数；

S22：根据所述转数确定所述第二减速时长；

在所述步骤S22中，在确定所述转数后，利用以下公式计算得出所述第二减速时长：

其中，t1为所述第一减速时长，t2为所述第二减速时长，n1为所述第一转速，x为所述转数。

2.根据权利要求1所述的摩擦焊定位停车方法，其特征在于：所述摩擦焊电机的角度位置根据所述摩擦焊电机的编码器确定。

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