專利名稱：用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電磁離合器，尤其是涉及一種用于微型高速慣性摩擦 焊機(jī)的電磁離合器，其為小慣量、推挽式、花鍵齒結(jié)構(gòu)電磁離合器。二、 背景技術(shù)摩擦焊接作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低耗及環(huán)保的固態(tài)連接技術(shù)，在新 型材料、異質(zhì)材料及其制品的高可靠性連接中具有廣闊的市場(chǎng)前景。隨著微機(jī) 械及微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，摩擦焊接技術(shù)的發(fā)展方向之一是實(shí)現(xiàn)焊機(jī)的微型化 與高速化。微型高速慣性摩擦焊機(jī)是專門用于直徑為4)1.5 (J)5.0mm (棒材) 微細(xì)工件慣性摩擦焊接的專用設(shè)備，它主要由主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、計(jì)算 機(jī)測(cè)控系統(tǒng)及傳感與傳感器系統(tǒng)組成。焊機(jī)主軸及安裝在它上面的飛輪的轉(zhuǎn)速 高達(dá)50000 rpm，主軸軸系轉(zhuǎn)動(dòng)件(不含飛輪)的固有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為3. 2X10—5 kgm2， 主軸最大輸出功率為0. 058 KW;為滿足不同材質(zhì)及尺寸工件對(duì)焊接能量的要求， 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分級(jí)為三級(jí)，其值分別為3.7X10—3 kgm2、 1.56X10-3 kgm2、 4.83 X10—4 kgm2。在慣性摩擦焊接條件下，焊接能量主要由飛輪在慣性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所具有的轉(zhuǎn)動(dòng) 動(dòng)能供給，其大部分轉(zhuǎn)換為摩擦加熱功率。由于微細(xì)工件施焊時(shí)所需之焊接能 量甚小，故在電磁離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)， 一方面必須最大限度地減小其固有的轉(zhuǎn)
動(dòng)慣量，另一方面必須保證其在高速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下實(shí)現(xiàn)頻繁、迅速、可靠的接合 與分離。電磁離合器是微型高速慣性摩擦焊機(jī)主機(jī)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要軸系部 件，它主要用來(lái)使焊機(jī)的動(dòng)力源——電主軸(內(nèi)藏電機(jī)式主軸)與安裝有飛輪 的焊機(jī)主軸按焊接工藝的要求自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)接合或分離，其接合或分離的快速性 與可靠性直接關(guān)系著焊接過(guò)程的成敗。目前通常采用的電磁離合器，因其結(jié)構(gòu) 較復(fù)雜、外形尺寸較大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大、響應(yīng)欠靈敏，難以適應(yīng)微型高速慣性 摩擦焊工藝的要求。三、實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種用于微型高速 慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、響應(yīng)速 度快，可靠性高，能完全適應(yīng)微型高速慣性摩擦焊工藝的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其特殊之處在于包括外 套筒，端蓋板與外套筒連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈與線圈 骨架連接，左側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸，右側(cè)端蓋板中 孔設(shè)有與安裝有飛輪的焊機(jī)主軸軸體相連的另一外花鍵軸，以上兩個(gè)外花鍵軸 與內(nèi)花鍵套釆用花鍵連接。上述磁環(huán)采用稀土強(qiáng)永磁材料釹鐵硼材料制成，膠接于左、右兩側(cè)端蓋板 的環(huán)形凸臺(tái)上，上述磁環(huán)端面上膠合有橡膠墊圈。上述內(nèi)花鍵套、端蓋板、外套筒均采用導(dǎo)磁材料制成，外花鍵軸采用非導(dǎo)
