CN114012240B - 一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其步骤包括：a、初始状态校正与b、惯性摩擦焊接；其中，惯性摩擦焊接包括b₁、飞轮转动惯量调节与b₂、对待焊工件进行惯性摩擦焊；本申请方法采用包括装置本体（10）、驱动电机（20）、第一齿轮（30）、第二齿轮（40）、第三齿轮（50）、丝杠离合器（60）、第四齿轮（70）、第五齿轮（80）、丝杠（90）、主轴离合器（100）、主轴（110）、锥形飞轮盘（120）、质量滑块（130）、连杆（140）及连接构件（150）的飞轮调节装置。该方法针摩擦焊接中不同惯性或能量的需求，无需频繁更换飞轮、无需对更换飞轮后的精度与动平衡重新校正，从而实现转动惯量调节。

Description

一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法

技术领域

本发明涉及惯性摩擦焊技术领域，具体涉及一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法。

背景技术

摩擦焊接是目前装备制造业中轴对称件如棒材、管材等连接的主要焊接方法之一。针对传统熔化焊接方法难焊接的高合金钢如耐热钢、有色金属如铝合金等对热输入敏感的材料，摩擦焊凭借其低热输入、固相焊等优势，能够成功地实现同质及异质金属之间的有效连接。摩擦焊接包括连续驱动摩擦焊接和惯性摩擦焊接；连续驱动摩擦焊接通过主轴连续旋转，使得工件摩擦表面的热输入连续且恒定，但焊接过程中的总热输入量较难控制、焊接时间相对较长，因此采用连续驱动摩擦焊接异种材料时对于焊接参数选择的范围较窄、焊接使用范围窄；惯性摩擦焊接通过飞轮达到设定转速后脱离驱动电机，使得焊接工件端面在摩擦压力作用下相互接触并摩擦，通过飞轮的初始转速、质量以及尺寸、从而精确控制初始焊接热输入，相比于连续驱动摩擦焊接，惯性摩擦焊接头界面热输入更集中、接头变形区域更窄、可实现大截面构件焊接。

