CN108790189B - 一种红外热铆机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种红外热铆机，包括气缸、连接件和铆接头，铆接头包括连接体，在连接体内部设置有反射器、红外发热管、第一吹气通道和第二吹气通道，红外发热管固定在连接体底部，反射器设置于红外发热管顶部，第一吹气通道和第二吹气通道均与铆接腔连通，铆接腔内部设置有反射罩和排气孔。通过在红外发热管顶部设置反射器以及在铆接腔内部设置反射罩，能够将红外发热管产生的高强度红外辐射反射至塑料接头，使得塑料接头快速受热融化，同时，在加热时，通过第一吹气通道相铆接腔内吹气，使铆接腔内产生空气对流传热，提高红外发热管的加热效率，有效地解决了现有的红外铆接机塑料接头受热较慢，热量损失较大，从而影响红外热铆机工作效率的问题。

Description

一种红外热铆机

技术领域

本申请涉及加工工艺领域，特别涉及一种红外热铆机。

背景技术

目前，塑料焊接技术在工业领域和塑料科研界得到了越来越多的重视，尤其是在汽车制造业，大量塑料内饰件的使用使得塑料焊接迎来了飞速的发展。在塑料内饰件的生产过程中，通常使用红外热铆机对塑料进行焊接。

图1示出了现有的红外热铆机的结构示意图。图2示出了现有的红外热铆机中铆接头的结构示意图。参阅图1和图2，现有的红外热铆机通常采用压板式结构，主要包括：气缸(10)、连接件(20)和铆接头(30)，所述铆接头(30)通过所述连接件(20)与所述气缸(10)相连，所述铆接头(30)包括连接体(301)和铆接腔(302)，所述连接体(301)设置于所述铆接腔(302)顶部，并与所述铆接腔(302)连通，所述连接体(301)的内部中间位置竖向设置有连接杆(303)，所述连接杆(303)的底部固定连接有铆接压头(304)，在所述连接体(301)内部设置有红外发热管(306)。现有的红外热铆机在使用时，通过所述红外发热管(306)产生高强度红外辐射，利用高强度红外辐射使塑料接头融化，并通过铆接压头(304)进行挤压成型。

但是，发明人在本申请的研究过程中发现，现有的红外热铆机在对塑料接头进行加热的过程中，红外发热管(306)产生的高强度红外辐射在进入铆接腔(302)后会产生路径较为杂乱的反射，高强度红外辐射无法集中至塑料接头，导致塑料接头受热较慢，热量损失较大，从而使红外热铆机的工作效率较低。

发明内容

本申请提供一种红外热铆机，以解决现有的红外热铆机工作效率较低的问题。

一种红外热铆机，包括：气缸、连接件和铆接头，所述铆接头通过所述连接件与所述气缸相连，所述铆接头包括连接体和铆接腔，所述连接体为中空圆柱状，所述连接体设置于所述铆接腔顶部，并与所述铆接腔连通，所述连接体的内部中间位置竖向设置有连接杆，所述连接杆由所述连接体内部延伸至所述铆接腔内部，所述连接杆的底部固定连接有铆接压头；

所述连接体内部还包括反射器、红外发热管、第一吹气通道和第二吹气通道，所述反射器用于反射所述红外发热管产生的高强度红外辐射，所述红外发热管用于产生高强度红外辐射，所述第一吹气通道用于在加热时向所述铆接腔内部吹气，使所述铆接腔内部产生空气对流传热，所述第二吹气通道用于向所述铆接腔内部吹冷气，使塑料接头冷却成型，所述红外发热管通过固定件固定在所述连接体底部，所述反射器设置于所述红外发热管顶部，所述第一吹气通道和所述第二吹气通道均与所述铆接腔连通；

所述铆接腔内部设置有反射罩和排气孔，所述反射罩用于将所述红外发热管产生的高强度红外辐射反射至塑料接头，所述排气孔用于溢流出所述铆接腔内部的气体，所述排气孔与所述铆接腔连通。

