CN115870755A - 充液热管自动化封口焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热管焊接领域，尤其涉及一种充液热管自动化封口焊接装置。解决了当前充液热管的焊接主要为人工焊接，存在生产效率低，热管所充液体损耗较大，焊接品质不一的技术问题。一种充液热管自动化封口焊接装置，包括可调整上料机构和一体化挤、剪、焊接机构；可调整上料机构包括：用于放置待焊接充液热管的料仓、用于调整料仓高度和水平角度的升降机构、用于旋转料仓的旋转机构；所述一体化挤压、剪切、焊接机构通过一体化平台安装在一个可移动滑轨上；挤压机构用于对待焊接的充液热管端部进行挤压，剪切机构用于对待焊接的充液热管端部多余部分进行剪切，焊接机构用于对待焊接的充液热管端部进行封口焊接。

Description

充液热管自动化封口焊接装置

技术领域

本发明涉及热管焊接领域，尤其涉及一种充液热管自动化封口焊接装置。

背景技术

热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力，在航空航天、消费电子、汽车和工业领域需求较高。

在航空航天领域，充液热管有较广泛的应用，同时对充液热管的生产焊接质量有较高的要求，但是充液热管的焊接目前主要为人工焊接，存在人工作业加工时间长、不能连续持久作业，焊接品质不一，以及充液热管中的所充的液体在焊接过程影响焊接质量及液体损耗的问题。为提高生产效率，减少所充液体损耗，保证焊接品质，研发充液热管自动化焊接装置。

发明内容

本发明为解决当前充液热管的焊接主要为人工焊接，存在生产效率低，热管所充液体损耗较大，焊接品质不一的技术问题，提供一种充液热管自动化封口焊接装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种充液热管自动化封口焊接装置，包括可调整上料机构和一体化挤、剪、焊接机构：

所述可调整上料机构包括：用于放置待焊接充液热管的料仓、用于调整料仓高度和水平角度的升降机构、用于旋转料仓的旋转机构；

所述料仓包括底板以及一条连接在底板一侧的侧板，底板另一侧通过水平设置在底板上的滑块（如通过气压或者液压驱动）连接有一个与侧板配合实现压紧功能的活动板；所述底板与升降、旋转机构相连接；

所述一体化挤压、剪切、焊接机构通过一体化平台安装在一个可移动滑轨上，所述可移动滑轨底部一侧转动安装在一个支座上，底部另一侧通过升降装置安装在支座上；一体化挤压、剪切、焊接机构包括挤压机构、剪切机构及焊接机构；所述挤压机构用于对待焊接的充液热管端部进行挤压，所述剪切机构用于对待焊接的充液热管端部多余部分进行剪切，所述焊接机构用于对待焊接的充液热管端部进行封口焊接。

本发明的目的是提供一种充液热管自动化封口焊接装置，以提高生产效率，焊接品质以及充液热管中的所充的液体在焊接过程影响焊接质量及液体损耗的问题。

所述可调整上料机构用于接收桁架机械手抓取的待焊接的充液热管，同时可实现将待焊接的充液热管压紧固定、高度调整、水平角度调整和垂直角度调整的功能，保证充液热管中的液体液面始终在充液热管的焊接位置之下，减少所充液体的损耗，便于后续焊接，提高焊接质量。

升降机构用于调整料仓高度和水平角度，使充液热管满足焊接角度要求；

旋转机构用于旋转机构旋转料仓，使热管满足焊接轴向角度要求。

上料时，热管放置在侧板与活动板之间，活动板通过滑块液压杆动作带动压紧热管。

所述一体化挤、剪、焊接机构，用于移动至上料机构调整后充液热管位置，进行挤压、剪切、焊接。所述一体化挤、剪、焊接机构整体安装于水平面可移动滑轨上，且设置竖直方向可调整高度轨道（通过升降装置），通过电机控制一体化挤压、剪切、焊接机构的位置调整。

进一步的，所述升降机构包括两个平行的升降机架及安装在升降机架上的两台平行放置的电机及配套的丝杆、丝母、滑轨及滑块；所述旋转机构包括旋转轴、伺服电机、固定在旋转轴上的多个固定座以及用于安装旋转轴的一对安装座，一对安装座分别安装在两个升降机架的滑块上；所述料仓的底板安装在旋转轴的固定座之上。

升降机构上固定的电机带动螺杆旋转，通过丝杆传动方式，驱动升降机架的左右两个滑块沿着滑轨上下移动，以完成对待焊接充液热管工作高度和升降角度的调整。

旋转机构的伺服电机设在安装座上，安装座内部设有与旋转轴相配合的齿轮机构；旋转机构通过伺服电机驱动精密的齿轮机构运动，同时从动齿轮带动旋转轴完成对待焊接充液热管的角度调整。