然而，现有的惯性摩擦焊接方法中，针对于不同惯性或者能量的需求，需要进行转速调节，除速度调节外、还需进行飞轮的更换，频繁更换飞轮一是浪费生产时间、降低生产效率，二是反复装卸飞轮会造成设备精度（即同轴度等参数）与动平衡收到破坏，需要重新校正，进一步浪费生产时间；同时，现有技术的惯性摩擦焊接方法再飞轮速度下降过程中无法进一步实现摩擦转速的调节（即只能按照既定的下降转速实现摩擦焊接），无法实现一些特殊的焊接需要；并且，现有技术的惯性摩擦焊接方法针对突发或特殊情况、需要立即中断焊接过程时，停机速度慢、对主轴与驱动电机损伤大、设备老化快、工艺成本高。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，本方法针对惯性摩擦焊接工艺中不同惯性或者能量的需求，无需频繁更换飞轮、无需对更换飞轮后的设备精度与动平衡进行重新校正，实现转动惯量调节，从而保证焊接效率、节省焊接时间；同时，该方法能够在焊接过程中进一步实现对摩擦转速的调节、能够有效实现在突发状况下的及时停机，保证特殊情况下的摩擦焊接以及设备的使用寿命、降低摩擦焊接设备的维护与保养成本。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：采用飞轮调节装置进行焊接，所述飞轮调节装置包括装置本体、驱动电机、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、丝杠离合器、第四齿轮、第五齿轮、丝杠、主轴离合器、主轴、锥形飞轮盘、质量滑块、连杆以及连接构件；所述装置本体包括支撑台、齿轮支架、离合器支架、转轴支架、丝杠支架以及主轴支架；所述支撑台上端面由左至右依次固定设置齿轮支架、离合器支架、转轴支架、丝杠支架与主轴支架；所述驱动电机输出端端部与所述齿轮支架转动连接且驱动电机输出端外壁固定套接一第一齿轮；所述第二齿轮设置在所述第一齿轮上侧且与第一齿轮啮合，所述第二齿轮固定套接在一第一传动轴上，所述第一传动轴远离第二齿轮的一端依次贯穿齿轮支架与离合器支架且与主轴离合器一端连接，所述第一传动轴分别与齿轮支架、离合器支架转动连接；所述第三齿轮设置在所述第一齿轮下侧且与第一齿轮啮合，所述第三齿轮固定套接在一第二传动轴上，所述第二传动轴远离第三齿轮的一端贯穿齿轮支架且与丝杠离合器一端连接，所述第二传动轴与齿轮支架转动连接；所述丝杠离合器另一端与一第三传动轴连接，所述第三传动轴依次贯穿离合器支架与转轴支架且第三传动轴位于离合器支架与转轴支架之间的外壁固定套接一第四齿轮，所述第三传动轴与离合器支架、转轴支架分别转动连接；所述第四齿轮上侧两端分别设置一第五齿轮且两个所述第五齿轮均与第四齿轮啮合，两个所述第五齿轮分别固定套接在一第四传动轴外壁，所述第四传动轴一端分别与所述离合器支架转动连接、另一端贯穿所述转轴支架且固定连接一丝杠，两根所述丝杠远离第四传动轴的一端分别与所述丝杠支架转动连接；所述主轴离合器另一端与所述主轴连接，所述主轴远离主轴离合器的一端依次贯穿转轴支架与主轴支架且主轴与转轴支架、主轴支架转动连接；所述主轴位于所述主轴支架左侧的外壁套接一锥形飞轮盘，所述锥形飞轮盘为由左向右直径逐渐增大的圆锥形结构、其中轴线与主轴中轴线共线，所述锥形飞轮盘外壁且饶其中轴线均匀开设若干导轨槽，所述导轨槽上分别滑动连接一质量滑块，所述质量滑块远离所述主轴支架的一端连接一连杆；所述连接构件包括滑动导环、推力轴承、连接支架以及丝杠套，所述滑动导环套接在主轴位于转轴支架与丝杠支架之间的外壁且滑动导环中轴线与主轴中轴线共线，所述连杆远离质量滑块的一端均与所述滑动导环连接，所述滑动导环上设置两个推力轴承，两根所述丝杠外壁分别套接一丝杠套，两个丝杠套均与一连接支架固定连接，所述连接支架远离所述丝杠套的一端（即连接支架的肋片部位）设置在两个推力轴承之间。

所述调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法具体为：

a、初始状态校正：通过断开主轴离合器、闭合丝杠离合器、启动驱动电机，将质量滑块调节至位于锥形飞轮盘远离主轴支架的一端，然后关闭驱动电机、断开丝杠离合器；待主轴静止后，再将待焊工件固定安装在主轴位于主轴支架的右侧一端；

b、惯性摩擦焊接：

b₁、飞轮转动惯量调节：首先断开主轴离合器、闭合丝杠离合器，根据待焊工件的大小、焊接参数控制驱动电机转动，使质量滑块滑动至锥形飞轮盘外壁的相对位置，实现飞轮转动惯量的调节；然后停止驱动电机运转、断开丝杠离合器；

b₂、对待焊工件进行惯性摩擦焊：断开丝杠离合器、闭合主轴离合器，同时启动驱动电机运转，从而使得主轴达到待焊接转速；断开主轴离合器、停止驱动电机运转，开始对待焊工件进行惯性摩擦焊接，直至完成焊接。

作进一步优化，若要在焊接过程中实现主轴转速调节，所述步骤b₂的焊接过程中重新闭合丝杠离合器、启动驱动电机，使得质量滑块向左侧（即远离主轴支架一侧）运动，实现焊接过程中主轴转速的调节，避免主轴与驱动电机重新连接损伤主轴或驱动电机。

