一种太阳能电池硅片扩散用的炉管内支架焊接设备

技术领域

本发明涉及炉管内支架安装技术领域，尤其涉及一种太阳能电池硅片扩散用的炉管内支架焊接设备。

背景技术

在太阳能电池硅片扩散用的炉管主要由石英材料制成的，外表呈透明管状，且在炉管的炉门处设有四组管道，其中有一组用于投料的主管道设置在炉门中部，另外三组用于通入气体的管道沿着主管道呈环形布置，在炉管加工过程中，由于炉管内壁呈光滑曲面，导致使用时无法在炉管内部放置一些如温度计等测量设备测量炉管里的实时温度等数据，因此，通常需要炉管内焊接多组呈直线布置的带孔支架，用于支撑如温度计等实验器材。

中国专利CN 106929923 A公开了一种石英炉管，包括炉管本体，所述炉管本体的第一端面开设有炉口，所述炉管本体的第二端面设置为炉尾，所述炉管本体内设有炉腔；所述炉腔内靠近所述炉尾的一端设置有气室，所述炉尾上开设有至少一个进气口和至少一个出气口，所述至少一个进气口与所述气室相连通，所述出气口与所述炉腔相连通；所述气室的顶板上设置有向所述炉口方向延伸的至少一根支管，所述至少一根支管与所述气室相通，所述至少一根支管的支管壁上开有多个支管透气孔。

但是该技术方案中存在以下缺陷：

1、该方案涉及的石英炉管内部用于支撑温度计的支架在安装时，通常是通过人工进行焊接完成，由于石英炉管较长且内壁呈曲面，人工焊接时，需要将支架通过较长的杆状件将支架初步定位，然后沿着炉门将定位后的支架送到焊接处进焊接工作，如此反复进行，焊接过程十分复杂。

2、该方案对支架进行焊接时，由于采用人工将支架在炉管进行初步定位后在送入炉管内进行焊接，易出现焊接后的多组支架不能够保持在同一水平面上，导致温度计不能够水平插入支架处预留的孔，甚至温度计无法完全横向插入支架内，影响对炉管内实时温度测量的精度。

3、该方案采用的人工对支架进行焊接工作，不能够保证在每次焊接的支架能够进行定长距离的焊接，导致后期在安装精密测量炉管内的实时数据的器材时，对器材的支撑力不均匀，影响实验测量器材的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种太阳能电池硅片扩散用的炉管内支架焊接设备，通过采用将焊接单元与进给单元设在炉管内部进行焊接工作，能够进行自动上料焊接，保证焊接后的支架能够呈同一水平面排列，采用离合辊与炉管内壁的接触状态控制焊接上料工作，能够对支架进行定长焊接，使用安全，焊接效率高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能电池硅片扩散用的炉管内支架焊接设备，包括：

