專利名稱：摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法及裝置。
美國(guó)著名的MTI公司和德國(guó)KUKA公司的摩擦焊機(jī)施力系統(tǒng)一般采用電液伺服控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)在摩擦焊機(jī)上也進(jìn)行過電液伺服系統(tǒng)改造，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，電液伺服系統(tǒng)雖然動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可控性好，但對(duì)工作環(huán)境要求高，特別是對(duì)流體介質(zhì)的清潔度要求十分苛刻，使得制造成本和維護(hù)費(fèi)用居高不下，而且在材質(zhì)、表面處理質(zhì)量、系統(tǒng)清潔方面還存在一定程度的不足，導(dǎo)致電液伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵部件電液伺服閥工作經(jīng)常失靈，從而使摩擦焊機(jī)電液伺服系統(tǒng)不能正常工作，直接阻礙了計(jì)算機(jī)控制在摩擦焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用。
一種摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法，啟動(dòng)油泵4，同時(shí)給兩位兩通換向閥6的電磁鐵加電，使整個(gè)裝置處于加載狀態(tài)，調(diào)整溢流閥7，使得電液比例溢流閥3的閥前壓力，在摩擦焊機(jī)焊接過程中保持不變，其特征在于通過調(diào)節(jié)電液比例換向調(diào)速閥2和比例溢流閥3，可控制滑臺(tái)1的運(yùn)動(dòng)方向、速度以及軸向壓力。
滑臺(tái)1運(yùn)動(dòng)速度由電液比例換向調(diào)速閥2上給定的電流值調(diào)整。
摩擦焊機(jī)的摩擦壓力、頂鍛壓力，均根據(jù)壓力傳感器13所測(cè)的油缸14無桿腔壓力與設(shè)定值的差值，不斷自動(dòng)調(diào)整電液比例溢流閥3的給定電流來控制。
整個(gè)裝置的閉環(huán)控制由計(jì)算機(jī)11完成，包括信號(hào)的采集、比較與控制，參數(shù)的設(shè)置、打印與存儲(chǔ)等。
根據(jù)上述方法所設(shè)計(jì)的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置，包括滑臺(tái)1、油缸14、油泵4、油箱5、兩位兩通換向閥6、溢流閥7，其特征在于還包括連接在油缸14上的壓力傳感器13，壓力傳感器13經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換板12連接到計(jì)算機(jī)11，計(jì)算機(jī)11經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換板10、第一V/I轉(zhuǎn)換器8和第二V/I轉(zhuǎn)換器9與電液比例換向調(diào)速閥2和電液比例溢流閥3電連接，形成計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，電液比例換向調(diào)速閥2的輸出口分別連接油缸14的無桿腔和有桿腔，壓力輸入口通過電液比例溢流閥3與油泵4相連接。
可用電液比例減壓閥15取代電液比例溢流閥3。
可用三位四通換向閥17取代電液比例換向調(diào)速閥2，在三位四通換向閥17和電液比例溢流閥3之間增加一個(gè)電液比例調(diào)速閥16。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于由于用電液比例換向調(diào)速閥2和電液比例溢流閥3代替了現(xiàn)有技術(shù)的7個(gè)閥，所以，使故障率降低。由于采用計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，可對(duì)油溫變化、環(huán)境溫度變化、焊接材質(zhì)及表面狀態(tài)的波動(dòng)等，進(jìn)行實(shí)時(shí)有效調(diào)節(jié)。參數(shù)調(diào)節(jié)方便，可靠性高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，對(duì)油源適應(yīng)性好。
圖2為摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置第二種實(shí)施例示意圖。
圖3為摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置第三種實(shí)施例示意圖。
圖4為摩擦焊機(jī)開關(guān)控制閥型滑臺(tái)控制裝置示意圖。
圖4為背景技術(shù)圖。
圖中1-滑臺(tái)，2-電液比例換向調(diào)速閥，3-電液比例溢流閥，4-油泵，5-油箱，6-兩位兩通換向閥，7-溢流閥，8-第一V/I轉(zhuǎn)換器，9-第二V/I轉(zhuǎn)換器，10-D/A轉(zhuǎn)換板，11-計(jì)算機(jī)，12-A/D轉(zhuǎn)換板，13-壓力傳感器，14-油缸，15-電液比例減壓閥，16-電液比例調(diào)速閥，17-三位四通換向閥，18-兩位四通換向閥，19-調(diào)速閥，20-單向閥，21-減壓閥。
給兩位兩通換向閥6的電磁鐵加電，使整個(gè)裝置處于加載狀態(tài)。調(diào)整溢流閥7，使得電液比例溢流閥3的閥前壓力，在摩擦焊機(jī)焊接過程中保持不變。
焊接過程中，當(dāng)夾具系統(tǒng)夾緊時(shí)，電液比例換向調(diào)速閥2B側(cè)比例電磁鐵通電，壓力油通過電液比例換向調(diào)速閥2進(jìn)入油缸14右側(cè)的無桿腔，滑臺(tái)1快速向左側(cè)運(yùn)動(dòng)。滑臺(tái)1運(yùn)動(dòng)速度由電液比例換向調(diào)速閥2B側(cè)比例電磁鐵上給定的電流值調(diào)整。