优选地，所述红外发热管为圆形石英红外线发热管，当红外热铆机工作时，所述红外发热管的工作温度为800℃，所述红外发热管的红外辐射波段为中红外线光波。

优选地，在所述反射罩底部镶嵌有温度传感器，所述温度传感器用于实时测量所述铆接腔内部的温度，所述温度传感器呈圆环状，所述温度传感器的热端材料为铜，所述温度传感器的冷端材料为铜镍。

优选地，所述反射器和所述反射罩表面均镀有材料银。

优选地，所述铆接压头表面设置有防黏涂层。

优选地，所述气缸与所述连接件的连接处，以及所述连接件与所述铆接头的连接处均设置有气体密封胶垫圈。

由上述技术方案可知，本申请提供一种红外热铆机，包括气缸、连接件和铆接头，所述铆接头通过所述连接件与所述气缸相连，所述铆接头包括连接体，在所述连接体内部设置有反射器、红外发热管、第一吹气通道和第二吹气通道，所述红外发热管通过固定件固定在所述连接体底部，所述反射器设置于所述红外发热管顶部，所述第一吹气通道和所述第二吹气通道均与所述铆接腔连通，所述铆接腔内部设置有反射罩和排气孔。综上所述，本申请提供的红外热铆机，通过在红外发热管顶部设置反射器以及在铆接腔内部设置反射罩，能够将红外发热管产生的高强度红外辐射反射至塑料接头，使得塑料接头快速受热融化，同时，在加热时，通过第一吹气通道相铆接腔内吹气，使铆接腔内产生空气对流传热，提高红外发热管的加热效率，有效地解决了现有的红外铆接机塑料接头受热较慢，热量损失较大，从而影响红外热铆机工作效率的问题。

附图说明

图1为现有的红外热铆机的结构示意图；

图2为现有的红外热铆机中铆接头的结构示意图；

图3为本申请提供的一种红外热铆机的结构示意图；

图4为本申请提供的一种红外热铆机中铆接头的结构示意图；

图5为本申请提供的一种红外热铆机中红外发热管的结构示意图；

图6为本申请提供的一种红外热铆机中温度传感器的一种结构示意图；

图7为本申请提供的一种红外热铆机中温度传感器的另一种结构示意图；

图8为本申请提供的一种红外热铆机中温度传感器的控制原理示意图。

其中：10-气缸，20-连接件，30-铆接头，301-连接体，302-铆接腔，303-连接杆，304-铆接压头，305-反射器，306-红外发热管，3061-固定件，307-第一吹气通道，308-第二吹气通道，309-反射罩，3091-温度传感器，310-排气孔，311-气体密封胶垫圈。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种红外热铆机，参阅图3，示出了本申请提供的一种红外热铆机的结构示意图，参阅图4，示出了本申请提供的一种红外热铆机中铆接头的结构示意图。本申请实施例提供的红外热铆机，包括：气缸10、连接件20和铆接头30，所述铆接头30通过所述连接件20与所述气缸10相连，所述铆接头30包括连接体301和铆接腔302，所述连接体301为中空圆柱状，所述连接体301设置于所述铆接腔302顶部，并与所述铆接腔302连通，所述连接体301的内部中间位置竖向设置有连接杆303，所述连接杆303由所述连接体301内部延伸至所述铆接腔302内部，所述连接杆303的底部固定连接有铆接压头304。

所述连接体301内部还包括反射器305、红外发热管306、第一吹气通道307和第二吹气通道308，所述反射器305用于反射所述红外发热管306产生的高强度红外辐射，所述红外发热管306用于产生高强度红外辐射，所述第一吹气通道307用于在加热时向所述铆接腔302内部吹气，使所述铆接腔302内部产生空气对流传热，所述第二吹气通道308用于向所述铆接腔302内部吹冷气，使塑料接头冷却成型，所述红外发热管306通过固定件3061固定在所述连接体301底部，所述反射器305设置于所述红外发热管306顶部，所述第一吹气通道307和所述第二吹气通道308均与所述铆接腔302连通。