进一步的，可调整上料机构还包括压紧机构；所述压紧机构包括安装在活动板上的多个压紧液压缸/气缸，压紧液压缸/气缸的活塞杆竖直向上且连接有与料仓平行的压紧板。

进一步的，所述挤压机构包括一个刀具安装座以及安装在刀具安装座上并通过液压或气压驱动的挤压上、下刀具，所述挤压上、下刀具上下位置相对安装，且设有互相咬合的齿槽；所述剪切机构包括水平推移气缸、剪切推移气缸、刀具支撑杆以及剪切上、下刀具，剪切推移气缸、刀具支撑杆以及剪切上、下刀具安装在一个剪切底座上，剪切底座通过滑轨安装在一体化平台上，所述水平推移气缸与剪切底座相连接，用于将剪切上、下刀具推移至位于挤压上、下刀具一侧的剪切位置；剪切上、下刀具之间转动连接，剪切上刀具中部转动设在刀具支撑杆上，剪切上刀具的顶端与剪切推移气缸的活塞杆相连接，所述剪切推移气缸底部与剪切底座之间铰连接；所述焊接机构包括焊枪及运动控制机构，焊枪固定于一体化平台的滑轨上，运动控制机构通过两个电机分别控制焊枪的X轴向和Y轴向运动；

挤压上、下刀具上下设有互相咬合的齿槽，从而保证挤压后热管密封压合效果，防止漏液；焊接机构主要作用是运动到指定的充液热管夹持位置进行焊接。

进一步的，所述一体化挤压、剪切、焊接机构还包括安装在一体化平台上的对位机构，所述对位机构包括：两组竖直方向对射式激光开关和一组水平方向对射式激光开关，两组竖直方向对射式激光开关分别上下相对位置安装，一组水平方向对射式激光开关为左右相对位置固定安装。

所述对位机构对位机构用于定位待焊接充液热管的位置，便于后续一体化挤压、剪切、焊接机构移动至充液热管固定位置进行挤压、剪切、焊接工作。

两组竖直方向对射式激光开关用于确定热管X轴、Y轴的位置并记录，一组水平方向对射式激光开关用于确定热管Z轴的位置并记录。

进一步的，所述一体化挤压、剪切、焊接机构还包括废料收集机构，所述废料收集机构包括安装在一体化平台上的夹子、夹子气缸、废料推移气缸、废料槽以及设在支座上的废料箱；夹子正对挤压上、下刀具设置；夹子气缸控制夹子进行剪切料的夹取动作，废料槽位于夹子下方，废料推移气缸正对废料槽，废料推移气缸前端安装有一块板，废料推移气缸动作控制板将多余的剪切料由废料槽推移至废料箱中。

进一步的，所述一体化挤压、剪切、焊接机构还可以设置吹风装置，所述吹风装置设置于挤压上、下刀具上方，用于在挤压动作进行前对待焊接充液热管进行吹风，减少焊接过程对热管所充液体造成的损失。

本发明的有益效果：

本发明所提供的充液热管封口焊接装置，通过设置可调整上料机构、一体化挤压、剪切、焊接机构，可以自动对待焊接充液热管进行高度、角度调整，一体化挤压、剪切、焊接机构运动至指定位置对调整好的待焊接充液热管进行挤压、多余热管的剪切及封口焊接，提高了生产效率和焊接品质。

附图说明

图1为本发明提供的充液热管封口焊接装置立体结构视图；

图2为图1所示的充液热管封口焊接装置的上料机构的结构视图；

图3为图2所示的充液热管封口焊接装置的上料机构的料仓及压紧机构立体结构视图；

图4为图2所示的充液热管封口焊接装置的上料机构的升降机构的立体结构视图；

图5为图1所示的充液热管封口焊接装置的一体化挤压、剪切、焊接机构的立体结构视图侧面；

图6为图1所示的充液热管封口焊接装置的一体化挤压、剪切、焊接机构的立体结构视图正面；

图7为图5或图6所示的充液热管封口焊接装置的一体化挤压、剪切、焊接机构的挤压机构和剪切机构的立体结构视图的正面；

图8为图5或图6所示的充液热管封口焊接装置的一体化挤压、剪切、焊接机构的挤压机构和剪切机构的立体结构视图的背面；

图9为图5或图6所示的充液热管封口焊接装置的一体化挤压、剪切、焊接机构的对位机构立体结构视图；

图10为一种充液热管的立体结构视图；

图11为一种充液热管的立体结构视图。

附图标记：

001-可调整上料机构，002-一体化挤压、剪切、焊接机构，003-料仓，004-压紧机构，005-旋转机构，006-可移动滑轨，007-挤压机构，008-挤压上、下刀具，009-剪切机构，010-剪切推移气缸，011-剪切上、下刀具，012-焊枪，013-升降机架，014-电机，015-丝杆，016-丝母，017-滑轨滑块，018-对位机构，019-两组竖直方向对射式激光开关，020-组水平方向对射式激光开关，021-夹子，022-夹子气缸，023-废料推移气缸，024-废料箱，025-吹风装置，026-压紧液压缸/气缸，027-第一压紧板，028-第二压紧板，029-水平推移气缸，030-刀具支撑杆，031-废料槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施进行详细的描述，以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提供的一种充液热管自动化封口焊接装置，包括相互靠近的可调整上料机构001和一体化挤压、剪切、焊接机构002。