定位单元；

进给单元，所述进给单元设于经定位单元定位后的炉管内；以及

焊接单元，将支架焊接到炉管内侧壁的所述焊接单元设于所述进给单元侧部；

所述进给单元包括：

用于调节离合辊与炉管接触状态以驱动进给单元沿着炉管沿直线方向移动的升降组件；以及

设于所述升降组件上部用于自动驱动焊接单元进行定长焊接工作的驱动组件。

作为改进，所述定位单元包括：

载台；

夹板，将炉管定位在载台内上部的夹板转动设于所述载台上侧部；

安装于连接在进给单元侧部的第一延伸架上部的驱动机构；

所述驱动机构上部转动连接有驱动轮；以及

连接在进给单元与所述第一延伸架相对一侧的第二延伸架。

作为改进，所述升降组件包括：

升降块；

所述升降块侧部通过第一导向块滑动连接有用于安装驱动组件的载体；

所述载体呈“L”状，其上部且位于升降块下侧部连接有楔形块；

所述载体上部且位于所述升降块内部滑动插接有抬升块；

所述抬升块的侧部连接有与所述升降块内侧设置的第一导轨相匹配的第二导向块。

作为改进，所述驱动组件包括：

通过第一支撑架转动安装在升降组件上部的离合辊；

第一斜齿轮，所述第一斜齿轮设于所述离合辊侧部；

第一传动轴，所述第一传动轴置于所述第一斜齿轮上部且转动连接在安装于升降组件上部的第二支撑架内部；

所述第一传动轴外侧且位于第二支撑架之间套设有第三斜齿轮；

第二从动轮，所述第二从动轮通过第一从动轮与所述第三斜齿轮传动连接；

所述第二从动轮下部连接有凸起轮。

作为改进，所述载体下侧部连接有推进件；

所述推进件内部转动连接有用于调节抬升块以控制升降块相对载体初始高度的螺杆；

所述螺杆由炉管的主管处插入。

作为改进，所述焊接单元包括：

导料架；

支架存储框，所述支架存储框连接在所述导料架上部；

上料框，用于将所述支架存储框导入的支架进行焊接导向的上料框垂直设于所述支架存储框侧部；

推料杆，所述推料杆滑动连接在所述上料框内部；

焊接组件，所述焊接组件设于所述上料框的出料端；

所述推料杆位于进给单元一侧的末端连接有推块；

所述焊接单元与所述驱动组件关于升降组件对称设有两组。

作为改进，所述焊接组件包括：

焊接台；

支撑环，所述支撑环连接在所述焊接台侧部；

所述焊接台上端位于支架移动方向的边缘处设有呈倾斜布置的校正块。

作为改进，所述支撑环内设有环形轨道；

所述环形轨道内部插接有焊接棒；

所述支撑环侧部设有空缺部。

作为改进，所述进给单元还包括推拉组件；

所述推拉组件包括传送杆；

辅助架，所述辅助架连接在所述传送杆侧部靠上位置；

加热器，所述加热器连接在所述辅助架的末端。

作为改进，所述辅助架末端安装的加热器与所述焊接单元对齐；

所述辅助架的外侧且位于定位单元内部设有导向槽。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明通过离合辊与转移轮与炉管内壁接触并配合驱动机构与驱动轮对传送杆夹持，确保驱动组件与升降组件结合体在移动时始终保持直线行驶，从而达到了安装方便，焊接出的多组支架能够保持在同一水平面。

（2）本发明通过一次性对炉管内部的两侧进行焊接支架的工作，避免了现有的人工在焊接支架时，炉管一侧的支架焊接结束后，再对另一侧的支架进行焊接时，原先焊接的支架凸起会干扰另一侧的支架焊接工作。

（3）本发明通过凸起部将推块顶出后，控制驱动机构停止转动一段时间，该段时间用于进行焊接工作，通过凸起轮每次转动一圈进行一次上料焊接工作，从而达到了能够对支架进行定长距离的焊接。

（4）本发明通过焊接棒在焊接支架时通过安装其位于支撑环内的驱动辊子带动沿着环形轨道移动，对支架的四周进行焊接，焊接结束后，驱动机构继续通过驱动轮带动传送杆移动，进行下一组的支架焊接工作，焊接好的支架沿着空缺部穿出支撑环内部，从而达到了能够自动焊接，焊接时能够保证支架能够与炉管内壁保持垂直的效果。

（5）本发明通过离合辊脱离炉管的内上壁，驱动组件停止转动，即使驱动机构扔然短暂的通过驱动轮带动传送杆移动，使得连接在推进件内的螺杆完全脱离出炉管内部，便于后续将炉管从定位单元内取出，且驱动组件在离合辊脱离炉管的内上壁后停止转动，焊接单元也不会进行自动的上料焊接工作，从而保证了操作人员的安全。

（6）本发明通过传送杆带动进给单元移动以使得焊接单元进行下一组支架焊接工作时，传送杆通过辅助架沿着载台同步带动加热器跟随焊接单元移动，从而达到了能够在支架进行焊接时，始终保持对炉管外部对应焊接处进行同步预热，进一步提升焊接的效果，减少单次焊接所需的时间。

综上所述，本发明具有焊接精度高、使用安全、焊接效率高等优点。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明去除炉管后的结构示意图；