红外光是太阳光中不可见光中的一种，从电磁波光谱中可以看到其位于红光的外侧，其波长比可见光的波长大，并且具有优越的红外热效应，是一种高效的加热源。同时，利用红外光进行加热的方式相对于传统的加热方式，例如：热传导加热和超声波加热等，具有环保、经济、节能和绿色等优势。根据光的反射原理，即当光线射到物体表面时，一部分光线会被物体表面反射回去。本申请提供的红外热铆机利用红外发热管306作为加热源，以及在红外发热管306顶部设置反射器305，能够将红外发热管306产生的高强度红外辐射反射至铆接腔302内部，提高了高强度红外辐射的利用率。同时，所述第一吹气通道307用于在加热时向所述铆接腔302内部吹气，使所述铆接腔302内部产生空气对流传热，提高了本申请提供的红外热铆机的加热效率。

所述铆接腔302内部设置有反射罩309和排气孔310，所述反射罩309用于将所述红外发热管306产生的高强度红外辐射反射至塑料接头，所述排气孔310用于溢流出所述铆接腔302内部的气体，所述排气孔310与所述铆接腔302连通。

由上述技术方案可知，通过在铆接腔302内部设置反射罩309，能够将发射至所述铆接腔302内的高强度红外辐射再一次反射至塑料接头，避免高强度红外辐射在所述铆接腔302内进行无规则的反射，提高了加热效率，减少了热量的损耗。

综上所述，本申请提供的红外热铆机，通过在红外发热管306顶部设置反射器305以及在铆接腔302内部设置反射罩309，能够将红外发热管306产生的高强度红外辐射在经过两次反射之后集中至塑料接头，使得塑料接头快速受热融化，同时，在加热时，通过第一吹气通道307向铆接腔302内吹气，使铆接腔302内产生空气对流传热，提高红外发热管306的加热效率，有效地解决了现有的红外铆接机塑料接头受热较慢，热量损失较大，从而影响红外热铆机工作效率的问题。

参阅图5，示出了本申请提供的一种红外热铆机中红外发热管的结构示意图。所述红外发热管306为圆形石英红外线发热管，当红外热铆机工作时，所述红外发热管306的工作温度为800℃，所述红外发热管306的红外辐射波段为中红外线光波。

一方面，圆形红外石英加热管是一种高效的加热源，并且具有热惯性小和升温速度快的特点，能够在5～8秒内将塑料接头加热至适合铆接的温度。同时，由于高强度红外辐射在反射的过程中任然会散失一部分的热量，因此本申请提供的红外热铆机将所述红外发热管306的工作温度设置为800℃，能够使所述铆接腔302的温度控制在600～700℃，从而保障红外热铆机的正常工作。

另一方面，根据高强度红外辐射的波长，能够将红外光分成三类：近红外光(0.75～1.50微米)、中红外光(1.50～6.0微米)和远红外光(6.0～1000微米)。由于圆形红外石英加热管在3微米波段附近具有较高的辐射强度，因此，所述红外发热管306的红外辐射波段选择中红外线光波，从而保障了本申请提供的红外热铆机的工作效率。

参阅图6，示出了本申请提供的一种红外热铆机中温度传感器的一种结构示意图。在所述反射罩309底部镶嵌有温度传感器3091，所述温度传感器3091用于实时测量所述铆接腔302内部的温度，所述温度传感器3091呈圆环状，所述温度传感器3091的热端材料为铜，所述温度传感器3091的冷端材料为铜镍。

由上述技术方案可知，通过在反射罩309底部镶嵌温度传感器3091，能够在距离塑料接头最近的位置进行温度测量，同时将所述温度传感器3091设置为圆环状，能够便于将所述温度传感器3091镶嵌到所述反射罩309底部，同时，该设计最大限度地较少了红外热铆机的体积，能够适应一机多铆接头快速加工，同时配合数控技术，能够对复杂的塑料接头实施快速、高效和安全加工。

