一种石英管内壁自动火抛光装置
阅读说明：本技术 一种石英管内壁自动火抛光装置 (Automatic fire polishing device for inner wall of quartz tube ) 是由 耿健 吴然红 苏云飞 何求 杨军 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种石英管内壁自动火抛光装置,包括焊枪,所述焊枪用于对石英管进行抛光作业；焊枪运动控制装置,焊枪运动控制装置用于控制焊枪进行一定角度范围内的圆弧动作,焊枪固定在焊枪运动控制装置上；床身承载平台,在床身承载平台一端设置有用于固定石英管的支撑组件、另一端设置有用于控制焊枪运动控制装置运动的电控柜上位机,焊接运动控制装置设置在床身承载平台上；气站,气站用于控制焊枪自动开关火,气站与焊枪尾部连通设置。本发明提供一种石英管内壁自动火抛光装置,实现石英管内壁自动进行抛光操作,操作简单、节省人力、提高效率；通用性强、便于针对不同口径的石英圆管内壁进行焊接；实现焊枪自动开关火、安全性高。(The invention discloses an automatic fire polishing device for the inner wall of a quartz tube, which comprises a welding gun, wherein the welding gun is used for polishing the quartz tube; the welding gun motion control device is used for controlling the welding gun to perform arc motion within a certain angle range, and the welding gun is fixed on the welding gun motion control device; the welding gun motion control device comprises a lathe bed bearing platform, wherein one end of the lathe bed bearing platform is provided with a supporting component for fixing a quartz tube, the other end of the lathe bed bearing platform is provided with an electric control cabinet upper computer for controlling the motion of the welding gun motion control device, and the welding motion control device is arranged on the lathe bed bearing platform; and the gas station is used for controlling the welding gun to automatically switch on and off the fire, and is communicated with the tail part of the welding gun. The automatic fire polishing device for the inner wall of the quartz tube provided by the invention has the advantages that the automatic polishing operation of the inner wall of the quartz tube is realized, the operation is simple, the labor is saved, and the efficiency is improved; the universality is strong, and the welding is convenient for the inner walls of the quartz round tubes with different calibers; the automatic on-off of the welding gun is realized, and the safety is high.)
