CN201931200U

CN201931200U - 用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机

Info

Publication number: CN201931200U
Application number: CN2010206036593U
Authority: CN
Inventors: 邱凯; 孙杰夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2020-11-12

Abstract

本申请涉及一种用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机。现有的摩擦焊机通过电气、液压、机械系统能量的层层转换，很难达到较高的尺寸控制精度。本实用新型包括：减速器(2)，所述的减速器(2)连接伺服电机，所述的减速器通过联轴器(3)连接丝杠(4)，所述的丝杠连接丝母(5)，所述的丝母固定连接床头箱(6)，所述的床头箱下面连接导轨(7)，所述的床头箱连接床头夹具(8)，所述的床头夹具连接旋转主轴(9)，所述的旋转主轴通过连接套(10)连接液压马达(11)，床尾夹具与所述的床头夹具安装在同一轴线上，所述的床尾夹具包括固定夹紧(12)和油缸组件(13)。本产品用于摩擦焊接。

Description

用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机

技术领域：

本实用新型涉及一种用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机。

背景技术：

摩擦焊接是两个待焊工件，如金属管与管、圆棒与圆棒、或管棒之间，焊接时做相对摩擦运动，利用摩擦生热的原理实现焊接的。

其中一个工件在旋转卡盘中被夹紧并高速旋转，另一个工件不转，在液压系统的作用下压向旋转工件，待焊工件之间产生摩擦，使得接触面及其附近温度升高并达到热塑性状态，在达到给定的时间、或达到规定的摩擦变形量时，就达到了焊接温度，界面氧化膜破碎，材料发生塑性变形与流动，通过界面元素扩散及再结晶冶金反应而形成焊接面。此时旋转主轴刹车，工件停止旋转并立即施加更大的轴向顶锻力，类似锻造的作用，因此焊接处的强度一般比母材更强，通常焊接小断面只需几秒钟，大吨位的摩擦焊机，焊接大型工件一般也不超过2分钟。

摩擦焊机一般均由下面几个部分组成：

主机(机械结构)：由电机、减速机、主轴箱、轴承、床身、直线导轨、旋转工件夹紧部件、固定工件夹紧部件、床尾箱等组成。

液压系统：由溢流阀、减压阀、换向阀、单向阀、液压泵、油箱、压力表、液压缸等组成；

电控系统：由电控柜和操作台组成，主要部件有断路器、触摸屏、PLC、继电器、电磁阀等。配合液压系统完成旋转工件夹紧、松开，固定工件夹紧、松开，焊接工件快进、工进、快退，自动控制三级加压等自动程序。控制系统设有报警、防过载等安全保护，使用更安全可靠；由于焊接零件的规格不同，焊接工艺参数可在触摸屏上根据需要进行修改，通过对摩擦时间、或变形量参数进行控制，保证了工件摩擦时间和变形量的一致性，按程序自动完成全部焊接工序。

润滑系统：润滑系统主要由滤油器、泵、溢流阀、压力表组成，主要为主轴箱内的运动部件如轴承等提供润滑，减轻机械阻力，延长设备使用寿命。

用户选择项：自动上、下料，车除(或冲除)外翻边毛刺，冲除内翻边毛刺，监视系统

关于轴向尺寸控制，由于摩擦焊接不使用任何焊剂、也不用任何辅助材料，完全靠自身的摩擦热量，及自身塑性变形焊接在一起，一部分材料被挤出形成翻边毛刺，因此焊接成的部件长度均小于焊接前两个零件长度之和，很难精确控制。一般传统的摩擦焊通常采用2种控制方法：

时间控制：利用可编程序控制器PLC或外部时间继电器予置一级摩擦、二级摩擦、顶锻时间实现焊接，对于轴向尺寸精度要求不高的可以采用时间控制方式。

位移控制：利用光栅尺、磁栅尺或编码器检测位移，通过计数器累计光栅尺或编码器的脉冲，在达到规定的尺寸时立即发出转下一工序或停止顶锻的指令。焊接过程通过光栅尺或编码器等测量传感器检测脉冲、再经继电器、电磁阀、换向阀、控制液压系统及液压缸活塞的位移。这样通过电气、液压、机械系统能量的层层转换，也很难达到较高的尺寸控制精度。

发明内容：

本实用新型的目的是针对上述存在的问题提供一种用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机，利用计算机或PLC可编程序控制器直接向伺服电机发出控制脉冲来控制位移，勉去电气、液压、机械系统的层层转换，大大提高焊接零件的轴向尺寸精度。

