专利名称：电机驱动数控摩擦焊机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种进行摩擦焊接的数控设备，尤其是无液压(或气动等)驱 动，而只采用两个伺服电机完成全部程序工作的半自动数控摩擦焊机。
背景技术：
目前，公知的连续驱动与惯性摩擦焊机结构是由电机驱动主轴旋转、液压
或气动驱动滑台、采用液压或手动机械夹具及PLC (或IPC)电控组合而成。 液压力驱动滑台运动使两个被焊接的工件接触，通过调节液压阀的压力，设定 PLC的时间或光栅尺的位移量来确定焊接参数。例如在宁裴章、才荫先编著 的《摩擦焊》(机械工业出版社1983 )中介绍的摩擦焊机加压机构主要是采 用液压加压方式，液压系统参数为压力及流量，在焊接件材质均匀的前提下， 坪接质量取决于液压压力、时间或位移的稳定性；夹具与离合器也都采用液压 方式。但是，很多情况下液压系统的压力振摆(±3%左右)、油液泄漏与噪声 (75~78dB),会造成焊接精度、质量的下降与环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过电机驱动数控摩擦焊机，省 去了采用液压驱动带来的上述麻烦。
为了解决上述问题，本发明采取以下技术方案
一种电机驱动数控摩擦焊机，包括有机架，移动夹具、旋转夹具和松夹连
杆；
旋转夹具包括主轴箱、主轴箱内轴向穿设一根中空主轴，中空主轴内穿一 根压杆，所述主轴从所述主轴箱两端伸出，所述压杆从主轴两端伸出，所述主轴内套上有一限位部，压杆上套一根弹簧，所述弹簧位于主轴上的限位部和压 杆外的推压部之间；所述压杆右端为一弹簧夹头，主轴右端为一锥形或楔形头， 压杆的弹簧夹头与主轴的锥形或楔形头适配，压杆的弹簧夹头可卡^L在所述锥 形或楔形头内，所述主轴伸出主轴箱的一端通过一主轴带轮连接旋转电机；
所述移动夹具主要包括丝杆、Ji母、丝母座、滑台和进给电机，丝杆与丝 母套接，丝母装于丝母座内，所述机架下方有安装槽，所述丝母座位于该安装
槽内；安装槽上方有一轴向的滑台槽，所述滑台位于滑台槽内；滑台上有夹具 体，所述夹具体包括两侧壁和底座，该夹具体两侧壁连线与轴向垂直固定安装 在滑台上，其两侧壁上橫跨有弹簧导向杆，在夹具体两侧壁之间有左右滑块， 左右滑块套在弹簧导向杆上， 一个滑块与夹具体固定连接，另一滑块在垂直轴 向上与所述夹具体滑动连接；右滑块内套上有限位结构，在该限位结构和夹具 体右侧壁之间的弹簧导向杆上套一^f艮弹簧，并且在左右滑块相对端面上分别有 一个卡块，用于夹持被焊接工件；所述滑台上有一轴向的长槽，该长槽一侧开 口，所述松夹连杆包括底座和侧壁，坐于机架上主轴箱的下方，其侧壁与压杆 左端对应，可推压所述压杆，松夹连杆的底座从滑台的长槽的开口伸入，该松 夹连杆底座的卡头可卡设在滑台的长槽内；右滑块底部连接一销轴，所述销轴 下端穿过夹具体底部的孔和滑台上的孔位于上述机架下方的安装槽内；上述丝 母座上端垂直轴向的侧面为一侧斜面，所述滑台上有垂直轴向的方槽，丝母座 上端凸入所述方槽内，所述销轴的下端位于丝母座侧斜面的一侧；与滑台的垂 直轴向的方槽还连通一个大小与丝母座上端对应的轴向槽，丝母座可滑入该轴 向槽内；
上述丝杆右端伸出所述机架的安装槽，在丝杆伸出端上通过进给带轮连接 有进给电机。
优选的，在机架上与滑台对应位置还设有一阻尼装置，所述阻尼装置包括 阻尼轮、阻尼座和弹簧，具体结构为在机架上开槽，滑台上对应开豁口，将 阻尼轮放置在滑台豁口处，在机架的槽内放置上述弹簧，该弹簧通过机架槽口处的螺栓压紧在所述阻尼轮上。
优选的，所述滑台上夹具体的一侧固定有一支座。
优选的，所述夹具体上设有垂直轴向的滑槽，所述右滑块位于所述滑槽内 实现滑槽内的滑动。