技术领域
本发明涉及抛光设备，尤其是涉及一种石英管内壁自动火抛光装置。
背景技术
由于石英玻璃具有热膨胀系数低、耐热性好、硬度高等特性，导致其加工难度大，工艺要求苛刻，加工效率、精度偏低。尤其大口径石英圆管的火抛光作业为人工作业，且至少需要2人以上的操作人员，其中1人对石英圆管外壁进行火抛光操作，1人对石英圆管内壁进行火抛光作业，两人必须同时进行作业，否则石英圆管会出破裂的情况。但石英管内壁加工不便，存在加工效率低、操作困难等问题。目前市面上已有一些针对石英管内壁抛光的装置，例如，在中国专利文献上公开的“石英管内孔抛光设备及其抛光方法”，其公告号CN109290936 A，包括基座；磨杆，所述磨杆一端设置有磨头；设置在所述基座上的磨杆箱，所述磨杆设置在所述磨杆箱上；设置在所述基座上的夹持装置，所述夹持装置用于夹持待加工石英管于其上；及进给驱动装置，所述进给驱动装置与所述磨杆箱及所述夹持装置两者中的至少一者相连，用于驱动所述磨杆箱及所述夹持装置两者中的该至少一者朝向另一者线性移动；其中所述磨杆箱设置有驱动装置能够驱动所述磨杆及所述磨头相对所述石英管旋转。该装置中对石英管内孔通过磨头进行抛光，虽然抛光效率高且报废率低，但相较于火抛光，精度偏低，且该设置仅适用于磨头抛光，并不适用于火抛光。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中石英管内壁加工不便、存在加工效率低、操作困难等问题，提供一种石英管内壁自动火抛光装置，实现石英管内壁自动进行抛光操作，操作简单、节省人力、提高效率；通用性强、便于针对不同口径的石英圆管内壁进行焊接；实现焊枪自动开关火、安全性高。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种石英管内壁自动火抛光装置，包括焊枪，所述焊枪用于对石英管进行抛光作业；焊枪运动控制装置，所述焊枪运动控制装置用于控制焊枪进行一定角度范围内的圆弧动作，焊枪固定在焊枪运动控制装置上；床身承载平台，在所述床身承载平台一端设置有用于固定石英管的支撑组件、另一端设置有用于控制焊枪运动控制装置运动的电控柜上位机，焊接运动控制装置设置在床身承载平台上；气站，所述气站用于控制焊枪自动开关火，所述气站与焊枪尾部连通设置。在上述技术方案中，焊枪用于对石英管内壁进行抛光，电控柜上位机控制焊枪运动控制装置进行移动，而焊枪固定在焊枪运动控制装置上，焊枪通过焊枪运动控制装置内部联动完成在一定角度范围内画圆弧的动作轨迹，从而完成对不同口径的石英管内壁进行火抛光作业，通用性高，支撑组件将石英管固定，便于焊枪在石英管内部移动对石英管内壁进行焊接；在焊枪整个运动过程中均通过电控柜上位机进行控制，减少了人工操作，且相较于人工焊接，其控制准确度更高，为大口径石英管内壁火抛光加工提高保障；另外气站与焊枪尾部连通便于气站往焊枪内部通气，而气站的设置便于自动控制焊枪的启闭，实现焊枪的自动开关火，提高安全性。
作为优选，所述焊枪运动控制装置包括焊枪平移装置，所述焊枪平移装置用于控制焊枪在沿石英管轴线的X轴方向滑移，焊枪平移装置滑动连接在床身承载平台上；焊枪升降装置，所述焊枪升降装置用于控制焊枪在Z轴方向进行升降运动，焊枪升降装置安装在焊枪平移装置上；焊枪进给装置，所述焊枪进给装置用于控制焊枪在Y轴方向往复移动，所述焊枪进给装置设置在焊枪升降装置上；焊枪摇摆装置，所述焊枪摇摆装置包括用于控制焊枪转动摇摆形成圆弧，所述焊枪摇摆装置安装在焊枪进给装置上，焊枪与焊枪摇摆装置固定连接；支撑骨架，所述支撑骨架用于支撑焊枪运动控制装置，所述支撑骨架包括用于连接焊枪平移装置与焊枪升降装置的平移骨架、用于连接焊枪升降装置与焊枪进给装置的升降骨架和用于连接焊枪进给装置和焊枪摇摆装置的进给骨架。焊枪运动控制装置主要实现焊枪在一定角度范围内圆弧运动，支撑骨架将各个装置连接，使各个装置之间相互联动进而带动焊枪做圆弧运动，其中平移骨架将焊枪平移装置和焊枪升降装置连接，进而使焊枪平移装置带动焊枪升降装置在X轴方向滑移，同理，升降骨架使得焊枪升降装置带动焊枪进给装置在Y轴方向上进行升降，进给骨架使得焊枪进给装置带动焊枪摇摆装置在Z轴方向上进行移动，而焊枪安装在焊枪摇摆装置上，因此焊枪平移装置通过支撑骨架带动焊枪在石英管轴向方向上进行滑移、焊枪升降装置通过支撑骨架带动焊枪在石英管的径向做上下升降运动、焊枪进给装置通过支撑骨架带动焊枪在石英管的径向做与上下升降运动方向垂直的前后运动，则焊枪摇摆装置用于带动焊枪转动，便于调整焊枪与石英管内壁之间的角度，使抛光更精确。