参阅图7，示出了本申请提供的一种红外热铆机中温度传感器的另一种结构示意图。本申请提供的温度传感器3091选择热电偶测温原理，兼顾经济性和实用性，同时，根据铆接的温度范围以及测量精度，选择铜作为热端材料，铜镍作为冷端材料，制作成本较低。本申请提供的温度传感器3091的工作原理为：当热端感受到温度并且温度升高时，在导线回路中就会产生电动势，然后通过串联在电路中的测温毫伏仪就能进行温度测量。

参阅图8，示出了本申请提供的一种红外热铆机中温度传感器的控制原理示意图。本申请提供的红外热铆机的温度控制原理为：镶嵌在反射罩309内部的温度传感器3091将塑料接头的温度反馈至红外测温仪，红外测温仪通过温控模块反馈输入端将温度参数传输至PLC温度控制模块，PLC温度控制模块将采集到的温度参数与预设的温度值进行比较调节，并根据比较调节结果，以及通过温控模块模拟输出端来调节三相电源传输至发热管驱动电路中的电流大小，从而控制红外发热管306发出的红外光，对红外热铆机产生的温度进行控制。本申请提供的红外热铆机将温控模块模拟输出端作为发热管驱动电路的输出端，依靠负反馈放大技术，是发热管驱动电路的功率恒定，从而保证塑料接头的温度在低于预设温度值时，红外发热管306能够正常工作，当塑料接头的温度高于预设温度值时，则控制发热管驱动电路断电。

所述反射器305和所述反射罩309表面均镀有材料银。当光波辐射到金属导体的表面时，由于其外层电子并没有被原子束缚，光波的电场使得光的能量被自由电子吸收，因而自由电子产生了与光线有相同频率的振荡，该振荡又释放出与原光线具有频率相同的光，这就是光在导电金属表面的反射原理。参阅表1，示出了不同材料对不同光波的发射率。反射层通常采用金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、和铜(Cu)等金属材料。由表1中的数据可知，银是可见光和近中红外线部分最好的金属反射材料，波长为800nm时的反射率更是高达到99.2％，本申请将所述反射器305和所述反射罩309表面均镀有材料，提高了高强度红外辐射的反射率。

金属种类	800nm反射率％	650nm反射率％	500nm反射率％
				金(Au)	98.0	95.5	47.7
银(Ag)	99.2	98.8	97.9
				铝(Al)	86.7	90.5	91.8
铜(Cu)	98.1	96.6	60.0

表1-不同材料对不同光波的发射率

所述铆接压头304表面设置有防黏涂层。通过该设计，防黏涂层能够避免融化的塑料接头粘接在铆接压头304表面，从而提高本申请提供的红外热铆机的工作效率。

参阅图4，所述气缸10与所述连接件20的连接处，以及所述连接件20与所述铆接头30的连接处均设置有气体密封胶垫圈311。通过该设计，所述气体密封胶垫圈311能够使红外热铆机内部形成一个密封性较高的腔体，避免因气体泄漏而造成热量流失，从而保证本申请提供的红外热铆机的正常工作。同时，高密封性的腔体能够使得红外热铆机在通过气流时呈现正压状态，可以在一定程度上清除各类尘雾和杂质，保持红外热铆机的内部清洁，提高红外热铆机内部反射器305和反射罩309的镜面红外反射率，从而提高红外热铆机的使用效率。

本申请提供的红外热铆机的工作步骤为：

第一步，定位夹紧：通过外部移动机构将红外铆接机移动至待焊接塑料加工产品的焊头部位，并将铆接腔302底部套住塑料接头，同时，所述铆接腔302与塑料接头之间的摩擦力将塑料接头进行固定，避免塑料接头发生偏移，从而实现定位夹紧。

