一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统技术方案

本发明专利技术提供了一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统，包括递送单元、对焊单元和成型单元，通过数字化控制技术，解决了现有技术中控制系统兼容性与匹配性要求高，现有控制系统不能满足需求的问题。

Spiral friction stir welding forming system for large caliber aluminum alloy pipe

The invention provides a spiral friction stir welding forming system for large caliber aluminum alloy tubes, including the delivery unit, the welding unit and the forming unit. Through the digital control technology, the compatibility and matching requirements of the control system in the existing technology are high, and the existing control system can not meet the needs of the existing control system.

【技术实现步骤摘要】
一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统
本专利技术涉及金属管材的成型焊接领域，具体而言，涉及一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统。
技术介绍
螺旋焊接技术和搅拌摩擦焊技术的日趋成熟，使得基于螺旋搅拌摩擦焊接技术的高强度大口径铝合金管材高效自动化加工成为可能。通过采用双面搅拌摩擦焊接的方式，其焊接速度可以达到传统熔焊速度的五倍以上，同时可以避免传统熔焊方式导致的效率与成品率低、刚度强度差、环境污染严重等问题。然而由于采用双面焊接成型，控制系统兼容性与匹配性要求高，现有控制系统不能满足需求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统，以解决现有技术中控制系统兼容性与匹配性要求高，现有控制系统不能满足需求的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统，包括递送单元、对焊单元和成型单元；递送单元包括开卷机、矫平机、剪切机和递送机，工作状态下，铝合金卷依次通过开卷机、矫平机、剪切机和递送机到达对焊单元，在前后两卷铝合金卷头尾对焊期间，矫平机和递送机为单动模式，在非头尾对焊期间，矫平机和递送机为联动模式，以递送机的速度为联动基准；对焊单元包括对焊机，当对焊机接收到第一卷铝合金卷尾部时，加紧铝合金卷尾部，同时递送单元继续递送第二卷铝合金卷，对焊机加紧第二卷铝合金卷头部，第一卷铝合金卷尾部与第二卷铝合金卷头部在对焊机上完成对焊，形成焊缝；成型单元用于调节搅拌摩擦焊接装置，包括控制台、控制柜、数控系统CNC、DIO、AIO、手持操作单元、伺服电机驱动器、执行器和传感器，数控系统CNC安装在控制台内，DIO、AIO、伺服驱动器、执行器、传感器安装在操作柜内，调节成型单元，使搅拌摩擦焊接装置的搅拌针对齐焊缝，完成搅拌摩擦焊接；进一步地，执行器为继电器，递送单元、对焊单元和成型单元串接，当成型单元急停时，递送单元和对焊单元也停止工作；进一步地，当递送单元发生故障时，递送单元将传递故障信号至成型单元，发出警报提醒；进一步地，递送单元的递送速度能够调节。应用本专利技术的技术方案，通过数字化控制技术，解决了现有技术中控制系统兼容性与匹配性要求高，现有控制系统不能满足需求的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统的总体逻辑图；图2示出了本专利技术大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统中对焊单元的框架图；图3示出了本专利技术大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统中成型单元的框架图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。