优选的，上述质量滑块以一定的速度曲线移动（速度曲线根据经验总结以及大量实验确定），实现主轴转速维持不变、或以一定速度曲线降低、或以一定速度曲线增加。

作进一步优化，所述步骤b₁转动惯量调节与步骤b₂中使主轴达到待焊转速可合并为：先闭合主轴离合器、断开丝杠离合器，使主轴达到一定转速后，再连续性或间断性闭合丝杠离合器，使得质量滑块逐步滑移至锥形飞轮盘的指定位置；从而使得主轴与锥形飞轮盘在较小的初始转动惯量下得到提速，加快主轴的提速效率，进而提升摩擦焊接效率，使得驱动电机尽可能不在低转速、大扭矩状态下运行。

作进一步优化，所述支撑台上端面且位于所述齿轮支架左侧固定设置一驱动电机支座，所述驱动电机固定设置在驱动电机支座上。

作进一步优化，所述第一传动轴与所述齿轮支架、离合器支架之间，所述第二传动轴与所述齿轮支架之间，所述第三传动轴及第四传动轴与所述离合器支架、转轴支架之间，所述丝杠与所述丝杠支架之间，所述主轴与所述转轴支架、主轴支架之间均通过滚珠轴承转动连接；滚珠轴承的大小根据各个转轴的直径大小确定。

作进一步优化，所述主轴与所述锥形飞轮盘连接部位设置键槽，所述键槽内设置定位键，通过键槽与定位键配合实现锥形飞轮盘与主轴始终同步旋转。

优选的，所述导轨槽的数量为3～6根，对应所述质量滑块与连杆的数量为3～6个。

作进一步优化，所述连杆与所述质量滑块、所述滑动导环通过销钉结构转动连接，从而保证连杆与质量滑块、滑动导环之间能够发生类似机械手臂的同轴转动。

作进一步优化，所述滑动导环为一体化结构，包括法兰部、筒体部、连接耳以及摩擦片，所述筒体部套接在所述主轴外壁且其两端分别固定连接一法兰部，靠近所述锥形飞轮盘的法兰部一侧侧面且对应导轨槽设置连接耳，用于与连杆连接；靠近所述锥形飞轮盘的法兰部一侧侧面且饶其中轴线均匀设置摩擦片，所述摩擦片与连接耳异位（即不相互干涉），用于特殊或突发情况主轴的急停；所述锥形飞轮盘远离所述主轴支架一端的端面设置摩擦面，用于与摩擦片接触实现特殊或突发情况主轴的急停。

作进一步优化，若要在焊接过程中实现急停，所述步骤b₂中保持主轴离合器断开、闭合丝杠离合器，同时启动驱动电机运转，使得导圈向最右侧运动（即靠近主轴支架的一侧），从而使得摩擦片与摩擦面接触，实现紧急停机；同时，当滑动导环向最右侧运动时，质量滑块在连杆的带动下在锥形飞轮盘上向主轴最远端（即靠近主轴支架的一侧）运动，此时转动惯量逐渐增大到最大值、导致主轴转速降低，从而有利于降低意外风险发生以及伤害程度；通过降低主轴转速与摩擦停机的双重停机机制，在保证能够快速停机的基础上、提高主轴与驱动电机的使用寿命，避免他们在紧急停机时出现构件损伤。

作进一步优化，所述主轴支架右侧设置一装夹设备，用于装夹待焊工件，所述装夹设备与所述主轴贯穿主轴支架的一端固定连接。

作进一步优化，所述惯性摩擦焊接装置还包括控制设备，所述控制设备与所述驱动电机、所述丝杠离合器、所述主轴离合器电性连接。

本发明具有如下技术效果：

与现有技术相比，本申请能够自动调节焊接时所需的转动惯量、而无需更换飞轮，避免频繁、反复拆装飞轮浪费劳动生产力、影响焊接效率以及装置的精度与动平衡，从而保证焊接过程的连续性与流畅性，保证焊接精度、焊接质量以及降低焊接成本、减少焊接时间；同时，本申请能够实现在焊接过程中的转速调节（非调整能量），进而在一定范围内按照实际需要控制焊接转速，保证焊接效率与焊接质量，确保能够实现特定焊接需求；并且，本申请能够采取紧急制动，保证突发或特殊情况下的快速停机，无需驱动电机或主轴参与制动，保护驱动电机与主轴的使用寿命。