磁材料制成。上述勵(lì)磁線圈通過(guò)繼電器與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電阻。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、響應(yīng)速度快，實(shí)現(xiàn)了 電磁離合器的小型化。2、 本實(shí)用新型采用推挽式勵(lì)磁磁路，能保證電磁離合器在高達(dá)數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的超 高轉(zhuǎn)速下頻繁、快速和可靠的離合，并能傳遞較大的摩擦峰值扭矩。3、 本實(shí)用新型在微型高速慣性摩擦焊接工況條件下，電磁離合器具有很高的運(yùn)行可靠性。四、
圖1為本實(shí)用新型電磁離合器分離時(shí)的示意圖； 圖2為本實(shí)用新型電磁離合器接合時(shí)的示意圖； 圖3為本實(shí)用新型中勵(lì)磁線圈的電源接線圖。圖4電磁離合器在微型高速慣性摩擦焊機(jī)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)中的布位圖。圖中，1-外套筒，2-端蓋板，3-內(nèi)花鍵套，4-外花鍵軸，5-外花鍵軸，6-勵(lì)磁線圈，7-線圈骨架，8-磁環(huán)，9-電主軸，10-電磁離合器，11-焊機(jī)主軸， 12-飛輪，13-旋轉(zhuǎn)夾具，14-旋轉(zhuǎn)側(cè)工件，15-移動(dòng)側(cè)工件，16-移動(dòng)夾具，17-推力油缸，18-床身，19-直線導(dǎo)軌，20-工作滑臺(tái)，21-繼電器，22-繼電器，23-壓敏電阻，24-橡膠墊圈。五具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型電磁離合器采用小慣量、推挽式、花鍵齒結(jié)構(gòu)，以花鍵齒機(jī)械
嵌合副作為接合元件。參見(jiàn)圖1和圖2，包括外套筒l，端蓋板2與外套筒1連 接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵(lì)磁線圈6，勵(lì)磁線圈6與線圈骨架7連接，左側(cè)端蓋 板2中孔設(shè)有與電主軸9軸體相連的外花鍵軸4，右側(cè)端蓋板2中孔設(shè)有與安裝 有飛輪12的焊機(jī)主軸11軸體相連的外花鍵軸5，外花鍵軸4和外花鍵軸5與內(nèi) 花鍵套3采用花鍵連接。根據(jù)磁路設(shè)計(jì)的要求，磁環(huán)8采用稀土強(qiáng)永磁材料釹 鐵硼材料制成，并將其膠接于左、右兩側(cè)端蓋板2的環(huán)形凸臺(tái)上，為防止內(nèi)花 鍵套3與磁環(huán)8吸合時(shí)產(chǎn)生沖擊，在磁環(huán)8端面上膠合了一定厚度的橡膠墊圈 24;內(nèi)花鍵套3、端蓋板2、外套筒1均采用導(dǎo)磁材料電工純鐵DT4A制成，外 花鍵軸4、外花鍵軸5采用非導(dǎo)磁材料1Crl8Ni9Ti不銹鋼制成。電磁離合器的 勵(lì)磁線圈6在其線圈骨架7上密繞而成，銅線有效線徑為0. 55 ram，繞線層數(shù)為 31層，每層匝數(shù)為61匝，勵(lì)磁電流為1.03 A。計(jì)算結(jié)果表明，電磁離合器產(chǎn) 生的最大吸力或斥力為4.5 kg，傳遞的最大扭矩為0. 045 kgm。參見(jiàn)圖3，電磁離合器的勵(lì)磁線圈6由直流電源(24VDC)供電，勵(lì)磁線圈6 通過(guò)繼電器21和繼電器22與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電阻23，勵(lì)磁 電流的方向由圖中繼電器21或繼電器22控制，壓敏電阻23的作用是用來(lái)保護(hù) 繼電器觸頭，防止在頻繁通斷電路時(shí)觸頭間產(chǎn)生電弧而損壞觸頭。參見(jiàn)圖1，當(dāng)電磁離合器處于分離狀態(tài)時(shí)，內(nèi)花鍵套3僅于外花鍵軸4嵌合; 參見(jiàn)圖2，當(dāng)繼電器9得電時(shí)，勵(lì)磁線圈6中通過(guò)正向勵(lì)磁電流，內(nèi)花鍵3在左 側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的斥力和右側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的吸力的共同作用即推挽態(tài)勢(shì)的作用下，加 速沿軸向向右移動(dòng)，其花鍵齒處于同時(shí)與外花鍵軸4、外花鍵軸5嵌合的狀態(tài)， 即電主軸9軸體與焊機(jī)主軸11接合，電磁離合器處于接合狀態(tài)；反之，當(dāng)繼電 器22得電(繼電器21失電)時(shí)，勵(lì)磁線圈6中通過(guò)反向勵(lì)磁電流，內(nèi)花鍵套3
