一种摩擦焊控制系统技术方案

本发明专利技术属于摩擦焊的技术领域。为了解决使用爆炸焊工艺焊接阳极导电装置时焊接过程工序繁琐，人工成本高，而且焊接得到的阳极导电装置在应用于电解铝生产时接触电阻大，导致电解铝生产耗能大的问题，本发明专利技术提出一种摩擦焊控制系统，该系统包括控制单元、调速单元、主轴电机、软启动器和动力单元；所述调速单元分别与所述控制单元和所述主轴电机连接，所述调速单元用于接收所述控制单元发送的调速指令，并根据该调速指令控制所述主轴电机的转速；所述软启动器分别与所述控制单元和动力单元连接，所述软启动器用于接收控制单元发送的启动指令，并根据该启动指令启动动力单元。使用本发明专利技术焊接的阳极导电装置能够明显降低电解铝生产过程中的耗能。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦焊控制系统
本专利技术属于摩擦焊的
，具体涉及一种摩擦焊控制系统。
技术介绍
如图1所示，预焙铝电解槽阳极导电装置10包括钢爪11和铝导杆12，当铝导杆12横截面尺寸为130mm×130mm时，铝导杆12的质量为147Kg，对应钢爪11的质量为298Kg。目前，钢爪11和铝导杆12通常通过爆炸焊工艺焊接，在爆炸焊过程中需要使用复合爆炸焊片，需要工人将铝导杆12与爆炸焊片的铝端手工焊和，再将钢爪11与爆炸焊片的钢端手工焊合，整个焊接过程工序繁琐，需要较多工人，人工成本高，且工人劳动强度大，并且采用爆炸焊工艺焊接得到的阳极导电装置10在应用于电解铝生产时接触电阻大，增大了电解铝生产过程中的耗能。
技术实现思路
为了解决使用爆炸焊工艺焊接阳极导电装置时焊接过程工序繁琐，人工成本高，而且焊接得到的阳极导电装置在应用于电解铝生产时存在接触电阻大，进而导致电解铝生产耗能大的问题，本专利技术提出一种摩擦焊控制系统，以简化焊接过程，降低人工成本，同时可以降低电解铝生产过程中的耗能。本专利技术摩擦焊控制系统包括控制单元、调速单元、主轴电机、软启动器和动力单元；所述调速单元分别与所述控制单元和所述主轴电机连接，所述调速单元用于接收所述控制单元发送的调速指令，并根据该调速指令控制所述主轴电机的转速；所述软启动器分别与所述控制单元和所述动力单元连接，所述软启动器用于接收所述控制单元发送的启动指令，并根据该启动指令启动所述动力单元。该系统还包括钢爪信息单元，该钢爪信息单元分别与所述控制单元和所述主轴电机减速器后端连接，用于采集与所述主轴电机连接的钢爪的位置及速度信息，并将该信息发送给所述控制单元，以使所述控制单元确定钢爪的位置及速度。所述钢爪信息单元为绝对值编码器。所述控制单元连接有铝导杆信息单元，该铝导杆信息单元用于采集铝导杆的位移及速度信息，并将该信息发送给控制单元。所述铝导杆信息单元为拉线位移传感器。所述调速单元连接有定位位置单元，该定位位置单元周期性地向所述调速单元反馈信号；钢爪夹具的圆盘上12点钟方向设置有圆柱金属凸块；所述调速单元接收到定位指令后，根据所述定位位置单元反馈信号之前的时间信息、结合之前调速单元输出的转矩和转速信号，控制钢爪夹具主轴电机后续周期的转矩和转速，最终使经过若干个周期后圆柱金属凸块旋转到所述定位位置单元处时，钢爪夹具主轴电机转速降为零，实现钢爪的相位控制。所述控制单元为可编程逻辑控制器；所述调速单元为变频器。该系统还包括速度反馈单元，该速度反馈单元分别与所述调速单元和所述主轴电机减速器前端连接，用于采集所述调速单元的实际输出转速，并把该转速信息发送给所述调速单元，用以提高调速单元的输出速度精度,进而辅助提高相位控制精度。所述速度反馈单元为增量编码器。所述控制单元连接有红外测温仪，该红外测温仪用于检测铝导杆和钢爪焊接接头位置的温度，辅助所述摩擦焊控制系统实施摩擦焊工艺，并为分析摩擦焊加工过程及接头质量提供参考。本专利技术摩擦焊控制系统具有如下的有益效果：1.使用本专利技术摩擦焊控制系统焊接预焙铝电解槽阳极导电装置，本专利技术的主轴电机带动钢爪旋转，控制单元和调速单元用于控制主轴电机转速，在摩擦焊过程中，前期操作人员根据需求输入相应工艺参数，之后在摩擦焊自动加工过程中，控制单元会根据工艺参数准确控制铝导杆和钢爪的速度及位置；同时动力单元推动铝导杆移动，使铝导杆与钢爪接触并在接触面产生摩擦，直至接触面达到塑性状态，然后动力单元继续推动铝导杆，使铝导杆与钢爪接触面压力增大，最终将钢爪与铝导杆焊接在一起。本专利技术摩擦焊控制系统使用摩擦焊的工艺将钢爪与铝导杆焊接在一起，通过对比实验得出，采用本专利技术摩擦焊控制系统焊接的阳极导电装置比使用爆炸焊工艺的阳极导电装置在实际应用过程中平均每根可降低压降7.8mV(铝导杆横截面尺寸为130mm×130mm)左右，具有明显的节电优势，降低了电解铝生产过程中的耗能。使用本专利技术摩擦焊控制系统焊接预焙铝电解槽阳极导电装置，省去了工人将铝导杆与爆炸焊片的铝端手工焊和，将钢爪与爆炸焊片的钢端手工焊合的步骤，简化了焊接过程，减少了需要的工人数量，降低了人工成本。2.