其中可调整上料机构001用于接收桁架机械手抓取的待焊接的充液热管，同时可实现将待焊接的充液热管压紧固定、高度调整、水平角度调整和垂直角度调整，一体化挤压、剪切、焊接机构将调整好位置的待焊接充液热管进行挤压、剪切焊接工作。

具体地就是桁架机械手将抓取的待焊接充液热管放置于上料机构的料仓003上，上料机构的料仓的活动板可以对待焊接充液热管进行压紧；同时压紧机构004也可对待焊接充液热管进行压紧固定，升降机构将料仓的高度调整至指定位置，充液热管形状如图11所示时，旋转机构005将料仓旋转至指定角度，如图10所示时，则旋转机构无需动作，接下来升降机构再将料仓的水平角度调整至指定角度。待焊接充液热管在焊接时一般呈倾斜状态，待焊接的端部穿过挤压机构的上下刀具。

图3中标号003左侧和中间的指示线指的是料仓的侧板和底板，右侧的线指的是活动板。压紧机构安装在活动板之上，通过压紧液压缸/气缸026带动第一、第二压紧板活动。

上料机构调整好之后，一体化挤压、剪切、焊接机构先通过电机调整竖直方向高度，将一体化挤压、剪切焊接平台角度调整至与可调整上料机构水平角度一致，再通过图5所示控制可移动滑轨006移动至充液热管固定位置，图6、7中挤压机构007的挤压上下刀具008将充液热管端部进行挤压，水平推移气缸029将剪切机构009推移至充液热管固定位置（剪切位置，充液热管前端伸出的位置），将压扁的充液热管的多余部分通过剪切上、下刀具011相对运动进行剪切，刀具支撑杆030作为剪切上刀具的转动支点，剪切完成后，剪切机构009退回初始位置，图8中焊枪012由运动控制系统控制移动至充液热管固定位置，将剪切后的压扁的充液热管进行焊接。焊接完成后，焊枪退回初始位置，可调整上料机构001也回到初始位置，松开活动板或者压紧机构004，等待桁架机械手取料并再次放料，完成下一次焊接流程。剪切机构009的滑轨位于夹子气缸022与挤压机构007之间，在剪切前夹子先将充液热管前端夹住，方便剪切上下刀具剪切。

压紧机构004可以进一步辅助压紧待焊接充液热管，压紧液压缸/气缸通过第一压紧板、L型连接柱带动第二压紧板动作，将待焊接充液热管压紧。

优选的，如图4所示，升降机构包括两个平行的升降机架013及两台平行放置的电机014及配套的丝杆015、丝母016、滑轨滑块017。升降机构上固定的电机带动螺杆旋转，通过丝杆传动方式，驱动升降机架的左右两个滑块沿着滑轨上下移动，以完成对待焊接充液热管工作高度和升降角度的调整；旋转机构通过电机驱动齿轮机构运动，同时从动齿轮带动旋转轴完成对待焊接充液热管的角度调整。

本实施例所提供的充液热管封口焊接装置，可以根据设定，从等待上料、高度调整、角度调整、挤压、剪切、焊接、等待取料全流程自动进行，无需人工介入，提高了生产效率，且焊接品质一致。

在一个实施例中，一体化挤压、剪切、焊接机构还包括对位机构，设置于一体化挤压、剪切、焊接机构左侧（由图5左侧观察），在充液热管上料完成、高度角度调整好之后，先进行待焊接充液热管位置确定，通过对位机构018的两组竖直方向对射式激光开关019和一组水平方向对射式激光开关020对待焊接充液热管的X\Y\Z轴位置进行确定并记录（图6所示），从而使得待焊接充液热管位置更精准，挤压、剪切、焊接机构根据对位机构记录位置进行挤压、剪切、焊接动作。通过移动一体化平台，对位机构可以移动至待焊接充液热管的焊接位置。

此对位机构设计简单，定位效果好。

在一个实施例中，一体化挤压、剪切、焊接机构还包括废料收集机构，在进行剪切操作进行前，废料收集机构的夹子021将所需剪切的热管多余部位进行夹取，剪切完成后夹子气缸022松开，废料落入废料槽031中，废料推移气缸023将剪切废料由废料槽031推移至废料箱024中。废料箱设置于一体化挤压、剪切、焊接机构下方。