优选的，所述主轴内套上的限位部结构为主轴内套的初始段口径大，尾 段口径小，所述压杆上弹簧位于主轴内大口径段，所述压杆上的推压部为卡环 和垫圈，卡环固定套在压杆上，通过活动套设在压杆上的垫圈将弹簧压紧在主 轴内套的凸起处。
优选的，所述右滑块内套上的限位结构为右滑块内套初始口径大，尾段
口径小，所述弹簧卡设在右滑块内套上凸起处与夹具体右侧壁之间。
优选的，所述松夹连杆的端部卡头为T型卡头。 优选的，所述夹具体上设两根弹簧导向杆。
优选的，所述压杆上弹簧和右滑块和夹具体右侧壁之间的弹簧采用碟簧， 所述旋转电机和进给电机都釆用伺服电机。
本发明的有益效果为本发明电机驱动数控摩擦焊机采用两个电机作为驱 动执行部件， 一个驱动主轴旋转，另一个驱动滑台移动，两个夹具分别由弹簧 实现夹紧，完成顶锻滑台移动的过程中，通过机械联动机构实现旋转夹具与移 动夹具的分别松夹工作。本发明无液压，避免了油液泄漏与噪声等环境污染， 可实现连续摩擦焊接与惯性摩擦焊接两种焊接方式。
图1是实施例电机驱动数控摩擦焊机的剖视图2是主轴箱剖视图3是图1的C-C剖视图4是图1的B-B剖视图。
具体实施例方式
参照图1, 一种电机驱动数控摩擦焊机，包括有机架13，移动夹具、旋转 夹具和松夹连杆1。
参照图1和图2,旋转夹具包括主轴箱3、主轴箱3内轴向穿设一根中空 主轴22，中空主轴22内固定穿一根压杆23，所述主轴22从所述主轴箱3两 端伸出，所述压杆23从主轴22两端伸出，压杆23上套一串碟簧24,所述主 轴22内套初始段口径大，尾段口径小，所述压杆23上碟簧24位于主轴22 内大口径段，有一-^环25固定套在压杆23上，卡环25通过活动套设在压杆 23上的垫圈26将碟簧24压紧在主轴22内套的凸起处。
所述压杆23右端为一弹簧夹头4，主轴22右端为一锥形或楔形头，压杆 23的弹簧夹头4与主轴22的锥形或楔形头适配，可卡设在所述锥形或楔形头 内，所述主轴22伸出主轴箱3的一端通过一主轴带轮2连接旋转电机。
参照图l和图3，所述移动夹具主要包括丝杆11、丝母IO、丝母座9、滑 台7和进给电机，丝杆11与丝母10套接，丝母10装于丝母座9内，所述机 架13下方有安装槽27,所述丝母座9位于该安装槽27内，左右分别通过前 轴承座8和后轴承座12固定在机架13上，由丝杆丝母实现传动更加容易。
安装槽上方有一轴向的滑台槽，所述滑台7位于滑台槽内，可在滑台槽内 滑动。
滑台槽上方的机架13上轴向两侧安装有滑台导轨压板，两侧的滑台导轨 压板之间装有夹具体20，夹具体20固定在滑台上，该夹具体20包括两侧壁 和底座，该夹具体20两侧壁连线与轴向垂直固定安装在滑台7上，其两侧壁 上横跨有一根或多根弹簧导向杆28，在夹具体20两侧壁之间有左右滑块，分 别为左滑块18和右滑块29,左右滑块18、 29套在弹簧导向杆28上，左滑块 18与夹具体20固定连接，夹具体20上与右滑块29对应处设有垂直轴向的滑 槽，所述右滑块29位于所述滑槽内，可在该滑槽内轴向滑动。
右滑块29内套初始口径大，尾段口径小，在右滑块29内套上凸起处与夹具体20右侧壁之间的弹簧导向杆28上套有碟簧19。
在左右滑块18、 29相对端面上分别有一个卡块17，用于夹持被焊接工件。 参照图4，所述滑台7上有一轴向的长槽31，该长槽31—侧开口，所述 松夹连杆1包括底座和侧壁，坐于机架13上主轴箱3的下方，其侧壁与压杆 23左端对应，可推压所述压杆23,松夹连杆1的底座从滑台7的长槽31的开 口伸入，该松夹连杆1为T型结构，卡设在滑台7的长槽31内。
参照图3，右滑块29底部连接一销轴21，所述销轴21下端穿过夹具体 20底部的孔和滑台7上的孔位于上述机架13下方的安装槽27内，上述丝母 座9上端垂直轴向的侧面为一侧斜面，所述滑台7上有垂直轴向的方槽32, 丝母座9上端凸入在滑台7的方槽32内，恰-使所述销轴21的下端位于丝母座 9侧冻+面的一侧。
