CN1435290A - 摩擦焊机滑台控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦焊机滑台控制方法及装置，该方法通过调节电液比例换向调速阀(2)和比例溢流阀(3)，达到控制滑台(1)的运动方向、速度以及轴向压力的目的，整个装置的闭环控制由计算机(11)完成，包括信号的采集、比较与控制，参数的设置、打印与存储等。该装置包括连接在油缸(14)上的压力传感器(13)、A/D转换板(12)、D/A转换板(10)和V/I转换器都与电液比例换向调速阀(2)和电液比例溢流阀(3)电连接，形成计算机闭环控制。由于采用计算机闭环控制，可对油温变化、环境温度变化、焊接材质及表面状态的波动等，进行实时有效调节。参数调节方便，可靠性高，系统稳定性好，对油源适应性好，故障率低。

Description

摩擦焊机滑台控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种摩擦焊机滑台控制方法及装置。

背景技术

参照图4，摩擦焊机是一种机电液一体化设备，国内目前大多采用由电液换向阀、调速阀、电磁溢流阀等开关控制阀组成的液压施力系统，来控制摩擦焊机的滑台运动方向、速度和轴向压力。主要用2个压力控制阀、2个流量控制阀、3个方向控制阀共同来完成控制。在摩擦焊接过程中，这7个阀频繁交替动作，出现故障几率大。另外，这种液压施力系统只能使轴向压力参数呈阶跃性变化，无法进行闭环控制，不能对焊接过程中的干扰因素，如油温变化、环境温度变化、焊接材质及表面状态的波动等，进行实时有效调节。且压力、流速等参量由手动调节，调节不便，重现性较差。

美国著名的MTI公司和德国KUKA公司的摩擦焊机施力系统一般采用电液伺服控制系统。国内在摩擦焊机上也进行过电液伺服系统改造，但在实际生产过程中发现，电液伺服系统虽然动态响应速度快，可控性好，但对工作环境要求高，特别是对流体介质的清洁度要求十分苛刻，使得制造成本和维护费用居高不下，而且在材质、表面处理质量、系统清洁方面还存在一定程度的不足，导致电液伺服系统中关键部件电液伺服阀工作经常失灵，从而使摩擦焊机电液伺服系统不能正常工作，直接阻碍了计算机控制在摩擦焊接生产中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦焊机滑台控制方法及装置，通过计算机闭环控制，达到控制滑台1的运动方向、速度以及轴向压力。

一种摩擦焊机滑台控制方法，启动油泵4，同时给两位两通换向阀6的电磁铁加电，使整个装置处于加载状态，调整溢流阀7，使得电液比例溢流阀3的阀前压力，在摩擦焊机焊接过程中保持不变，其特征在于：通过调节电液比例换向调速阀2和比例溢流阀3，可控制滑台1的运动方向、速度以及轴向压力。

滑台1运动速度由电液比例换向调速阀2上给定的电流值调整。

摩擦焊机的摩擦压力、顶锻压力，均根据压力传感器13所测的油缸14无杆腔压力与设定值的差值，不断自动调整电液比例溢流阀3的给定电流来控制。

整个装置的闭环控制由计算机11完成，包括信号的采集、比较与控制，参数的设置、打印与存储等。

根据上述方法所设计的摩擦焊机滑台控制装置，包括滑台1、油缸14、油泵4、油箱5、两位两通换向阀6、溢流阀7，其特征在于：还包括连接在油缸14上的压力传感器13，压力传感器13经A/D转换板12连接到计算机11，计算机11经D/A转换板10、第一V/I转换器8和第二V/I转换器9与电液比例换向调速阀2和电液比例溢流阀3电连接，形成计算机闭环控制，电液比例换向调速阀2的输出口分别连接油缸14的无杆腔和有杆腔，压力输入口通过电液比例溢流阀3与油泵4相连接。

可用电液比例减压阀15取代电液比例溢流阀3。

可用三位四通换向阀17取代电液比例换向调速阀2，在三位四通换向阀17和电液比例溢流阀3之间增加一个电液比例调速阀16。

本发明相比现有技术的优点在于：由于用电液比例换向调速阀2和电液比例溢流阀3代替了现有技术的7个阀，所以，使故障率降低。由于采用计算机闭环控制，可对油温变化、环境温度变化、焊接材质及表面状态的波动等，进行实时有效调节。参数调节方便，可靠性高，系统稳定性好，对油源适应性好。

