專利名稱：用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電磁離合器，尤其是涉及一種用于微型高速慣性摩擦 焊機的電磁離合器，其為小慣量、推挽式、花鍵齒結(jié)構(gòu)電磁離合器。二、 背景技術(shù)摩擦焊接作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低耗及環(huán)保的固態(tài)連接技術(shù)，在新 型材料、異質(zhì)材料及其制品的高可靠性連接中具有廣闊的市場前景。隨著微機 械及微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，摩擦焊接技術(shù)的發(fā)展方向之一是實現(xiàn)焊機的微型化 與高速化。微型高速慣性摩擦焊機是專門用于直徑為4)1.5 (J)5.0mm (棒材) 微細(xì)工件慣性摩擦焊接的專用設(shè)備，它主要由主機機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、計算 機測控系統(tǒng)及傳感與傳感器系統(tǒng)組成。焊機主軸及安裝在它上面的飛輪的轉(zhuǎn)速 高達(dá)50000 rpm，主軸軸系轉(zhuǎn)動件(不含飛輪)的固有轉(zhuǎn)動慣量為3. 2X10—5 kgm2， 主軸最大輸出功率為0. 058 KW;為滿足不同材質(zhì)及尺寸工件對焊接能量的要求， 飛輪轉(zhuǎn)動慣量分級為三級，其值分別為3.7X10—3 kgm2、 1.56X10-3 kgm2、 4.83 X10—4 kgm2。在慣性摩擦焊接條件下，焊接能量主要由飛輪在慣性運轉(zhuǎn)時所具有的轉(zhuǎn)動 動能供給，其大部分轉(zhuǎn)換為摩擦加熱功率。由于微細(xì)工件施焊時所需之焊接能 量甚小，故在電磁離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 一方面必須最大限度地減小其固有的轉(zhuǎn)
動慣量，另一方面必須保證其在高速轉(zhuǎn)動條件下實現(xiàn)頻繁、迅速、可靠的接合 與分離。電磁離合器是微型高速慣性摩擦焊機主機機械傳動系統(tǒng)中的重要軸系部 件，它主要用來使焊機的動力源——電主軸(內(nèi)藏電機式主軸)與安裝有飛輪 的焊機主軸按焊接工藝的要求自動地實現(xiàn)接合或分離，其接合或分離的快速性 與可靠性直接關(guān)系著焊接過程的成敗。目前通常采用的電磁離合器，因其結(jié)構(gòu) 較復(fù)雜、外形尺寸較大、轉(zhuǎn)動慣量較大、響應(yīng)欠靈敏，難以適應(yīng)微型高速慣性 摩擦焊工藝的要求。三、實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種用于微型高速 慣性摩擦焊機的電磁離合器，其結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動慣量小、響應(yīng)速 度快，可靠性高，能完全適應(yīng)微型高速慣性摩擦焊工藝的要求。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其特殊之處在于包括外 套筒，端蓋板與外套筒連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵磁線圈，勵磁線圈與線圈 骨架連接，左側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸，右側(cè)端蓋板中 孔設(shè)有與安裝有飛輪的焊機主軸軸體相連的另一外花鍵軸，以上兩個外花鍵軸 與內(nèi)花鍵套釆用花鍵連接。上述磁環(huán)采用稀土強永磁材料釹鐵硼材料制成，膠接于左、右兩側(cè)端蓋板 的環(huán)形凸臺上，上述磁環(huán)端面上膠合有橡膠墊圈。上述內(nèi)花鍵套、端蓋板、外套筒均采用導(dǎo)磁材料制成，外花鍵軸采用非導(dǎo)
