CN106273423A - 一种用于浮空器制造的置热式热合设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于浮空器制造的专用热合设备,特别适用于大型系留气球、平流层飞艇的制造,包括机体上沿上下方向开合设置的上加热模块和下加热模块,所述上加热模块和下加热模块均采用电阻加热形式;所述机体底部设有脚轮,在热合过程中,脚轮能够使该热合设备沿浮空器囊体的热合接缝移动,而囊体本身无需移动。本发明采用置热式热合方式,无打火击穿材料隐患,经试验研究证明,相比高频热合,置热式热合质量更为稳定且效率更高。

Description

一种用于浮空器制造的置热式热合设备
技术领域
本发明涉及一种用于浮空器制造的专用热合设备,特别适用于大型系留气球、平流层飞艇的制造。
背景技术
浮空器制造最为主要和关键的工序是囊体材料的热合,目前热合主要采用高频热合方式,高频热合设备通常分为大型高频热合机和小型高频热合机。
系留气球球体软结构的主要承力部件——抓手的制造及装配到主囊体上以及后期浮空器囊体集成装配阶段一些不平整部位的热合,因其结构特点决定不能采用大型高频热合设备,否则会发生热合部位悬空击穿。目前只能采用小型高频热合热合机垫平热合,采用小型高频热合机制造存在以下几个问题:(1)存在“打补丁”式多刀热合,小型热合机多刀热合存在电流波动,在换刀时压力不均,压痕明显,导致质量一致性难以保证,热合部位偶尔还会发生脱层起泡缺陷;(2)小型热合机的存料空间小,生产时,须裹卷主气囊,热合过程中囊体需多次折叠、拉拽,囊体材料易受损伤,影响浮空器的透氦率、耐老化、强度等关键性能,大型浮空器制造时影响更为明显;(3)工作效率低下。
此外,平流层飞艇具有可定点或区域巡航、驻空时间长、载重量大、可重复使用、安全性好等优点,在通信中继、对地观测、空中预警等方面具有十分重要的应用价值,已成为目前世界各国研究的热点领域。近年来,国内外平流层飞艇等浮空器项目的研制生产工作也相继启动。然而,平流层飞艇工作在临近空间,其主囊体和尾翼外蒙皮材料多采用能适应临近空间环境的覆金属膜的高强纤维基囊体材料,这种材料由于涂覆金属层,高频热合会发生囊体材料热合部位击穿,击穿部位烧灼、炭化。因此,平流层飞艇的制造不能采用传统的高频热合方式,需要探索其他热合方式。
发明内容
本发明的目的是为了解决高频热合存在的不足及适用平流层飞艇的生产需求,提供一种用于浮空器制造的置热式热合设备,适用于浮空器,特别是大型系留气球、平流层飞艇的加工;能够大大提高浮空器加工效率,减少由于采用小型高频热合机造成的囊体卷曲、拖拽等损伤,并具备表面镀有金属膜层囊体材料的热合功能。
为实现上述目的,本发明提供了一下技术方案:
一种用于浮空器制造的置热式热合设备,包括机体上沿上下方向开合设置的上加热模块和下加热模块,所述上加热模块和下加热模块均采用电阻加热形式;所述机体底部设有脚轮,在热合过程中,脚轮能够使该热合设备沿浮空器囊体的热合接缝移动,而囊体本身无需移动。
优选的,所述上加热模块由机体上竖直设置的气缸驱动,上加热模块通过两颗螺钉安装在气缸下端的第一安装板上,且上加热模块与第一安装板之间间隔设置;上加热模块与第一安装板之间设有用于调整上加热模块与下加热模块平行度的调平系统,调平系统由至少两个顶丝构成,顶丝与第一安装板构成螺纹配合,顶丝下端顶在上加热模块的上端面上。
优选的,所述上加热模块包括热合模具、电阻加热组件、热电偶、隔热板、第二安装板、线缆插头,第二安装板上设有三处带沉孔的腰型孔和两处螺纹孔,隔热板上设有三处通孔,热合模具上设有螺纹盲孔,热合模具、隔热板和第二安装板通过三颗螺钉自下而上装配成一体;第二安装板上两处螺纹孔与气缸底部第一安装板连接;所述电阻加热组件和热电偶插在热合模具上开设的安装孔内;所述电阻加热组件、热电偶以及控制线的引出线缆转接合成一束线缆,并在该线缆输出端设置所述线缆插头。