请参考图1至图3，本专利技术提供了一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统，包括递送单元、对焊单元和成型单元；递送单元包括开卷机、矫平机、剪切机和递送机，工作状态下，铝合金卷依次通过开卷机、矫平机、剪切机和递送机到达对焊单元，在前后两卷铝合金卷头尾对焊期间，矫平机和递送机为单动模式，在非头尾对焊期间，矫平机和递送机为联动模式，以递送机的速度为联动基准；对焊单元包括对焊机，当对焊机接收到第一卷铝合金卷尾部时，加紧铝合金卷尾部，同时递送单元继续递送第二卷铝合金卷，对焊机加紧第二卷铝合金卷头部，第一卷铝合金卷尾部与第二卷铝合金卷头部在对焊机上完成对焊，形成焊缝；成型单元用于调节搅拌摩擦焊接装置，包括控制台、控制柜、数控系统CNC、DIO、AIO、手持操作单元、伺服电机驱动器、执行器和传感器，数控系统CNC安装在控制台内，DIO、AIO、伺服驱动器、执行器、传感器安装在操作柜内，调节成型单元，使搅拌摩擦焊接装置的搅拌针对齐焊缝，完成搅拌摩擦焊接；递送单元控制系统部分主要负责对开卷机、矫平机、剪切机、递送机等递送机构的电机进行启停控制，对焊单元控制系统主要实现两组铝板或者两卷铝合金卷之间的可靠高效连接，成型单元控制系统主要实现双面焊接成型焊接装置的有效控制。其中递送单元控制系统的具体控制能力包括：递送单元自动控制系统应有“自动”和“手动”两种模式，既能够自动控制递送单元的生产，又能够在人工操作下完成生产。递送速度平稳且可调，递送速度控制为0～3m/min,默认情况下为1m/min。在非头尾对焊的生产期间，矫平机速度与递送机速度要达到同步速，其中以递送机的速度为基准，而在头尾对焊期间，夹送辊夹紧铝合金板或铝合金卷的尾部，递送机继续递送下一个铝合金板或铝合金卷，夹紧辊同时加紧前后铝合金板或铝合金卷的头尾，此时对焊平台要快速完成对焊过程。矫平机与递送机具有单动和联动两种工作模式，在前后两个铝合金板或铝合金卷焊接的过程间隙，可以通过触摸屏设置矫平机与递送机为单动模式。当完成头尾对焊后，可以通过触摸屏上的“单动/联动”按钮使矫平机与递送机重新恢复为联动状态，联动状态时，矫平机速度与递送机速度相同，且以递送机速度为基准。开卷机部分有良好的对中控制，通过对铣边横移等电机的操作保证铝合金板不能跑偏。并且在正常生产时，铣边机要先于递送机工作，晚于递送机停机。要有良好的人机界面，在触摸屏上能实时显示生产线、矫平机与递送机的运行速度，并可以反映矫平机与递送机是否保持同步速。对焊单元控制系统主要包括配电控制机柜、操作台和安装在床身上的元件。其中电控机柜中主要包括西门子驱动电源模块及配套的电抗器、电机驱动模块、西门子AI/AO板、AC/DC电源模块、继电器、开关、机床照明和空调系统及将380V转220V的变压器，操作台主要包括西门子828DPPU、西门子机床操作面板MCP及风扇。安装在床身上的元件有主轴编码器和X、Y、Z轴的限位开关。根据该技术指标要求，选择CNC控制系统，它将伺服驱动系统和各个传感器执行器连接起来，控制机床的运动，使系统按照既定的程序协调运作，实现机床的加工要求；DI实现各开关信号的采集，如形成开关信号；DO实现对开关量执行器的控制，如继电器控制，以完成不同的控制要求；手轮操作盒可实现系统各轴微调和操作者远离操作台操作，提高系统控制灵活性，并方便对刀(搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统，其特征在于，包括递送单元、对焊单元和成型单元；所述递送单元包括开卷机、矫平机、剪切机和递送机，工作状态下，铝合金卷依次通过所述开卷机、所述矫平机、所述剪切机和所述递送机到达所述对焊单元，在前后两卷铝合金卷头尾对焊期间，所述矫平机和所述递送机为单动模式，在非头尾对焊期间，所述矫平机和所述递送机为联动模式，以所述递送机的速度为联动基准；所述对焊单元包括对焊机，当所述对焊机接收到第一卷铝合金卷尾部时，加紧所述铝合金卷尾部，同时所述递送单元继续递送第二卷铝合金卷，所述对焊机加紧所述第二卷铝合金卷头部，所述第一卷铝合金卷尾部与所述第二卷铝合金卷头部在所述对焊机上完成对焊，形成焊缝；所述成型单元用于调节搅拌摩擦焊接装置，包括控制台、控制柜、数控系统CNC、DIO、AIO、手持操作单元、伺服电机驱动器、执行器和传感器，所述数控系统CNC安装在所述控制台内，所述DIO、所述AIO、所述伺服驱动器、所述执行器、所述传感器安装在所述操作柜内，调节所述成型单元，使所述搅拌摩擦焊接装置的搅拌针对齐所述焊缝，完成搅拌摩擦焊接；

【技术特征摘要】
1.一种大口径铝合金管的螺旋搅拌摩擦焊接成型系统，其特征在于，包括递送单元、对焊单元和成型单元；所述递送单元包括开卷机、矫平机、剪切机和递送机，工作状态下，铝合金卷依次通过所述开卷机、所述矫平机、所述剪切机和所述递送机到达所述对焊单元，在前后两卷铝合金卷头尾对焊期间，所述矫平机和所述递送机为单动模式，在非头尾对焊期间，所述矫平机和所述递送机为联动模式，以所述递送机的速度为联动基准；所述对焊单元包括对焊机，当所述对焊机接收到第一卷铝合金卷尾部时，加紧所述铝合金卷尾部，同时所述递送单元继续递送第二卷铝合金卷，所述对焊机加紧所述第二卷铝合金卷头部，所述第一卷铝合金卷尾部与所述第二卷铝合金卷头部在所述对焊机上完成对焊，形成焊缝；所述成型单元用于调节搅拌摩擦焊接装置，包括控制台、控制柜、数控系统CNC、DIO、AIO、手持操...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯，钱晨，邬舟平，赵维刚，蔡志亮，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31