專利名稱：用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機。
技術背景摩擦焊接是兩個待焊工件，如金屬管與管、圓棒與圓棒、或管棒之間，焊接時做相對摩擦運動，利用摩擦生熱的原理實現焊接的。其中一個工件在旋轉卡盤中被夾緊并高速旋轉，另一個工件不轉，在液壓系統的作用下壓向旋轉工件，待焊工件之間產生摩擦，使得接觸面及其附近溫度升高并達到熱塑性狀態(tài)，在達到給定的時間、或達到規(guī)定的摩擦變形量時，就達到了焊接溫度，界面氧化膜破碎，材料發(fā)生塑性變形與流動，通過界面元素擴散及再結晶冶金反應而形成焊接面。此時旋轉主軸剎車，工件停止旋轉并立即施加更大的軸向頂鍛力，類似鍛造的作用，因此焊接處的強度一般比母材更強，通常焊接小斷面只需幾秒鐘，大噸位的摩擦焊機，焊接大型工件一般也不超過2分鐘。摩擦焊機一般均由下面幾個部分組成主機(機械結構)由電機、減速機、主軸箱、軸承、床身、直線導軌、旋轉工件夾緊部件、固定工件夾緊部件、床尾箱等組成。液壓系統由溢流閥、減壓閥、換向閥、單向閥、液壓泵、油箱、壓力表、液壓缸等組成；電控系統由電控柜和操作臺組成，主要部件有斷路器、觸摸屏、PLC、繼電器、電磁閥等。配合液壓系統完成旋轉工件夾緊、松開，固定工件夾緊、松開，焊接工件快進、工進、快退，自動控制三級加壓等自動程序?？刂葡到y設有報警、防過載等安全保護，使用更安全可靠；由于焊接零件的規(guī)格不同，焊接工藝參數可在觸摸屏上根據需要進行修改，通過對摩擦時間、或變形量參數進行控制，保證了工件摩擦時間和變形量的一致性，按程序自動完成全部焊接工序。潤滑系統潤滑系統主要由濾油器、泵、溢流閥、壓力表組成，主要為主軸箱內的運動部件如軸承等提供潤滑，減輕機械阻力，延長設備使用壽命。用戶選擇項自動上、下料，車除(或沖除)外翻邊毛刺，沖除內翻邊毛刺，監(jiān)視系統關于軸向尺寸控制，由于摩擦焊接不使用任何焊劑、也不用任何輔助材料，完全靠自身的摩擦熱量，及自身塑性變形焊接在一起，一部分材料被擠出形成翻邊毛刺，因此焊接成的部件長度均小于焊接前兩個零件長度之和，很難精確控制。一般傳統的摩擦焊通常采用2種控制方法時間控制利用可編程序控制器PLC或外部時間繼電器予置一級摩擦、二級摩擦、 頂鍛時間實現焊接，對于軸向尺寸精度要求不高的可以采用時間控制方式。位移控制利用光柵尺、磁柵尺或編碼器檢測位移，通過計數器累計光柵尺或編碼器的脈沖，在達到規(guī)定的尺寸時立即發(fā)出轉下一工序或停止頂鍛的指令。焊接過程通過光
3柵尺或編碼器等測量傳感器檢測脈沖、再經繼電器、電磁閥、換向閥、控制液壓系統及液壓缸活塞的位移。這樣通過電氣、液壓、機械系統能量的層層轉換，也很難達到較高的尺寸控制精度。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對上述存在的問題提供一種用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機，利用計算機或PLC可編程序控制器直接向伺服電機發(fā)出控制脈沖來控制位移，勉去電氣、液壓、機械系統的層層轉換，大大提高焊接零件的軸向尺寸精度。上述的目的通過以下技術方案實現用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機，其組成包括減速器，所述的減速器連接伺服電機，所述的減速器通過聯軸器連接絲杠，所述的絲杠連接絲母，所述的絲母固定連接床頭箱，所述的床頭箱下面連接導軌，所述的床頭箱連接床頭夾具，所述的床頭夾具連接旋轉主軸，所述的旋轉主軸通過連接套連接液壓馬達，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊和油缸組件。有益效果1.本實用新型直接向伺服電機發(fā)出控制脈沖來控制位移，免去電氣、液壓、機械系統的層層轉換，大大提高焊接零件的軸向尺寸精度。通過小噸位的摩擦焊機實踐證明采用伺服電機位移控制精度高于傳統摩擦焊的時間控制、液壓位移控制。摩擦焊伺服電機位移控制可以部分代替?zhèn)鹘y的液壓系統控制，除了提高了軸向控制精度，還省去了一級、二級摩擦、頂鍛液壓缸，省去光柵尺、磁柵尺或編碼器等測量傳感器，簡化了摩擦焊機的結構、電氣、和液壓系統的設計。目前國內外摩擦焊機尚無使用伺服電機用控制扭矩、速度的方法控制摩擦壓力、頂鍛壓力及用伺服電機位置控制的方法控制焊接件軸向尺寸的先例。2.本產品通過多次反復實驗證明焊接質量可靠，采用伺服電機位移控制精度高于傳統摩擦焊的時間控制、液壓位移控制。