本申请方法对于主轴的初始状态提速，能够在较小的转动惯量下进行，待主轴速度提升到一定量级后再调整轴系的转动惯量，以此增加提速效率，进而提升生产效率；该装置能够使驱动电机等尽可能少的在低转速、大扭矩工况下运转，有利于提升装置的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例中飞轮调节装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中飞轮调节装置的装置本体的结构示意图。

图3为本发明实施例中飞轮调节装置（初始状态）的俯视图。

图4为图3的A-A向剖视图。

图5为图4的B向局部放大图。

图6为本发明实施例中飞轮调节装置（工作状态）的剖视图。

图7为本发明实施例中飞轮调节装置的锥形飞轮盘的结构示意图。

图8为本发明实施例中飞轮调节装置的滑动导环的结构示意图。

其中，10、装置本体；11、支撑台；12、齿轮支架；13、离合器支架；14、转轴支架；15、丝杠支架；16、主轴支架；17、驱动电机支座；20、驱动电机；30、第一齿轮；40、第二齿轮；400、第一传动轴；50、第三齿轮；500、第二传动轴；60、丝杠离合器；70、第四齿轮；700、第三传动轴；80、第五齿轮；800、第四传动轴；90、丝杠；100、主轴离合器；110、主轴；1101、键槽；1102、定位键；120、锥形飞轮盘；1201、导轨槽；1202、摩擦面；130、质量滑块；140、连杆；1400、销钉结构；150、连接构件；1501、滑动导环；15011、法兰部；15012、筒体部；15013、连接耳；15014、摩擦片；1502、推力轴承；1503、连接支架；1504、丝杠套；160、装夹设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1～8所示，一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：采用飞轮调节装置进行焊接，飞轮调节装置包括装置本体10、驱动电机20、第一齿轮30、第二齿轮40、第三齿轮50、丝杠离合器60、第四齿轮70、第五齿轮80、丝杠90、主轴离合器100、主轴110、锥形飞轮盘120、质量滑块130、连杆140以及连接构件150；装置本体10包括支撑台11、齿轮支架12、离合器支架13、转轴支架14、丝杠支架15以及主轴支架16；支撑台11上端面由左至右（如图1、图2所示）依次固定设置齿轮支架12、离合器支架13、转轴支架14、丝杠支架15与主轴支架16；驱动电机20输出端端部与齿轮支架12转动连接且驱动电机20输出端外壁固定套接一第一齿轮30；第二齿轮40设置在第一齿轮30上侧且与第一齿轮40啮合，第二齿轮40固定套接在一第一传动轴400上，第一传动轴400远离第二齿轮40的一端依次贯穿齿轮支架12与离合器支架13且与主轴离合器100一端连接，第一传动轴400分别与齿轮支架12、离合器支架13转动连接；第三齿轮50设置在第一齿轮30下侧且与第一齿轮30啮合，第三齿轮50固定套接在一第二传动轴500上，第二传动轴500远离第三齿轮50的一端贯穿齿轮支架12且与丝杠离合器60一端连接，第二传动轴500与齿轮支架12转动连接；丝杠离合器60另一端与一第三传动轴700连接，第三传动轴700依次贯穿离合器支架13与转轴支架14且第三传动轴700位于离合器支架13与转轴支架14之间的外壁固定套接一第四齿轮70，第三传动轴700与离合器支架13、转轴支架14分别转动连接；第四齿轮70上侧两端分别设置一第五齿轮80且两个第五齿轮80均与第四齿轮70啮合（第五齿轮80与主轴离合器100不干涉），两个第五齿轮80分别固定套接在一第四传动轴800外壁，第四传动轴800一端分别与离合器支架13转动连接、另一端贯穿转轴支架14且固定连接一丝杠90，两根丝杠90远离第四传动轴800的一端分别与丝杠支架15转动连接；主轴离合器100另一端与主轴110连接，主轴110远离主轴离合器100的一端依次贯穿转轴支架13与主轴支架16且主轴110与转轴支架13、主轴支架16转动连接；主轴110位于主轴支架16左侧的外壁套接一锥形飞轮盘120，锥形飞轮盘120为由左向右直径逐渐增大的圆锥形结构（如图1、图3、图4、图6所示）、其中轴线与主轴110中轴线共线，锥形飞轮盘120外壁且饶其中轴线均匀开设若干导轨槽1201，导轨槽1201上分别滑动连接一质量滑块130，质量滑块130远离主轴支架16的一端连接一连杆140；连接构件150包括滑动导环1501、推力轴承1502、连接支架1503以及丝杠套1504，滑动导环1501套接在主轴110位于转轴支架13与丝杠支架14之间的外壁且滑动导环1501中轴线与主轴110中轴线共线，连杆140远离质量滑块130的一端均与滑动导环1501连接，滑动导环1501上设置两个推力轴承1502，两根丝杠90外壁分别套接一丝杠套1504，两个丝杠套均1504与一连接支架1503固定连接，连接支架1503远离丝杠套1504的一端（即连接支架1503的肋片部位）设置在两个推力轴承1502之间。导轨槽1201的数量为3～6根，对应质量滑块130与连杆140的数量为3～6个（优选3根导轨槽1201，对应质量滑块130与连杆140的数量为3个，如图8所示）。