作为优选，所述焊枪平移装置包括固定在床身承载平台上的滑移丝杆、固定在平移骨架底部的滑移螺母和用于驱动滑移丝杆转动的丝杆驱动电机，所述滑移螺母套设在滑移丝杆外。丝杆驱动电机控制滑移丝杆发生转动，进而使的滑移螺母在滑移丝杆上移动，进而控制平移骨架发生滑移，并带动焊枪在石英管轴向上移动。
作为优选，所述焊枪平移装置还包括导向装置，所述导向装置包括平移滑轨和设置在支撑骨架底部的平移滑块，平移滑块滑动设置在平移滑轨上。在滑移螺母沿着滑移丝杆转动的同时，平移滑块在平移滑轨上移动，起到一定的导向作用，避免平移装置方向发生偏移导致滑移螺母和滑移丝杆受力不均，另外平移滑块还起到一定的支撑作用，保证了整个焊枪在X轴方向运动平稳。
作为优选，所述焊枪升降装置包括用于控制升降的齿轮齿条组件、用于导向的导向组件，在升降骨架上设置有升降板，所述齿轮齿条组件包括设置在平移骨架上的齿条和固定在升降板上的电机齿轮，所述齿条与Z轴方向平行设置，所述导向组件包括设置在平移骨架上的升降导轨和固定在升降板上的升降滑块，所述升降导轨与齿条平行设置，所述升降导轨成对且对称设置在齿条两侧，所述升降滑块滑动连接在升降导轨上。电机齿轮转动后在齿条上发生移动，而升降骨架通过升降板与电机齿轮固定，进而随着电机齿轮在齿条上移动，而齿条平行于Z轴设置，这就使升降骨架在Z轴上进行升降运动，带动焊枪进给装置和焊枪摇摆装置在Z轴上升降，进而使焊枪在Z轴上进行升降运动；而导向组件的设置有利于保证升降骨架运动平稳，进而使焊枪升降平稳，使抛光更精确。
作为优选，在升降骨架上端连接有支撑板，所述焊枪进给装置包括用于实现焊枪在Y轴方向往复移动的同步带轮传动装置和用于导向的进给导向结构，所述进给骨架与同步带传动装置固连。同步带轮传动装置带动进给骨架在Y轴上移动，带动焊枪摇摆装置移动，进而带动焊枪在Y轴上进行移动，而进给导向结构则是保证了进给固定运动平稳，进而保证焊枪运动平稳。
作为优选，所述同步带轮传动装置包括同步带、设置在同步带两端的同步带轮和用于控制同步带轮转动的进给驱动电机，所述进给骨架固定在同步带上；所述进给导向结构包括固定在支撑板上的进给导轨固定在进给骨架上的进给滑块，进给滑块滑动连接在进给骨架上。进给驱动电机带动同步带轮转动进而使同步带移动，而进给骨架通过进给导向结构和支撑板固定，并与同步带固连，同步带的移动带动了进给骨架的移动，而进给导向结构也不会阻碍进给骨架滑移，焊枪摇摆装置在进给骨架的带动下在Z轴发生移动，进而使焊枪在Z轴移动。
作为优选，所述焊枪摇摆装置包括中轴、固定在中轴侧壁上的焊枪夹和用于控制中轴转动的摇摆电机，所述中轴和摇摆电机均固定在进给骨架的上侧，所述焊枪夹垂直于中轴设置，焊枪固定在焊枪夹上。摇摆电机为焊枪摇摆提供动力，摇摆电机驱动中轴转动，而焊枪夹夹紧焊枪使焊枪随着中轴做摆动动作，并在焊枪平移装置、焊枪升降装置、焊枪进给装置的联动作用下进行圆弧动作，实现对石英管内壁的抛光。
作为优选，所述气站包括引燃气路、供气气路和备用气路，所述供气气路包括供氢气路和供氧气路，所述引燃气路和供气气路均与焊枪连通设置。引燃气路、供氢气路和备用气路内部均为氢气、供氧气路内部为氧气，引燃气路用于引燃焊枪，而供气气路为焊枪内部供气，其中供氢气路提供用于燃烧的氢气，供氧气路提供用于助燃的氧气，具有热值高、零污染的优点，且气站通过控制气路来控制焊枪的启闭，提高了安全性。
作为优选，所述气路还包括用于控制供气气路启闭的电机和用于控制引燃气路启闭的电磁阀，所述电机与电磁阀由PLC控制。供气气路通过电机控制实现了缓开缓关，在开启焊枪时，先打开供氢气路，供氧气路延时开启；关闭焊枪时，则同时关闭供氢气路和供氧气路，而引燃气路为常开状态。PLC控制操作方便快捷、控制及时，且有利于控制电机和电磁阀的延时启闭。
因此，本发明具有如下有益效果：
（1）实现石英管内壁自动进行抛光操作，操作简单、节省人力、提高效率；
（2）通用性强、便于针对不同口径的石英圆管内壁进行焊接；
（3）焊枪运动控制装置实现了焊枪一定角度范围内画圆弧的动作轨迹，且运动平稳，使抛光更精确；
