CN117359950B - 一种油箱加油管焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种油箱加油管焊接装置，其包括抵紧嵌设于油箱进油口处的内衬环以及用于热融HDPE内层的焊接热板，所述焊接热板呈环状且内置有电加热件，所述焊接热板的焊接面开设有多个储料槽，所述储料槽槽深小于HDPE内层壁厚。本申请通过内衬环可以对有进油口处的HDPE内层进行支撑，同时也可以抑制EVOH阻隔层的挤压变形，从而尽可能确保HDPE内层在外卷边拐角处厚度可以达到1m以上，以满足焊接性能要求，可以有效降低EVOH阻隔层的泄漏风险；同时焊接热板上设置的多个储料槽，可以在熔料的时候，避免HDPE内层浆料外翻过多，也可以降低EVOH阻隔层外露的风险。
Description
技术领域
本申请涉及塑料油箱焊接设备的技术领域，尤其是涉及一种油箱加油管焊接装置。
背景技术
塑料燃油箱为中空吹塑而成，为抑制碳氢的排放，目前的塑料燃油箱一般包括六层，由外向内依次为HDPE外层、HDPE回料层、外粘接剂层、EVOH阻隔层、内粘接剂层及HDPE内层，各层之间的厚度比由外到内为20%：46%：3%：3%：3%：25%。燃油箱的进油口处需要和加油管进行焊接，通常是在进油口处一体成型有外卷边，将加油管焊接在HDPE内层上，而一般HDPE内层的厚度约为1.25mm，如图1所示。如果焊接过程中破坏了粘接剂层和阻隔层将使层结构粘接强度降低，碳氢阻隔性能降低，即判断焊接失效。
并且在实际焊接时，HDPE内层受热开始熔融，强度变低，而EVOH阻隔层熔点高于HDPE内层，因此在同样受热时会产生扭曲，会在外卷边的拐角处向外挤压HDPE内层，使得EVOH阻隔层离熔融后的HDPE内层外表面小于0.5mm，如图2所示，焊接后与加油管接触时，有泄漏风险，严重时还会导致EVOH阻隔层融穿而致使进油口处丧失阻隔性能。
发明内容
为了改善HDPE内层在熔融焊接时壁厚容易变薄而导致外卷边处的阻隔层存在泄漏风险的问题，本申请提供一种油箱加油管焊接装置。
本申请提供的一种油箱加油管焊接装置采用如下的技术方案：
一种油箱加油管焊接装置，包括抵紧嵌设于油箱进油口处的内衬环以及用于热融HDPE内层的焊接热板，所述焊接热板呈环状且内置有电加热件，所述焊接热板的焊接面开设有多个储料槽，所述储料槽槽深小于HDPE内层壁厚。
更进一步地，所述内衬环靠近所述焊接热板一侧的端面与进油口外卷边平齐或凸出于进油口外卷边，所述内衬环由高分子塑料制成；
或，所述内衬环集成于所述焊接热板上，所述内衬环外壁光滑且由隔热材料制成。
更进一步地，还包括用于输送油箱的输送带、用于固定油箱的夹持机构、焊接台和用于驱使所述焊接台靠近/远离待焊接油箱的驱动机构；
所述焊接台上活动连接有安装台，所述焊接热板固接于所述安装台背离所述焊接台的一侧，所述焊接台上设置有用于校正所述安装台姿态的姿态校正机构，所述安装台上设置有用于检测所述焊接热板与油箱进油口外卷边平齐度的检测机构，所述检测机构与所述校正机构控制连接。
更进一步地，所述焊接台靠近所述安装台一侧的中部安装有连接杆，所述连接杆自由端与所述安装台中部球铰接；
所述姿态校正机构包括至少四个直线驱动件，所述直线驱动件球铰接于所述焊接台背离所述安装台的一侧，且多个所述直线驱动件以所述连接杆轴线呈等间距圆周阵列分布；所述安装台上球铰接有多个控制杆，所述焊接台上贯穿开设有供所述控制杆穿过的避让孔，所述控制杆远离所述安装台的一端穿过所述避让孔并与所述直线驱动件输出端固接。