支撑台11上端面且位于齿轮支架12左侧固定设置一驱动电机支座17，驱动电机20固定设置在驱动电机支座17上。

第一传动轴400与齿轮支架12、离合器支架13之间，第二传动轴500与齿轮支架12之间，第三传动轴700及第四传动轴800与离合器支架13、转轴支架14之间，丝杠90与丝杠支架15之间，主轴110与转轴支架14、主轴支架16之间均通过滚珠轴承转动连接；滚珠轴承的大小根据各个转轴的直径大小确定（滚珠轴承的选用为本领域常规设计，本申请具体实施方式中不做过多论述）。

主轴110与锥形飞轮盘120连接部位设置键槽1201，键槽1201内设置定位键1202，通过键槽1201与定位键1202配合实现锥形飞轮盘120与主轴110始终同步旋转。

连杆140与质量滑块130、滑动导环1501通过销钉结构1400转动连接，从而保证连杆140与质量滑块130、滑动导环1501之间能够发生类似机械手臂的同轴转动。

滑动导环1501为一体化结构，包括法兰部15011、筒体部15012、连接耳15013以及摩擦片15014，筒体部15012套接在主轴110外壁且其两端分别固定连接一法兰部15011，靠近锥形飞轮盘120（即图示右侧）的法兰部15011一侧侧面且对应导轨槽1201设置连接耳15013，用于与连杆140连接；靠近锥形飞轮盘120（即图示右侧）的法兰部15011一侧侧面且饶其中轴线均匀设置摩擦片15014，摩擦片15014与连接耳15013异位（即不相互干涉），用于特殊或突发情况主轴110的急停；锥形飞轮盘120远离主轴支架16一端的端面（即图示左侧）设置摩擦面1202，用于与摩擦片15014接触实现特殊或突发情况主轴110的急停。

主轴支架16右侧设置一装夹设备160，用于装夹待焊工件，装夹设备16与主轴110贯穿主轴支架16的一端（即主轴110位于主轴支架16的右侧一端）固定连接。

惯性摩擦焊接装置还包括控制设备，控制设备与驱动电机20、丝杠离合器60、主轴离合器100电性连接，用于控制设备启停；主轴离合器100与丝杠离合器60之间通过单刀双掷开关控制，从而确保主轴离合器100断开、丝杠离合器60闭合，丝杠离合器60断开、主轴离合器100闭合，保证整个机构的顺畅运行。

