CN102785362B - 一种塑料水嘴接头焊接机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料水嘴接头焊接机械手，包括支架、气缸组、导轨、滑块和加热装置，滑块与导轨水平滑动配合，气缸组包括：第一气缸、第二气缸和第三气缸；第一气缸的缸体水平固定于支架上，且第一气缸的活塞杆与滑块固定连接；第二气缸的缸体竖直与滑块固定连接，且第二气缸的活塞杆的下端与加热装置固定连接，加热装置的上端面设有与水嘴接头的内凹面相贴合的外凸加热模块，其下端面设有与塑料管外圆面相贴合的内凹加热模块；第三气缸的缸体竖直与支架固定连接，且第三气缸的活塞杆的下端与水嘴接头可拆卸连接。本发明通过控制气缸组，实现水嘴接头与塑料管的高效焊接，减少水嘴接头与塑料管之间的焊接偏差，降低焊接强度。

Description

一种塑料水嘴接头焊接机械手

技术领域

本发明涉及塑料焊接行业，更具体地讲，涉及一种塑料水嘴接头焊接机械手，用于直流换流阀及柔性交流输电系统装置内部配水管路水嘴接头的焊接。

背景技术

塑料焊接是热塑性塑料二次加工的主要方法之一，利用热塑性塑料受热熔融的特点，凭着热的作用，使两个塑料部件的表面同时熔融，在外力的作用下，使两各部件结合为一体，称为焊接，由于加热的方式不同，塑料焊接可分为加热工具焊接、感应焊接、摩擦焊接、超声波焊接、高频焊接和热风焊接等。

对于感应焊接、摩擦焊接、超声波焊接和高频焊接方式，其焊接工具结构复杂、焊接成本高，操作复杂，且对应焊材及焊件大小、形状都具有一定的局限性；对于现有的加热工具焊接和热风焊接方式，其焊接工具简单，应用广泛，焊接成本低且易于操作。

中国专利文献CN101947858公开了一种空调毛细管塑料焊接机，包括工作平台及顺序安装其上的毛细管定位装置、热焊装置和主管装夹驱动装置。毛细管定位装置用于并排装夹定位若干毛细管的上、下压膜以及用于夹紧上、下压膜的压膜夹紧机构，主管装夹驱动装置用于夹持定位主管的上、下固定模、用于夹持上、下固定模的固定模夹紧机构以及用于驱动上、下固定模和固定模夹紧机构一同平移的水平驱动机构，热焊装置包括加热箱体和鼓风机，通过接通电加热管使加热箱体发热，以此同时打开鼓风机借助风管向加热箱体内进行鼓风，通过热风融化毛细管与主管侧壁接触的焊接部分，然后通过气缸移动将二者结合在一起。上述文献中可以对多个毛细塑料管进行一次性焊接，具有较高的焊接效率，适合小直径管路间的焊接，对于水嘴接头，其直径大于40mm，且其结合面为较大的凹形面，安装时不利于水嘴接头的准确定位，易出现水嘴接头的安装偏差。

现有的加热工具焊接方式通过加热两焊件焊合面，然后手动将二者结合在一起，在焊接时，焊接时间和所施加的焊接压力因人而异，即使同一人进行焊接处理，其焊接时间及焊接压力很难保证每次相同，且存在人为的焊接偏差，从而造成焊接强度不统一、焊接质量差，长时间在较高液体压力下使用易产生焊缝泄露。对于塑料水嘴接头的焊接，尤其直流换流阀及柔性交流输电系统装置内部配水管路中的水嘴接头的焊接，如何在较低的焊接成本下使普通的焊接人员在对水嘴接头进行焊接时，可以保证水嘴接头的焊接强度和焊接质量，使水嘴接头在长期较高液体压力下使用不产生泄露，是目前塑料水嘴接头焊接急需解决的技术问题。

发明内容

为了保证加热工具焊接方式的焊接质量，减少焊接偏差，使普通焊接人员即可完成对水嘴接头的焊接，本发明提供了一种塑料水嘴接头焊接机械手。

所述技术方案如下：

一种塑料水嘴接头焊接机械手，包括支架、气缸组、导轨、滑块和加热装置，所述滑块与所述导轨水平滑动配合，所述气缸组包括：第一气缸、第二气缸和第三气缸；

所述第一气缸的缸体水平固定于所述支架上，且所述第一气缸的活塞杆与所述滑块固定连接；

所述第二气缸的缸体竖直与所述滑块固定连接，且所述第二气缸的活塞杆端部与所述加热装置固定连接，所述加热装置的两平行端面上分别设有外凸加热模块和内凹加热模块（75），所述外凸加热模块与水嘴接头的内凹面相贴合，所述内凹加热模块与塑料管的外圆面相贴合；

所述第三气缸的缸体竖直与所述支架固定连接，且所述第三气缸的活塞杆端部与水嘴接头可拆卸连接，塑料管的中心线与所述水嘴接头的中心线位于同一竖直面内；

控制所述第二气缸移动可依次实现所述内凹加热模块与塑料管的外圆面相贴合，所述外凸加热模块与所述水嘴接头的内凹面相贴合。

进一步地，所述第二气缸和第三气缸的运动轨迹位于同一平面内，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸均为行程可调式气缸。