更进一步地，所述检测机构包括多个铰接安装在所述安装台背离所述焊接台一侧的检测杆，所述检测杆背离所述安装台的一端设置有用于与油箱进油口内壁滑动抵触的滑头，所述安装台上安装有与所述检测杆背离所述滑头的一端对应的压力传感器，一个所述压力传感器与对应的一个所述直线驱动件控制连接；
所述安装台上设置有用于驱使所述检测杆靠近所述安装台的一端远离/靠近所述压力传感器的弹性件。
更进一步地，所述检测杆设置为折杆，所述安装台背离所述焊接台的一侧中部固接有支柱，所述支柱自由端周侧固接有多个与多个所述检测杆一一对应的支杆，所述检测杆弯折部铰接于所述支杆上，所述检测杆设有所述滑头一端距所述支杆距离小于所述检测杆靠近所述安装台的一端距所述支杆的距离。
更进一步地，所述焊接台和所述安装台均为圆形，且所述焊接台外径大于所述安装台外径，所述直线驱动件呈指向所述安装台轴线的倾斜状。
更进一步地，所述焊接热板内侧壁设置有环设在多个所述检测杆外周的第一隔热板，所述焊接热板与所述安装台连接部设置有第二隔热板。
更进一步地，所述驱动机构的输出端安装有回转驱动件，所述焊接台安装在所述回转驱动件输出端上。
综上所述，本申请的有益技术效果为：
1.在焊接时，当进油口外卷边处的HDPE内层软化后，内衬环可以对有进油口处的HDPE内层进行支撑，同时也可以抑制EVOH阻隔层的挤压变形，从而尽可能确保HDPE内层在外卷边拐角处厚度可以达到1m以上，以满足焊接性能要求，可以有效降低EVOH阻隔层的泄漏风险；同时焊接热板上设置的多个储料槽，可以在熔料的时候，避免HDPE内层浆料外翻过多，也可以降低EVOH阻隔层外露的风险；
2.安装台上的多个检测杆伸入至进油口中并与进油口内壁抵接后，当安装台上的焊接热板发生歪斜，安装台翘起的一端上对应的检测杆翻转，其对应的压力传感器正上方的直线驱动件受控启动，以驱使安装台该部分下移，检测杆在弹性件的形变力作用下复位至远离压力传感器，直至检测杆与压力传感器完全脱离，此时安装台被校准至与进油口外卷边平面保持较高平直度的状态，可使安装台上的焊接热板对进油口外卷边上的HDPE内层进行均匀施压，显著提高了焊接热板的焊接平整度，能够有效改善HDPE内层热熔过深或者直接熔穿的现象，从而确保焊接良率；
3.设置第一隔热板和第二隔热板，可将焊接热板的上热量与检测杆、安装台进行一定程度的隔离，以降低检测杆长时间受热强度变低或者发生膨胀形变的可能，从而尽可能确保检测机构的检测精度。
附图说明
图1是本申请背景技术的一个附图；
图2是本申请背景技术的另一个附图；
图3是本申请实施例主要用于展示内衬环的剖视图；
图4是本申请实施例的焊接热板的结构示意图；
图5是本申请实施例主要用于展示校正机构和检测机构的示意图；
图6是图5中A部分的局部放大示意图。
附图标记说明：1、内衬环；2、焊接热板；21、储料槽；41、焊接台；411、避让孔；42、安装台；421、支柱；422、支杆；43、连接杆；44、回转驱动件；51、直线驱动件；52、控制杆；61、检测杆；62、滑头；63、压力传感器；64、弹性件；71、第一隔热板；72、第二隔热板；81、进油口；82、外卷边。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
本申请实施例公开一种油箱加油管焊接装置。参照图3和图4，一种油箱加油管焊接装置包括抵紧嵌设于油箱进油口81处的内衬环1以及用于热融HDPE内层的焊接热板2，焊接热板2呈环状且内置有电加热件，焊接热板2的焊接面开设有多个储料槽21，储料槽21槽深小于HDPE内层壁厚，多个储料槽21可以呈条纹状、波浪状或者网格状，储料槽21的槽壁可以是斜面或者弧面。
