专利名称：全自动太阳能集热管封口机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于太阳能热水器中的玻璃真空管的封口机，尤其是为解决现有该类封口机所存在的生产效率低、工人劳动强度大、综合成本高等问题而提出的一种全自动太阳能集热管封口机。
背景技术：
玻璃真空管已广泛地应用于太阳能热水器。该管包括同轴套管式的内外管，内外管两者的管头呈圆弧环口，构成真空管的开放端，该端与热水器的水箱相通，另一端为封闭端，内外管之间为真空层。
本发明所指的封口是指集热管开放端的圆弧环口的封口工艺，它一般需要通过内外管定位、加热、封口、冷却等多道工序来完成。而目前的集热管封口机不论手动的还是自动的，均是使用单一的芯模，从芯模进入真空管内→加热→封口→芯模退出真空管等工序都是在同一个工位完成，等成品取出后再开始加工下一个产品，而每加工一个产品须费一段时间。因而生产速度慢、效率低、工人劳动强度大，影响经济效益与成本，所以有改善的必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可大幅提高生产率、降低生产成本的全自动太阳能集热管封口机。
本发明解决上述技术问题是通过如下结构的封口机来实现的它包括有机架，两设置在机架上的、彼此平行、且通过一间隙传动系统带动而同步运行的工件工位转移传动链条组，多个对应安装在两链条组上、两两相邻、且通过一传动装置带动而同步转动的工件自转摩擦轮，以及芯模，其特征是在所述的机架上还安装有一与两工件工位转移传动链条组相平行的、且与其同步转动的芯模工位转移传动链条组，链条组上安装有与工件自转摩擦轮相对应的并与其同步转动的芯模自转摩擦轮，多个芯模分别放置在两相邻芯模自转摩擦轮之间，与放置在两相邻工件自转摩擦轮上的对应工件同心、同速转动。
在所述的机架的相应工位处还发置有对工件封口用的机械手，而于芯模工位转移传动链条组与工件工位转移传动链条组之间的相应工位处设置有对工件进行加热、退火用的加热退火组。
所述的机械手包括用于对内管口部向外折翻的折边机械手和用于形成圆弧环口的压口机械手，其中所述的折边机械手包括有机械手手臂A，以及连接在手臂A上的拉口折边头；所述的压口机械手包括有机械手手臂B，以及连接在手臂B上的压口密封头；所述的手臂A、B又各自连接一由同一驱动机构驱动的驱动轴A、B。所述的驱动机构包括有一气缸E，由该气缸带动的偏心凸轮以及用来调节两驱动轴A、B轴向位置的调节机构，其中偏心凸轮通过接触杆传动连接平行设置于轴座上的驱动轴A和驱动轴B，驱动轴B和驱动轴A之间设有一对啮合传动的齿轮。所述的用来调节两驱动轴A、B轴向位置的调节机构包括轴向整体调节机构和轴向微调机构，其中轴向整体调节机构主要包括一气缸F，气缸F的活塞杆与固定在轴座底部的滑轨相连接；所述的两驱动轴均对应设有一轴向微调机构，每一轴向微调机构均包括有一设在与轴座连体的支承座内的调节螺杆，螺杆的头部分别对应连接一装在驱动轴上的连接板，每一连接板的两侧均设有一挡环，而每一螺杆的后部分别装有一手动调节用的调节螺母和一电动调节用的步进电机。所述的手臂A、B可分别采用与接水管构成水回路的用以冷却拉口折边头和压口密封头的水管。
所述的位于芯模上方的机架两头还分别设置有一芯模自动提升装置和一芯模自动下降置位装置，并于两装置之间设置有将芯模由提升装置自动输送至下降置位装置的转移滑轨。所述的芯模自动提升装置主要包括一侧面呈反L形的托架，托架与一框架相枢接，并与框架之间相连有弹簧，而所述的框架可滑动装置在一纵向滑轨A上，并与安装在机架上的气缸A的活塞杆固连；所述的芯模自动下降置位装置主要包括一侧面呈L形的托架，托架可滑动装置在一纵向滑轨B上，且与安装在机架上的气缸B的活塞杆固连。