（4）气站的设置实现了焊枪自动开关火、安全性高。
附图说明
图1是本发明一种石英管内壁自动火抛光装置的结构示意图；
图2是石英管内壁自动火抛光装置（不带气站）的结构示意图；
图3是焊枪运动控制装置的结构示意图；
图4是气站的结构示意图；
图中：1、床身承载平台 2、电控柜上位机 3、焊枪运动控制装置 4、气站 401、引燃气路 402、供氧气路 403、供氢气路 404、备用气路 5、支撑组件 501、定位台面5011、定位挡边 502、V型支撑块 601、滑移丝杆 602、平移滑轨 603、滑移螺母 604、平移滑块 605、丝杆驱动电机 701、齿条 702、电机齿轮 703、升降导轨 801、同步带802、同步带轮 803、进给导轨 804、进给滑块 901、摇摆电机 902、中轴 903、焊枪夹10、石英管 11、硅胶管 12、焊枪 13、平移骨架 14、升降骨架 1401、升降板 15、支撑板 16、进给骨架。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
如图1所示的实施例1中，一种石英管内壁自动火抛光装置，包括焊枪12、焊枪运动控制装置3、床身承载平台1和气站4，其中焊枪12用于对石英管10进行抛光作业，焊枪运动控制装置3用于控制焊枪进行一定角度范围内的圆弧动作，焊接运动控制装置设置在床身承载平台1上，焊枪12固定在焊枪运动控制装置3上，气站4用于控制焊枪自动开关火。
如图2所示，床身承载平台1的一端设置有用于固定石英管10的支撑组件5、另一端设置有用于控制焊枪运动控制装置3运动的电控柜上位机2，支撑组件5包括固定在床身承载平台1上的定位台面501和放置在定位台面501上的V型支撑块502，而石英管10放置在V型支撑块502上，定位台面501两侧设置有定位挡边5011，V型支撑块502的宽度与定位成对的定位挡边5011之间的距离相等，这就便于定位挡边限位V型支撑块，进而控制石英管10轴线的位置，以保证抛光准确度。为更好地支撑石英管10，V型支撑块502至少设置两个，且V型支撑块502之间的距离可以根据石英圆管的长度自由滑动调节，通用性高。
如图3所示，焊接运动控制装置设置在支撑组件5和电控柜上位机2之间，焊枪运动控制装置3包括用于控制焊枪12在沿石英管10轴线的X轴方向滑移的焊枪平移装置、用于控制焊枪在Z轴方向进行升降运动的焊枪升降装置、用于控制焊枪在Y轴方向往复移动的焊枪进给装置、用于控制焊枪转动摇摆形成圆弧的焊枪摇摆装置和用于支撑焊枪运动控制装置3的支撑骨架，支撑骨架包括用于连接焊枪平移装置与焊枪升降装置的平移骨架13、用于连接焊枪升降装置与焊枪进给装置的升降骨架14和用于连接焊枪进给装置和焊枪摇摆装置的进给骨架16。
焊枪平移装置包括固定在床身承载平台1上的滑移丝杆601、固定在平移骨架13底部的滑移螺母603、用于驱动滑移丝杆601转动的丝杆驱动电机605和导向装置，滑移螺母603套设在滑移丝杆601外，导向装置包括平移滑轨602和设置在支撑骨架底部的平移滑块604，平移滑块604滑动设置在平移滑轨602上。为便于安装滑移丝杆601和平移滑轨602，床身承载平台1中部镂空设置。
焊枪升降装置包括用于控制升降的齿轮齿条701组件、用于导向的导向组件，在升降骨架14上设置有升降板1401，齿轮齿条701组件包括设置在平移骨架13上的齿条701和固定在升降板1401上的电机齿轮702，电机齿轮702包括升降驱动电机和设置在升降驱动电机的升降齿轮，齿条701与Z轴方向平行设置，导向组件包括设置在平移骨架13上的升降导轨703和固定在升降板1401上的升降滑块，升降导轨703与齿条701平行设置，升降导轨703成对且对称设置在齿条701两侧，升降滑块滑动连接在升降导轨703上。
焊枪进给装置包括用于实现焊枪在Y轴方向往复移动的同步带轮传动装置和用于导向的进给导向结构，同步带轮传动装置包括同步带801、设置在同步带801两端的同步带轮802和用于控制同步带轮802转动的进给驱动电机，进给骨架16固定在同步带上；在升降骨架14上端连接有支撑板15，进给导向结构包括固定连接在支撑板15上的进给导轨803固定在进给骨架16上的进给滑块804，进给滑块804滑动连接在进给骨架16上。