调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法具体为：

a、初始状态校正：通过断开主轴离合器100、闭合丝杠离合器60、启动驱动电机20（即通过第一齿轮30、第三齿轮50、丝杠离合器60、第四齿轮70、第五齿轮80带动丝杠90转动，从而通过丝杠套1504与连接支架1503带动滑动导环1501在主轴110上滑动，进而通过连杆140实现质量滑块130在导轨槽1201上滑动），将质量滑块130调节至位于锥形飞轮盘120远离主轴支架16的一端（如图4所示），然后关闭驱动电机20、断开丝杠离合器60；待主轴110静止后，再将待焊工件固定安装在主轴110位于主轴支架16的右侧一端（即装夹设备16上）；

b、惯性摩擦焊接：

b₁、飞轮转动惯量调节：首先断开主轴离合器100、闭合丝杠离合器60，根据待焊工件的大小、焊接参数控制驱动电机20转动（即通过第一齿轮30、第三齿轮50、丝杠离合器60、第四齿轮70、第五齿轮80带动丝杠90转动，从而通过丝杠套1504与连接支架1503带动滑动导环1501在主轴110上滑动，进而通过连杆140实现质量滑块130在导轨槽1201上滑动），使质量滑块130滑动至锥形飞轮盘120外壁的相对位置（位置根据实际的经验参数判断），实现飞轮转动惯量的调节；然后停止驱动电机20运转、断开丝杠离合器60；

b₂、对待焊工件进行惯性摩擦焊：断开丝杠离合器60、闭合主轴离合器100，同时启动驱动电机20运转，从而使得主轴110达到待焊接转速；断开主轴离合器100、停止驱动电机20运转，开始对待焊工件进行惯性摩擦焊接，直至完成焊接。

若要在焊接过程中实现主轴转速调节，步骤b₂的焊接过程中重新闭合丝杠离合器60、启动驱动电机，使得质量滑块130向左侧（即远离主轴支架16一侧）运动，实现焊接过程中主轴110转速的调节，避免主轴与驱动电机重新连接损伤主轴110或驱动电机20。上述质量滑块130以一定的速度曲线移动（速度曲线根据经验总结以及大量实验确定），实现主轴110转速维持不变、或以一定速度曲线降低、或以一定速度曲线增加。即通过第一齿轮30、第三齿轮50、丝杠离合器60、第四齿轮70、第五齿轮80、丝杠90、丝杠套1504与连接支架1503带动滑动导环1501向左以既定的速度曲线移动（速度曲线根据经验总结以及大量实验确定），从而通过连杆140带动质量滑块130在锥形飞轮盘120上向左下方以相应的速度曲线运动，使得锥形飞轮盘120与质量滑块130的组合件的转动惯量下降，实现主轴110转速维持不变、或以一定速度曲线降低、或以一定速度曲线增加，从而实现对焊接过程中的转速调节（，当E不变时，J减小、W增大，反之J增大、w减小；当E减小时，J减小的速率比E减小速率更大，则w反而会增大、反之若J增大则w会快速降低）

步骤b₁转动惯量调节与步骤b₂中使主轴达到待焊转速可合并为：先闭合主轴离合器100、断开丝杠离合器60，使主轴110达到一定转速后，再连续性或间断性闭合丝杠离合器60，使得质量滑块130逐步滑移至锥形飞轮盘120的指定位置；从而使得主轴110与锥形飞轮盘120在较小的初始转动惯量下得到提速，加快主轴110的提速效率，进而提升摩擦焊接效率，使得驱动电机尽可能不在低转速、大扭矩状态下运行。