进一步地，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸的运动轨迹位于同一平面内。

进一步地，所述外凸加热模块的中心线与所述内凹加热模块的中心线处于同一竖直面内。

所述的加热装置包括加热板和加热棒，所述加热板设置于所述第二气缸的活塞杆下端，所述加热棒设置于所述加热板内，所述的外凸加热模块和内凹加热模块分别设置于所述加热板的上端面和下端面。

所述加热板包括加热板I和加热板II，所述加热板II与所述加热板I通过螺栓紧固，且二者的连接位置处设有隔热石棉垫。

进一步优选，所述的加热装置还包括一隔热板，所述隔热板设置于所述加热板与第二气缸缸体之间，并与所述第二气缸的活塞杆固定连接，所述加热板I与所述隔热板通过螺栓固定连接。

所述加热棒共设置两根，其轴向与所述外凸加热模块的中心线平行，且置于所述外凸加热模块正下方。

控制第三气缸移动，使水嘴接头内凹面下压至塑料管表面深度0.4-0.6mm。

本发明所提供的技术方案带来的有益效果是：

A．本发明通过设置三个气缸，使三个气缸协同作业，通过控制第一气缸水平运动和第二气缸竖直运动，实现对设置于第二气缸上的两个加热模块的位置控制，并依次完成对塑料管外圆面及水嘴接头内凹面的精准加热；通过控制第三气缸的竖直运动，实现水嘴接头在塑料管上的准确焊接。在焊接过程中通过控制第三气缸的压力实现对焊接压力的控制，通过PLC可编程控制器分别设定加热装置对塑料管、水嘴接头的加热时间，使塑料管和水嘴接头达到充分熔融，然后通过设定各气缸的复位时间，为下一步第三气缸执行塑料管和水嘴接头之间的焊接提供焊接保证；最后通过设定第三气缸的焊接时间，使各水嘴接头的焊接质量达到一致，此项实验结果是在4MPa压力下维持一小时以上，或2MPa压力下24小时，均无渗透泄露。

B.焊接偏差小，不需要配备专业的焊接人员，普通的焊接人员即可实现快速焊接操作，本发明所采用的各个气缸其运动行程可以调节，可以根据塑料管固定支架的具体位置确定各气缸的运动行程和运动时间，使水嘴接头与塑料管之间的焊接偏差降至合理的范围之内。

C．本发明的加热装置设置于第二气缸上，通过控制第二气缸的运动轨迹实现对加热装置的控制，在对塑料管和水嘴接头完成加热后，控制第二气缸复位，进而使加热装置移出操作人员的范围之外，可避免高温加热部分烫伤操作人员。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是图1的侧面视图；

图3是初始状态结构示意图；

图4是工作状态结构示意图；

图5是本发明在对塑料管执行水嘴接头焊接时操作动作示意图。

图中：

1-支架；2-第一气缸；3-第二气缸；4-第三气缸；5-导轨；6-滑块；7-加热装置；

71-隔热板；72-加热板，721-加热板I；722--加热板II；73-加热棒；74-外凸加热模块；

75-内凹加热模块；8-水嘴接头；9-塑料管；10-支座；11-驱动电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供了一种塑料水嘴接头焊接机械手，包括支架1、气缸组、导轨5、滑块6和加热装置7，滑块6与导轨5水平滑动配合，气缸组包括：第一气缸2、第二气缸3和第三气缸4；第一气缸2的缸体水平固定于支架1上，且第一气缸2的活塞杆与滑块6固定连接；第二气缸3的缸体竖直与滑块6固定连接，且第二气缸3的活塞杆的下端与加热装置7固定连接，加热装置7的上端面设有与水嘴接头8的内凹面相贴合的外凸加热模块74，其下端面设有与塑料管9外圆面相贴合的内凹加热模块75；第三气缸4的缸体竖直与支架1固定连接，且第三气缸4的活塞杆的下端与水嘴接头8可拆卸连接。

塑料管9的中心线与所述水嘴接头8的中心线位于同一竖直面内，其通过支座10设置于第三气缸4的正下方位置，控制第二气缸3可依次控制内凹加热模块75与塑料管9的外圆面相贴合，外凸加热模块74与水嘴接头8的内凹面相贴合。

优选，第二气缸3和第三气缸4位于同一平面内或第一气缸2、第二气缸3和第三气缸4位于同一平面内。各个气缸均采用可调行程式气缸，可以根据塑料管9的位置调节各个气缸的行程距离。

其中的加热装置7包括加热板72和加热棒73，加热板72设置于第二气缸3的活塞杆下端，加热棒73设置于加热板72内，外凸加热模块74和内凹加热模块75分别设置于加热板72的上端面和下端面；加热板72包括加热板I721和加热板II722，加热板II722与加热板I721通过螺栓紧固，且二者的连接位置处设有隔热石棉垫。

