基于力传感器闭环控制的翅片式冷凝器排片胀管组装机的制作方法

本实用新型涉及翅片式冷凝器排片胀管组装设备技术领域，尤其是涉及一种通过力传感器反馈，采用伺服闭环控制系统，实现弹性薄型嵌片上料的高速、高频、精确运动的翅片式冷凝器排片胀管组装机。

背景技术：

随着我国空调、制冷企业的发展，对换热器的需求量和质量的要求日益提高，翅片式冷凝器是换热器中最基本、最重要最常用的的热交换元件，其质量的优劣直接影响到热交换器的工作性能，因此翅片式冷凝器的生产与研究倍受重视。

现阶段我国现有的冷凝器生产设备多属于半机械半手工的操作方式，设备陈旧、效率低、质量不稳定、产品规格少、不能满足用户日益增长的对产品质量、品种和规格的要求。因此，改进冷凝器的生产设备，提高生产设备的自动化水平和加工精度，具有重要的实用价值和理论意义。

为此，本领域技术人员开始研制出了各类适合企业发展的设备，并取得了一定成就。然而，目前现有设备大多数局限于机械结构的改造，翅片生产线自动控制生产的能力相对较低。普遍存在着设备加工翅片的宽度单一，而且波数一经设定不易改变，或改动较为困难，生产效率低，产品质量差，不能用于精密装置中等问题。

全自动的选片、排插片、胀管一体的热交换机生产设备可以解决人工热交换器错插漏插等生产质量差、效率低、人工成本高等缺点，由于热交换器的翅片数量几十到上百片，同时翅片存放时相互嵌套，选片、分离、排插翅片成为热交换机生产设备生产中耗时最多的工序，同时也是最为关键的工序，因生产要求人工每分钟选片、分离、排插片至少达到100片。

因此，研发高速、高频、可精确控制选片、分离、排插片的系统是热交换机生产设备的关键技术。本案发明人结合自身经验，研究开发了一种全新的可大幅提升产能，且集选片、推片、分片、吸片、插片、压片、接片等工序为一紧凑系统，并步进循环进行直至需求合格的基于力传感器闭环控制的翅片式冷凝器排片胀管组装机。

技术实现要素：

本实用新型所提供的基于力传感器闭环控制的翅片式冷凝器排片胀管组装机，不仅结构科学合理，而且在产能提升、精准控制能力达标等方面都较现有技术具有显著进步。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于力传感器闭环控制的翅片式冷凝器排片胀管组装机，其特征在于：该组装机包括一安装有力传感模块且可将至少一个翅片料盒中的翅片推送至卡片分片模块处的推片系统，本技术方案中的所述翅片料盒数量优选多个，并成组多层叠放。

该组装机还包括一将所述卡片分片模块处唯一一张翅片吸附分离且可被一选片机构驱动的吸片机构。

该组装机还包括一用以将所述选片机构所送至的翅片插入一接片机构中的插片机构。

所述推片系统包括一可沿推片导轨运动且被推片作动器控制驱动的推片座、以及用以安装所述力传感模块且与所述推片座固定连接的推杆。本技术方案中所述推片作动器优选伺服电机。

在所述翅片料盒上还安装有至少一根贯穿于所述翅片料盒盒体的翅片支杆，本技术方案中每个所述翅片料盒盒体内安装的翅片支杆优选两根，且相互平行，或者两根所述翅片支杆沿翅片运行方向存在同一灭点。

在所述翅片料盒上还设有数量和大小均与所述力传感模块相匹配的翅片推力入口，以便所述力传感模块充分接触所述翅片料盒内的翅片，实现推送。

在所述翅片料盒上还设有翅片出口，至少一对所述卡片分片模块镜像布设于所述翅片料盒内。本技术方案中优选在每个所述翅片料盒的翅片出口端内部四边均镜像布设有多对所述卡片分片模块，在所述卡片分片模块上还设有众多渐变式卡片分片齿状槽，以形成越来越小的翅片出片口，进而使得翅片在推挤力的作用下发生凸起变形，便于所述吸片机构的吸取。