在右側(cè)磁環(huán)8產(chǎn)生的斥力和左側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的吸力的共同作用即推挽態(tài)勢(shì)的作用 下，推挽去勢(shì)的共同作用下，加速沿軸向向左移動(dòng)，其花鍵齒與外花鍵軸4嵌 合，而與外花鍵軸5脫離，即焊機(jī)主軸與其動(dòng)力源分離，電磁離合器處于分離 狀態(tài)，只要通過(guò)焊機(jī)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)交替地改變勵(lì)磁線圈中勵(lì)磁電流的方向， 即可交替地控制電磁離合器的接合或分離。實(shí)際工作時(shí)，電磁離合器在微型高速慣性摩擦焊機(jī)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)中的布位 見(jiàn)圖4，焊機(jī)主軸11及安裝在它上面的飛輪12通過(guò)電磁離合器中的外花鍵軸4、 內(nèi)花鍵套3、外花鍵軸5與電主軸9相連。慣性摩擦焊接時(shí)，待焊工件的旋轉(zhuǎn)端 夾持于旋轉(zhuǎn)夾具13中，而其移動(dòng)端夾持于工作滑臺(tái)20上的移動(dòng)夾具16中，飛 輪12首先被加速到預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速(電磁離合器處于接合狀態(tài))，以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 的形式儲(chǔ)存焊接所需的能量，隨后焊機(jī)主軸11通過(guò)離合器與電主軸9脫離(電 磁離合器處于分離狀態(tài))，飛輪進(jìn)入慣性運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)移動(dòng)夾具16夾持的工件移動(dòng) 端在推力油缸17施加的軸向力的作用下，向旋轉(zhuǎn)端工件靠攏、接觸、并壓緊后， 處于慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的飛輪因受摩擦扭矩的阻尼作用，其轉(zhuǎn)速逐漸降低，儲(chǔ)存在飛輪 12中的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過(guò)被焊工件表面間的高速摩擦，逐漸將其大部分能量轉(zhuǎn)化為 熱能，并快速加熱摩擦表面及其近區(qū)金屬，直至飛輪能量耗盡而停止轉(zhuǎn)動(dòng)并保 壓一段時(shí)間后，焊接過(guò)程結(jié)束。
權(quán)利要求1、一種用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其特征在于包括外套筒(1)，端蓋板(2)與外套筒(1)連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵(lì)磁線圈(6)，勵(lì)磁線圈(6)與線圈骨架(7)連接，左側(cè)端蓋板(2)中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸(4)，右側(cè)端蓋板(2)中孔設(shè)有與安裝有飛輪(12)的焊機(jī)主軸(11)軸體相連的外花鍵軸(5)，外花鍵軸(4)和外花鍵軸(5)與內(nèi)花鍵套(3)采用花鍵連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其特 征在于所述磁環(huán)(8)采用稀土強(qiáng)永磁材料釹鐵硼材料制成，膠接于左、右兩 側(cè)端蓋板(2)的環(huán)形凸臺(tái)上，
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其特 征在于所述磁環(huán)(8)端面上膠合有橡膠墊圈(24)。
4、
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其特 征在于所述內(nèi)花鍵套(3)、端蓋板(2)、外套筒(1)均采用導(dǎo)磁材料制成， 外花鍵軸(4)和外花鍵軸(5)采用非導(dǎo)磁材料制成。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其特 征在于所述勵(lì)磁線圈(6)通過(guò)繼電器與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電 阻(23)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于微型高速慣性摩擦焊機(jī)的電磁離合器，其結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、響應(yīng)速度快，可靠性高，能完全適應(yīng)微型高速慣性摩擦焊工藝的要求。本實(shí)用新型包括外套筒，端蓋板與外套筒連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈與線圈骨架連接，左側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸，右側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與安裝有飛輪的焊機(jī)主軸軸體相連的外花鍵軸，外花鍵軸與內(nèi)花鍵套采用花鍵連接。
文檔編號(hào)B23K20/12GK201027839SQ20072003120
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者時(shí)渭清, 杜生輝, 杰 楊, 段立宇, 湯積成, 王文斌, 田俊輝, 暢智文, 黃清用 申請(qǐng)人:西安固本科技實(shí)業(yè)有限公司