若要在焊接过程中实现急停，步骤b₂中保持主轴离合器100断开、闭合丝杠离合器60，同时启动驱动电机20运转，使得导圈1501向最右侧运动（即靠近主轴支架16的一侧），从而使得摩擦片15014与摩擦面1202接触，实现紧急停机；同时，当滑动导环1501向最右侧运动时，质量滑块130在连杆140的带动下在锥形飞轮盘120上向主轴110最远端（即靠近主轴支架16的一侧）运动，此时转动惯量逐渐增大到最大值、导致主轴110转速降低，从而有利于降低意外风险发生以及伤害程度；通过降低主轴110转速与摩擦停机的双重停机机制，在保证能够快速停机的基础上、提高主轴110与驱动电机20的使用寿命，避免它们在紧急停机时出现构件损伤。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：采用飞轮调节装置进行焊接，所述飞轮调节装置包括装置本体（10）、驱动电机（20）、第一齿轮（30）、第二齿轮（40）、第三齿轮（50）、丝杠离合器（60）、第四齿轮（70）、第五齿轮（80）、丝杠（90）、主轴离合器（100）、主轴（110）、锥形飞轮盘（120）、质量滑块（130）、连杆（140）以及连接构件（150）；所述装置本体（10）包括支撑台（11）、齿轮支架（12）、离合器支架（13）、转轴支架（14）、丝杠支架（15）以及主轴支架（16）；所述支撑台（11）上端面由左至右依次固定设置齿轮支架（12）、离合器支架（13）、转轴支架（14）、丝杠支架（15）与主轴支架（16）；所述驱动电机（20）输出端端部与所述齿轮支架（12）转动连接且驱动电机（20）输出端外壁固定套接一第一齿轮（30）；所述第二齿轮（40）设置在所述第一齿轮（30）上侧且与第一齿轮（30）啮合，所述第二齿轮（40）固定套接在一第一传动轴（400）上，所述第一传动轴（400）远离第二齿轮（40）的一端依次贯穿齿轮支架（12）与离合器支架（13）且与主轴离合器（100）一端连接，所述第一传动轴（400）分别与齿轮支架（12）、离合器支架（13）转动连接；所述第三齿轮（50）设置在所述第一齿轮（30）下侧且与第一齿轮（30）啮合，所述第三齿轮（50）固定套接在一第二传动轴（500）上，所述第二传动轴（500）远离第三齿轮（50）的一端贯穿齿轮支架（12）且与丝杠离合器（60）一端连接，所述第二传动轴（500）与齿轮支架（12）转动连接；所述丝杠离合器（60）另一端与一第三传动轴（700）连接，所述第三传动轴（700）依次贯穿离合器支架（13）与转轴支架（14）且第三传动轴（700）位于离合器支架（13）与转轴支架（14）之间的外壁固定套接一第四齿轮（70），所述第三传动轴（700）与离合器支架（13）、转轴支架（14）分别转动连接；所述第四齿轮（70）上侧两端分别设置一第五齿轮（80）且两个所述第五齿轮（80）均与第四齿轮（70）啮合，两个所述第五齿轮（80）分别固定套接在一第四传动轴（800）外壁，所述第四传动轴（800）一端分别与所述离合器支架（13）转动连接、另一端贯穿所述转轴支架（14）且固定连接一丝杠（90），两根所述丝杠（90）远离第四传动轴（800）的一端分别与所述丝杠支架（15）转动连接；所述主轴离合器（100）另一端与所述主轴（110）连接，所述主轴（110）远离主轴离合器（100）的一端依次贯穿转轴支架（14）与主轴支架（16）且主轴（110）与转轴支架（14）、主轴支架（16）转动连接；所述主轴（110）位于所述主轴支架（16）左侧的外壁套接一锥形飞轮盘（120），所述锥形飞轮盘（120）为由左向右直径逐渐增大的圆锥形结构、其中轴线与主轴（110）中轴线共线，所述锥形飞轮盘（120）外壁且饶其中轴线均匀开设若干导轨槽（1201），所述导轨槽（1201）上分别滑动连接一质量滑块（130），所述质量滑块（130）远离所述主轴支架（16）的一端连接一连杆（140）；所述连接构件（150）包括滑动导环（1501）、推力轴承（1502）、连接支架（1503）以及丝杠套（1504），所述滑动导环（1501）套接在主轴（110）位于转轴支架（14）与丝杠支架（15）之间的外壁且滑动导环（1501）中轴线与主轴（110）中轴线共线，所述连杆（140）远离质量滑块（130）的一端均与所述滑动导环（1501）连接，所述滑动导环（1501）上设置两个推力轴承（1502），两根所述丝杠（90）外壁分别套接一丝杠套（1504），两个丝杠套（1504）均与一连接支架（1503）固定连接，所述连接支架（1503）远离所述丝杠套（1504）的一端设置在两个推力轴承（1502）之间；

