CN113290342B - 超导电缆通电导体端头焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超导电缆通电导体端头焊接装置，包括：垂直升降机构，垂直升降机构的输出端输出升降运动；连接于垂直升降机构的输出端的水平调节机构，水平调节机构的输出端输出垂直于升降运动方向的运动；连接于水平调节机构的输出端的夹紧机构；设于夹紧机构的输出端的焊接加工组件，焊接加工组件包括加热部件；电控装置，电连接焊接加工组件，电控装置能够调节加热部件的加热温度垂直升降机构、水平调节机构可调节焊接加工组件的位置，在调整到位后，夹紧机构可夹紧工件，从而将焊接加工组件约束在工件焊接加工位置上，在焊接过程中，电控装置能够自动控制与调整加热部件对工件的加热温度，从而在约束端头焊接位置的同时精确控制焊接温度。

Description

超导电缆通电导体端头焊接装置

技术领域

本发明涉及超导应用技术领域，特别涉及超导电缆通电导体端头焊接装置。

背景技术

高温超导电缆需要在低温条件下才可以呈现超导态，实现电能的低阻、大容量传输。在将超导电缆系统接入现有的电网系统中时，需要用到专用的低温终端装置，在保持超导电缆低温运行要求下，将超导电缆通电导体与外界常规电网线路进行连接。

其中，超导电缆通电导体需要焊接特殊的端头才能够与常规引线的连接。超导电缆通电导体端头承担着电流在超导电缆与常规引线或超导电缆与超导电缆之间的连接作用，是保证超导电缆稳定运行的关键技术之一，其焊接性能直接影响着超导电缆的运行稳定性。

其中，在端头焊接过程中，端头的焊接温度会对电缆本身超导材料、主绝缘材料性能造成一定的影响，甚至会直接导致超导材料和主绝缘材料性能衰减或损坏；另外，端头在焊接过程中位置的稳定性也会影响焊接质量。

但是，现有技术中不存在同时满足约束端头焊接位置以及控制焊接温度的设备，从而很难保证焊接质量及其稳定性。

因此，如何提供一种能够同时满足约束端头焊接位置以及精确控制焊接温度的设备，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种超导电缆通电导体端头焊接装置，能够同时约束端头焊接位置以及精确控制焊接温度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超导电缆通电导体端头焊接装置，包括：

垂直升降机构，所述垂直升降机构的输出端输出升降运动；

连接于所述垂直升降机构的输出端的水平调节机构，所述水平调节机构的输出端输出垂直于所述升降运动方向的运动；

连接于所述水平调节机构的输出端的夹紧机构；

设于所述夹紧机构的输出端的焊接加工组件，所述焊接加工组件包括加热部件；

电控装置，电连接所述焊接加工组件，所述电控装置能够调节所述加热部件的加热温度。

优选地，所述垂直升降机构为具有自锁功能的电动滑台，所述电动滑台电连接于所述电控装置。

优选地，所述水平调节机构包括固定座、伸缩平台和连接于所述固定座与所述伸缩平台之间的伸缩臂组件，所述夹紧机构连接于所述伸缩平台，所述固定座固定于所述垂直升降机构的输出端；所述伸缩臂组件使所述伸缩平台具有垂直于所述升降运动方向的移动自由度和转动自由度。

优选地，所述伸缩臂组件包括两个伸缩臂组；各所述伸缩臂组包括两个通过第一转轴相铰接的伸缩臂；所述伸缩臂组中，其中一个所述伸缩臂的自由端通过第二转轴铰接于所述固定座，另一个所述伸缩臂的自由端通过第三转轴铰接于所述伸缩平台；所述第一转轴、所述第二转轴与所述第三转轴平行于所述升降运动方向。

优选地，所述夹紧机构包括对向开闭运动气缸，所述对向开闭运动气缸的输出端包括两个运动方向相反的气缸活塞杆，各所述气缸活塞杆均连接一个所述焊接加工组件，所述对向开闭运动气缸电连接于所述电控装置。