所述吸片机构包括一受所述选片机构驱动的吸片驱动座、与所述吸片驱动座固定相连的吸片框架、设于所述吸片框架上且安装有众多气管的吸片板、以及众多设于所述气管上的吸盘。

所述选片机构包括一固定安装于一滑块上用以驱动所述吸片机构做垂直运动的选片作动器，本技术方案中所述选片作动器优选伺服电机；

还包括本体上设有众多咬齿且一端与所述选片作动器的动力输出端相齿接、另一端穿过所述滑块与所述吸片驱动座相连接的选片齿杆。

所述滑块架设于设有横向滑轨的支架上，本技术方案中所述横向滑轨有两根，在所述支架上还安装有用以驱动所述滑块沿所述横向滑轨滑动的吸片作动器，本技术方案中所述吸片作动器优选伺服电机。

在所述滑块上还固定安装有一设有竖向滑轨的限位滑板，该限位滑板有两块，呈对称布设，所述吸片驱动座和所述选片齿杆均处于该两块限位滑板之间。

在所述支架上还安装有用以驱动所述滑块滑动且与所述吸片作动器的其中一个动力输出端实现锥面传动的转轴，在所述转轴上还设有一开设有曲形滑槽的往复位移辅轴，该往复位移辅轴套在所述转轴上，或者焊接在所述转轴上，并与所述转轴呈一体化结构；

或者，在所述转轴本体上直接开设有用以促使所述滑块发生往复位移的所述曲形滑槽，进而省去所述往复位移辅轴。

在所述滑块上还固定安装有一用以固定连接沿所述曲形滑槽移动的滑杆的滑杆座。

在所述支架上还安装有一通过动力传输件与所述吸片作动器的另一个动力输出端相连接的动力中转轮；所述动力中转轮还通过所述动力传输件与安装于所述支架上的偏轮转轴相连；在所述偏轮转轴的一端还固定安装有一个压片偏轮。其中，所述动力中转轮有两个，分别安装在所述支架的两边，两个所述动力中转轮之间通过动力传输杆稳固相连；所述偏轮转轴和所述压片偏轮也有都两个，分别安装在所述支架的两边。

在所述支架上还安装有用以调节所述动力传输件张力的张力调节件，该张力调节件有两个，分别安装在所述支架的两边。

在所述支架上还安装有一通过套置于其上的弹性件促使一压片板固定座上下运动的压片支柱；所述压片板固定座还与一压片板固定相连，在所述压片板固定座上还安装有一始终与所述压片偏轮相接触的压片辅轮。其中，所述压片支柱、所述压片板固定座、以及所述压片辅轮均有两个，分别安装在所述支架的两边。

所述压片板的作业部为众多彼此间存在间隙的压片间隔块。

所述插片机构包括一组插片对辊，以及一用以驱动所述插片对辊转动的插片作动器。

所述接片机构包括安装于一板式底座上的步进接片作动器、受所述步进接片作动器所驱动控制且可沿设于所述板式底座上的接片导轨滑动的接片模块。本技术方案中的所述步进接片作动器优选步进接片伺服电机。

在所述板式底座上还安装有一设有塞片板的精准塞片机构，所述精准塞片机构包括塞片框架、安装于所述塞片框架上的塞片作动器、以及一端与所述塞片作动器传动相连另一端与所述塞片板固定相连的伸缩塞杆。在所述塞片板上还设有塞片凸块。所述塞片凸块为横截面呈三角形的棱状体，或者为片状体，矩阵式布设于所述塞片板上。