并且，内衬环1靠近焊接热板2一侧的端面与进油口81外卷边82平面平齐或凸出于进油口81外卷边82平面，此时内衬环1由高分子塑料制成，比如PE料或者HDPE料；
或，内衬环1集成于焊接热板2上，内衬环1外壁光滑且由隔热材料制成，比如陶瓷、刚玉等。
这样设置后，在对油箱进行加油管的焊接时，可以预先将塑料材质的内衬环1插嵌于进油口81处，而后再通过焊接热板2抵紧进油口81外卷边82以对HDPE内层进行加热，或者直接将焊接热板2贴近外卷边82并使隔热材料支撑的内衬环1嵌入进油口81中；如此，当进油口81外卷边82处的HDPE内层软化时，内衬环1可以对有进油口81处的HDPE内层进行支撑，同时也可以抑制EVOH阻隔层的挤压变形，从而尽可能确保HDPE内层在外卷边82拐角处厚度可以达到1m以上，以满足焊接性能要求，可以有效降低EVOH阻隔层的泄漏风险。
并且，焊接热板2上设置的多个储料槽21，可以在熔料的时候，避免HDPE内层浆料外翻过多，也可以降低EVOH阻隔层外露的风险。
实施例二
本申请实施例公开一种油箱加油管焊接装置。参照图5和图6，与实施例一的不同之处在于：
为实现对油箱加油管的在线批量化焊接，本申请的焊接装置还包括用于输送油箱的输送带、用于固定油箱的夹持机构、焊接台41和用于驱使焊接台41靠近/远离待焊接油箱的驱动机构，焊接热板2安装于焊接台41上。其中，输送带以步进形式运行，夹持机构设为位于输送带两侧的气动或电动夹爪，具体设置时根据所需焊接油箱的轮廓对夹持机构进行定位放置，以确保每次夹持机构夹持油箱时，油箱上的进油口81均处于相同的位置上；驱动机构设置为具有直线驱动功能的驱动件，比如气缸、油缸、电缸、直线电机等，且其驱动方向沿油箱进油口81的轴向设置。上述的输送带、夹持机构和驱动机构均可采用常规方案，附图中未展示。
这样设置后，在实际生产时，可以将待焊接的油箱依次等间距放置在输送带上，随着输送带的输送，油箱被依次输送至焊接台41下方，并被夹持机构固定，此时输送带停止运行，驱动机构则驱使焊接台41带动焊接热板2对油箱进油口81处的HDPE内层进行热熔，热融完成后，再安装加油管即可实现对油箱加油管的批量化连续焊接。
但是，在实际中，油箱进油口81均是倾斜状设置，夹持机构固然可以对油箱进行夹持固定，以确保焊接热板2与油箱进油口81的对中效果，却无法确保每一个油箱进油口81在焊接时，焊接热板2均能保持在与进油口81外卷边82平面高度平齐的状态，尤其是HDPE内层最厚处约1.25mm，一旦焊接热板2在热熔HDPE内层时产生歪斜，200℃左右的焊接热板2很容易直接将HDPE内层局部融穿，导致该油箱成为废品，不仅影响产品良率，还会造成生产成本高居不下。
有鉴于此，参照图5和图6，在焊接台41上还活动连接有安装台42，焊接热板2固接于安装台42背离焊接台41的一侧，焊接台41上设置有用于校正安装台42姿态的姿态校正机构，安装台42上设置有用于检测焊接热板2与油箱进油口81外卷边82平齐度的检测机构，检测机构与校正机构控制连接。
具体的，焊接台41靠近安装台42一侧的中部安装有连接杆43，连接杆43自由端与安装台42中部球铰接；在一些可行的实施例中，连接杆43固接于焊接台41的中部；在另一些可行的实施例中，连接杆43也与焊接台41中部球铰接，在本实施例中，考虑到焊接热板2的校准精度要求较高，因此选择将连接杆43一端固接在焊接台41上、另一端球铰接在安装台42上。