圖1是本實用新型的俯視圖。圖2是圖1的A-A剖面圖。圖3是本實用新型的左視圖。
具體實施方式
實施例1 用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機，其組成包括伺服電機1，所述的伺服電機連接減速器2，所述的減速器通過聯軸器3連接絲杠4，所述的絲杠連接絲母5，所述的絲母固定連接床頭箱6，所述的床頭箱下面連接導軌7，所述的床頭箱連接床頭夾具8，所述的床頭夾具連接旋轉主軸9，所述的旋轉主軸通過連接套10連接液壓馬達11，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊12和油缸組件13。工作過程伺服電機，經過減速器、聯軸器、連接絲杠，而絲母則固定在床頭箱上，當伺服電機旋轉時，絲母將推動床頭箱在導軌向前運動，形成摩擦壓力。旋轉主軸的動力來源是液壓馬達，液壓馬達帶動主軸、床頭夾具及被焊工件旋轉，另一個不旋轉的被焊工件則被床尾夾具和油缸組件夾緊，兩個被焊工件在摩擦壓力的作用下相對運動摩擦完成焊接。先從頂鍛力為5噸(50KN)的小型摩擦焊機開始實驗。焊接件是多股鋁塑膠線與銅板焊接或與鋼螺桿側面(銑平面)焊接。焊接零件材料鋁-銅，鋁-鋼。5噸(50KN)的小型摩擦焊機加壓由伺服電機、通過聯軸器滾珠絲杠驅動可移動的主軸箱完成進給和加壓。因鋁塑膠線很軟剛度差不可能采用后頂式床尾箱，只能加大夾緊力以防止頂鍛后退，旋轉工件不是圓形可以不夾緊只需固定即可。液壓系統由溢流閥、減壓閥、換向閥、單向閥、液壓泵、油箱、壓力表、液壓缸等組成；電控系統由電控柜和操作臺組成，主要部件有斷路器、觸摸屏、PLC、繼電器、電磁閥等。配合液壓系統完成固定工件夾緊、松開，可移動的主軸箱快進、工進、快退等自動程序?？刂葡到y設有報警、防過載等保護，使用安全可靠；由于焊接零件的規(guī)格不同，焊接工藝參數可在觸摸屏上根據需要進行修改，通過對主軸箱工進速度、及對伺服電機的扭矩或位移參數進行控制，保證了工件變形量和軸向壓力的一致性，按程序自動完成全部焊接工序。潤滑系統潤滑系統主要由濾油器、泵、溢流閥、壓力表組成，主要為主軸箱內的運動部件如軸承等提供潤滑，減輕機械阻力，延長設備使用壽命。
權利要求1. 一種用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機，其組成包括減速器，其特征是 所述的減速器連接伺服電機，所述的減速器通過聯軸器連接絲杠，所述的絲杠連接絲母，所述的絲母固定連接床頭箱，所述的床頭箱下面連接導軌，所述的床頭箱連接床頭夾具，所述的床頭夾具連接旋轉主軸，所述的旋轉主軸通過連接套連接液壓馬達，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊和油缸組件。
專利摘要本申請涉及一種用伺服電機實現壓力、位移控制的摩擦焊機?，F有的摩擦焊機通過電氣、液壓、機械系統能量的層層轉換，很難達到較高的尺寸控制精度。本實用新型包括減速器(2)，所述的減速器(2)連接伺服電機，所述的減速器通過聯軸器(3)連接絲杠(4)，所述的絲杠連接絲母(5)，所述的絲母固定連接床頭箱(6)，所述的床頭箱下面連接導軌(7)，所述的床頭箱連接床頭夾具(8)，所述的床頭夾具連接旋轉主軸(9)，所述的旋轉主軸通過連接套(10)連接液壓馬達(11)，床尾夾具與所述的床頭夾具安裝在同一軸線上，所述的床尾夾具包括固定夾緊(12)和油缸組件(13)。本產品用于摩擦焊接。
文檔編號B23K20/26GK201931200SQ201020603659
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權日2010年11月12日
發(fā)明者孫杰夫, 邱凱 申請人:孫杰夫, 邱凱