所述的每一芯模包括随摩擦轮转动的套筒，套筒内滑动装配有一的芯管或芯杆，芯管或芯杆的头部连接有芯模轴，芯模轴的头部装有锥型模托，芯模轴的外部套有耐高温石英套筒。在所述的相应工位处分别设置有可带动芯模的芯模轴前移而插入工件口部的气缸C和带动芯模轴后移而退出工件口部的气缸D。
所述的机架上设置有可调节两工件工位转移传动链条间组的距离的调节装置，该装置包括设置在机架上的用来安装所述两工件工位转移传动链条组的位置固定的固定轨道和通过机架上的内、外管可相对位置改变的活动轨道，以及驱动内管滑动的丝杠传动装置。
所述的带动工件工位转移传动链条组和芯模工位转移传动链条组移动的间隙传动系统主要包括由一间隙动力源驱动的动力传动轴A，该传动轴A传动连接分别由两平行传动链条构成的工件工位转移传动链条组和芯模工位转移传动链条组。
所述的每一工件自转摩擦轮通过各自的轮轴固定连接在由两平行传动链条构成的工件工位转移传动链条组上，并于每一摩擦轮的轮轴上均装有一传动齿轮；所述的每一芯模自转摩擦轮是由两个摩擦轮安装于轮轴上构成，并通过各自的轮轴固定连接在由两平行传动链条构成的芯模工位转移传动链条组上，每一芯模自转摩擦轮的轮轴上也均装有一传动齿轮；所述的带动工件自转摩擦轮和芯模自转摩擦轮转动的传动装置主要包括由动力源驱动的动力传动轴B，该动力传动轴B又同时传动连接一芯模自转传动链条和两工件自转传动链条，而芯模自转传动链条和两工件自转传动链条又均与各摩擦轮轮轴上的传动齿轮传动啮合。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过设置多个与工件同心、同速转动并同步移位的芯模，可以连续不断的、同时进行多个工件的不同工序的加工，因而可大幅提高生产效率，降低能耗，降低产品综合成本，同时提高封口质量。
图1为本发明实施例的立体示意图一(不含机械手)。
图2为本发明实施例的立体示意图二(不含机械手)。
图3为本发明实施例的正面示意图。
图4为本发明实施例的俯视状态示意图。
图5为本发明实施例的侧面状态示意图。
图6为芯模自转摩擦轮的结构示意图。
图7为芯模的结构示意图。
图8为机械手的局部立体示意图一。
图9为机械手的局部立体示意图二。
图10为机械手的结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
结合图1-图10所示，本发明全自动太阳能集热管封口机的机架1上具有三条相互平行的轨道11、12、13，分别用来设置芯模工位转移传动链条组23和两工件工位转移传动链条组21、22，其中用来设置两工件工位转移传动链条组的轨道11、12通过一调节装置3相对距离可调，以调节两工件工位转移传动链条组21、22间的距离，而适应不同长度工件20的加工的需要。具体是安装工件工位转移传动链条组12的轨道位置固定，而位于外侧安装工件工位转移传动链条组11的轨道可通过机架1上的内管31、外管32可向内或向外活动，在内、外管之间装有两通过链条35相连的传动丝杠33、34，内管31通过丝杠的驱动可相对外管32向内或向外移动，由此达到调节两工件工位转移传动链条组21、22间的距离的目的。
所述的芯模工位转移传动链条组23和工件工位转移传动链条组21、22主要是带动芯模10和工件20作工位转移，它们安装在相应的轨道上，彼此平行、且共同通过一间隙传动系统4带动作同步转动，使链条每转动一次改变一个工位，将置于摩擦轮上的芯模10和工件20同步输送至下一道工序。而所述的芯模工位转移传动链条组23和工件工位转移传动链条组21、22均是由两根相互平行的传动链条构成。所述的间隙传动系统4主要包括一安装在机架1下方的一动力传动轴41，该轴41同时传动连接各链条组，动力传动轴41在间隙动力源的驱动下，带动芯模工位转移传动链条组23和工件工位转移传动链条组21、22作同步间隙转动。另于机1的适当部位处安装有三根分别用来调节芯模工位转移传动链条组23和工件工位转移传动链条组21、22张紧力的调节螺杆24。