图3为本发明在图2中A处的放大图；

图4为本发明在图2中B处的放大图；

图5为本发明升降块沿着载体上升的运动状态图；

图6为本发明驱动组件与升降组件的配合关系图；

图7为本发明焊接单元焊接炉管时与加热器的配合关系图；

图8为本发明离合辊升起后与炉管的上壁配合关系图；

图9为本发明辅助件与载台的配合关系图；

图10为本发明在图9中C处的放大图。

图中，1、定位单元；2、进给单元；3、焊接单元；101、载台；102、夹板；103、第一延伸架；104、驱动机构；105、驱动轮；106、第二延伸架；21、驱动组件；22、升降组件；23、推拉组件；210、第一支撑架；211、离合辊；212、第一斜齿轮；213、第一传动轴；2131、第二斜齿轮；2132、第三斜齿轮；214、第二支撑架；215、第一从动轮；216、第二从动轮；217、凸起轮；2171、凸起部；221、升降块；2211、第一导轨；2212、第一导向块；222、载体；2221、第二导轨；223、楔形块；224、抬升块；2241、第二导向块；2242、复位弹簧；225、转移轮；226、推进件；227、螺杆；231、传送杆；232、辅助架；233、加热器；301、导料架；302、支架存储框；3021、预紧杆；3022、推力弹簧；303、上料框；304、推料杆；3041、顶出部；305、焊接组件；3051、焊接台；30511、校正块；3052、支撑环；3053、焊接棒；30521、环形轨道；30522、空缺部；306、往复弹簧；307、推块。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”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设备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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1-2所示，一种太阳能电池硅片扩散用的炉管内支架焊接设备，包括：