优选地，所述气缸活塞杆上设有用于检测两个所述焊接加工组件之间的压力的压力传感器，所述压力传感器电连接所述电控装置。

优选地，所述焊接加工组件包括加工模组、机架和连接所述加工模组于所述机架的弹性件，所述机架固定于所述夹紧机构的输出端。

优选地，所述加工模组包括焊接模具和固定于所述焊接模具的加热探伤模块，所述加热探伤模块包括所述加热部件和探伤传感器，所述探伤传感器电连接于所述电控装置。

优选地，所述机架上设有辅助冷却风扇，所述辅助冷却风扇电连接于所述电控装置。

本发明提供的超导电缆通电导体端头焊接装置，包括：垂直升降机构，垂直升降机构的输出端输出升降运动；连接于垂直升降机构的输出端的水平调节机构，水平调节机构的输出端输出垂直于升降运动方向的运动；连接于水平调节机构的输出端的夹紧机构；设于夹紧机构的输出端的焊接加工组件，焊接加工组件包括加热部件；电控装置，电连接焊接加工组件，电控装置能够调节加热部件的加热温度。

该超导电缆通电导体端头焊接装置中，垂直升降机构、水平调节机构可以调节焊接加工组件的位置，在调整到位后，夹紧机构可夹紧工件，从而将焊接加工组件约束在工件焊接加工位置上，在焊接过程中，电控装置能够自动控制与调整加热部件对工件的加热温度，从而在约束端头焊接位置的同时，能够精确控制焊接温度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供超导电缆通电导体端头焊接装置的总装图；

图2为本发明所提供超导电缆通电导体端头焊接装置的垂直升降机构的示意图；

图3为本发明所提供超导电缆通电导体端头焊接装置的水平调节机构的示意图；

图4为本发明所提供超导电缆通电导体端头焊接装置的夹紧机构的示意图；

图5为本发明所提供超导电缆通电导体端头焊接装置的焊接加工组件的示意图。

附图标记：

1-电控装置；

2-垂直升降机构，201-滑轨，202-滑台；

3-水平调节机构，301-固定座，302-第二伸缩臂，303-第一伸缩臂；304-伸缩平台；

4-夹紧机构，401-对向开闭运动气缸，402-气缸活塞杆；

5-焊接加工组件，501-焊接模具；502-加热探伤模块，503-拉挂弹簧，504-机架，505-辅助冷却风扇。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种超导电缆通电导体端头焊接装置，能够同时约束端头焊接位置以及精确控制焊接温度。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。此外，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明所提供超导电缆通电导体端头焊接装置的一种具体实施例中，请参考图1，包括：垂直升降机构2、水平调节机构3、夹紧机构4、焊接加工组件5和电控装置1。电控装置1电连接焊接加工组件5。电控装置1、垂直升降机构2均固定在主机架上。

垂直升降机构2的输出端输出升降运动，用于带动焊接加工组件5升降运动。垂直升降机构2具体为具有自锁功能的电动滑台，电动滑台电连接于电控装置1，从而实现对焊接加工组件5升降运动的自动化调节。具体地，如图1所示，电动滑台包括滑轨201和滑台202。滑轨201为封闭式螺杆驱动式滑轨，其内包括驱动电机和自锁装置。滑台202为滑轨201的输出端，滑台202在滑轨201的驱动下进行升降调整，并可精确定位、自锁保持。采用带锁止功能的电动滑台作为垂直升降机构2，可在升降过程中的任意位置停止并自行锁止，能够保证焊接工作的灵活性。

水平调节机构3连接于垂直升降机构2的输出端，具体连接在滑台202上。水平调节机构3的输出端输出垂直于升降运动方向的运动，以调节焊接加工组件5在垂直于升降方向上的方位。请参考图2和图3，水平调节机构3包括固定座301、伸缩平台304和连接于固定座301与伸缩平台304之间的伸缩臂组件，夹紧机构4连接于伸缩平台304，固定座301固定于垂直升降机构2的输出端。伸缩臂组件使伸缩平台304具有垂直于垂直升降机构2输出的运动方向的移动自由度和转动自由度。通过伸缩臂组件可以灵活设置调整焊接加工组件5的水平方向和位置。

