CN112873856A - 一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料管焊接领域，具体是涉及一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备。包括固定装置、上料装置、驱动机构、焊接装置。固定装置环绕固定外壳的轴线均布有多个固定机构，固定机构至少有三个，固定机构包括拉伸开口、拉伸电机、拉伸带、夹紧板、第一限位件、滑动开口、第一限位槽、弹性件，拉伸电机驱动拉伸带运动，拉伸带带动夹紧板沿着拉伸开口运动，固定机构上的第一限位件滑动连接相邻固定机构上的第一限位槽，多个夹紧板相互联动，使得多个固定机构连接所组成的正多边形开口张开或者缩小，不同直径的塑料管得以放入固定机构的工作区间，解决了可以加工不同直径的塑料管的问题，有效的提高了设备实用性，方便人工操作。

Description

一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备

技术领域

本发明涉及塑料管道焊接领域，具体是涉及一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备。

背景技术

随着塑料管材的应用扩大，塑料管材的品种也不断增加，现在除了普通的PVC和聚乙烯管材外，还有：PVC芯层发泡管材、PVC、PE双壁波纹管材、铝塑复合管材、交联PE管材、塑钢复合管材、聚乙烯硅芯管等。塑料管道的连接方法有：机械连接、热熔承插焊、热熔对接焊、点熔焊。其中热熔对接焊和点熔焊是塑料管道的主要连接方法。现有的塑料管道焊接设备，主要是自动加工设备和半自动加工设备，其中的自动加工设备具体为机械手将塑料管接头待焊接的一端放置在加热板的一侧进行外壁或者内壁的加热，机械手将塑料管待焊接的一端放置在加热板的另一侧进行内壁或者外壁的加热，加热后再将塑料管接头和塑料管从加热板上取下，然后承插焊接塑料管接头和塑料管，并施压5～10s。传统的自动加工方式具有以下缺陷：(1)、传统的自动加工设备无法加工不同直径的塑料管，往往需要人工手动更换夹具，频繁人工更换夹具使得操作者劳动强度大，生产效率低；(2)、人工更换夹具经常会出现人工更换后的夹具歪斜的情况，具有一定误差，影响产品质量；(3)、人工更换夹具的过程中，往往为了焊接效率，不会对焊接机器人进行预先冷却，使得人工更换夹具容易出现误碰焊接设备的情况，造成不可挽回的生命财产安全损失；(4)、人工更换夹具，往往为了提高效率，往往采用两头同时更换夹具，需要两个操作者同时各自更换一侧的夹具，两人协作完成更换夹具操作，浪费人力。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，本技术方案解决了大量浪费人力的问题，操作者的劳动强度低，生产效率高，且产品质量好。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，包括机架以及设置在机架上的，

上料装置，具有两个，用于上料；

固定装置，具有两个，用于固定塑料管；

驱动机构，用于驱动固定装置；

焊接装置，用于焊接塑料管；

其特征在于，固定装置包括设置在传动装置输出端的固定外壳和环绕固定外壳的轴线均布的多个固定机构，固定机构至少有三个，固定机构包括，

夹紧板，夹紧板的中端设置有与另一个夹紧板的端部滑动连接的滑动开口，

拉伸带，拉伸带连接夹紧板远离固定外壳中心的一端，夹紧板通过拉伸带可滑动地安装在固定外壳上，固定外壳上设置有用于避让拉伸带的拉伸开口，拉伸开口的开口方向朝向固定外壳的中心；