其中，参照图5，姿态校正机构包括至少四个直线驱动件51，直线驱动件51球铰接于焊接台41背离安装台42的一侧，且多个直线驱动件51以连接杆43轴线呈等间距圆周阵列分布，在实际设置时，直线驱动件51设置数量越多，焊接热板2的被校准精度也越高，比如设置四个、六个或者八个，考虑到油箱进油口81较小，可供直线驱动件51布置的空间有限，在本实施例中，设置六个直线驱动件51，直线驱动件51可以是高精度电缸、油缸、气缸或直线电机等，以能实现高精度直线驱动且可以自锁的结构均可。
同时，参照图5，安装台42上球铰接有多个与多个直线驱动件51一一对应设置的控制杆52，多个控制杆52在安装台42上的多个铰接部以连接杆43轴线呈等间距圆周阵列分布，焊接台41上贯穿开设有多个供多个控制杆52穿过的避让孔411，控制杆52远离安装台42的一端穿过避让孔411并与对应的直线驱动件51输出端固接，控制杆52长度方向与直线驱动件51的驱动方向共线。
其中，参照图5和图6，检测机构包括多个铰接安装在安装台42背离焊接台41一侧的检测杆61，检测杆61背离安装台42的一端设置有用于与油箱进油口81内壁滑动抵触的滑头62，滑头62可以是弯曲部、也可以是球体，在本实施例中滑头62设置为光滑的球体。安装台42上安装有与检测杆61背离滑头62的一端对应的压力传感器63，一个压力传感器63与位于其正上方对应的一个直线驱动件51控制连接；安装台42上设置有用于驱使检测杆61靠近安装台42的一端远离/靠近压力传感器63的弹性件64，弹性件64可以是设置在检测杆61铰接部处的扭簧、也可以是设于检测杆61与安装台42之间的弹簧。
具体配置时，在一个可行的实施例中，压力传感器63位于检测杆61背离连接杆43的一侧，弹性件64用于驱使检测杆61远离压力传感器63，此时，当其中一个压力传感器63被对应的检测杆61抵压时，其正上方的直线驱动件51驱使控制杆52下移，以使安装台42与该控制杆52连接部远离焊接台41。
在另一个可行的实施例中，压力传感器63位于检测杆61靠近连接杆43的一侧，弹性件64用于驱使检测杆61抵紧压力传感器63，此时，当其中一个检测杆61翻转至远离对应的压力传感器63时，其正上方的直线驱动件51驱使控制杆52下移，以使安装台42与该控制杆52连接部远离焊接台41。
在本申请实施例中，考虑到压力传感器63的节能需求，将压力传感器63设置在检测杆61背离连接杆43的一侧，以使仅当安装台42发生歪斜时才会触发压力传感器63。
这样设置后，在对油箱进油口81处的加油管进行焊接时，驱动机构驱使焊接台41带动安装台42朝进油口81靠近，安装台42上的多个检测杆61首先伸入至进油口81中并与进油口81内壁抵接，随着安装台42的继续伸入，多个检测杆61共同对安装台42上焊接热板2与进油口81的同轴度进行检测，也即对焊接热板2与进油口81外卷边82平面的平直度进行检测。
当安装台42上的焊接热板2发生歪斜时，安装台42翘起的一端上对应的检测杆61的滑头62与进油口81内壁过抵触，此时该检测杆61在进油口81内壁的抵推下在安装台42上进行翻转，弹性件64产生形变，检测杆61上端朝压力传感器63靠近并触发该压力传感器63，该压力传感器63正上方的直线驱动件51受控启动，以驱使安装台42该部分下移，检测杆61在弹性件64的形变力作用下复位至远离压力传感器63，直至检测杆61与压力传感器63完全脱离后，直线驱动件51停止工作，此时安装台42被校准至与进油口81外卷边82平面保持较高平直度的状态，可使安装台42上的焊接热板2对进油口81外卷边82上的HDPE内层进行均匀施压，显著提高了焊接热板2的焊接平整度，能够有效改善HDPE内层热熔过深或者直接熔穿的现象，从而确保焊接良率。