其中，具体地，伸缩臂组件包括两个伸缩臂组。各伸缩臂组包括两个通过第一转轴铰接的伸缩臂，且伸缩臂组中，其中一个伸缩臂的自由端通过第二转轴铰接于固定座301，另一个伸缩臂的自由端通过第三转轴铰接于伸缩平台304。第一转轴、第二转轴与第三转轴平行于垂直升降机构2输出的运动方向。具体如图3所示，伸缩臂组中的两个伸缩臂分别为第一伸缩臂303和第二伸缩臂302，第一伸缩臂303与第二伸缩臂302通过第一转轴连接，第一伸缩臂303通过第三转轴连接伸缩平台304，第二伸缩臂302通过第二转轴连接固定座301。另外，第一伸缩臂303与第一转轴和第三转轴之间、第二伸缩臂302与第一转轴和第二转轴之间可以具有预设的锁紧力，该锁紧力具体可通过摩擦力提供，只有在受到大于预设的预紧力的外力的情况下，伸缩臂才能够绕端部对应的转轴转动，否则，伸缩臂相对于对应的转轴保持静止。采用两个伸缩臂组构成联动双伸缩臂结构，通过手动调整各伸缩臂的位置，各伸缩臂可以以其端部转轴为中心在扇形区域内转动，各伸缩臂之间的相对位置关系可以按需改变，伸缩平台304能够前后(纵深)、左右(横向)、偏转等自由度调节，从而通过手动调节水平位置适应性地满足超导电缆通电导体端头的焊接需求。

夹紧机构4连接于水平调节机构3的输出端。如图3和图4所示，夹紧机构4包括对向开闭运动气缸401，该对向开闭运动气缸401电连接于电控装置1，以实现对工件的自动夹紧。对向开闭运动气缸401的输出端包括两个运动方向相反的气缸活塞杆402，各气缸活塞杆402均连接一个焊接加工组件5，通过对向开闭运动气缸401的两个气缸活塞杆402的同时对向运动，可以快速地调整两个焊接加工组件5的间距，提高调节效率。

其中，具体地，为方便焊接加工组件5的安装，气缸活塞杆402的端部固定有活塞法兰盘，焊接加工组件5连接在活塞法兰盘上。

其中，优选地，气缸活塞杆402上设有用于检测两个焊接加工组件5之间的压力的压力传感器，压力传感器电连接电控装置1。具体地，压力传感器固定在活塞法兰盘上。压力传感器能够实时监测两个焊接加工组件5对工件的夹紧力，电控装置1根据压力传感器的检测结果控制气缸活塞杆402的运动，调整焊接加工组件5对工件施加的压力，可实现两个焊接加工组件5对工件的恒压夹持。

焊接加工组件5设置在夹紧机构4的输出端，夹紧机构4通过调节焊接加工组件5的位置以夹紧工件。焊接加工组件5用于执行焊接操作。具体如图4和图5所示，焊接加工组件5包括加工模组、机架504和连接加工模组于机架504的弹性件，弹性件具体为拉挂弹簧503，机架504固定于夹紧机构4的输出端。具体地，加工模组通过多个弹性件连接于机架504，以实现加工模组的多挂点拉/压形式的弹性连接。加工模组采用弹性悬挂固定形式连接于夹紧机构4，实现加工模组大范围多自由度自适应调整，使加工模组与工件电缆通电导体端头之间实现自适应调节贴合，实现对工件方向自适应调节。

其中，进一步地，请参考图4和图5，加工模组包括焊接模具501和固定于焊接模具501的加热探伤模块502，加热探伤模块502能够完成对工件的控温加热焊接与焊点探伤检测，加热探伤模块502包括加热部件和探伤传感器，加热部件和探伤传感器电连接于电控装置1，加热部件具体可内置温度检测传感器，电控装置1能够调节加热部件的加热温度。焊接模具501用于直接接触工件，本实施例中，如图4所示，模具贴合面为半圆形，当然，在其他实施例中，模具贴合面形状不限于半圆形，焊接模具501可根据不同的电缆通电导体端头尺寸配套更换焊接模具501。

其中，进一步地，如图5所示，机架504上设有辅助冷却风扇505，辅助冷却风扇505电连接于电控装置1，在电控装置1的控制下，辅助冷却风扇505可在焊接完成后对加热探伤模块502进行强迫冷却，调整并控制焊接模具501的降温速度，提高加工的安全性。

电控装置1为PLC可编程控制器，可实现工件夹紧定位以及焊接过程的自动化操作。电控装置1可精确控制各运动机构的动作行程，监控温度、压力等关键数据，并可对焊接的工件进行自动恒温焊接、自动冷却、自动探伤检测、自动探伤检测，判断焊点质量。当然，在其他实施例中，电控装置1不限于使用PLC控制器。