第一限位槽，第一限位槽设置在滑动开口的内壁；

第一限位件，第一限位件设置在夹紧板远离连接拉伸带的一端，第一限位件与相邻夹紧板上的第一限位槽滑动连接，滑动方向朝向固定外壳的中心；

弹性件，弹性件设置在滑动开口内，弹性件的一端连接相邻夹紧板上的第一限位件，弹性件的另一端连接滑动开口远离固定外壳中心的内壁；

拉伸电机，拉伸电机固定安装在固定外壳的外侧，拉伸带远离夹紧板的一端与拉伸电机的输出端固定连接，拉伸电机的驱动方向水平设置。

优选的，上料装置包括，

第一直线驱动器，第一直线驱动器固定安装在机架上，第一直线驱动器的驱动方向竖直设置；

第二直线驱动器，第二直线驱动器的非工作部固定安装在第一直线驱动器的驱动端，第二直线驱动器的驱动方向水平设置；

抓取机构，抓取机构的非工作部固定安装在第二直线驱动器的驱动端。

优选的，抓取机构包括，

第一支架，第一支架的顶端固定安装在第二直线驱动器的驱动端；

第三直线驱动器，第三直线驱动器固定安装在第一支架上的一侧，第一直线驱动器的驱动方向水平设置；

第四直线驱动器，第四直线驱动器固定安装在第一支架上的一侧，第二直线驱动器的驱动方向与第三直线驱动器相反；

第一夹爪，第一夹爪可滑动的设置在第一支架的底部，滑动方向与第三直线驱动器的驱动方向相同；

第二夹爪，第二夹爪可滑动的设置在第一支架的底部，滑动方向与第四直线驱动器的驱动方向相同。

优选的，固定外壳的外部还设置有环绕固定外壳中心的第三限位槽和第四限位槽。

优选的，焊接装置包括有焊接台，焊接台设置在机架上，焊接台上设置有传动开口。

优选的，驱动机构包括，

底座，底座设置在焊接台上；

第三限位件，第三限位件设置于底座的上方，第三限位件与第三限位槽铰接，旋转方向水平设置；

连接件，连接件的一端连接第四限位槽可旋转的传动连接，旋转方向水平设置；

驱动电机，驱动电机设置在焊接台的底部，连接件的另一端穿过传动开口与驱动电机传动连接，驱动电机的旋转方向水平设置。

优选的，焊接装置还包括有焊接机器人，焊机机器人设置在机架上，固定装置设置在焊接机器人的工作区间内。

优选的，第一支架的底部设置有第二限位槽。

优选的，第一夹爪、第二夹爪的顶部均设置有第二限位件，第二限位件与第二限位槽滑动连接，滑动方向水平设置。

本发明的有益效果是：

1. 本发明通过拉伸开口、拉伸电机、拉伸带、夹紧板、第一限位件、滑动开口、第一限位槽、弹性件解决了现有焊接设备只能焊接一种直径大小的塑料管的问题，与现有技术相比，其利用率高，更换方便，使用寿命长，具体方法为：拉伸电机驱动拉伸带运动，拉伸带带动夹紧板沿着拉伸开口运动，固定机构上的第一限位件滑动连接相邻固定机构上的第一限位槽，多个夹紧板相互联动，弹性件带动第一限位件运动至滑动开口靠近固定外壳中心的内壁，使得多个固定机构连接所组成的正多边形开口张开或者缩小，不同直径的塑料管得以放入固定机构的工作区间；

2. 本发明通过底座、第三限位件、连接件、驱动电机解决了传统焊接设备焊接范围有限，需要翻转塑料管的问题，其利用率高，更换方便，使用效果好，具体方法为：第三限位件与第三限位槽铰接，连接件一端铰接第四限位槽，一端铰接驱动电机，驱动电机通过连接件带动固定外壳，第三限位件使得与之铰接的固定外壳始终在第三限位件的工作区间内运动。驱动电机通过连接件带动固定外壳运动，使得固定外壳内的塑料管开始转动，使得塑料管实现自动翻转，焊接更加方便。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的上料装置的立体图；

图4为本发明的抓取机构的立体图；

图5为本发明的第三直线驱动器和第一夹爪的立体图；

图6为本发明的固定装置、驱动机构以及焊接台的正视图；

图7为本发明的焊接台的立体图；

图8为本发明的固定机构的立体图；

图9为图8的A-A截面处的剖视图；

图10为本发明的固定机构的立体图；

图11为图9的立体图；

图中标号为：

1-固定装置；1a-固定外壳；1a1-第三限位槽；1a2-第四限位槽；1b-固定机构；1b1-拉伸开口；1b2-拉伸电机；1b3-拉伸带；1b4-夹紧板；1b5-第一限位件；1b6-滑动开口；1b7-第一限位槽；1b8-弹性件；

2-上料装置；2a-第一直线驱动器；2b-第二直线驱动器；2c-抓取机构；2c1-第一支架；2d1-第二限位槽；2c2-第三直线驱动器；2c3-第四直线驱动器；2c4-第一夹爪；2d2-第二限位件；2c5-第二夹爪；

3-驱动机构；3a-底座；3b-第三限位件；3c-连接件；3d-驱动电机；

4-焊接装置；4a-焊接台；4a1-传动开口；4b-焊接机器人。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1、2、8、9、10、11所示，