作为更具体的布置，参照图5和图6，检测杆61设置为折杆，安装台42背离焊接台41的一侧中部固接有支柱421，支柱421自由端周侧固接有多个与多个检测杆61一一对应的支杆422，检测杆61弯折部铰接于支杆422上，检测杆61设有滑头62一端距支杆422距离小于检测杆61靠近安装台42的一端距支杆422的距离。如此，可以尽可能缩减多个检测杆61的外张尺寸，使得多个检测杆61能更为便捷地***油箱加油口中进行检测；并且折杆状的检测杆61可使形成省力杠杆，使得滑头62在被进油口81内壁抵触发生很小位移时，检测杆61上端能够放大该位移以提高检测机构的检测精度。
另外，焊接台41和安装台42均为圆形，且焊接台41外径大于安装台42外径，直线驱动件51呈指向安装台42轴线的倾斜状，以便尽可能多地设置直线驱动件51及检测杆61。
并且，考虑到焊接热板2需要连续焊接，其表面温度长时间保持在200℃，使得检测杆61的环境温度升高，可能导致检测杆61受热发生形变，而影响其检测精度，一方面可以选择将检测杆61设置成由受热不变形的硬质材料制成，比如钼合金、镍基合金或者耐高温PEEK料等；另一方面，参照图5，可以在焊接热板2内侧壁设置环设在多个检测杆61外周的第一隔热板71，在焊接热板2与安装台42连接部设置有第二隔热板72，第一隔热板71和第二隔热板72可以是云母板、岩棉板、陶瓷等。
在另一可行的实施例中，为进一步提高检测机构的检测精度，参照图5，还可以进一步在驱动机构的输出端安装有回转驱动件44，焊接台41安装在回转驱动件44输出端上，回转驱动件44可以是回转气缸、伺服电机等，回转驱动件44的回转角度以满足相邻两个检测杆61之间夹角即可。借助回转驱动件44驱使焊接台41带动安装台42进行往复转动，可使多个检测杆61能对油箱加油口内壁进行更为全面的抵触检测，可以有效降低检测杆61的检测误差，进而提高检测机构的检测精度。
本申请实施例一种油箱加油管焊接装置的实施原理为：
在对油箱进行加油管的焊接时，可以预先将塑料材质的内衬环1插嵌于进油口81处，而后再通过焊接热板2抵紧进油口81外卷边82以对HDPE内层进行加热，或者直接将焊接热板2贴近外卷边82并使隔热材料支撑的内衬环1嵌入进油口81中；如此，当进油口81外卷边82处的HDPE内层软化时，内衬环1可以对有进油口81处的HDPE内层进行支撑，同时也可以抑制EVOH阻隔层的挤压变形，从而尽可能确保HDPE内层在外卷边82拐角处厚度可以达到1m以上，以满足焊接性能要求，可以有效降低EVOH阻隔层的泄漏风险。
并且，焊接热板2上设置的多个储料槽21，可以在熔料的时候，避免HDPE内层浆料外翻过多，也可以降低EVOH阻隔层外露的风险。
除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种油箱加油管焊接装置，其特征在于，包括抵紧嵌设于油箱进油口（81）处的内衬环（1）以及用于热融HDPE内层的焊接热板（2），所述焊接热板（2）呈环状且内置有电加热件，所述焊接热板（2）的焊接面开设有多个储料槽（21），所述储料槽（21）槽深小于HDPE内层壁厚；
还包括用于输送油箱的输送带、用于固定油箱的夹持机构、焊接台（41）和用于驱使所述焊接台（41）靠近/远离待焊接油箱的驱动机构；