本实用新型具有的有益效果是：利用选片伺服电机通过选片齿杆间接驱动吸片机构做垂直运动，实现精准选片；

利用推片伺服电机间接驱动安装在推杆上的力传感模块，间歇性地推动翅片料盒中翅片前进，实现推片力的精准实施；

利用卡片分片模块上的众多渐变式卡片分片齿状槽，使得翅片在推挤力的作用下能够一片一片的精准分出；

利用吸片伺服电机通过支架上的滑块间接驱动吸片机构做水平运动，实现精准吸片；

利用插片伺服电机驱动一组插片对辊转动，将翅片夹持后精准插入接片模块内；

利用吸片伺服电机间接驱动压片板的下压，实现翅片完成插入接片模块内；

利用步进接片伺服电机间接性地驱动接片模块的规律性移动，以实现与插片、压片动作的精准性配合。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中翅片料盒3的安装结构示意图；

图3为本实用新型中翅片料盒3的局部结构以及与力传感模块5之间结构关系示意图；

图4为本实用新型中翅片料盒3的局部结构以及与卡片分片模块4之间结构关系示意图；

图5为本实用新型中卡片分片模块4的局部放大结构示意图；

图6为本实用新型中推片系统6的整体结构示意图；

图7为本实用新型中吸片机构7的整体结构示意图；

图8为本实用新型吸片机构7中转轴707及其相关部件的结构示意图；

图9为本实用新型吸片机构7中吸片板703及其相关部件的结构示意图；

图10为本实用新型吸片机构7中吸片作动器706及其相关部件的结构示意图；

图11为本实用新型吸片机构7中往复位移辅轴708及其相关部件的结构示意图；

图12为本实用新型吸片机构7中限位滑板713及其相关部件的结构示意图；

图13为本实用新型中选片机构8的结构示意图；

图14为本实用新型中插片机构9的结构示意图；

图15为本实用新型中压片机构10的结构示意图；

图16为本实用新型压片机构10的局部放大结构示意图；

图17为本实用新型中接片机构11的结构示意图；

图18为本实用新型中精准塞片机构12的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。

参照图1—18所示的一种基于力传感器闭环控制的翅片式冷凝器排片胀管组装机，该组装机包括模块化箱式平台1、安装于该模块化箱式平台1上的板式底座2、翅片料盒3、卡片分片模块4、力传感模块5、推片系统6、吸片机构7、选片机构8、插片机构9、压片机构10、接片机构11、以及固定安装在板式底座2上的精准塞片机构12与支架13。

其中：

本技术方案所提供的翅片料盒3的数量可根据实际需要优选一个或多个，本案优选多个并成组多层叠放。(如图2所示)翅片料盒3固定安装在一个上料移动支架14上，该上料移动支架14架设在一对固定安装在板式底座2上且相互平行的上料滑轨15上。进而，上料移动支架14可带动翅片料盒3自由前进和后退；

参照图3所示：在翅片料盒3上还安装有至少一根贯穿于翅片料盒3盒体的翅片支杆301，本技术方案中每个翅片料盒3盒体内安装的翅片支杆301优选两根，且相互平行，或者两根翅片支杆301沿翅片运行方向存在同一灭点(本技术领域人员可根据文字描述轻易理解，固不做图示。)；

在翅片料盒3上还设有数量和大小均与力传感模块5相匹配的翅片推力入口302，以便力传感模块5充分接触翅片料盒3内的翅片，实现推送；

参照图4与图5所示：在翅片料盒3上还设有翅片出口303，至少一对卡片分片模块4镜像布设于翅片料盒3的内部。本技术方案中优选在每个翅片料盒3的翅片出片口端内部四边均镜像布设有多对卡片分片模块4，在卡片分片模块4上还设有众多渐变式卡片分片齿状槽401，以形成越来越小的翅片出片口，进而使得翅片在推挤力的作用下发生凸起变形，便于吸片机构7的吸取。

本技术方案所提供的推片系统6(如图6所示)也安装于上料移动支架14上，推片系统6主要由安装于上料移动支架14上的推片导轨601、可沿推片导轨601运动且被推片作动器603(本技术方案优选伺服电机)控制驱动的推片座602、以及用以安装力传感模块5且与推片座602固定连接的推杆604所共同组成。