一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，包括机架以及设置在机架上的，

上料装置（2），具有两个，用于上料；

固定装置（1），具有两个，用于固定塑料管；

驱动机构（3），用于驱动固定装置（1）；

焊接装置（4），用于焊接塑料管；

其特征在于，固定装置（1）包括设置在传动装置输出端的固定外壳（1a）和环绕固定外壳（1a）的轴线均布的多个固定机构（1b），固定机构（1b）至少有三个，固定机构（1b）包括，

夹紧板（1b4），夹紧板（1b4）的中端设置有与另一个夹紧板（1b4）的端部滑动连接的滑动开口（1b6），

拉伸带（1b3），拉伸带（1b3）连接夹紧板（1b4）远离固定外壳（1a）中心的一端，夹紧板（1b4）通过拉伸带（1b3）可滑动地安装在固定外壳（1a）上，固定外壳（1a）上设置有用于避让拉伸带（1b3）的拉伸开口（1b1），拉伸开口（1b1）的开口方向朝向固定外壳（1a）的中心；

第一限位槽（1b7），第一限位槽（1b7）设置在滑动开口（1b6）的内壁；

第一限位件（1b5），第一限位件（1b5）设置在夹紧板（1b4）远离连接拉伸带（1b3）的一端，第一限位件（1b5）与相邻夹紧板（1b4）上的第一限位槽（1b7）滑动连接，滑动方向朝向固定外壳（1a）的中心；

弹性件（1b8），弹性件（1b8）设置在滑动开口（1b6）内，弹性件（1b8）的一端连接相邻夹紧板（1b4）上的第一限位件（1b5），弹性件（1b8）的另一端连接滑动开口（1b6）远离固定外壳（1a）中心的内壁；

拉伸电机（1b2），拉伸电机（1b2）固定安装在固定外壳（1a）的外侧，拉伸带（1b3）远离夹紧板（1b4）的一端与拉伸电机（1b2）的输出端固定连接，拉伸电机（1b2）的驱动方向水平设置。

固定机构的工作原理：当需要夹取塑料管时，PLC发信号，拉伸电机（1b2）驱动拉伸带（1b3）运动，拉伸带（1b3）带动夹紧板（1b4）沿着拉伸开口（1b1）向内运动，固定机构（1b）上的第一限位件（1b5）滑动连接相邻固定机构（1b）上的第一限位槽（1b7），多个夹紧板（1b4）相互联动，弹性件（1b8）带动第一限位件（1b5）运动至滑动开口（1b6）靠近固定外壳（1a）中心的内壁，使得多个固定机构（1b）连接所组成的正多边形开口张开，塑料管得以放入固定机构（1b）的工作区间， PLC发信号，拉伸电机（1b2）反向运动，拉伸带（1b3）带动夹紧板（1b4）沿着拉伸开口（1b1）向外运动，固定机构（1b）上的第一限位件（1b5）滑动连接相邻固定机构（1b）上的第一限位槽（1b7），多个夹紧板（1b4）相互联动，使得多个固定机构（1b）连接所组成的正多边形开口缩小，使得塑料管能够夹紧。

如图3所示，

上料装置（2）包括，

第一直线驱动器（2a），第一直线驱动器（2a）固定安装在机架上，第一直线驱动器（2a）的驱动方向竖直设置；

第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）的非工作部固定安装在第一直线驱动器（2a）的驱动端，第二直线驱动器（2b）的驱动方向水平设置；

抓取机构（2c），抓取机构（2c）的非工作部固定安装在第二直线驱动器（2b）的驱动端。

上料装置的工作原理：第一直线驱动器（2a）带动第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）带动抓取机构（2c）移动至指定位置。

如图4、5所示，

抓取机构（2c）包括，

第一支架（2c1），第一支架（2c1）的顶端固定安装在第二直线驱动器（2b）的驱动端；

第三直线驱动器（2c2），第三直线驱动器（2c2）固定安装在第一支架（2c1）上的一侧，第一直线驱动器（2a）的驱动方向水平设置；

第四直线驱动器（2c3），第四直线驱动器（2c3）固定安装在第一支架（2c1）上的一侧，第二直线驱动器（2b）的驱动方向与第三直线驱动器（2c2）相反；

第一夹爪（2c4），第一夹爪（2c4）可滑动的设置在第一支架（2c1）的底部，滑动方向与第三直线驱动器（2c2）的驱动方向相同；

第二夹爪（2c5），第二夹爪（2c5）可滑动的设置在第一支架（2c1）的底部，滑动方向与第四直线驱动器（2c3）的驱动方向相同。

抓取机构的工作原理：第一支架（2c1）上的第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）相对设置，第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）分别驱动第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）做水平往复运动以夹住塑料管。