再参照图4,与滑台7的垂直轴向的方槽32还连通一个大小与丝母座9 上端对应的轴向槽33，丝母座9可滑入该轴向槽33内。
参照图1，上述丝杆11右端伸出所述机架13的安装槽27,在丝杆11伸 出端上通过进给带轮14连接有进给电机。
参照图4，为了防止焊接结束松夹过程中滑台7受力移动，在机架13上
与滑台7对应位置还设有一阻尼装置，所述阻尼装置包括阻尼轮16、阻尼座
15和弹簧，具体结构为在机架13上开槽，滑台7上对应开豁口，将阻尼轮
16放置在滑台7豁口处，在机架13的槽内放置上述弹簧，该弹簧通过机架13 槽口处的螺栓压紧在所述阻尼轮i 6上。
参照图l，为了保证焊接时移动夹具中夹持的工件不会受力移动，在滑台 7上夹具体的一侧固定有一支座6。
所述旋转电机和进给电机都采用伺服电机，使用伺服电机才能采用数控系 统驱动，这样可以精密的控制位置精度(或磨耗量精度)、摩擦力、顶锻力等 参数。
原始状态时，主轴箱3内的碟簧处于伸长状态，滑台7对松夹连杆1没有约束，松夹连杆1带动端部的弹簧夹头4位于主轴22的锥形或楔形头内，使
夹紧一个被焊接工件。另外，丝母座9的侧斜面不接触销轴21，右滑块处于 和左滑块将工件夹紧的状态，旋转夹具和移动夹具都将工件夹紧。此时旋转夹 具的工件和移动夹具的工件接触，启动旋转电机，压杆23的弹簧夹头4旋转， 带动加紧在主轴侧的工件旋转，两工件进行焊接。
焊接完成后，启动进给电机，使丝杆11反方向旋转(对应于焊接时是反 方向)，丝母座9右移，丝母座9推动销轴21移动，使右滑块的夹块17和左 滑块的夹块17分离，松开对移动夹具的工件的夹持，丝母座9继续向右移动， 当丝母座9凸入滑台7的轴向槽内与滑台7接触时，丝母座9带动滑台7向右 运动，滑台7 —直移动到松夹连杆1与滑台7条形长槽左侧壁接触，滑台7 拉动*>夹连杆1右移，从而推动压杆23右移，压紧压杆23上石莱簧，推动压杆 23端部的弹簧夹头4脱离主轴22的锥形或楔形头，从而解开对旋转夹具上被 焊接工件的夹持。
本发明电机驱动的数控摩擦焊机。它采用两个伺服电机作为驱动执行部 件， 一个驱动主轴22旋转，另一个驱动滑台7移动，两个夹具分别由碟簧结 构实现夹紧，完成顶锻滑台7移动的过程中，通过机械联动机构实现旋转夹具 与移动夹具的分别^^夹工作。本发明无液压，避免了油液泄漏与噪声等环境污 染，可实现连续摩擦焊接与惯性摩擦悍接两种焊接方式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于，包括有机架，移动夹具、旋转夹具和松夹连杆；旋转夹具包括主轴箱、主轴箱内轴向穿设一根中空主轴，中空主轴内穿一根压杆，所述主轴从所述主轴箱两端伸出，所述压杆从主轴两端伸出，所述主轴内套上有一限位部，压杆上套一根弹簧，所述弹簧位于主轴上的限位部和压杆外的推压部之间；所述压杆右端为一弹簧夹头，主轴右端为一锥形或楔形头，压杆的弹簧夹头与主轴的锥形或楔形头适配，压杆的弹簧夹头可卡设在所述锥形或楔形头内，所述主轴伸出主轴箱的一端通过一主轴带轮连接旋转电机；所述移动夹具主要包括丝杆、丝母、丝母座、滑台和进给电机，丝杆与丝母套接，丝母装于丝母座内，所述机架下方有安装槽，所述丝母座位于该安装槽内；安装槽上方有一轴向的滑台槽，所述滑台位于滑台槽内；滑台上有夹具体，所述夹具体包括两侧壁和底座，该夹具体两侧壁连线与轴向垂直固定安装在滑台上，其两侧壁上横跨有弹簧导向杆，在夹具体两侧壁之间有左右滑块，左右滑块套在弹簧导向杆上，一个滑块与夹具体固定连接，另一滑块在垂直轴向上与所述夹具体滑动连接；右滑块内套上有限位结构，在该限位结构和夹具体右侧壁之间的弹簧导向杆上套一根弹簧，并且在左右滑块相对端面上分别有一个卡块，用于夹持被焊接工件；所述滑台上有一轴向的长槽，该长槽一侧开口