本实施例提供的超导电缆通电导体端头焊接装置，具备可编程温度和压力控制、高自由度调整与自适应调节、高精度控温焊接与自动冷却、自动焊点探伤等功能，在焊接过程中，可以全程约束端头焊接位置、精确控制焊接与冷却过程的升/降温速度，能够保证焊点质量的稳定性，操作简便、加热均匀，可以最大程度保证超导电缆通电导体端头焊接的质量与稳定性，为超导电缆稳定运行提供有力保障。

显然，在其他实施例中，垂直升降机构2也可以直接设置为输出直线运动的直线电机、气缸或者液压缸。

显然，在其他实施例中，水平调节机构3也可以设置为XXY对位平台等位置调节装置。

显然，在其他实施例中，夹紧机构4也可以设置为具有一个夹紧活塞杆的夹紧气缸和固定于该夹紧气缸缸体的固定板，固定板和夹紧活塞杆上分别设置焊接加工组件5，通过调节夹紧活塞杆和固定板的间距调节夹紧程度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的超导电缆通电导体端头焊接装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，包括：

垂直升降机构（2），所述垂直升降机构（2）的输出端输出升降运动；

连接于所述垂直升降机构（2）的输出端的水平调节机构（3），所述水平调节机构（3）的输出端输出垂直于所述升降运动方向的运动；

连接于所述水平调节机构（3）的输出端的夹紧机构（4）；

设于所述夹紧机构（4）的输出端的焊接加工组件（5），所述焊接加工组件（5）包括加工模组、机架（504）和连接所述加工模组于所述机架（504）的弹性件，所述机架（504）固定于所述夹紧机构（4）的输出端，所述加工模组通过多个所述弹性件连接于所述机架（504），以实现所述加工模组的多挂点拉/压形式的弹性连接，所述弹性件为拉挂弹簧（503），所述加工模组包括焊接模具（501）和固定于所述焊接模具（501）的加热探伤模块（502），所述加热探伤模块（502）能够完成对工件的控温加热焊接与焊点探伤检测，所述加热探伤模块（502）包括加热部件和探伤传感器，所述加热部件内置温度检测传感器；

电控装置（1），电连接所述焊接加工组件（5），所述电控装置（1）能够调节所述加热部件的加热温度。

2.根据权利要求1所述的超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，所述垂直升降机构（2）为具有自锁功能的电动滑台，所述电动滑台电连接于所述电控装置（1）。

3.根据权利要求1所述的超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，所述水平调节机构（3）包括固定座（301）、伸缩平台（304）和连接于所述固定座（301）与所述伸缩平台（304）之间的伸缩臂组件，所述夹紧机构（4）连接于所述伸缩平台（304），所述固定座（301）固定于所述垂直升降机构（2）的输出端；所述伸缩臂组件使所述伸缩平台（304）具有垂直于所述升降运动方向的移动自由度和转动自由度。

4.根据权利要求3所述的超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，所述伸缩臂组件包括两个伸缩臂组；各所述伸缩臂组包括两个通过第一转轴相铰接的伸缩臂；所述伸缩臂组中，其中一个所述伸缩臂的自由端通过第二转轴铰接于所述固定座（301），另一个所述伸缩臂的自由端通过第三转轴铰接于所述伸缩平台（304）；所述第一转轴、所述第二转轴与所述第三转轴平行于所述升降运动方向。

5.根据权利要求1所述的超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，所述夹紧机构（4）包括对向开闭运动气缸（401），所述对向开闭运动气缸（401）的输出端包括两个运动方向相反的气缸活塞杆（402），各所述气缸活塞杆（402）均连接一个所述焊接加工组件（5），所述对向开闭运动气缸（401）电连接于所述电控装置（1）。

6.根据权利要求5所述的超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，所述气缸活塞杆（402）上设有用于检测两个所述焊接加工组件（5）之间的压力的压力传感器，所述压力传感器电连接所述电控装置（1）。

7.根据权利要求1至6任一项所述的超导电缆通电导体端头焊接装置，其特征在于，所述机架（504）上设有辅助冷却风扇（505），所述辅助冷却风扇（505）电连接于所述电控装置（1）。

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