當(dāng)滑臺(tái)進(jìn)入工進(jìn)位置時(shí)，將電液比例溢流閥3上的電流調(diào)整至摩擦壓力所對(duì)應(yīng)的電流值，并減小電液比例換向調(diào)速閥2B側(cè)比例電磁鐵的電流值，使滑臺(tái)1以合適的低速向左側(cè)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)摩擦焊接的兩側(cè)工件接觸后，進(jìn)入摩擦壓力閉環(huán)控制狀態(tài)，計(jì)算機(jī)11根據(jù)壓力傳感器13所測(cè)的油缸14無桿腔壓力與設(shè)定值的差值，不斷自動(dòng)調(diào)整電液比例溢流閥3的給定電流，使油缸14無桿腔壓力與摩擦壓力設(shè)定值保持一致。
當(dāng)摩擦?xí)r間達(dá)到后，增大電液比例換向調(diào)速閥2B側(cè)比例電磁鐵的電流值，將電液比例溢流閥3上的電流調(diào)整至頂鍛壓力所對(duì)應(yīng)的電流值，進(jìn)入頂鍛壓力閉環(huán)控制狀態(tài)，計(jì)算機(jī)11根據(jù)壓力傳感器13所測(cè)的油缸14無桿腔壓力與設(shè)定值的差值，不斷自動(dòng)調(diào)整電液比例溢流閥3的給定電流，使油缸14無桿腔壓力與頂鍛壓力設(shè)定值保持一致。
當(dāng)設(shè)定的保壓時(shí)間達(dá)到后，計(jì)算機(jī)11通過減小電液比例溢流閥3上的電流值，使油缸14無桿腔卸壓。
電液比例換向調(diào)速閥2B側(cè)比例電磁鐵失電、2A側(cè)比例電磁鐵通電，壓力油通過電液比例換向調(diào)速閥2進(jìn)入油缸14的有桿腔，滑臺(tái)1快速向右側(cè)運(yùn)動(dòng)。滑臺(tái)1運(yùn)動(dòng)速度由電液比例換向調(diào)速閥2上給定的電流值調(diào)整。
滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)到原位后，電液比例換向調(diào)速閥2失電，處于截止?fàn)顟B(tài)；兩位兩通換向閥6失電，使系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。完成一個(gè)焊接循環(huán)。
電液比例換向調(diào)速閥2和電液比例溢流閥3由計(jì)算機(jī)11通過D/A轉(zhuǎn)換、V/I轉(zhuǎn)換后控制，壓力傳感器13所測(cè)的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換板12的轉(zhuǎn)換傳給計(jì)算機(jī)11。
圖2是摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置第二種實(shí)施例，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向由電液比例減壓閥15控制。其作用同電液比例溢流閥3。
圖3是摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置第三種實(shí)施例，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向由普通三位四通換向閥17控制，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的速度由電液比例調(diào)速閥16控制。雖然增加了一個(gè)電液比例調(diào)速閥16，但速度調(diào)節(jié)范圍比單獨(dú)用電液比例換向調(diào)速閥2寬。應(yīng)用實(shí)施例滑臺(tái)1由油缸14驅(qū)動(dòng)著往復(fù)運(yùn)動(dòng)。電液比例換向調(diào)速閥2通過油缸14控制滑臺(tái)1的運(yùn)動(dòng)方向及速度。電液比例溢流閥3控制油缸14無桿腔壓力。油泵4提供液壓系統(tǒng)的壓力。油箱5提供系統(tǒng)所需的液壓油。兩位兩通換向閥6控制系統(tǒng)是否建壓。溢流閥7調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力。第一V/I轉(zhuǎn)換器8將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)控制電液比例溢流閥3，第二V/I轉(zhuǎn)換器9將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)控制電液比例換向調(diào)速閥2。D/A轉(zhuǎn)換板10將計(jì)算機(jī)11給出數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量控制第一V/I轉(zhuǎn)換器8和第二V/I轉(zhuǎn)換器9。壓力傳感器13檢測(cè)油缸14無桿腔壓力，A/D轉(zhuǎn)換板12將壓力傳感器13給出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)11完成信號(hào)的比較與控制，可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、打印、存儲(chǔ)等功能。該裝置可以實(shí)現(xiàn)摩擦焊接過程中軸向壓力的閉環(huán)控制、滑臺(tái)進(jìn)給速度的開環(huán)比例控制，軸向壓力控制精度可達(dá)±2％。
根據(jù)摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法所設(shè)計(jì)的裝置，包括滑臺(tái)1、油缸14、壓力傳感器13、電液比例換向調(diào)速閥2、電液比例溢流閥3、油泵4、油箱5、兩位兩通換向閥6、溢流閥7、兩個(gè)V/I轉(zhuǎn)換器--第一V/I轉(zhuǎn)換器8和第二V/I轉(zhuǎn)換器9、D/A轉(zhuǎn)換板10、A/D轉(zhuǎn)換板12、計(jì)算機(jī)11。滑臺(tái)1連接在油缸14的活塞桿上，滑臺(tái)1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由油缸14的無桿腔與有桿腔的油壓控制，電液比例換向調(diào)速閥2的輸出口分別連接油缸14的無桿腔和有桿腔，壓力輸入口通過電液比例溢流閥3與油泵4相連接，油泵4提供液壓管路的壓力，兩位兩通換向閥6控制液壓管路的建壓與卸壓，溢流閥7用來調(diào)整液壓管路的壓力。