本技术方案所提供的吸片机构7(参照图7与图8所示)，吸片机构7的部件直接或间接地设置于支架13上。吸片机构7主要由一受选片机构8驱动做垂直运动的吸片驱动座701、与吸片驱动座701固定相连的吸片框架702、设于吸片框架702上且安装有众多气管704的吸片板703、众多设于气管704上的吸盘705、固定安装在支架13上设有两个动力输出端的吸片作动器706(优选伺服电机)、固定安装在支架13上且与吸片作动器706的其中一个动力输出端实现锥面传动的转轴707、固定套装在转轴707上或与转轴707呈一体化结构且开设有曲形滑槽7081的往复位移辅轴708、固定安装在支架13上两根相互平行的横向滑轨709、架设在两根横向滑轨709上的滑块710、固定安装在滑块710上的滑杆座711、用以沿曲形滑槽7081移动且与滑杆座711固定连为一体的滑杆712、以及与滑块710固定相连且设有竖向滑轨714的限位滑板713所共同组成。

在吸片机构7中，吸片板703上安装一排或多排气管704(如图9所示)，以便便捷地选择吸取多层翅片料盒3中的翅片。吸片作动器706(如图10所示)设有两个动力输出端分别是7061和7062，其中一个动力输出端7061有一个圆台形的接触面70611，另一个输出端7062可以套置传动皮带；

转轴707的两端固定安装在支架13上，转轴707(如图11所示)的其中一端也有一个圆台形的接触面7071，该接触面7071与上述吸片作动器706的其中一个动力输出端7061的圆台形接触面70611始终保持接触，在吸片作动器706做工时，动力输出端7061的圆台形接触面70611不断转动，进而转轴707开始转动，实现锥面传动；

往复位移辅轴708(如图11所示)通过紧固件可拆卸地固定套置在转轴707上，或者直接焊接在转轴707上，并与转轴707呈一体化结构。曲形滑槽7081开设在往复位移辅轴708的周面上，并在沿复位移辅轴708的轴线方向上存在槽谷70811与槽峰70812，且形成由槽谷70811至槽峰70812再回至槽谷70811的曲形贯通型滑槽。这样，上述滑杆座711上的滑杆712就可沿着该曲形贯通型滑槽(亦即曲形滑槽7081)做往复滑动了。或者，该曲形贯通型滑槽(亦即曲形滑槽7081)直接开设在转轴707本体上，进而省去复位移辅轴708(本技术领域人员可根据上述描述轻易推理，固不做图示。)；

限位滑板713(如图12所示)有两块，对称布设且固定相连在滑块710上，进而将上述吸片驱动座701夹置于该两块限位滑板713之间。在每块限位滑板713上均安装有竖向滑轨714，进而使得上述吸片框架702的两端可沿该竖向滑轨714做上下滑动。

本技术方案所提供的选片机构8(如图13所示)，主要由一个固定安装于滑块710上且用以驱动上述吸片机构7中吸片驱动座701做垂直运动的选片作动器801(本案优选伺服电机)、以及一个本体上设有众多咬齿8021的选片齿杆802所共同组成。其中，选片作动器801的动力输出端8011为齿轮状，并与选片齿杆802上的咬齿8021相互咬合接触，进而使得选片齿杆802在动力输出端8011的转动下被驱动而实现上下垂直运动，从而间接带动自由固定连接在选片齿杆802下端的上述吸片驱动座701也跟随一起实现上下垂直运动。

本技术方案所提供的插片机构9(如图14所示)，该插片机构9处于上述吸片框架702的下方，主要由一组固定安装在上述支架13上并可自由转动的插片对辊901、以及一个用以驱动该插片对辊901转动且安装在支架13上的插片作动器902(本案优选伺服电机)所共同组成。其中，该组插片对辊901的数量至少为两个，组成一对且形成至少一组。两个插片对辊901之间的间距可根据插片厚度进行预先调节，一旦调节后间距则固定不变。在每个插片对辊901的表面上还涂覆有用以粘黏插片的胶层，以起到稳住插片不要过快花落或倾斜的作用。