在芯模工位转移传动链条组23和工件工位转移传动链条组21、22上均装有摩擦轮，通过摩擦轮的转动带动搁置在两相邻摩擦轮之间的芯模和工件同步转动。其中安装在工件工位转移传动链条组21、22上的工件自转摩擦轮51、52均是通过各自的轮轴固定连接在由两平行传动链条上，并且两链条组上的摩擦轮一一对应，等间隔均匀分布，而在每一摩擦轮的轮轴上又均装有一传动齿轮61、62。安装在芯模工位转移传动链条组上的每一芯模自转摩撑轮53是由两个摩擦轮531安装于轮轴532上构成(如图6所示)，通过各自的轮轴532固定连接在两平行传动链条上，并且在每一芯模自转摩擦轮53的轮轴上也均装有一传动齿轮63。各芯模自转摩擦轮53以等间距均匀分布于链条上，与工件自转摩擦轮51、52一一对应，以确保置于两相邻芯模自转摩擦轮上芯模10和对应两相邻工件自转摩撑轮上的工件20处于同一轴心线上。
所述的带动工件自转的摩擦轮51、52和芯模自转的摩擦轮53分别在各自的工位转移传动链条组21、22、23带动下作同步移动，同时又通过一传动装置6作同步转动。该装置6主要包括一安装在机架下方与动力传动轴41相平行的动力传动轴64，由动力源驱动的动力传动轴64同时传动连接三根分别安装在各传动链条组摩擦轮下方的传动链条65、66、67，而三根传动链条65、66、67又均与各摩擦轮轮轴上的传动齿轮61、62、63传动啮合。动力传动轴64在动力源的驱动下，通过三根传动链条65、66、67和传动齿轮61、62、63的啮合传动，带动各摩擦轮51、52、53同时转动，而芯模10和工件20则在两相邻摩擦轮的转动作用下，作同步自转。
所述的芯模10与工件20同心，且同步工位转移、同步自转。其中该芯模10的结构如图7所示，它包括一可随摩擦轮53转动的套筒103，套筒内装配有一在外力作用下可向管内或管外滑动的芯管或芯杆102，芯管或芯杆的头部螺接有一芯模轴104，芯模轴的头部装有一内工作内管相适配的锥型模托105，同时为了保护该芯模轴104，在其外部还套有一耐高温的石英套106。而于芯管或芯杆的尾部装有一挡环101，起限位的作用。芯模10的主要作用是提托真空内管的作用，通过该芯模头部的锥型模托插入内管口内，保持集热管的内管与外管的同轴心状态。而芯模的芯模轴104前移和后退动作可以通过两气缸601、602来自动控制，该两气缸601、602设置在对应相应两工位的机架处，如图1、图2所示。根据封口工艺的制作工序，若本发明设定有八个工位，则用来推进芯模轴向前伸出的气缸601设置在对应第三个工位处，用来带动芯模轴后退的气缸602设置在对应第七个工位处。上述芯模轴的前移、后退动作亦可人为操作，但相对工人劳动强度增大。
而每加工完一个工件20，需要将芯模10由未了工位重新放回到起始工位处。由此本发明在位于摩擦轮上方的机架两头分别设置有一芯模自动提升装置7和一芯模自动下降置位装置8，并于两装置之间设置有将芯模由提升装置自动输送至下降置位装置的转移滑轨78。结合图1、图2、图5所示，其中芯模自动提升装置7主要包括一侧面呈反L形的托架71，托架枢接在一框架72上可枢转，并且托架71与框架72之间相连有一弹簧，而框架72装置在一纵向滑轨73上，并与安装在机架上的气缸701的活塞杆固连，在气缸的带动下框架72连动托架71沿滑轨73上下滑移。芯模自动下降置位装置8主要包括一侧面呈L形的托架81，托架装置在一纵向滑轨82上，且与安装在机架上的气缸801的活塞杆固连，在气缸801的带动下托架81可沿滑轨82上下滑移。