所述焊接台（41）上活动连接有安装台（42），所述焊接热板（2）固接于所述安装台（42）背离所述焊接台（41）的一侧，所述焊接台（41）上设置有用于校正所述安装台（42）姿态的姿态校正机构，所述安装台（42）上设置有用于检测所述焊接热板（2）与油箱进油口（81）外卷边（82）平齐度的检测机构，所述检测机构与所述校正机构控制连接；
所述焊接台（41）靠近所述安装台（42）一侧的中部安装有连接杆（43），所述连接杆（43）自由端与所述安装台（42）中部球铰接；
所述姿态校正机构包括至少四个直线驱动件（51），所述直线驱动件（51）球铰接于所述焊接台（41）背离所述安装台（42）的一侧，且多个所述直线驱动件（51）以所述连接杆（43）轴线呈等间距圆周阵列分布；所述安装台（42）上球铰接有多个控制杆（52），所述焊接台（41）上贯穿开设有供所述控制杆（52）穿过的避让孔（411），所述控制杆（52）远离所述安装台（42）的一端穿过所述避让孔（411）并与所述直线驱动件（51）输出端固接；
所述检测机构包括多个铰接安装在所述安装台（42）背离所述焊接台（41）一侧的检测杆（61），所述检测杆（61）背离所述安装台（42）的一端设置有用于与油箱进油口（81）内壁滑动抵触的滑头（62），所述安装台（42）上安装有与所述检测杆（61）背离所述滑头（62）的一端对应的压力传感器（63），一个所述压力传感器（63）与对应的一个所述直线驱动件（51）控制连接；
所述安装台（42）上设置有用于驱使所述检测杆（61）靠近所述安装台（42）的一端远离/靠近所述压力传感器（63）的弹性件（64）。
2.根据权利要求1所述的一种油箱加油管焊接装置，其特征在于，所述内衬环（1）靠近所述焊接热板（2）一侧的端面与进油口（81）外卷边（82）平齐或凸出于进油口（81）外卷边（82），所述内衬环（1）由高分子塑料制成；
或，所述内衬环（1）集成于所述焊接热板（2）上，所述内衬环（1）外壁光滑且由隔热材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种油箱加油管焊接装置，其特征在于，所述检测杆（61）设置为折杆，所述安装台（42）背离所述焊接台（41）的一侧中部固接有支柱（421），所述支柱（421）自由端周侧固接有多个与多个所述检测杆（61）一一对应的支杆（422），所述检测杆（61）弯折部铰接于所述支杆（422）上，所述检测杆（61）设有所述滑头（62）一端距所述支杆（422）距离小于所述检测杆（61）靠近所述安装台（42）的一端距所述支杆（422）的距离。
4.根据权利要求1所述的一种油箱加油管焊接装置，其特征在于，所述焊接台（41）和所述安装台（42）均为圆形，且所述焊接台（41）外径大于所述安装台（42）外径，所述直线驱动件（51）呈指向所述安装台（42）轴线的倾斜状。
5.根据权利要求1所述的一种油箱加油管焊接装置，其特征在于，所述焊接热板（2）内侧壁设置有环设在多个所述检测杆（61）外周的第一隔热板（71），所述焊接热板（2）与所述安装台（42）连接部设置有第二隔热板（72）。
6.根据权利要求1所述的一种油箱加油管焊接装置，其特征在于，所述驱动机构的输出端安装有回转驱动件（44），所述焊接台（41）安装在所述回转驱动件（44）输出端上。
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