磁材料制成。上述勵磁線圈通過繼電器與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電阻。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的優(yōu)點和效果如下1、 本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動慣量小、響應(yīng)速度快，實現(xiàn)了 電磁離合器的小型化。2、 本實用新型采用推挽式勵磁磁路，能保證電磁離合器在高達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)的超 高轉(zhuǎn)速下頻繁、快速和可靠的離合，并能傳遞較大的摩擦峰值扭矩。3、 本實用新型在微型高速慣性摩擦焊接工況條件下，電磁離合器具有很高的運行可靠性。四、
圖1為本實用新型電磁離合器分離時的示意圖； 圖2為本實用新型電磁離合器接合時的示意圖； 圖3為本實用新型中勵磁線圈的電源接線圖。圖4電磁離合器在微型高速慣性摩擦焊機機構(gòu)傳動系統(tǒng)中的布位圖。圖中，1-外套筒，2-端蓋板，3-內(nèi)花鍵套，4-外花鍵軸，5-外花鍵軸，6-勵磁線圈，7-線圈骨架，8-磁環(huán)，9-電主軸，10-電磁離合器，11-焊機主軸， 12-飛輪，13-旋轉(zhuǎn)夾具，14-旋轉(zhuǎn)側(cè)工件，15-移動側(cè)工件，16-移動夾具，17-推力油缸，18-床身，19-直線導(dǎo)軌，20-工作滑臺，21-繼電器，22-繼電器，23-壓敏電阻，24-橡膠墊圈。五具體實施方式
本實用新型電磁離合器采用小慣量、推挽式、花鍵齒結(jié)構(gòu)，以花鍵齒機械
嵌合副作為接合元件。參見圖1和圖2，包括外套筒l，端蓋板2與外套筒1連 接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵磁線圈6，勵磁線圈6與線圈骨架7連接，左側(cè)端蓋 板2中孔設(shè)有與電主軸9軸體相連的外花鍵軸4，右側(cè)端蓋板2中孔設(shè)有與安裝 有飛輪12的焊機主軸11軸體相連的外花鍵軸5，外花鍵軸4和外花鍵軸5與內(nèi) 花鍵套3采用花鍵連接。根據(jù)磁路設(shè)計的要求，磁環(huán)8采用稀土強永磁材料釹 鐵硼材料制成，并將其膠接于左、右兩側(cè)端蓋板2的環(huán)形凸臺上，為防止內(nèi)花 鍵套3與磁環(huán)8吸合時產(chǎn)生沖擊，在磁環(huán)8端面上膠合了一定厚度的橡膠墊圈 24;內(nèi)花鍵套3、端蓋板2、外套筒1均采用導(dǎo)磁材料電工純鐵DT4A制成，外 花鍵軸4、外花鍵軸5采用非導(dǎo)磁材料1Crl8Ni9Ti不銹鋼制成。電磁離合器的 勵磁線圈6在其線圈骨架7上密繞而成，銅線有效線徑為0. 55 ram，繞線層數(shù)為 31層，每層匝數(shù)為61匝，勵磁電流為1.03 A。計算結(jié)果表明，電磁離合器產(chǎn) 生的最大吸力或斥力為4.5 kg，傳遞的最大扭矩為0. 045 kgm。參見圖3，電磁離合器的勵磁線圈6由直流電源(24VDC)供電，勵磁線圈6 通過繼電器21和繼電器22與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電阻23，勵磁 電流的方向由圖中繼電器21或繼電器22控制，壓敏電阻23的作用是用來保護 繼電器觸頭，防止在頻繁通斷電路時觸頭間產(chǎn)生電弧而損壞觸頭。參見圖1，當(dāng)電磁離合器處于分離狀態(tài)時，內(nèi)花鍵套3僅于外花鍵軸4嵌合; 參見圖2，當(dāng)繼電器9得電時，勵磁線圈6中通過正向勵磁電流，內(nèi)花鍵3在左 側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的斥力和右側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的吸力的共同作用即推挽態(tài)勢的作用下，加 速沿軸向向右移動，其花鍵齒處于同時與外花鍵軸4、外花鍵軸5嵌合的狀態(tài)， 即電主軸9軸體與焊機主軸11接合，電磁離合器處于接合狀態(tài)；反之，當(dāng)繼電 器22得電(繼電器21失電)時，勵磁線圈6中通過反向勵磁電流，內(nèi)花鍵套3