如图8所示，

固定外壳（1a）的外部还设置有环绕固定外壳（1a）中心的第三限位槽（1a1）和第四限位槽（1a2）。

第三限位槽的工作原理：第三限位槽（1a1）用于限制滑动。

如图7所示，

焊接装置（4）包括有焊接台（4a），焊接台（4a）设置在机架上，焊接台（4a）上设置有传动开口（4a1）。

传动开口的工作原理：传动开口（4a1）用于避开驱动机构（3）的传动。

如图6所示，

驱动机构（3）包括，

底座（3a），底座（3a）设置在焊接台（4a）上；

第三限位件（3b），第三限位件（3b）设置于底座（3a）的上方，第三限位件（3b）与第三限位槽（1a1）铰接，旋转方向水平设置；

连接件（3c），连接件（3c）的一端连接第四限位槽（1a2）可旋转的传动连接，旋转方向水平设置；

驱动电机（3d），驱动电机（3d）设置在焊接台（4a）的底部，连接件（3c）的另一端穿过传动开口（4a1）与驱动电机（3d）传动连接，驱动电机（3d）的旋转方向水平设置。

第三限位件的工作原理：第三限位件（3b）与第三限位槽（1a1）铰接，驱动电机（3d）通过连接件（3c）带动固定外壳（1a）运动，第三限位件（3b）使得固定外壳（1a）始终在第三限位件（3b）的工作区间内运动。

如图1所示，

焊接装置（4）还包括有焊接机器人（4b），焊机机器人设置在机架上，固定装置（1）设置在焊接机器人（4b）的工作区间内。

焊接机器人的工作原理：用于焊接塑料管。

如图4所示，

第一支架（2c1）的底部设置有第二限位槽（2d1）。

第二限位槽的工作原理：用于限制滑动。

如图5所示，

第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）的顶部均设置有第二限位件（2d2），第二限位件（2d2）与第二限位槽（2d1）滑动连接，滑动方向水平设置。

第二限位件的工作原理：第二限位件（2d2）与第二限位槽（2d1）配合限制第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）在固定运动区间运动。

本发明的整体工作原理：

步骤一：PLC发信号，第一直线驱动器（2a）带动第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）带动抓取机构（2c）移动至塑料管的上方，第一支架（2c1）上的第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）相对设置，第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）分别驱动第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）做水平往复运动以夹住塑料管；

步骤二：PLC发信号，第一直线驱动器（2a）带动第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）带动抓取机构（2c）移动至待加工工位。拉伸电机（1b2）驱动拉伸带（1b3）运动，拉伸带（1b3）带动夹紧板（1b4）沿着拉伸开口（1b1）向内运动，固定机构（1b）上的第一限位件（1b5）滑动连接相邻固定机构（1b）上的第一限位槽（1b7），多个夹紧板（1b4）相互联动，弹性件（1b8）带动第一限位件（1b5）运动至滑动开口（1b6）靠近固定外壳（1a）中心的内壁，使得多个固定机构（1b）连接所组成的正多边形开口张开，第一直线驱动器（2a）带动第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）带动抓取机构（2c）移动至固定装置（1）的工作区间，塑料管得以放入固定机构（1b）的工作区间；

步骤三：焊接机器人（4b）对塑料管进行焊接；

步骤四：驱动电机（3d）通过连接件（3c）带动固定外壳（1a）运动，使得固定外壳（1a）内的塑料管开始转动，焊接机器人（4b）焊接的表面更加充分，完成焊接；

步骤五：PLC发信号，第一直线驱动器（2a）带动第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）带动抓取机构（2c）移动至塑料管的上方，第一支架（2c1）上的第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）相对设置，第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）分别驱动第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）做水平往复运动以夹住塑料管；

步骤六：PLC发信号，第一直线驱动器（2a）带动第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）带动抓取机构（2c）移动至成品区，第一支架（2c1）上的第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）相对设置，第三直线驱动器（2c2）、第四直线驱动器（2c3）分别驱动第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）做水平往复运动以放下塑料管。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，包括机架以及设置在机架上的，

上料装置（2），具有两个，用于上料；

固定装置（1），具有两个，用于固定塑料管；

驱动机构（3），用于驱动固定装置（1）；

焊接装置（4），用于焊接塑料管；

其特征在于，固定装置（1）包括设置在传动装置输出端的固定外壳（1a）和环绕固定外壳（1a）的轴线均布的多个固定机构（1b），固定机构（1b）至少有三个，固定机构（1b）包括，