附图说明

图1为摩擦焊机滑台控制装置示意图。

图2为摩擦焊机滑台控制装置第二种实施例示意图。

图3为摩擦焊机滑台控制装置第三种实施例示意图。

图4为摩擦焊机开关控制阀型滑台控制装置示意图。

图4为背景技术图。

图中1-滑台，2-电液比例换向调速阀，3-电液比例溢流阀，4-油泵，5-油箱，6-两位两通换向阀，7-溢流阀，8-第一V/I转换器，9-第二V/I转换器，10-D/A转换板，11-计算机，12-A/D转换板，13-压力传感器，14-油缸，15-电液比例减压阀，16-电液比例调速阀，17-三位四通换向阀，18-两位四通换向阀，19-调速阀，20-单向阀，21-减压阀。

具体实施方式

参照图1，摩擦焊接准备阶段，给电液比例溢流阀3以满量程大电流，使其处于截止状态，这时，电液比例换向调速阀2两侧比例电磁铁均不加电，亦处于截止状态，两位两通换向阀6的电磁铁也不加电，使整个装置处于卸荷状态，启动油泵4，准备工作完成。

给两位两通换向阀6的电磁铁加电，使整个装置处于加载状态。调整溢流阀7，使得电液比例溢流阀3的阀前压力，在摩擦焊机焊接过程中保持不变。

焊接过程中，当夹具系统夹紧时，电液比例换向调速阀2B侧比例电磁铁通电，压力油通过电液比例换向调速阀2进入油缸14右侧的无杆腔，滑台1快速向左侧运动。滑台1运动速度由电液比例换向调速阀2B侧比例电磁铁上给定的电流值调整。

当滑台进入工进位置时，将电液比例溢流阀3上的电流调整至摩擦压力所对应的电流值，并减小电液比例换向调速阀2B侧比例电磁铁的电流值，使滑台1以合适的低速向左侧运动。

当摩擦焊接的两侧工件接触后，进入摩擦压力闭环控制状态，计算机11根据压力传感器13所测的油缸14无杆腔压力与设定值的差值，不断自动调整电液比例溢流阀3的给定电流，使油缸14无杆腔压力与摩擦压力设定值保持一致。

当摩擦时间达到后，增大电液比例换向调速阀2B侧比例电磁铁的电流值，将电液比例溢流阀3上的电流调整至顶锻压力所对应的电流值，进入顶锻压力闭环控制状态，计算机11根据压力传感器13所测的油缸14无杆腔压力与设定值的差值，不断自动调整电液比例溢流阀3的给定电流，使油缸14无杆腔压力与顶锻压力设定值保持一致。

当设定的保压时间达到后，计算机11通过减小电液比例溢流阀3上的电流值，使油缸14无杆腔卸压。

电液比例换向调速阀2B侧比例电磁铁失电、2A侧比例电磁铁通电，压力油通过电液比例换向调速阀2进入油缸14的有杆腔，滑台1快速向右侧运动。滑台1运动速度由电液比例换向调速阀2上给定的电流值调整。

滑台运动到原位后，电液比例换向调速阀2失电，处于截止状态；两位两通换向阀6失电，使系统处于卸荷状态。完成一个焊接循环。

电液比例换向调速阀2和电液比例溢流阀3由计算机11通过D/A转换、V/I转换后控制，压力传感器13所测的数据通过A/D转换板12的转换传给计算机11。

图2是摩擦焊机滑台控制装置第二种实施例，滑台运动方向由电液比例减压阀15控制。其作用同电液比例溢流阀3。

图3是摩擦焊机滑台控制装置第三种实施例，滑台运动的方向由普通三位四通换向阀17控制，滑台运动的速度由电液比例调速阀16控制。虽然增加了一个电液比例调速阀16，但速度调节范围比单独用电液比例换向调速阀2宽。应用实施例：