具体工作过程如下在芯模的锥形模托105退出工件20转移到最后一道工位的同时，气缸701带动提升装置7中的托架71下移并适度转动到位，芯模10落入托架71上，再由气缸701带动托架71上移，并将芯模10落入转移滑轨78上；转移滑轨78呈倾斜状，芯模10由一头滑向另一头并落在下降置位装置8的托架81上，然后气缸801动作带动托架81下移将芯模10送至起始工位处。通过上述装置解决人工移位芯模的麻烦，减轻作业人员的劳动强度。
本芯模结合上述气缸及自动提升、下降置位装置，使其能自动进入管口、自动退出管口以及自动转移置位。工作时，当工件进入预定工位时芯模自动进入管口，支撑内管，使内外管同心，保证封口后同心度；当工件封口结束固化后自动退出管口，由提升装置提升并通过滑轨转移给置位装置，而进入后续工件。
结合集热管封口工艺的加热、封口工序，本发明还包括有用来对工件进行自动封口的机械手9，和对工件进行加热、退火用的加热退火组30。加热退火组30位于芯模工位转移传动链条组23与工件工位转移传动链条组22之间，各喷孔对应于处相应工位的工件，对工件进行加热和退火处理。
如图8-图10所示，所述的机械手9包括分体设置的折边机械手和压口机械手，折边机械手用于对内管口部向外折翻，压口机械手用于压口并形成圆弧环口。其中所述的折边机械手主要包括一机械手手臂92，手臂92通过连接件固定于一驱动轴95a上，手臂的臂端装有一拉口折边头91；所述的压口机械手主要包括一机械手手臂94，手臂94也通过连接件固定于一驱动轴95b上，手臂的臂端装有一压口密封头93。而为了能冷却封口过程中的拉口折边头91和压口密封头93，所述的两手臂92、94均采用弯成U状的水管，且水管内的水均与接水管922构成回路。
而所述的两驱动轴95a、95b又通过同一驱动机构驱动。该驱动机构包括气缸919，该气缸919通过活塞杆918带动一偏心凸轮917，通过活塞杆的上下运动带动偏心凸轮917作上下偏转。偏心凸轮917的轮沿上靠低有一可轴向位移的接触杆916，驱动轴95b通过一固定于其尾部的连杆913与该接触杆916相连，于驱动轴95a的尾部也固定于一连杆914，并两连杆之间相连有一拉簧915。所述的驱动轴95a和驱动轴95b平行设置于两前后布置的轴座96上，两轴上分别装有一可相互啮合的齿轮910a、910b。两轴通过气缸、偏心凸轮、接触杆以及齿轮的传动作同步的反向转动。
所述的驱动机构中还设置有用来调节两驱动轴95a、95b轴向位置的调节机构，该机构包括用来调节机械手整体轴向位置的轴向整体调节机构和微调两驱动轴轴向位置的轴向微调机构，其中轴向整体调节机构主要包括一气缸921，气缸921的活塞杆与固定在轴座底部的滑轨920相连接，通过活塞杆的带动使两驱动轴95a、95b整体前移或后移，以适应不同长度的集热管封口的需要。所述的两驱动轴95a、95b均对应设有一轴向微调机构，以使拉口折边头91和压口密封93分别对准管口。每一轴向微调机构分别包括有一设在与轴座连体的支承座内的调节螺杆99a、99b，螺杆的头部分别对应连接一连接板98a、98b，该连接板装分别装在驱动轴95a和驱动轴95b上，并在两驱动轴上分别装有两个位于连接板两侧的微调挡环97a、97b，而每一螺杆的后部分别装有一调节螺母911a、911b和一步进电机912a、912b，使两轴向微调机构既可手动调节，又可电动调节，在轴座上装有限位开关。
另外，由于同一系列的集热管其长度有一定的偏差(在约在±5mm)，因此为了进行准确封口，本封口机还装置有可自动跟踪管口位置的检测装置，以在封口时，准确定位封口位置。这样，本封口机采用异位检测工艺，在对管子进行加热之前测量其长度，由计算机存储备封口工位跟踪使用。
封口时，折边机械手自动从内管内壁离心拉伸内管口，被拉伸折边90度后的边缘与外管口基本熔接，折边机械手自动折边结束，压口机械手与加热火焰自动跟随管口移动，尔后压口机械手向心以弧型压模径向随动压封已熔接的内外管连接处，使其进一步完全熔接并形成圆的管口，压封结束向管夹层内短暂鼓气使管口圆滑美观。