上述的目的通过以下技术方案实现：

用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机，其组成包括：减速器，所述的减速器连接伺服电机，所述的减速器通过联轴器连接丝杠，所述的丝杠连接丝母，所述的丝母固定连接床头箱，所述的床头箱下面连接导轨，所述的床头箱连接床头夹具，所述的床头夹具连接旋转主轴，所述的旋转主轴通过连接套连接液压马达，床尾夹具与所述的床头夹具安装在同一轴线上，所述的床尾夹具包括固定夹紧和油缸组件。

有益效果：

1.本实用新型直接向伺服电机发出控制脉冲来控制位移，免去电气、液压、机械系统的层层转换，大大提高焊接零件的轴向尺寸精度。通过小吨位的摩擦焊机实践证明采用伺服电机位移控制精度高于传统摩擦焊的时间控制、液压位移控制。摩擦焊伺服电机位移控制可以部分代替传统的液压系统控制，除了提高了轴向控制精度，还省去了一级、二级摩擦、顶锻液压缸，省去光栅尺、磁栅尺或编码器等测量传感器，简化了摩擦焊机的结构、电气、和液压系统的设计。目前国内外摩擦焊机尚无使用伺服电机用控制扭矩、速度的方法控制摩擦压力、顶锻压力及用伺服电机位置控制的方法控制焊接件轴向尺寸的先例。

2.本产品通过多次反复实验证明：焊接质量可靠，采用伺服电机位移控制精度高于传统摩擦焊的时间控制、液压位移控制。

附图说明：

图1是本实用新型的俯视图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是本实用新型的左视图。

具体实施方式：

实施例1：

用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机，其组成包括：伺服电机1，所述的伺服电机连接减速器2，所述的减速器通过联轴器3连接丝杠4，所述的丝杠连接丝母5，所述的丝母固定连接床头箱6，所述的床头箱下面连接导轨7，所述的床头箱连接床头夹具8，所述的床头夹具连接旋转主轴9，所述的旋转主轴通过连接套10连接液压马达11，床尾夹具与所述的床头夹具安装在同一轴线上，所述的床尾夹具包括固定夹紧12和油缸组件13。

工作过程：

伺服电机，经过减速器、联轴器、连接丝杠，而丝母则固定在床头箱上，当伺服电机旋转时，丝母将推动床头箱在导轨向前运动，形成摩擦压力。旋转主轴的动力来源是液压马达，液压马达带动主轴、床头夹具及被焊工件旋转，另一个不旋转的被焊工件则被床尾夹具和油缸组件夹紧，两个被焊工件在摩擦压力的作用下相对运动摩擦完成焊接。

先从顶锻力为5吨(50KN)的小型摩擦焊机开始实验。焊接件是多股铝塑胶线与铜板焊接或与钢螺杆侧面(铣平面)焊接。

焊接零件材料：铝-铜，铝-钢。

5吨(50KN)的小型摩擦焊机加压由伺服电机、通过联轴器滚珠丝杠驱动可移动的主轴箱完成进给和加压。因铝塑胶线很软刚度差不可能采用后顶式床尾箱，只能加大夹紧力以防止顶锻后退，旋转工件不是圆形可以不夹紧只需固定即可。

电控系统：由电控柜和操作台组成，主要部件有断路器、触摸屏、PLC、继电器、电磁阀等。配合液压系统完成固定工件夹紧、松开，可移动的主轴箱快进、工进、快退等自动程序。控制系统设有报警、防过载等保护，使用安全可靠；由于焊接零件的规格不同，焊接工艺参数可在触摸屏上根据需要进行修改，通过对主轴箱工进速度、及对伺服电机的扭矩或位移参数进行控制，保证了工件变形量和轴向压力的一致性，按程序自动完成全部焊接工序。

Claims

1.一种用伺服电机实现压力、位移控制的摩擦焊机，其组成包括：减速器，其特征是：所述的减速器连接伺服电机，所述的减速器通过联轴器连接丝杠，所述的丝杠连接丝母，所述的丝母固定连接床头箱，所述的床头箱下面连接导轨，所述的床头箱连接床头夹具，所述的床头夹具连接旋转主轴，所述的旋转主轴通过连接套连接液压马达，床尾夹具与所述的床头夹具安装在同一轴线上，所述的床尾夹具包括固定夹紧和油缸组件。