滑台1由油缸14驱动着往复运动。电液比例换向调速阀2通过油缸14控制滑台1的运动方向及速度。电液比例溢流阀3控制油缸14无杆腔压力。油泵4提供液压系统的压力。油箱5提供系统所需的液压油。两位两通换向阀6控制系统是否建压。溢流阀7调整液压系统压力。第一V/I转换器8将电压信号转换为电流信号控制电液比例溢流阀3，第二V/I转换器9将电压信号转换为电流信号控制电液比例换向调速阀2。D/A转换板10将计算机11给出数字量转化为模拟量控制第一V/I转换器8和第二V/I转换器9。压力传感器13检测油缸14无杆腔压力，A/D转换板12将压力传感器13给出的模拟信号转换为数字量交计算机处理。计算机11完成信号的比较与控制，可进行参数设置、打印、存储等功能。该装置可以实现摩擦焊接过程中轴向压力的闭环控制、滑台进给速度的开环比例控制，轴向压力控制精度可达±2％。

根据摩擦焊机滑台控制方法所设计的装置，包括滑台1、油缸14、压力传感器13、电液比例换向调速阀2、电液比例溢流阀3、油泵4、油箱5、两位两通换向阀6、溢流阀7、两个V/I转换器--第一V/I转换器8和第二V/I转换器9、D/A转换板10、A/D转换板12、计算机11。滑台1连接在油缸14的活塞杆上，滑台1的往复运动由油缸14的无杆腔与有杆腔的油压控制，电液比例换向调速阀2的输出口分别连接油缸14的无杆腔和有杆腔，压力输入口通过电液比例溢流阀3与油泵4相连接，油泵4提供液压管路的压力，两位两通换向阀6控制液压管路的建压与卸压，溢流阀7用来调整液压管路的压力。第一V/I转换器8与D/A转换板10电连接，并与电液比例溢流阀3电连接，由第一V/I转换器8将电压信号转换为电流信号控制电液比例溢流阀3，第二V/I转换器9与D/A转换板10电连接，并与电液比例换向调速阀2电连接，第二V/I转换器9将电压信号转换为电流信号控制电液比例换向调速阀2。D/A转换板10将计算机11给出数字量转化为模拟量控制第一V/I转换器8和第二V/I转换器9。压力传感器13检测油缸14无杆腔压力，A/D转换板12将压力传感器13给出的模拟信号转换为数字量交计算机处理。计算机11完成信号的比较与控制，可进行参数设置、打印、存储等。

Claims (7)

1、一种摩擦焊机滑台控制方法，启动油泵(4)，同时给两位两通换向阀(6)的电磁铁加电，使整个装置处于加载状态，调整溢流阀(7)，使得电液比例溢流阀(3)的阀前压力，在摩擦焊机焊接过程中保持不变，其特征在于：通过调节电液比例换向调速阀(2)和比例溢流阀(3)，可控制滑台(1)的运动方向、速度以及轴向压力。

2、根据权利要求1所述的摩擦焊机滑台控制方法，其特征在于：滑台(1)运动速度由电液比例换向调速阀(2)上给定的电流值调整。

3、根据权利要求1所述的摩擦焊机滑台控制方法，其特征在于：摩擦焊机的摩擦压力与顶锻压力，均根据压力传感器(13)所测的油缸(14)无杆腔压力与设定值的差值，不断自动调整电液比例溢流阀(3)的给定电流来控制。

4、根据权利要求1所述的摩擦焊机滑台控制方法，其特征在于：整个装置的闭环控制由计算机(11)完成，包括信号的采集、比较与控制，参数的设置、打印与存储等。

5、根据权利要求1所述方法所设计的摩擦焊机滑台控制装置，包括滑台(1)、油缸(14)、油泵(4)、油箱(5)、两位两通换向阀(6)、溢流阀(7)，其特征在于：还包括连接在油缸(14)上的压力传感器(13)，压力传感器(13)经A/D转换板(12)连接到计算机(11)，计算机(11)经D/A转换板(10)、第一V/I转换器(8)和第二V/I转换器(9)与电液比例换向调速阀(2)和电液比例溢流阀(3)电连接，形成计算机闭环控制，电液比例换向调速阀(2)的输出口分别连接油缸(14)的无杆腔和有杆腔，压力输入口通过电液比例溢流阀(3)与油泵(4)相连接。

6、根据权利要求5所述的摩擦焊机滑台控制装置，其特征在于：可用电液比例减压阀(15)取代电液比例溢流阀(3)。

7、根据权利要求5所述的摩擦焊机滑台控制装置，其特征在于：可用三位四通换向阀(17)取代电液比例换向调速阀(2)，在三位四通换向阀(17)和电液比例溢流阀(3)之间增加一个电液比例调速阀(16)。

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