为了尽可能驱除加热过程中管夹层中的湿热气体，本发明在封口前的多个工位自动向管夹层吹气，将潮湿气体吹出管外。
采用本封口机对集热管的封口加工，大致工作过程如下待被封口的管子进入封口机后，首先检测其长度；接着将芯棒推入内管适当深度，使内、外管保持同心状态；然后，芯棒与管子同步转移、同步转动，进入管口加热工序，加热分成低温、中温、高温、热溶等多工位，因此芯棒和管子在机上同步转移过多个工位；在封口工位对热熔态的玻璃管口进行内管拉伸折边、压口、鼓气整型，封口后的管子在后续工位降温硬化；最后，芯棒退出内管，管子脱机，芯模重又转入起始工位。本发明将传统单工位完成的封口工作，分解成多工位、多芯棒、分步加工工艺，可以连续不断的同时加工多个工件，因此不仅可以大幅提高生产效率，同时又可保证产品质量。
权利要求
1.一种全自动太阳能集热管封口机，包括机架(1)，两设置在机架上的、彼此平行、且通过一间隙传动系统(4)带动而同步运行的工件工位转移传动链条组(21、22)，多个对应安装在两链条组上、两两相邻、且通过一传动装置带动而同步转动的工件自转摩擦轮(51、52)，以及芯模(10)，其特征在于在所述的机架(1)上还安装有一与两工件工位转移传动链条组(21、22)相平行的、且与其同步转动的芯模工位转移传动链条组(23)，链条组上安装有与工件自转摩擦轮(51、52)相对应的并与其同步转动的芯模自转摩擦轮(53)，多个芯模(10)分别放置在两相邻芯模自转摩擦轮(53)之间，与放置在两相邻工件自转摩擦轮(51、52)上的对应工(20)同心、同速转动。
2.如权利要求1所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于在所述的机架(1)的相应工位处设置有对工件封口用的机械手(9)，而于芯模工位转移传动链条组(23)与工件工位转移传动链条组(22)之间的相应工位处设置有对工件进行加热、退火用的加热退火组(30)；所述的机械手(9)包括用于对内管口部向外折翻的折边机械手和用于形成圆弧环口的压口机械手，其中所述的折边机械手包括有机械手手臂(92)，以及连接在手臂(92)上的拉口折边头(91)；所述的压口机械手包括有机械手手臂(94)，以及连接在手臂(94)上的压口密封头(93)；所述的手臂(92、94)又各自连接一由同一驱动机构驱动的驱动轴(95a、95b)。
3.如权利要求1或2所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于在所述的位于芯模上方的机架两头还分别设置有一芯模自动提升装置(7)和一芯模自动下降置位装置(8)，并于两装置之间设置有将芯模由提升装置自动输送至下降置位装置的转移滑轨(78)。
4.如权利要求1或2所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于所述的每一芯模(10)包括随摩擦轮转动的套筒(103)，套筒内滑动装配有一的芯管或芯杆(102)，芯管或芯杆的头部连接有芯模轴(104)，芯模轴的头部装有锥型模托(105)，芯模轴的外部套有耐高温石英套筒(106)。
5.如权利要求1所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于所述的每一工件自转摩擦轮(51、52)通过各自的轮轴固定连接在由两平行传动链条构成的工件工位转移传动链条组(21、22)上，并于每一摩擦轮的轮轴上均装有一传动齿轮(61、62)；所述的每一芯模自转摩擦轮(53)是由两个摩擦轮(531)安装于轮轴(532)上构成，并通过各自的轮轴固定连接在由两平行传动链条构成的芯模工位转移传动链条组(23)上，每一芯模自转摩擦轮的轮轴二也均装有一传动齿轮(63)；所述的带动工件自转摩擦轮和芯模自转摩擦轮转动的传动装置(6)主要包括由动力源驱动的动力传动轴(64)，该动力传动轴(64)又同时传动连接一芯模自转传动链条(67)和两工件自转传动链条(65、66)，而芯模自转传动链条(67)和两工件自转传动链条(65、66)又均与各摩擦轮轮轴上的传动齿轮(63、61、62)传动啮合。