优选的,热合模具的热合面设有不粘涂层,防止高温模具与囊体材料粘连。
优选的,所述下加热模块包括相对机体固定设置的下加热平板,下加热平板下方设有电阻加热组件和热电偶。
优选的,下加热平板上垫两层硅橡胶板,能够实现多层囊体材料不平整部位一次等压热合。
优选的,所述机体为C形结构,所述上加热模块和下加热模块分别安装在机体的上、下两悬伸部上;机体中间凹槽形成供浮空器囊体穿行的通道。
优选的,机体下方的悬伸部上设有一工作台,所述下加热模块安装在工作台上,所述工作台上还设有水冷装置,水冷装置包括冷板和水循环管路,所述冷板位于工作台上表面,所述水循环管路位于工作台内部;囊体热合完成后,将热合部位移动至冷板上再用硅胶滚轮滚压,能够使热合部位快速冷却成型。
优选的,所述工作台两侧还设有木制滚轮棒,所述木制滚轮棒沿水平方向转动设置,木制滚轮棒能够对囊体进行引导,防止工作台棱角刮伤囊体。
优选的,所述机体上还设有控制面板,控制面板由热合模具开关及调温按钮、下加热板开关及调温按钮、急停按钮、下行按钮、点动按钮、热合时间调节按钮、冷却开关按钮及其指示灯和电源开关按钮其指示灯组成,其中热合模具开关及调温按钮、下加热板开关及调温按钮与电阻加热组件和电源电连接,急停按钮、下行按钮、点动按钮与气缸电磁阀及电源电连接,热合时间调节按钮与自动控制模块电连接,冷却开关按钮及其指示灯与水循环管路电磁阀和电源电连接,电源开关按钮其指示灯与电源及设备供电总线电连接。。
本发明的优点是:
1、采用置热式热合方式,无打火击穿材料隐患,经试验研究证明,相比高频热合,置热式热合质量更为稳定且效率更高。
2、可用于镀金属膜材料的热合加工,满足平流层浮空器的制造需求。
3、设备设有电驱动轮,内部设有凹槽式大容量储料空间,工作台两侧设有木质滚轮棒,能够减小囊体材料因囊体卷曲、拖拽等造成的损伤,满足大型浮空器制造需求。
4、浮空器集成装配阶段可以采用囊体不动、设备移动式热合方式。
5、上加热模块采用模块化设计,并配备多种常规规格热合模具和抓手专用热合模具,能根据生产需要快捷更换模具。
6、设计抓手专用热合模具,能够大大提高抓手的加工效率和热合质量。
7、设有冷却功能,可实现热合部位快速冷却成型,提高加工效率。
8、设有热合模具调平系统,下加热平板上垫两层4mm硅橡胶板,确保热合部位均匀受压,确保热合质量。
9、下加热平板上垫两层4mm厚硅橡胶板,可实现多层囊体材料不平整部位一次等压热合。
10、热合过程设有手动模式,便于操作者准确对位。
11、无高频热合设备给操作者带来的电磁辐射潜在危险。
12、设备结构简单紧凑、可靠性高。
附图说明
图1是本热合设备的结构示意图;
图2是本热合设备的抓手专用上加热模块图;
图3是本热合设备正向示意图;
图4是本热合设备侧向示意图;
图5是浮空器一种典型抓手结构图;
图中:1.机架,2.底座,3.工作台,4.冷板,5.下加热平板,6.把手,7.木制滚轮棒,8.脚轮,9气缸,10.电源开关,11.冷却系统电源开关,12.点动按钮,13.电源指示灯,14.冷却系统指示灯,15.热合时间调节按钮,16.急停按钮,17.下加热板调温按钮,18.热合模具调温按钮,19.热合模具加热开关,20.下加热平板加热开关,21.下行按钮,22.顶丝,23.第一安装板,24.第二安装板,25.热合模具,26.隔热板,27.线缆插头,28.上行点动按钮,29.下行按钮,30.下行点动按钮,31.前进按钮,32.后退按钮,33.凹槽式储料空间,34.安装螺钉,35.安装孔,37.加热组件,38.线缆插头,41.密封布,42.承力布,43.强力带,44.金属接头,45.密封布片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示,本发明的置热式热合设备,包括:机架1和底座2构成的机体、工作台3、机头、控制系统。