第二步，辐射加热：给红外热铆机进行通电，红外发热管306产生高强度红外辐射，高强度红外辐射在反射器305和反射罩309的反射下射到塑料接头表面，使塑料接头快速受热，同时，通过第一吹气通道307向铆接腔302内吹气，使铆接腔302内产生空气对流传热，从而加速对塑料接头的加热。

第三步，压头下压：当温度传感器3091检测铆接腔302内部达到预定焊接温度时，停止红外发热管306加热，同时铆接压头304在气缸10的驱动下向下移动，使塑料接头压紧连接。

第四步，冷却成型：在铆接压头304下压之后，立刻通过第二吹气通道308向铆接腔302吹入冷却气体，使塑料接头冷却成型，此时，气缸的作用力需要保持一定的时间，便于塑料接头能够形成一个稳定饱满的铆头形状。

第五步，整体复位：当温度传感器3091检测到铆接腔302内部达到冷却成型的温度后，反射罩309将焊接后的塑料接头的四周进行固定，待铆接压头304复位后，反射罩309以及红外热铆机进行整体复位。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种红外热铆机，包括：气缸(10)、连接件(20)和铆接头(30)，所述铆接头(30)通过所述连接件(20)与所述气缸(10)相连，其特征在于，

所述铆接头(30)包括连接体(301)和铆接腔(302)，所述连接体(301)为中空圆柱状，所述连接体(301)设置于所述铆接腔(302)顶部，并与所述铆接腔(302)连通，所述连接体(301)的内部中间位置竖向设置有连接杆(303)，所述连接杆(303)由所述连接体(301)内部延伸至所述铆接腔(302)内部，所述连接杆(303)的底部固定连接有铆接压头(304)；

所述连接体(301)内部还包括反射器(305)、红外发热管(306)、第一吹气通道(307)和第二吹气通道(308)，所述反射器(305)用于反射所述红外发热管(306)产生的高强度红外辐射，所述红外发热管(306)用于产生高强度红外辐射，所述第一吹气通道(307)用于在加热时向所述铆接腔(302)内部吹气，使所述铆接腔(302)内部产生空气对流传热，所述第二吹气通道(308)用于向所述铆接腔(302)内部吹冷气，使塑料接头冷却成型，所述红外发热管(306)通过固定件(3061)固定在所述连接体(301)底部，所述反射器(305)设置于所述红外发热管(306)顶部，所述第一吹气通道(307)和所述第二吹气通道(308)均与所述铆接腔(302)连通；

所述铆接腔(302)内部设置有反射罩(309)和排气孔(310)，所述反射罩(309)用于将所述红外发热管(306)产生的高强度红外辐射反射至塑料接头，所述排气孔(310)用于溢流出所述铆接腔(302)内部的气体，所述排气孔(310)与所述铆接腔(302)连通；

在所述反射罩(309)底部镶嵌有温度传感器(3091)，所述温度传感器(3091)用于实时测量所述铆接腔(302)内部的温度，所述温度传感器(3091)呈圆环状，所述温度传感器(3091)的热端材料为铜，所述温度传感器(3091)的冷端材料为铜镍。

2.根据权利要求1所述的红外热铆机，其特征在于，所述红外发热管(306)为圆形石英红外线发热管，当红外热铆机工作时，所述红外发热管(306)的工作温度为800℃，所述红外发热管(306)的红外辐射波段为中红外线光波。

3.根据权利要求1所述的红外热铆机，其特征在于，所述反射器(305)和所述反射罩(309)表面均镀有材料银。

4.根据权利要求1所述的红外热铆机，其特征在于，所述铆接压头(304)表面设置有防黏涂层。

5.根据权利要求1所述的红外热铆机，其特征在于，所述气缸(10)与所述连接件(20)的连接处，以及所述连接件(20)与所述铆接头(30)的连接处均设置有气体密封胶垫圈(311)。