6.如权利要求3所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于所述的芯模自动提升装置(7)包括一侧面呈反L形的托架(71)，托架(71)与一框架(72)相枢接，并与框架之间相连有弹簧，而所述的框架(72)可滑动装置在一纵向滑轨(73)上，并与安装在机架上的气缸(701)的活塞杆固连；所述的芯模自动下降置位装置(8)主要包括一侧面呈L形的托架(81)，托架(81)可滑动装置在一纵向滑轨(82)上，且与安装在机架上的气缸(801)的活塞杆固连。
7.如权利要求4所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于在所述的相应工位处分别设置有可带动芯模的芯模轴(104)前移而插入工件口部的气缸(601)和带动芯模轴后移而退出工件口部的气缸(602)。
8.如权利要求2所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于所述的驱动机构包括有一气缸(919)，由该气缸带动的偏心凸轮(917)以及用来调节两驱动轴(95a、95b)轴向位置的调节机构，其中偏心凸轮(917)通过接触杆(916)传动连接平行设置于轴座上的驱动轴(95a)和驱动轴(95b)，驱动轴(95b)和驱动轴(95a)之间设有一对啮合传动的齿轮(910a、910b)。
9.如权利要求8所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于所述的用来调节两驱动轴(95a、95b)轴向位置的调节机构包括轴向整体调节机构和轴向微调机构，其中轴向整体调节机构主要包括一气缸(921)，气缸(921)的活塞杆与固定在轴座底部的滑轨(920)相连接；所述的两驱动轴(95a、95b)均对应设有一轴向微调机构，每一轴向微调机构分别包括有一设在与轴座连体的支承座内的调节螺杆(99a、99b)，螺杆的头部分别对应连接一装在驱动轴上的连接板(98a、98b)，每一连接板的两侧均设有一挡环(97a、97b)，而每一螺杆的后部分别装有一手动调节用的调节螺母(911a、911b)和一电动调节用的步进电机(912a、912b)。
10.如权利要求2所述的全自动太阳能集热管封口机，其特征在于所述的手臂(92、94)分别采用与接水管(922)构成水回路的用以冷却拉口折边头(91)和压口密封头(93)的水管。
全文摘要
本发明涉及一种应用于太阳能热水器中的太阳能集热管的封口机，包括设置在机架上的、彼此平行、且通过一间隙传动系统带动而同步运行的工件工位转移传动链条组和芯模工位转移传动链条组，多个对应安装在链条组上、两两相邻、且通过一传动装置带动而同步转动的工件自转摩擦轮和芯模自转摩擦轮，多个芯模分别放置在两相邻芯模自转摩擦轮之间，与放置在两相邻工件自转摩擦轮上的对应工件同心、同速转动。通过设置多个与工件同心、同速转动并同步移位的芯模，可以连续不断的、同时进行多个工件的不同工序的加工，因而可大幅提高生产效率，降低能耗，降低产品综合成本，同时提高封口质量。
文档编号C03B23/09GK1951844SQ200610154610
公开日2007年4月25日 申请日期2006年11月10日 优先权日2006年11月10日
发明者冯方军 申请人:冯方军