机架1和底座2设计成一体,工作台3置于底座2上,把手6安装在机架两侧,本实施例中采用电驱动轮8作为脚轮,电驱动轮8安装在底座四角,可满足大型浮空器生产时,囊体不动,设备移动的热合需求;下加热平板5选用黄铜材质,置于工作台3上,电阻加热组件、热电偶设于平板内部,通过隔热板安装在底座2内部,加热组件及热电偶引出线缆与机头上加热开关及调温按钮电连接。设备使用时,下加热平板5上垫两层4mm厚硅橡胶板,可实现多层囊体材料不平整部位一次等压热合;木制滚轮棒7设于工作台3两侧,便于囊体的移动;水循环管路置于底座2内部,冷板4选用黄铜材质,设于工作台3上下加热平板附近,热合完成后,将热合部位移至冷板4上,人工用硅胶滚轮滚压使热合部位冷却成型。
图3所示为本发明的置热式热合设备的机头示意图,包括:控制面板、竖向气缸9、调平系统、上加热模块。控制面板由热合模具开关及调温按钮18、19、下加热板开关及调温按钮17、20、急停按钮16、下行按钮21、点动按钮12、热合时间调节按钮15、冷却开关按钮及其指示灯11、14和电源开关按钮其指示灯10、13组成,可根据不同囊体材料,设置不同的热合模具温度、下加热板温度、热合时间等工艺参数。急停按钮16可以保证在突发情况下,竖向气缸9迅速缩回带动模具上抬。三个竖向气缸9等间距安装在机架1和安装板23之间,热合压力达到10KN,同时能够保证热合模具工作时受压均匀、不变形。上加热模块通过两颗螺钉安装在气缸9下面的第一安装板23上,调平系统由四处顶丝22组成,顶丝22安装在第一安装板23和第二安装板24之间,可调整热合模具与下加热平板5的平行度。上加热模块由热合模具25、电阻加热组件37、热电偶、隔热板26、安装板24、线缆插头27等组成,安装板24上设有三处带沉孔的腰型孔34和两处螺纹孔35,隔热板26上设有三处通孔,热合模具上设有螺纹盲孔,热合模具25、隔热板26和第一安装板23通过三颗螺钉装配成一体;热合模具25表面设有不粘涂层,防止高温模具与囊体材料粘连;上加热模块通过第二安装板24上两处螺纹孔35与气缸底部第一安装板23连接,更换模具时只需拆装这两颗螺钉,同时拔插线缆插头27即可,方便快捷;电阻加热组件37、热电偶以及控制线等引出线缆在设于热合模具右侧的保护盒内部转接合成一束线缆,线缆插头27一端插入设在机头下方的插座上,实现热合模具上的电阻加热组件37、热电偶及控制线缆与显控面板上加热开关及调温按钮18、19以及电源的电连接。
如图4所示,上行点动按钮28、下行点动按钮30、下行按钮29分布在工作台3两侧,操作者可方便通过这些按钮手动点动或者自动控制气缸9上下行动作,实现热合的准确对位。前进按钮31和后退按钮32控制设备的前进和后退。机座中间凹槽33的设计能够减少囊体材料的裹卷、折叠,满足大型浮空器的制造需要。
图5为某种抓手零件结构图,五根强力带43对折成十根呈向外辐射状均匀分布在扇形布片上,强力带43部位不能热合,同时为减少由于部件厚薄急剧变化造成的局部应力,抓手承力布42和密封布41采用渐变设计,存在多处不平整部位。图2为抓手专用上加热模块示意图,和普通上加热模块组成一样,区别在于热合模具25的结构形状,抓手专用热合模具25形状与抓手热合区域相似,能避开强力带43,热合刀接触面积大,可以实现对多层材料造成的厚薄不平整现象采取一次等压热合,抓手制件平整、热合面质量一致性好,同时该模具的设计考虑了操作者热合对位需求,相比传统抓手零件热合方式,本模具可以有效提高囊体表面热合质量和热合效率。
上述仅为本发明的较佳实施例而已,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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:包括机体上沿上下方向开合设置的上加热模块和下加热模块,所述上加热模块和下加热模块均采用电阻加热形式;所述机体底部设有脚轮,在热合过程中,脚轮能够使该热合设备沿浮空器囊体的热合接缝移动,而囊体本身无需移动。