定位单元1；

进给单元2，所述进给单元2设于经定位单元1定位后的炉管内；以及

焊接单元3，将支架焊接到炉管内侧壁的所述焊接单元3设于所述进给单元2侧部；

所述进给单元2包括：

用于调节离合辊211与炉管接触状态以驱动进给单元2沿着炉管沿直线方向移动的升降组件22；以及

设于所述升降组件22上部用于自动驱动焊接单元3进行定长焊接工作的驱动组件21。

作为改进，如图2所示，所述定位单元1包括：

载台101；

夹板102，将炉管定位在载台101内上部的夹板102转动设于所述载台101上侧部；

安装于连接在进给单元2侧部的第一延伸架103上部的驱动机构104；

所述驱动机构104优选采用伺服电机；

所述驱动机构104上部转动连接有驱动轮105；以及

连接在进给单元2与所述第一延伸架103相对一侧的第二延伸架106；

所述驱动机构104内部转动连接有与传送杆231啮合的驱动轮105；

所述传送杆231位于驱动轮105的一侧且位于辅助架232下方设有与驱动轮105外侧相匹配的齿。

作为改进，如图2-3所示，所述升降组件22包括：

升降块221；

所述升降块221侧部通过第一导向块2212滑动连接有用于安装驱动组件21的载体222；

所述载体222呈“L”状，其上部且位于升降块221下侧部连接有楔形块223；

所述载体222上部且位于所述升降块221内部滑动插接有抬升块224；

所述抬升块224的侧部连接有与所述升降块221内侧设置的第一导轨2211相匹配的第二导向块2241；

所述抬升块224位于楔形块223方向的下侧部设有与楔形块223侧面倾斜角度相匹配倾角；

所述抬升块224侧部且位于升降块221内部连接有用于对抬升块224进行复位工作的复位弹簧2242。

进一步的，如图3-5所示，所述驱动组件21包括：

通过第一支撑架210转动安装在升降组件22上部的离合辊211；

第一斜齿轮212，所述第一斜齿轮212设于所述离合辊211侧部；

第一传动轴213，所述第一传动轴213置于所述第一斜齿轮212上部且转动连接在安装于升降组件22上部的第二支撑架214内部；

所述第一传动轴213外侧且位于第二支撑架214之间套设有第三斜齿轮2132；

所述第一传动轴213侧部且位于第一斜齿轮212上方设有第二斜齿轮2131；

第二从动轮216，所述第二从动轮216通过第一从动轮215与所述第三斜齿轮2132传动连接；

所述第二从动轮216下部连接有凸起轮217；

所述凸起轮217侧部设有用于推动推块307进行往复上料工作的凸起部2171。

更进一步的，如图6所示，所述载体222下侧部连接有推进件226；

所述推进件226内部转动连接有用于调节抬升块224以控制升降块221相对载体222初始高度的螺杆227；

所述螺杆227与所述第二延伸架106滑动连接；

所述载体222内部且位于第一导向块2212外侧设有第二导轨2221；

所述载体222下部转动连接有与炉管内底壁接触的转移轮225；

所述螺杆227由炉管的主管处插入；

所述螺杆227与所述推进件226之间优选采用螺纹连接。

作为改进，如图4、图10所示，所述焊接单元3包括：

导料架301；

支架存储框302，所述支架存储框302连接在所述导料架301上部；

上料框303，用于将所述支架存储框302导入的支架进行焊接导向的上料框303垂直设于所述支架存储框302侧部；

所述支架存储框302一侧滑动插接有用于推动支架进入上料框303内的预紧杆3021；

所述预紧杆3021外侧且位于支架存储框302内部套设有推力弹簧3022；

推料杆304，所述推料杆304滑动连接在所述上料框303内部；

所述推料杆304与推块307相对的一端连接有呈“L”状的顶出部3041；

焊接组件305，所述焊接组件305设于所述上料框303的出料端；

所述推料杆304位于进给单元2一侧的末端连接有推块307；

所述焊接单元3与所述驱动组件21关于升降组件22对称设有两组；

所述推料杆304外侧且位于推块307与上料框303之间套设有往复弹簧306。

进一步的，所述焊接组件305包括：

焊接台3051；

支撑环3052，所述支撑环3052连接在所述焊接台3051侧部；

所述焊接台3051上端位于支架移动方向的边缘处设有呈倾斜布置的校正块30511。

更进一步的，所述支撑环3052内设有环形轨道30521；

所述环形轨道30521内部插接有焊接棒3053；

所述焊接棒3053位于环形轨道30521内与支撑环3052接触处设有可驱动焊接棒3053沿着支撑环3052的轨迹运动的辊子，图中未画出。

所述支撑环3052侧部设有空缺部30522。

需要说明的是，如图2、图5所示，初始时，驱动组件21与升降组件22的结合体靠近驱动机构104处，螺杆227位于第二延伸架106内部且与推进件226分离，升降块221上端面所在是的平面低于载体222上端所在的平面，将炉管放入载台101上部，转动夹板102将炉管固定在载台101上部，启动驱动机构104，驱动机构104通过驱动轮105带动传送杆231推动升降组件22与驱动组件21的结合体沿着炉管的内部移动至炉管的头部，此过程，仅转移轮225与炉管的底部连接，离合辊211与炉管的上部脱离，此时，设置在载体222侧部的推进件226的连接孔处与螺杆227的设有螺纹的一侧接触，人工在炉管的主管口外部转动螺杆227，螺杆227通过与推进件226的螺纹配合沿着抬升块224处进给，使得螺杆227推动抬升块224沿着楔形块223移动，楔形块223与抬升块224下侧面的倾斜面配合带动抬升块224向上推动升降块221，升降块221通过第一支撑架210带动离合辊211与第一斜齿轮212同步向上移动，使得离合辊211抵到炉管的内上壁且第一斜齿轮212与第二斜齿轮2131啮合，安装完毕；

通过在驱动组件21与升降组件22的结合体在送入炉管时，离合辊211与炉管上内壁分离，第一斜齿轮212与第二斜齿轮2131分离，而在安装完毕时，离合辊211抵住炉管上内壁，第一斜齿轮212与第二斜齿轮2131啮合，且炉管是透明的，操作人员能够及时的看到离合辊211与炉管上内壁的接触状态，在后续焊接时，通过离合辊211与转移轮225与炉管内壁接触并配合驱动机构104与驱动轮105对传送杆231夹持，确保驱动组件21与升降组件22结合体在移动时始终保持直线行驶，从而达到了安装方便，焊接出的多组支架能够保持在同一水平面，有利于后期安装测量数据的实验器材时，测量数据的实验器材能够水平安装，进一步提升测量精度的效果；