在右側(cè)磁環(huán)8產(chǎn)生的斥力和左側(cè)磁環(huán)產(chǎn)生的吸力的共同作用即推挽態(tài)勢的作用 下，推挽去勢的共同作用下，加速沿軸向向左移動，其花鍵齒與外花鍵軸4嵌 合，而與外花鍵軸5脫離，即焊機主軸與其動力源分離，電磁離合器處于分離 狀態(tài)，只要通過焊機計算機測控系統(tǒng)交替地改變勵磁線圈中勵磁電流的方向， 即可交替地控制電磁離合器的接合或分離。實際工作時，電磁離合器在微型高速慣性摩擦焊機機構(gòu)傳動系統(tǒng)中的布位 見圖4，焊機主軸11及安裝在它上面的飛輪12通過電磁離合器中的外花鍵軸4、 內(nèi)花鍵套3、外花鍵軸5與電主軸9相連。慣性摩擦焊接時，待焊工件的旋轉(zhuǎn)端 夾持于旋轉(zhuǎn)夾具13中，而其移動端夾持于工作滑臺20上的移動夾具16中，飛 輪12首先被加速到預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速(電磁離合器處于接合狀態(tài))，以轉(zhuǎn)動動能 的形式儲存焊接所需的能量，隨后焊機主軸11通過離合器與電主軸9脫離(電 磁離合器處于分離狀態(tài))，飛輪進入慣性運轉(zhuǎn)；當(dāng)移動夾具16夾持的工件移動 端在推力油缸17施加的軸向力的作用下，向旋轉(zhuǎn)端工件靠攏、接觸、并壓緊后， 處于慣性運轉(zhuǎn)的飛輪因受摩擦扭矩的阻尼作用，其轉(zhuǎn)速逐漸降低，儲存在飛輪 12中的轉(zhuǎn)動動能通過被焊工件表面間的高速摩擦，逐漸將其大部分能量轉(zhuǎn)化為 熱能，并快速加熱摩擦表面及其近區(qū)金屬，直至飛輪能量耗盡而停止轉(zhuǎn)動并保 壓一段時間后，焊接過程結(jié)束。
權(quán)利要求1、一種用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其特征在于包括外套筒(1)，端蓋板(2)與外套筒(1)連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵磁線圈(6)，勵磁線圈(6)與線圈骨架(7)連接，左側(cè)端蓋板(2)中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸(4)，右側(cè)端蓋板(2)中孔設(shè)有與安裝有飛輪(12)的焊機主軸(11)軸體相連的外花鍵軸(5)，外花鍵軸(4)和外花鍵軸(5)與內(nèi)花鍵套(3)采用花鍵連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其特 征在于所述磁環(huán)(8)采用稀土強永磁材料釹鐵硼材料制成，膠接于左、右兩 側(cè)端蓋板(2)的環(huán)形凸臺上，
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其特 征在于所述磁環(huán)(8)端面上膠合有橡膠墊圈(24)。
4、
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其特 征在于所述內(nèi)花鍵套(3)、端蓋板(2)、外套筒(1)均采用導(dǎo)磁材料制成， 外花鍵軸(4)和外花鍵軸(5)采用非導(dǎo)磁材料制成。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其特 征在于所述勵磁線圈(6)通過繼電器與直流電源連接，繼電器上連有壓敏電 阻(23)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于微型高速慣性摩擦焊機的電磁離合器，其結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、轉(zhuǎn)動慣量小、響應(yīng)速度快，可靠性高，能完全適應(yīng)微型高速慣性摩擦焊工藝的要求。本實用新型包括外套筒，端蓋板與外套筒連接構(gòu)成殼體，殼體內(nèi)裝有勵磁線圈，勵磁線圈與線圈骨架連接，左側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與電主軸軸體相連的外花鍵軸，右側(cè)端蓋板中孔設(shè)有與安裝有飛輪的焊機主軸軸體相連的外花鍵軸，外花鍵軸與內(nèi)花鍵套采用花鍵連接。
文檔編號B23K20/12GK201027839SQ20072003120
公開日2008年2月27日 申請日期2007年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者時渭清, 杜生輝, 杰 楊, 段立宇, 湯積成, 王文斌, 田俊輝, 暢智文, 黃清用 申請人:西安固本科技實業(yè)有限公司