钢爪信息单元采集钢爪的位置及速度信息，控制单元根据该信息计算出钢爪的转动圈数及钢爪所在当前圈的具体角度，这样控制单元在向调速单元发送定位指令前，首先检测钢爪的位置及速度，以保证每次发送定位指令前，钢爪处于相同的位置，以提高钢爪与铝导杆接头质量的稳定性及铝导杆缩短量值的稳定性。3.铝导杆信息单元用于采集铝导杆的位移及速度信息，并将该信息发送给控制单元，这样铝导杆信息单元与控制单元构建位置和速度控制闭环，再结合控制铝导杆移动的动力装置的输出，最终达到提高焊接接头强度及稳定缩短量的目的。4.速度反馈单元用于采集钢爪夹具主轴电机减速机前的转速(同时也是定位单元的输出转速)并把该转速信息反馈给调速单元，这样速度反馈单元与调速单元构建速度反馈闭环，可以提高调速单元的输出精度，进而提高最后的相位控制精度。附图说明图1为预焙铝电解槽阳极导电装置的结构示意图；图2a为本专利技术的钢爪夹具、钢爪和铝导杆加工时连接的主视示意图；图2b为图2a的A向示意图；图3为本专利技术摩擦焊控制系统的实施例一的结构示意图；图4为图3所示的摩擦焊控制系统的工作流程图；图5为本专利技术摩擦焊控制系统的实施例二的结构示意图；图6为图5所示的摩擦焊控制系统对预焙铝电解槽阳极导电装置进行定位的工作流程图；图7为本专利技术摩擦焊控制系统的实施例三的结构示意图。具体实施方式下面结合附图介绍本专利技术摩擦焊控制系统。实施例一如图3所示，摩擦焊控制系统包括控制单元20、调速单元22、主轴电机21、软启动器24和动力单元23。调速单元22分别与控制单元20和主轴电机21连接，调速单元22用于接收控制单元20发送的调速指令，并根据该调速指令对主轴电机的转速进行调节。软启动器24分别与控制单元20和动力单元23连接，软启动器24用于接收控制单元20发送的启动指令，并根据该启动指令启动动力单元23。其中，控制单元20为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，以下简称PLC)，调速单元22为变频器。实施例一的摩擦焊控制系统的工作流程如图4所示，具体如下：步骤S1：控制单元20与调速单元22建立通信连接，控制单元20与调速单元22可以通过现场总线的方式通信，控制单元20向调速单元22发送调速指令，调速单元22接收该调速指令，同时调速单元22将自身的运行状态发送给控制单元20，以实现控制单元20对调速单元22运行状态的监控。步骤S2：调速单元22接收到控制单元20发送的调速指令后，根据该调速指令控制主轴电机21的转速。焊接钢爪11与铝导杆12时，主轴电机21带动钢爪11旋转，通过对主轴电机21转速的控制实现了对钢爪11转速的控制。在摩擦焊过程中，前期操作人员根据需求输入相应工艺参数，之后在摩擦焊自动加工过程中，控制单元20会根据工艺参数准确控制钢爪11和铝导杆12的速度及位置。在步骤S3，控制单元20向软启动器24发送启动指令；控制单元20可以通过端子方式向软启动器24发送启动指令。在步骤S4，软启动器24根据控制单元20发送的启动指令启动动力单元23。动力单元23推动铝导杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦焊控制系统，其特征在于，包括控制单元、调速单元、主轴电机、软启动器和动力单元；所述调速单元分别与所述控制单元和所述主轴电机连接，所述调速单元用于接收所述控制单元发送的调速指令，并根据该调速指令控制所述主轴电机的转速；所述软启动器分别与所述控制单元和所述动力单元连接，所述软启动器用于接收所述控制单元发送的启动指令，并根据该启动指令启动所述动力单元。

【技术特征摘要】
2015.05.08 CN 201510233845X1.一种摩擦焊控制系统，其特征在于，包括控制单元、调速单元、主轴电机、软启动器和动力单元；所述调速单元分别与所述控制单元和所述主轴电机连接，所述调速单元用于接收所述控制单元发送的调速指令，并根据该调速指令控制所述主轴电机的转速；所述软启动器分别与所述控制单元和所述动力单元连接，所述软启动器用于接收所述控制单元发送的启动指令，并根据该启动指令启动所述动力单元；所述调速单元连接有定位位置单元，该定位位置单元周期性地向所述调速单元反馈信号；钢爪夹具的圆盘上12点钟方向设置有圆柱金属凸块；所述调速单元接收到定位指令后，根据所述定位位置单元反馈信号之前的时间信息、结合之前调速单元输出的转矩和转速信号，控制钢爪夹具主轴电机后续周期的转矩和转速，最终使经过若干个周期后圆柱金属凸块旋转到所述定位位置单元处时，钢爪夹具主轴电机转速降为零，实现钢爪的相位控制。2.根据权利要求1所述的摩擦焊控制系统，其特征在于，该系统还包括钢爪信息单元，该钢爪信息单元分别与所述控制单元和所述主轴电机减速器后端连接，用于采集与所述主轴电机连接的钢爪的位置及速度信息，并将该信息发送给所述控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯小林，毛海杰，刘满强，芮执元，李鄂民，辛舟，罗德春，张昌青，陈辉，刘朝荣，裴喜平，张玮，于振燕，李经纬，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62