所述调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法具体为：

a、初始状态校正：通过断开主轴离合器（100）、闭合丝杠离合器（60）、启动驱动电机（20），将质量滑块（130）调节至位于锥形飞轮盘（120）远离主轴支架（16）的一端，然后关闭驱动电机（20）、断开丝杠离合器（60）；待主轴（110）静止后，再将待焊工件固定安装在主轴（110）位于主轴支架（16）的右侧一端；

b、惯性摩擦焊接：

b₁、飞轮转动惯量调节：首先断开主轴离合器（100）、闭合丝杠离合器（60），根据待焊工件的大小、焊接参数控制驱动电机转动，使质量滑块（130）滑动至锥形飞轮盘（120）外壁的相对位置，实现飞轮转动惯量的调节；然后停止驱动电机（20）运转、断开丝杠离合器（60）；

b₂、对待焊工件进行惯性摩擦焊：断开丝杠离合器（60）、闭合主轴离合器（100），同时启动驱动电机（20）运转，从而使得主轴（110）达到待焊接转速；断开主轴离合器（100）、停止驱动电机（20）运转，开始对待焊工件进行惯性摩擦焊接，直至完成焊接。

2.根据权利要求1所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述步骤b₂的焊接过程中重新闭合丝杠离合器（60）、启动驱动电机（20），使得质量滑块（130）向左侧运动，实现焊接过程中主轴（110）转速的调节。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述支撑台（11）上端面且位于所述齿轮支架（12）左侧固定设置一驱动电机支座（17），所述驱动电机（20）固定设置在驱动电机支座（17）上。

4.根据权利要求3所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述第一传动轴（400）与所述齿轮支架（12）、离合器支架（13）之间，所述第二传动轴（500）与所述齿轮支架（12）之间，所述第三传动轴（700）及第四传动轴（800）与所述离合器支架（13）、转轴支架（14）之间，所述丝杠（90）与所述丝杠支架（15）之间，所述主轴（110）与所述转轴支架（14）、主轴支架（16）之间均通过滚珠轴承转动连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述主轴（110）与所述锥形飞轮盘（120）连接部位设置键槽（1101），所述键槽（1101）内设置定位键（1102）。

6.根据权利要求1所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述滑动导环（1501）为一体化结构，包括法兰部（15011）、筒体部（15012）、连接耳（15013）以及摩擦片（15014），所述筒体部（15012）套接在所述主轴（110）外壁且其两端分别固定连接一法兰部（15011），靠近所述锥形飞轮盘（120）的法兰部（15011）一侧侧面且对应导轨槽（1201）设置连接耳（15013）；靠近所述锥形飞轮盘（120）的法兰部（15011）一侧侧面且饶其中轴线均匀设置摩擦片（15014），所述摩擦片（15014）与连接耳（15013）；所述锥形飞轮盘（120）远离所述主轴支架（16）一端的端面设置摩擦面（1202）。

7.根据权利要求6所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述步骤b₂中保持主轴离合器（100）断开、闭合丝杠离合器（60），同时启动驱动电机（20）运转，使得滑动导环（1501）向最右侧运动，从而使得摩擦片（15014）与摩擦面（1202）接触，实现紧急停机。

8.根据权利要求1所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述主轴支架（16）右侧设置一装夹设备（160），所述装夹设备（160）与所述主轴（110）贯穿主轴支架（16）的一端固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于调节惯性摩擦焊接转动惯量的方法，其特征在于：所述惯性摩擦焊接装置还包括控制设备，所述控制设备与所述驱动电机（20）、所述丝杠离合器（60）、所述主轴离合器（100）电性连接。

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