需要补充的是，本发明中的驱动组件21与焊接单元3设有两组，如图3所示，能够一次性对炉管内部的两侧进行焊接支架的工作，避免了现有的人工在焊接支架时，炉管一侧的支架焊接结束后，再对另一侧的支架进行焊接时，原先焊接的支架凸起会干扰另一侧的支架焊接工作；

安装结束后，控制驱动机构104带动驱动轮105反向转动，驱动轮105通过传送杆231带动载体222移动，如图3-6所示，载体222通过第一导向块2212带动升降块221同步移动，同时载体222通过推进件226带动螺杆227逐渐脱离第二延伸架106，升降块221通过第一支撑架210带动抵在炉管上内壁的离合辊211沿着炉管的上内壁滚动，使得离合辊211通过第一传动轴213带动第一从动轮215转动，第一从动轮215通过第二从动轮216带动凸起轮217转动，凸起轮217通过凸起部2171往复推动推块307进行上料焊接工作，在凸起部2171将推块307顶出后，控制驱动机构104停止转动一段时间，该段时间用于进行焊接工作，通过凸起轮217每次转动一圈进行一次上料焊接工作，从而达到了能够对支架进行定长距离的焊接，有利于后期在炉管内安装测量实验数据的器材时，支架能够对器材进行均匀受力的效果；

如图4、图10所示，在凸起部2171每次推动推块307时，推块307通过推料杆304推动顶出部3041往复运动，顶出部3041推动一组被预紧杆3021顶入到上料框303内部的支架，其中支架被顶出部3041顶出过程中，顶出部3041的侧部将支架存储框302的出口处进行暂时封闭，防止下一组的直接被作用于预紧杆3021外部的推力弹簧3022推出，支架在被顶出部3041顶出后沿着校正块30511的倾斜面进行角度调整，使得支架与炉管的侧壁能够垂直接触，此时，人为控制焊接棒3053进行焊接工作，可采用遥控在炉管外进行控制，焊接棒3053在焊接支架时通过安装其位于支撑环3052内的驱动辊子带动沿着环形轨道30521移动，对支架的四周进行焊接，焊接结束后，驱动机构104继续通过驱动轮105带动传送杆231移动，进行下一组的支架焊接工作，焊接好的支架沿着空缺部30522穿出支撑环3052内部，从而达到了能够自动焊接，焊接时能够保证支架能够与炉管内壁保持垂直的效果；

在整体焊接工作结束后，进给单元2脱离炉管内部，此时，离合辊211脱离炉管的内上壁，驱动组件21停止转动，即使驱动机构104扔然短暂的通过驱动轮105带动传送杆231移动，使得连接在推进件226内的螺杆227完全脱离出炉管内部，便于后续将炉管从定位单元1内取出，且驱动组件21在离合辊211脱离炉管的内上壁后停止转动，焊接单元3也不会进行自动的上料焊接工作，从而保证了操作人员的安全。

实施例二

如图7-10所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：

作为改进，所述进给单元2还包括推拉组件23；

所述推拉组件23包括传送杆231；

辅助架232，所述辅助架232连接在所述传送杆231侧部靠上位置；

加热器233，所述加热器233连接在所述辅助架232的末端。

进一步的，所述辅助架232末端安装的加热器233与所述焊接单元3对齐；

所述辅助架232的外侧且位于定位单元1内部设有导向槽。

需要说明的是，如图9-10所示，本发明通过将加热器233设置在与焊接单元3对齐的位置，在每次焊接时，加热器233与焊接棒3053同时工作，且加热器233在炉管外部，能够配合焊接时对焊接处进行外部预热，进一步提升焊接效果，在传送杆231带动进给单元2移动以使得焊接单元3进行下一组支架焊接工作时，传送杆231通过辅助架232沿着载台101同步带动加热器233跟随焊接单元3移动，从而达到了能够在支架进行焊接时，始终保持对炉管外部对应焊接处进行同步预热，进一步提升焊接的效果，减少单次焊接所需的时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。