此废料收集机构设计简单，可以更好的完成整体流程的自动化。

在一个实施例中，一体化挤压、剪切、焊接机构还包括吹风装置025，在挤压动作进行前，先进行吹风动作，将待焊接热管端部所充液体吹至热管内部，再进行后续动作。

此结构能够减少自动化焊接过程对热管内所充液体造成的损失，提高焊接质量。

Claims (9)

1.一种充液热管自动化封口焊接装置，包括可调整上料机构和一体化挤、剪、焊接机构，其特征在于：

所述可调整上料机构包括：用于放置待焊接充液热管的料仓、用于调整料仓高度和水平角度的升降机构、用于旋转料仓的旋转机构；

所述料仓包括底板以及一条连接在底板一侧的侧板，底板另一侧通过水平设置在底板上的滑块连接有一个与侧板配合实现压紧功能的活动板；所述底板与升降、旋转机构相连接；

所述一体化挤压、剪切、焊接机构通过一体化平台安装在一个可移动滑轨上，所述可移动滑轨底部一侧转动安装在一个支座上，底部另一侧通过升降装置安装在支座上；一体化挤压、剪切、焊接机构包括挤压机构、剪切机构及焊接机构；所述挤压机构用于对待焊接的充液热管端部进行挤压，所述剪切机构用于对待焊接的充液热管端部多余部分进行剪切，所述焊接机构用于对待焊接的充液热管端部进行封口焊接。

2.根据权利要求1所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：所述升降机构包括两个平行的升降机架及安装在升降机架上的两台平行放置的电机及配套的丝杆、丝母、滑轨及滑块；所述旋转机构包括旋转轴、伺服电机、固定在旋转轴上的多个固定座以及用于安装旋转轴的一对安装座，一对安装座分别安装在两个升降机架的滑块上；所述料仓的底板安装在旋转轴的固定座之上。

3.根据权利要求2所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：旋转机构的伺服电机设在安装座上，安装座内部设有与旋转轴相配合的齿轮机构；旋转机构通过伺服电机驱动齿轮机构运动，同时从动齿轮带动旋转轴完成对待焊接充液热管的角度调整。

4.根据权利要求3所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：可调整上料机构还包括压紧机构；所述压紧机构包括安装在活动板上的多个压紧液压缸/气缸，压紧液压缸/气缸的活塞杆竖直向上且连接有与料仓平行的压紧板。

5.根据权利要求4所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：所述压紧板包括连接在压紧液压缸/气缸活塞杆顶部的第一压紧板以及通过L型连接柱与第一压紧板相连的第二压紧板，第二压紧板位于第一压紧板的下方并位于料仓底板上方。

6.根据权利要求1-5任一项所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：所述挤压机构包括一个刀具安装座以及安装在刀具安装座上并通过液压或气压驱动的挤压上、下刀具，所述挤压上、下刀具上下位置相对安装，且设有互相咬合的齿槽；所述剪切机构包括水平推移气缸、剪切推移气缸、刀具支撑杆以及剪切上、下刀具，剪切推移气缸、刀具支撑杆以及剪切上、下刀具安装在一个剪切底座上，剪切底座通过滑轨安装在一体化平台上，所述水平推移气缸与剪切底座相连接，用于将剪切上、下刀具推移至位于挤压上、下刀具一侧的剪切位置；剪切上、下刀具之间转动连接，剪切上刀具中部转动设在刀具支撑杆上，剪切上刀具的顶端与剪切推移气缸的活塞杆相连接，所述剪切推移气缸底部与剪切底座之间铰连接；所述焊接机构包括焊枪及运动控制机构，焊枪固定于一体化平台的滑轨上，运动控制机构通过两个电机分别控制焊枪的X轴向和Y轴向运动。

7.根据权利要求6所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：所述一体化挤压、剪切、焊接机构还包括安装在一体化平台上的对位机构，所述对位机构包括：两组竖直方向对射式激光开关和一组水平方向对射式激光开关，两组竖直方向对射式激光开关分别上下相对位置安装，一组水平方向对射式激光开关为左右相对位置固定安装。

8.根据权利要求6所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于：所述一体化挤压、剪切、焊接机构还包括废料收集机构，所述废料收集机构包括安装在一体化平台上的夹子、夹子气缸、废料推移气缸、废料槽以及设在支座上的废料箱；夹子正对挤压上、下刀具设置；夹子气缸控制夹子进行剪切料的夹取动作，废料槽位于夹子下方，废料推移气缸正对废料槽，废料推移气缸前端安装有一块板，废料推移气缸动作控制板将多余的剪切料由废料槽推移至废料箱中。

9.根据权利要求6所述的充液热管自动化封口焊接装置，其特征在于所述一体化挤压、剪切、焊接机构还可以设置吹风装置，所述吹风装置设置于挤压上、下刀具上方。

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