焊枪摇摆装置包括中轴902、固定在中轴902侧壁上的焊枪夹903和用于控制中轴902转动的摇摆电机901，中轴902和摇摆电机901均固定在进给骨架16的上侧，焊枪夹903垂直于中轴902设置，焊枪固定在焊枪夹903上。焊枪夹903成对设置，且焊枪夹903材料为高纯石墨材质，焊枪在中轴902上的装夹位置可以根据石英圆管长度灵活调整，另外高纯石墨材质不会对石英焊枪造成污染，且成对设置的焊枪夹903有利于提高石英焊枪的稳定性。
如图4所示，气站4包括输出气路和控制输出气路启闭的控制开关，输出气路包括引燃气路401、供气气路、备用气路404，控制开关为用于控制供气气路启闭的电机和用于控制引燃气路401启闭的电磁阀，供气气路包括供氢气路403和供氧气路402，引燃气路401和供气气路均与焊枪通过硅胶管11连通设置，而电机与电磁阀由PLC控制。引燃气路401、供氢气路403和备用气路404内部均为氢气、供氧气路402内部为氧气，引燃气路401用于引燃焊枪，而供气气路为焊枪内部供气，其中供氢气路403提供用于燃烧的氢气，供氧气路402提供用于助燃的氧气，具有热值高、零污染的优点，且气站4通过控制气路来控制焊枪的启闭，提高了安全性。
此外，为便于电控柜上位机2对焊枪运动控制装置3进行控制，丝杆驱动电机605、升降驱动电机、进给驱动电机和摇摆电机901均与电控柜上位机2电连接。
在上述技术方案中，在上述技术方案中，焊枪用于对石英管10内壁进行抛光，电控柜上位机2控制焊枪运动控制装置3进行移动，而焊枪固定在焊枪运动控制装置3上，焊枪通过焊枪运动控制装置3内部联动完成在一定角度范围内画圆弧的动作轨迹，从而完成对不同口径的石英管10内壁进行火抛光作业，通用性高，支撑组件5将石英管10固定，便于焊枪在石英管10内部移动对石英管10内壁进行焊接；在焊枪整个运动过程中均通过电控柜上位机2进行控制，减少了人工操作，且相较于人工焊接，其控制准确度更高，为大口径石英管10内壁火抛光加工提高保障。焊枪平移装置安装于支撑组件5和电控柜上位机2之间，底部通过滑移螺母603、平移滑块604分别与滑移丝杠和平移滑轨602配合，由丝杠驱动电机给予驱动力，从而沿着石英圆管轴向即X轴方向进行前后运动，焊枪升降装置安装在平移骨架13上，侧面通过升降滑块与升降导轨703相配合，升降驱动电机固定在升降板1401上，升降齿轮与支撑骨架上的齿条701相配合，从而驱动装置进行升降运动；焊枪进给装置与焊枪升降装置通过升降骨架14连接，进给驱动电机带动同步带轮802转动进而使同步带801移动，而进给骨架16通过进给导向结构和支撑板15固定，并与同步带801固连，同步带801的移动带动了进给骨架16的移动，焊枪摇摆装置在进给骨架16的带动下在Z轴发生移动，进而使焊枪在Z轴移动；摇摆驱动电机安装在进给骨架16的上端，带动焊枪摇摆装置中轴902轴端，而焊枪夹903夹紧焊枪使焊枪随着中轴902做摆动动作，并在焊枪平移装置、焊枪升降装置、焊枪进给装置的联动作用下进行圆弧动作，实现对石英管10内壁的抛光。另外气站4与焊枪尾部通过硅胶管11连通便于气站4往焊枪内部通气，其中供气气路通过电机控制实现了缓开缓关，在开启焊枪时，先打开供氢气路403，供氧气路402延时开启；关闭焊枪时，则同时关闭供氢气路403和供氧气路402，而引燃气路401为常开状态。PLC控制操作方便快捷、控制及时，且有利于控制电机和电磁阀的延时启闭。
实施例2：
实施例2的技术方案与实施例1的技术方案基本相同，其不同之处在于：焊枪平移装置、焊枪升降装置和焊枪进给装置均可以用其它传动结构，例如焊枪平移装置还可以为带传动、齿轮传动、链传动等；焊枪升降装置可以为丝杆传动、链传动、带传动；焊枪进给装置可以为丝杆传动等传动结构。
实施例3：
实施例3为一种石英管内壁自动火抛光装置的操作步骤：首先，操作者给电控柜上位机2上电，并在操作系统中输入石英圆管的内、外径尺寸及管长数据，设定摆动角度及速度，设定焊枪进给速度，同时系统会根据石英管长自动设定限位；其次，操作者检查石英焊枪是否被焊枪夹903夹紧，不能有松动，持点火器引燃焊枪，检查气站4对焊枪自动开关火功能是否正常，确认后即可启动自动火抛光程序；最后，设备自动完成火抛光程序后会退火原点。
需要说明的是，上述描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
以上实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种玻璃加工用冷却成型装置及其使用方法