本技术方案所提供的压片机构10(如图15、图16所示)，主要由固定安装在支架13上通过动力传输件1002(亦即上述传动皮带)与吸片作动器706的一个动力输出端7062相连接的动力中转轮1001、安装于支架13上且通过动力传输件1002与动力中转轮1001相连的偏轮转轴1003、固定安装在偏轮转轴1003一端的压片偏轮1004、固定安装在支架13上用以调节动力传输件1002张力的张力调节件1005、一端固定在支架13上另一端通过套置于其上的弹性件10061(亦即弹簧)与一种压片板固定座1007固定连接的压片支柱1006、与压片板固定座1007固定相连的压片板1008、以及安装在压片板固定座1007上且始终与压片偏轮1004相接触的压片辅轮1009；

在压片机构10中，动力中转轮1001有两个，对称安装在支架13的两个内侧面上，两个动力中转轮1001之间通过一个动力传输杆1000稳固相连。这样，一个动力中转轮1001通过动力传输件1002，在吸片作动器706的一个动力输出端7062的转动带动下开始转动时，就可以通过动力传输杆1000将另一个动力中转轮1001也带动转动起来；

偏轮转轴1003也有两个，同样对称安装在支架13的两个内侧面上，且与动力中转轮1001同面，两个偏轮转轴1003均通过动力传输件1002与同面上的动力中转轮1001建立动力传输连接；

压片偏轮1004也有两个，分别固定安装在两个偏轮转轴1003穿出支架13之外的一个端部上。该压片偏轮1004为一头大另一头小的不规则轮状体，该两个压片偏轮1004分别处于支架13的两个外侧面；

张力调节件1005也有两个，同样对称安装在支架13的两个内侧面上，且与动力中转轮1001同面，并与动力传输件1002保持接触；

压片支柱1006有两根，对称安装固定在支架13两侧底部的凸台(视图中未标记)上，每根压片支柱1006的一端上均套置有一个弹簧10061；

压片板固定座1007也有两个，分别固定在每根压片支柱1006一端上所套置的弹簧10061上，并使得弹簧10061处于压片板固定座1007内。这样，压片板固定座1007在没有外力压缩的情况下，就可以被弹簧10061的弹力所顶起，在受到外力压缩后又可以压缩下降。压片板1008的两端分别固定安装在上述两个压片板固定座1007上，并可随着压片板固定座1007上下移动，压片板1008的作业部设计有众多彼此间存在间隙的压片间隔块10081；

压片辅轮1009也有两个，分别安装在压片板固定座1007的两个外侧面上，且始终与压片偏轮1004的轮状面保持接触，当压片辅轮1009与压片偏轮1004的大头轮状面接触时，压片板固定座1007带着压片板1008下压，压片间隔块10081开始压拍翅片，当压片辅轮1009与压片偏轮1004的小头轮状面接触时，压片板固定座1007带着压片板1008上抬，处于间歇或非工作状态。

本技术方案所提供的接片机构11(如图17所示)，主要由安装于板式底座2上的两根接片导轨1101、安装于该接片导轨1101上并可沿其滑动的接片座1102、固定安装在该接片座1102上的接片模块1103、以及用以驱动接片模块1103移动且安装于板式底座2上的步进接片作动器1104(本案优选伺服电机)。

本技术方案所提供的精准塞片机构12(如图18所示)，主要由塞片框架1201、安装于塞片框架1201上的塞片作动器1202(本案优选伺服电机)、以及一端与塞片作动器1202传动相连另一端与塞片板1204固定相连的伸缩塞杆1203；

其中，伸缩塞杆1203至少一根，本技术方案优选三根，在塞片板1204上还设有塞片凸块12041。塞片凸块12041为横截面呈三角形的棱状体，或者为片状体，矩阵式布设于塞片板1204上。