第一V/I轉(zhuǎn)換器8與D/A轉(zhuǎn)換板10電連接，并與電液比例溢流閥3電連接，由第一V/I轉(zhuǎn)換器8將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)控制電液比例溢流閥3，第二V/I轉(zhuǎn)換器9與D/A轉(zhuǎn)換板10電連接，并與電液比例換向調(diào)速閥2電連接，第二V/I轉(zhuǎn)換器9將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)控制電液比例換向調(diào)速閥2。D/A轉(zhuǎn)換板10將計(jì)算機(jī)11給出數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量控制第一V/I轉(zhuǎn)換器8和第二V/I轉(zhuǎn)換器9。壓力傳感器13檢測(cè)油缸14無桿腔壓力，A/D轉(zhuǎn)換板12將壓力傳感器13給出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交計(jì)算機(jī)處理。計(jì)算機(jī)11完成信號(hào)的比較與控制，可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、打印、存儲(chǔ)等。
權(quán)利要求
1.一種摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法，啟動(dòng)油泵(4)，同時(shí)給兩位兩通換向閥(6)的電磁鐵加電，使整個(gè)裝置處于加載狀態(tài)，調(diào)整溢流閥(7)，使得電液比例溢流閥(3)的閥前壓力，在摩擦焊機(jī)焊接過程中保持不變，其特征在于通過調(diào)節(jié)電液比例換向調(diào)速閥(2)和比例溢流閥(3)，可控制滑臺(tái)(1)的運(yùn)動(dòng)方向、速度以及軸向壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法，其特征在于滑臺(tái)(1)運(yùn)動(dòng)速度由電液比例換向調(diào)速閥(2)上給定的電流值調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法，其特征在于摩擦焊機(jī)的摩擦壓力與頂鍛壓力，均根據(jù)壓力傳感器(13)所測(cè)的油缸(14)無桿腔壓力與設(shè)定值的差值，不斷自動(dòng)調(diào)整電液比例溢流閥(3)的給定電流來控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法，其特征在于整個(gè)裝置的閉環(huán)控制由計(jì)算機(jī)(11)完成，包括信號(hào)的采集、比較與控制，參數(shù)的設(shè)置、打印與存儲(chǔ)等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法所設(shè)計(jì)的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置，包括滑臺(tái)(1)、油缸(14)、油泵(4)、油箱(5)、兩位兩通換向閥(6)、溢流閥(7)，其特征在于還包括連接在油缸(14)上的壓力傳感器(13)，壓力傳感器(13)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換板(12)連接到計(jì)算機(jī)(11)，計(jì)算機(jī)(11)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換板(10)、第一V/I轉(zhuǎn)換器(8)和第二V/I轉(zhuǎn)換器(9)與電液比例換向調(diào)速閥(2)和電液比例溢流閥(3)電連接，形成計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，電液比例換向調(diào)速閥(2)的輸出口分別連接油缸(14)的無桿腔和有桿腔，壓力輸入口通過電液比例溢流閥(3)與油泵(4)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置，其特征在于可用電液比例減壓閥(15)取代電液比例溢流閥(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制裝置，其特征在于可用三位四通換向閥(17)取代電液比例換向調(diào)速閥(2)，在三位四通換向閥(17)和電液比例溢流閥(3)之間增加一個(gè)電液比例調(diào)速閥(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摩擦焊機(jī)滑臺(tái)控制方法及裝置，該方法通過調(diào)節(jié)電液比例換向調(diào)速閥(2)和比例溢流閥(3)，達(dá)到控制滑臺(tái)(1)的運(yùn)動(dòng)方向、速度以及軸向壓力的目的，整個(gè)裝置的閉環(huán)控制由計(jì)算機(jī)(11)完成，包括信號(hào)的采集、比較與控制，參數(shù)的設(shè)置、打印與存儲(chǔ)等。該裝置包括連接在油缸(14)上的壓力傳感器(13)、A/D轉(zhuǎn)換板(12)、D/A轉(zhuǎn)換板(10)和V/I轉(zhuǎn)換器都與電液比例換向調(diào)速閥(2)和電液比例溢流閥(3)電連接，形成計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制。由于采用計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制，可對(duì)油溫變化、環(huán)境溫度變化、焊接材質(zhì)及表面狀態(tài)的波動(dòng)等，進(jìn)行實(shí)時(shí)有效調(diào)節(jié)。參數(shù)調(diào)節(jié)方便，可靠性高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，對(duì)油源適應(yīng)性好，故障率低。
文檔編號(hào)B23K20/12GK1435290SQ02145568
公開日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者杜隨更, 鄢君輝, 傅莉, 王忠平 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)