[發明專利]液壓伺服控制相位摩擦焊機及焊接方法

有效

• 申請號: 201110343497.3
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102500914A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 邱凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱正晨焊接切割設備制造有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

發明涉及機械、液壓、電氣一體化技術領域；具體涉及一種液壓伺服控制相位摩擦焊機及焊接方法。

背景技術：

一對工件摩擦焊接時，其中一個工件轉動，另一個工件軸向移動并施加壓力，利用摩擦生熱原理形成摩擦焊接頭。如果焊接的工件不是圓管、圓棒而是方管、方棒，焊接完成后，要求4個平面、及棱角仍然對齊，這就要求轉動件被制動時，能準確停止在這個固定的角度上，保持兩個工件所確定的相位關系，稱為相位摩擦焊接。

有時一個工件的兩端，各焊一個接頭，而兩端的接頭之間有固定的角度要求，即“雙頭”摩擦焊。為保證固定的角度，通常摩擦焊機采用兩端焊件共軛驅動，實際上是一種機械同步相位摩擦焊接，這是一種機械結構繁雜，相位角不能隨意設置，技術上相對落后的摩擦焊機。

發明內容：

發明的目的是提供一種突破公知的相位摩擦焊的工藝局限，提高相位控制精度，實現摩擦焊接過程對相位能自由控制的液壓伺服控制相位摩擦焊機及焊接方法。

?上述的目的通過以下的技術方案實現：

?一種液壓伺服控制相位摩擦焊機，其組成包括：液壓伺服控制相位摩擦焊機，其組成包括：帶有液壓馬達的主機、液壓系統、電控系統、潤滑系統、冷卻系統，所述的主機連接液壓系統，所述的液壓系統連接電控系統和冷卻系統，所述的潤滑系統連接所述的主機，所述的主機包括床身，所述的床身上面裝有導軌，所述的導軌連接夾緊被焊接工件A平動夾具，夾持與所述的被焊接工件A焊接的被焊接工件B的轉動夾具，所述的轉動夾具連接主軸，所述的主軸順次裝有制動器、軸承、編碼器和液壓馬達。

所述的液壓伺服控制相位摩擦焊機，所述的液壓系統包括電機，所述的電機連接液壓泵，所述的液壓泵連接單向閥、換向閥、油缸、所述的液壓馬達、油箱、壓力表、傳感器、比例溢流閥和伺服流量閥。

所述的液壓伺服控制相位摩擦焊機，所述的電控系統包括工業控制計算機，所述的工業控制計算機連接可編程序控制器PLC，所述的工業控制計算機與所述的可編程序控制器PLC連接比例積分微分PID閉環、所述的絕對編碼器、一組電磁閥、比例壓力放大板和伺服流量放大板。

所述的液壓伺服控制相位摩擦焊機，所述的潤滑系統包括電機，所述的電機連接齒輪泵，所述的齒輪泵連接單向閥、溢流閥、油箱、壓力表。

一種液壓伺服控制相位摩擦焊接方法，液壓系統采用由絕對編碼器、壓力傳感器、比例溢流閥和伺服流量閥組成閉環系統，通過比例溢流閥來控制液壓馬達轉動的扭矩和通過伺服流量閥控制主軸旋轉的角速度和角位移，來實現相位角度控制，在摩擦焊接時，按1級、2級、頂鍛3階段壓力值逐漸加大，在2級摩擦后立即降低主軸轉速，用可編程序控制器PLC、工控計算機進行比例積分微分PID運算，控制系統實時讀取絕對編碼器的反饋數據與控制系統中設定的相位比較，形成流量、角位移閉環控制，實時控制液壓馬達速度和控制主軸的旋轉角度，當達到預先設定的相位角時，使制動器“制動”，主軸停止轉動后，以更大的壓力，更快的速度進行最后頂鍛，即可實現焊接工件之間精確的相位。

有益效果：

1.本發明突破了公知的相位摩擦焊的工藝局限性，與其他焊接方法相比，在提高焊接相位精度的同時，大大提高了焊接強度、焊接工件質量、生產效率。節約了能源、焊接材料，能實現摩擦焊接過程自動化控制。

本發明破解了焊件形態和轉動慣量對相位摩擦焊的局限，實現異型焊件摩擦焊接過程任意相位角的自適應控制。提升了摩擦焊機的制造技術水平。

本發明采用液壓伺服技術控制，實時讀取和反饋主軸角量，與設定相位比較運算，自動調節液壓馬達的輸出流量和壓力，輸出流量準確控制主軸角速度、角位移，壓力能夠控制扭矩，實現了焊接精準的相位控制。

本發明的潤滑系統為主機的運動部件提供潤滑延長了機械運動部件的使用壽命，冷卻系統為液壓系統冷卻循環油，不采用通常使用的風冷或循環水冷卻，而采用溫度控制更精確的油冷機，使焊接不受液壓油溫度的影響，相位控制更精確；液壓系統采用了由壓力傳感器、位移傳感器、比例溢流閥和伺服流量閥組成閉環系統，通過比例溢流閥來控制液壓馬達轉動的扭矩和通過伺服流量閥控制旋轉相位角，提高了相位控制精度，相位控制精度可達到±1o。