，所述松夹连杆包括底座和侧壁，坐于机架上主轴箱的下方，其侧壁与压杆左端对应，可推压所述压杆，松夹连杆的底座从滑台的长槽的开口伸入，该松夹连杆底座的卡头可卡设在滑台的长槽内；右滑块底部连接一销轴，所述销轴下端穿过夹具体底部的孔和滑台上的孔位于上述机架下方的安装槽内；上述丝母座上端垂直轴向的侧面为一侧斜面，所述滑台上有垂直轴向的方槽，丝母座上端凸入所述方槽内，所述销轴的下端位于丝母座侧斜面的一侧；与滑台的垂直轴向的方槽还连通一个大小与丝母座上端对应的轴向槽，丝母座可滑入该轴向槽内；上述丝杆右端伸出所述机架的安装槽，在丝杆伸出端上通过进给带轮连接有进给电机。
2、 根据权利要求1所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于， 在机架上与滑台对应位置还设有一阻尼装置，所述阻尼装置包括阻尼 轮、阻尼座和弹簧，具体结构为在机架上开槽，滑台上对应开豁口， 将阻尼轮放置在滑台豁口处，在机架的槽内放置上述弹簧，该弹簧通 过机架槽口处的螺栓压紧在所述阻尼轮上。
3、 根据权利要求1所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于， 所述滑台上夹具体的一侧固定有一支座。
4、 根据权利要求1所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于， 所述夹具体上设有垂直轴向的滑槽，所述右滑块位于所述滑槽内实现 滑槽内的滑动。
5、 根据权利要求1所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于， 所述主轴内套上的限位部结构为主轴内套的初始段口径大，尾段口 径小，所述压杆上弹簧位于主轴内大口径段，所述压杆上的推压部为 卡环和垫圏，卡环固定套在压杆上，通过活动套设在压杆上的垫圈将 弹簧压紧在主轴内套的凸起处。
6、 根据权利要求1所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于， 所述右滑块内套上的限位结构为右滑块内套初始口径大，尾段口径 小，所述弹簧卡设在右滑块内套上凸起处与夹具体右侧壁之间。
7、 根据权利要求1所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于， 所述松夹连杆的端部卡头为T型卡头。
8、 根据权利要求1-7中任一项所述的电机驱动数控摩擦焊机，其 特征在于，所述夹具体上设两根弹簧导向杆。
9、 根据权利要求1-7中任一项所述的电机驱动数控摩擦焊机，其特征在于，所述压杆上弹簧和右滑块和夹具体右侧壁之间的弹簧采用 碟簧，所述旋转电机和进给电机都采用伺服电机。
全文摘要
电机驱动数控摩擦焊机机架的主轴箱内有主轴，主轴内有压杆，主轴和压杆的限位端间的压杆上有弹簧；压杆和主轴端头弹性适配。丝母、丝杆和丝母座做移动夹具驱动，丝母座在机架安装槽内；机架上有一供滑台滑动的滑台槽；滑台上有垂直轴向的夹具体，左右滑块穿在夹具体的弹簧导向杆上，左滑块固定，右滑块滑动，端部有夹块；右滑块的限位端和夹具体侧壁间的弹簧导向杆上有弹簧；松夹连杆侧壁与压杆对应，底座卡接在滑台的轴向长槽内；右滑块底部的销轴下端穿过夹具体和滑台位于机架安装槽内丝母座侧斜面一侧，丝母座侧斜面是轴向垂直的斜面；丝母座上端凸入滑台上垂直轴向的方槽中可在轴向槽内滑动。主轴和丝杆上连电机驱动，避免油液泄漏与噪声。
文档编号B23K20/12GK101549437SQ20091014326
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者严宝春, 滨 于, 刘子彤, 李春芳, 扬 袁 申请人:长春数控机床有限公司