为了增加加热板的隔热效果，避免第二气缸受到温度的影响，加热装置7还包括一隔热板71，隔热板71设置于加热板与第二气缸3缸体之间，并与第二气缸3的活塞杆固定连接，加热板I721与隔热板71通过螺栓固定连接，如图2所示。

其中加热棒共设置两根，其轴向与外凸加热模块74的中心线平行，且置于外凸加热模块74正下方和内凹加热模块75的正上方。

控制第三气缸4移动，使水嘴接头8内凹面下压至塑料管9表面深度0.4-0.6mm，优选控制焊接深度为0.5mm。

以下对塑料管9进行水嘴接头焊接，其焊接步骤如下：

（1）在焊接水嘴接头之前，首先启动水嘴加热装置7上安装的加热棒及温度感应元件，通过温度感应元件使其温度一直保持在330℃。

（2）通过控制第一气缸2带动第二气缸3运动到如图4的位置，控制运动时间3秒，第二气缸3连接到滑块6上，滑块6安装在导轨5上，可以在水平方向上滑动。

（3）维持第一气缸状态，控制第二气缸3运动，使其加热装置7的内凹加热模块75与塑料管9外圆弧面结合，加热18秒。第二气缸3保持不动，控制第三气缸4运动，使其塑料水嘴接头8的下凹圆弧面与加热装置7上的外凸加热模块74结合，保持加热时间6秒。

（4）控制第三气缸4复位，1秒钟后控制第二气缸3复位，半秒钟后控制第一气缸2复位，半秒钟后控制第三气缸4运动使其水嘴接头8的下凹面与塑料管的外弧面结合，二者结合时间为2分钟，此时第三气缸始终保持一定压力，第三气缸连接水嘴接头深入塑料管的深度为0.5毫米。

（5）2分钟后通过手动松开水嘴接头8上的锁紧螺丝，控制第三气缸复位，完成水嘴接头的焊接。

（6）通过驱动驱动电机11带动支架1前后移动，从而改变塑料管9的焊接位置，对下一个塑料管9的焊接位置进行焊接。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种塑料水嘴接头焊接机械手，包括支架(1)、气缸组、导轨(5)、滑块(6)和加热装置(7)，所述滑块(6)与所述导轨(5)水平滑动配合，其特征在于，所述气缸组包括：第一气缸(2)、第二气缸(3)和第三气缸(4)；

所述第一气缸(2)的缸体水平固定于所述支架(1)上，且所述第一气缸(2)的活塞杆与所述滑块(6)固定连接；

所述第二气缸(3)的缸体竖直与所述滑块(6)固定连接，且所述第二气缸(3)的活塞杆端部与所述加热装置(7)固定连接，所述加热装置(7)的两平行端面上分别设有外凸加热模块(74)和内凹加热模块(75)，所述外凸加热模块(74)与水嘴接头(8)的内凹面相贴合，所述内凹加热模块(75)与塑料管(9)的外圆面相贴合；

所述第三气缸(4)的缸体竖直与所述支架(1)固定连接，且所述第三气缸(4)的活塞杆端部与水嘴接头(8)可拆卸连接，塑料管(9)的中心线与所述水嘴接头(8)的中心线位于同一竖直面内；

控制所述第二气缸(3)移动可依次实现所述内凹加热模块(75)与塑料管(9)的外圆面相贴合，所述外凸加热模块(74)与所述水嘴接头(8)的内凹面相贴合；

所述第二气缸(3)和第三气缸(4)的运动轨迹位于同一平面内，所述第一气缸(2)、第二气缸(3)和第三气缸(4)均为行程可调式气缸。

2.根据权利要求1所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

所述第一气缸(2)、第二气缸(3)和第三气缸(4)的运动轨迹位于同一平面内。

3.根据权利要求1或2所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

所述外凸加热模块(74)的中心线与所述内凹加热模块(75)的中心线处于同一竖直面内。

4.根据权利要求3所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

所述的加热装置(7)包括加热板(72)和加热棒(73)，所述加热板(72)设置于所述第二气缸(3)的活塞杆下端，所述加热棒(73)设置于所述加热板(72)内，所述的外凸加热模块(74)和内凹加热模块(75)分别设置于所述加热板(72)的上端面和下端面。

5.根据权利要求4所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

所述加热板(72)包括加热板I(721)和加热板II(722)，所述加热板II(722)与所述加热板I(721)通过螺栓紧固，且二者的连接位置处设有隔热石棉垫。

6.根据权利要求5所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

所述的加热装置(7)还包括一隔热板(71)，所述隔热板(71)设置于所述加热板与第二气缸(3)缸体之间，并与所述第二气缸(3)的活塞杆固定连接，所述加热板I(721)与所述隔热板(71)通过螺栓固定连接。

7.根据权利要求6所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

所述加热棒共设置两根，其轴向与所述外凸加热模块(74)的中心线平行，且置于所述外凸加热模块(74)正下方。

8.根据权利要求7所述的塑料水嘴接头焊接机械手，其特征在于，

控制第三气缸(4)移动，使水嘴接头(8)内凹面下压至塑料管(9)表面深度0.4-0.6mm。