夹紧板（1b4），夹紧板（1b4）的中端设置有与另一个夹紧板（1b4）的端部滑动连接的滑动开口（1b6），

拉伸带（1b3），拉伸带（1b3）连接夹紧板（1b4）远离固定外壳（1a）中心的一端，夹紧板（1b4）通过拉伸带（1b3）可滑动地安装在固定外壳（1a）上，固定外壳（1a）上设置有用于避让拉伸带（1b3）的拉伸开口（1b1），拉伸开口（1b1）的开口方向朝向固定外壳（1a）的中心；

第一限位槽（1b7），第一限位槽（1b7）设置在滑动开口（1b6）的内壁；

第一限位件（1b5），第一限位件（1b5）设置在夹紧板（1b4）远离连接拉伸带（1b3）的一端，第一限位件（1b5）与相邻夹紧板（1b4）上的第一限位槽（1b7）滑动连接，滑动方向朝向固定外壳（1a）的中心；

弹性件（1b8），弹性件（1b8）设置在滑动开口（1b6）内，弹性件（1b8）的一端连接相邻夹紧板（1b4）上的第一限位件（1b5），弹性件（1b8）的另一端连接滑动开口（1b6）远离固定外壳（1a）中心的内壁；

拉伸电机（1b2），拉伸电机（1b2）固定安装在固定外壳（1a）的外侧，拉伸带（1b3）远离夹紧板（1b4）的一端与拉伸电机（1b2）的输出端固定连接，拉伸电机（1b2）的驱动方向水平设置。

2.根据权利要求1所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，上料装置（2）包括，

第一直线驱动器（2a），第一直线驱动器（2a）固定安装在机架上，第一直线驱动器（2a）的驱动方向竖直设置；

第二直线驱动器（2b），第二直线驱动器（2b）的非工作部固定安装在第一直线驱动器（2a）的驱动端，第二直线驱动器（2b）的驱动方向水平设置；

抓取机构（2c），抓取机构（2c）的非工作部固定安装在第二直线驱动器（2b）的驱动端。

3.根据权利要求2所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，抓取机构（2c）包括，

第一支架（2c1），第一支架（2c1）的顶端固定安装在第二直线驱动器（2b）的驱动端；

第三直线驱动器（2c2），第三直线驱动器（2c2）固定安装在第一支架（2c1）上的一侧，第一直线驱动器（2a）的驱动方向水平设置；

第四直线驱动器（2c3），第四直线驱动器（2c3）固定安装在第一支架（2c1）上的一侧，第二直线驱动器（2b）的驱动方向与第三直线驱动器（2c2）相反；

第一夹爪（2c4），第一夹爪（2c4）可滑动的设置在第一支架（2c1）的底部，滑动方向与第三直线驱动器（2c2）的驱动方向相同；

第二夹爪（2c5），第二夹爪（2c5）可滑动的设置在第一支架（2c1）的底部，滑动方向与第四直线驱动器（2c3）的驱动方向相同。

4.根据权利要求1所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，

固定外壳（1a）的外部还设置有环绕固定外壳（1a）中心的第三限位槽（1a1）和第四限位槽（1a2）。

5.根据权利要求1所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，

焊接装置（4）包括有焊接台（4a），焊接台（4a）设置在机架上，焊接台（4a）上设置有传动开口（4a1）。

6.根据权利要求1所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，驱动机构（3）包括，

底座（3a），底座（3a）设置在焊接台（4a）上；

第三限位件（3b），第三限位件（3b）设置于底座（3a）的上方，第三限位件（3b）与第三限位槽（1a1）铰接，旋转方向水平设置；

连接件（3c），连接件（3c）的一端连接第四限位槽（1a2）可旋转的传动连接，旋转方向水平设置；

驱动电机（3d），驱动电机（3d）设置在焊接台（4a）的底部，连接件（3c）的另一端穿过传动开口（4a1）与驱动电机（3d）传动连接，驱动电机（3d）的旋转方向水平设置。

7.根据权利要求1所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，

焊接装置（4）还包括有焊接机器人（4b），焊机机器人设置在机架上，固定装置（1）设置在焊接机器人（4b）的工作区间内。

8.根据权利要求3所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，

第一支架（2c1）的底部设置有第二限位槽（2d1）。

9.根据权利要求3所述的一种可加工不同直径塑料管道的自动化焊接设备，其特征在于，

第一夹爪（2c4）、第二夹爪（2c5）的顶部均设置有第二限位件（2d2），第二限位件（2d2）与第二限位槽（2d1）滑动连接，滑动方向水平设置。

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