本实用新型的工作原理及流程如下：

首先，根据上述构造及部件组装本机，并根据实际工作需要选择安装翅片料盒3的数量及层数。且在每个翅片料盒3内装满翅片后将翅片料盒3固定安装在上料移动支架14上。

然后，推片作动器603驱动推片座602沿推片导轨601运动，进而间接带动安装在推杆604上的力传感模块5，沿翅片推力入口302进入翅片料盒3，并推动翅片不断前进，直至翅片料盒3内的翅片被推至卡片分片模块4上。且不断促使翅片发生形变。在这过程中，推片作动器603优选间歇式做功方式工作，其输出的推力变化可根据如下计算公式进行：

F＝N_1-n×(m₁²+m₂²×k_1-n)×(μ₁+μ₂)

其中，F代表推片作动器603所输出的推力；

N代表翅片料盒3内的翅片数量，N的变量可从1片到n片；

m₁²代表单片翅片与翅片料盒3的接触面积，该面积约等于单片翅片的厚度；

m₂²代表单片翅片与单个卡片分片模块4的接触面积，该面积约等于单个卡片分片模块4上所有卡片分片齿状槽401的表面积；

k卡片分片模块4的数量，k的变量可从1个到n个；

μ₁代表单片翅片与翅片料盒3的摩擦系数，μ₂代表单片翅片与卡片分片模块4的摩擦系数。

接着，选片机构8中的选片作动器801驱动选片齿杆802下降，从而间接驱动吸片机构7中的吸片驱动座701，带着众多气管704及吸盘705靠近所选定的翅片料盒3的翅片出口303处。这时，吸片机构7中滑杆座711上的滑杆712处于曲形滑槽7081中的槽峰70812位置处。

接着，气管704上的阀体打开，促使吸盘705稳稳吸住发生变形后凸出翅片出口303的翅片局部位置。吸片作动器706紧接着开始工作，其一个动力输出端7061通过与转轴707之间的锥面传动促使转轴707转动，进而使得往复位移辅轴708跟随转轴707一起转动，从而间接使得滑杆座711上的滑杆712滑动到曲形滑槽7081中的槽谷70811位置处，从而进一步促使滑块710间接带动吸片板703上的气管704与吸盘705、以及被吸盘705从翅片料盒3中吸附出来的唯一一片翅片带离开。

接着，选片作动器801开始工作，选片作动器801的动力输出端8011不断咬动选片齿杆802下降，促使选片齿杆802间接带动吸片框架702沿竖向滑轨714下滑，从而使得吸片板703上的气管704与吸盘705、以及被吸盘705吸附出来的唯一一片翅片不断下降，直至翅片处于插片机构9中的一对插片对辊901的辊缝处。

接着，插片作动器902开始工作，插片作动器902带动两根插片对辊901做相对转动(亦即：一个对辊顺时针转动，另一个对辊做逆时针转动)。进而使得两根插片对辊901夹持翅片向下移动，并精准插入接片机构11中的接片模块1103中。

接着，吸片作动器706再次开始工作，其一个动力输出端7062通过动力传输件1002带动动力中转轮1001转动，动力中转轮1001再通过动力传输件1002带动压片偏轮1004转动，进而使得压片偏轮1004的大头轮状面与压片辅轮1009相接触，从而间接压迫压片板固定座1007以及安装在其上的压片板1008下压，安装在压片板1008上的压片间隔块10081开始拍压已经插置于接片模块1103中的翅片直至合格标准。

接着，步进接片作动器1104开始工作，并驱动接片模块1103前进，当接片模块1103行至精准塞片机构12下方，且精准塞片机构12中塞片板1204上的塞片凸块12041精确对准接片模块1103中插置的翅片时，步进接片作动器1104即刻停车。与此同时，塞片作动器1202开始工作并驱动伸缩塞杆1203下降，伸缩塞杆1203带动塞片板1204及设于其上的塞片凸块12041一起下降，直至塞片凸块12041将接片模块1103中的翅片塞压至预设标准后，塞片凸块12041才在塞片作动器1202的间接驱动下上升离开。

最后，安装在模块化箱式平台1上的胀管系统16将排列好的翅片进行胀管，制成产品，至此整个工作完成。各系统归位，进入下一产品设定制作流程。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。