2.根据权利要求1所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:所述上加热模块由机体上竖直设置的气缸驱动,上加热模块通过两颗螺钉安装在气缸下端的第一安装板上,且上加热模块与第一安装板之间间隔设置;上加热模块与第一安装板之间设有用于调整上加热模块与下加热模块平行度的调平系统,调平系统由至少两个顶丝构成,顶丝与第一安装板构成螺纹配合,顶丝下端顶在上加热模块的上端面上。
3.根据权利要求1所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:所述上加热模块包括热合模具、电阻加热组件、热电偶、隔热板、第二安装板、线缆插头,第二安装板上设有三处带沉孔的腰型孔和两处螺纹孔,隔热板上设有三处通孔,热合模具上设有螺纹盲孔,热合模具、隔热板和第二安装板通过三颗螺钉自下而上装配成一体;第二安装板上两处螺纹孔与气缸底部第一安装板连接;所述电阻加热组件和热电偶插在热合模具上开设的安装孔内;所述电阻加热组件、热电偶以及控制线的引出线缆转接合成一束线缆,并在该线缆输出端设置所述线缆插头。
4.根据权利要求3所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:热合模具的热合面设有不粘涂层,防止高温模具与囊体材料粘连。
5.根据权利要求1所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:所述下加热模块包括相对机体固定设置的下加热平板,下加热平板下方设有电阻加热组件和热电偶。
6.根据权利要求5所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:下加热平板上垫两层硅橡胶板,能够实现多层囊体材料不平整部位一次等压热合。
7.根据权利要求1所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:所述机体为C形结构,所述上加热模块和下加热模块分别安装在机体的上、下两悬伸部上;机体中间凹槽形成供浮空器囊体穿行的通道。
8.根据权利要求7所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:机体下方的悬伸部上设有一工作台,所述下加热模块安装在工作台上,所述工作台上还设有水冷装置,水冷装置包括冷板和水循环管路,所述冷板位于工作台上表面,所述水循环管路位于工作台内部;囊体热合完成后,将热合部位移动至冷板上再用硅胶滚轮滚压,能够使热合部位快速冷却成型。
9.根据权利要求8所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:所述工作台两侧还设有木制滚轮棒,所述木制滚轮棒沿水平方向转动设置,木制滚轮棒能够对囊体进行引导,防止工作台棱角刮伤囊体。
10.根据权利要求1所述的用于浮空器制造的置热式热合设备,其特征在于:所述机体上还设有控制面板,控制面板由热合模具开关及调温按钮、下加热板开关及调温按钮、急停按钮、下行按钮、点动按钮、热合时间调节按钮、冷却开关按钮及其指示灯和电源开关按钮其指示灯组成,其中热合模具开关及调温按钮、下加热板开关及调温按钮与电阻加热组件和电源电连接,急停按钮、下行按钮、点动按钮与气缸电磁阀及电源电连接,热合时间调节按钮与自动控制模块电连接,冷却开关按钮及其指示灯与水循环管路电磁阀和电源电连接,电源开关按钮其指示灯与电源及设备供电总线电连接。
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