一种蒸发管绕机控制方法、装置和系统与流程

本发明涉及蒸发管缠绕设备。

背景技术：

专利文献CN105344770A公开了一种带锁管机构的蒸发管缠绕旋转台。专利文献CN205110611U公开了一种带换模的蒸发管缠绕旋转台。这两种蒸发管缠绕旋转台中都是采用将旋转台安装在底座上，并连接旋转驱动机构，从而带动套在冰箱冰柜内胆模具上的冰箱冰柜内胆旋转，实现蒸发管的缠绕。其中，冰箱冰柜内胆模具放置在旋转台上，其具体结构可以参照专利文献CN105291308A所公开的一种用于蒸发管缠绕的冰箱冰柜内胆模具。蒸发管缠绕时需要将蒸发管压在冰箱冰柜内胆上。蒸发管压在冰箱冰柜内胆上通过摆臂以及摆臂上安装的蒸发管压轮实现。而在摆臂气缸的作用下，摆臂上的蒸发管压轮将蒸发管压在冰箱冰柜内胆上。摆臂则又安装在一个摆臂升降机构上，通过摆臂升降机构的升降即时控制蒸发管在冰箱冰柜内胆上高度，从而将蒸发管缠绕成螺旋上升状。摆臂、摆臂气缸、蒸发管压轮等具体结构可以参照专利文献CN205020682U中的一种大摆臂结构的蒸发管缠绕设备。上述蒸发管缠绕旋转台、冰箱冰柜内胆模具、摆臂等结构组成的蒸发管自动缠绕设备存在着一个问题是：由于冰箱冰柜内胆的横截面为长方形，而蒸发管压轮则位于一个固定的方向上，旋转台旋转时，长方形围绕中心旋转，蒸发管压轮距离长方形的中心距离变化范围很大。例如，冰箱冰柜内胆的横截面的尺寸为120cm×50cm，则蒸发管压轮与冰箱冰柜内胆中心的距离最小为25cm，最大则能达到65cm。这意味着蒸发管压轮来回得相差40cm，而一般蒸发管压轮距离摆臂的摆臂轴一般为80cm左右，这就是说，摆臂来回摆动的范围得超过30度。也就是，冰箱冰柜内胆每旋转180度，摆臂来回摆动至少30度。这对摆臂来说是一个负担，容易造成摆臂或摆臂气缸的损耗。另外重要的是，当冰箱冰柜内胆匀速旋转时，且摆臂匀速上升时，蒸发管压轮在冰箱冰柜内胆的侧面上并非一条直线，而是一条曲线，这意味着，蒸发管不能紧贴冰箱冰柜内胆。此外，由于摆动幅度过大，蒸发管压轮对蒸发管的压力也显不足。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题：用于将蒸发管压在冰箱冰柜内胆上的摆臂，在蒸发管缠绕时摆动幅度过大，而导致蒸发管不能紧贴冰箱冰柜内胆。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的一种蒸发管绕机控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：获取初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸、蒸发管缠绕的间距和旋转台旋转速度；

S2：根据冰箱冰柜内胆的长宽尺寸和蒸发管缠绕的间距计算蒸发管在侧面的斜率；

S3：将旋转台旋转一周的360度分成360个等分角，根据初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸和蒸发管在侧面的斜率对每个等分角计算蒸发管压轮的高度，由此组成360个蒸发管压轮的高度的数组；

S4：将旋转台旋转一周的360度分成360个等分角，根据初始角度和冰箱冰柜内胆的长宽尺寸对每个等分角计算当蒸发管压轮水平位置保持不变时旋转台中心的平移位置，由此组成360个旋转台中心的平移位置的数组；

S5：根据旋转台旋转速度控制旋转台旋转；

S6：旋转台旋转的同时，根据旋转台旋转速度和360个蒸发管压轮的高度的数组确定当前时刻蒸发轮的高度，再根据该高度控制摆臂的升降使得蒸发管压轮位于该高度上；

S7：旋转台旋转的同时，根据旋转台旋转速度和360个旋转台中心的平移位置的数组确定当前时刻旋转台中心的平移位置，再根据该平移位置控制平移台的平移使得旋转台的中心位于该平移位置上。

进一步，根据本发明的蒸发管绕机控制方法，所述步骤S6包括：

S61：根据旋转台旋转速度和360个蒸发管压轮的高度的数组计算出360个蒸发管压轮的即时升降速度；

S62：根据360个蒸发管压轮的即时升降速度和360个蒸发管压轮的高度控制用于驱动蒸发管压轮升降的伺服电机。

进一步，根据本发明的蒸发管绕机控制方法，所述步骤S7包括：

S71：根据旋转台旋转速度和360个旋转台中心的平移位置的数组计算出360个旋转台的即时平移速度；

S72：根据360个旋转台的即时平移速度和360个旋转台中心的平移位置控制用于驱动旋转台平移的伺服电机。

根据本发明的一种蒸发管绕机控制装置，该装置包括以下模块：

M1，用于：获取初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸、蒸发管缠绕的间距和旋转台旋转速度；

M2，用于：根据冰箱冰柜内胆的长宽尺寸和蒸发管缠绕的间距计算蒸发管在侧面的斜率；

M3，用于：将旋转台旋转一周的360度分成360个等分角，根据初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸和蒸发管在侧面的斜率对每个等分角计算蒸发管压轮的高度，由此组成360个蒸发管压轮的高度的数组；

M4，用于：将旋转台旋转一周的360度分成360个等分角，根据初始角度和冰箱冰柜内胆的长宽尺寸对每个等分角计算当蒸发管压轮水平位置保持不变时旋转台中心的平移位置，由此组成360个旋转台中心的平移位置的数组；

M5，用于：根据旋转台旋转速度控制旋转台旋转；

M6，用于：旋转台旋转的同时，根据旋转台旋转速度和360个蒸发管压轮的高度的数组确定当前时刻蒸发轮的高度，再根据该高度控制摆臂的升降使得蒸发管压轮位于该高度上；

M7，用于：旋转台旋转的同时，根据旋转台旋转速度和360个旋转台中心的平移位置的数组确定当前时刻旋转台中心的平移位置，再根据该平移位置控制平移台的平移使得旋转台的中心位于该平移位置上。

进一步，根据本发明的蒸发管绕机控制装置，所述模块M6包括：

M61，用于：根据旋转台旋转速度和360个蒸发管压轮的高度的数组计算出360个蒸发管压轮的即时升降速度；

M62，用于：根据360个蒸发管压轮的即时升降速度和360个蒸发管压轮的高度控制用于驱动蒸发管压轮升降的伺服电机。

进一步，根据本发明的蒸发管绕机控制装置，所述模块M7包括：

M71，用于：根据旋转台旋转速度和360个旋转台中心的平移位置的数组计算出360个旋转台的即时平移速度；

M72，用于：根据360个旋转台的即时平移速度和360个旋转台中心的平移位置控制用于驱动旋转台平移的伺服电机。

根据本发明的一种蒸发管绕机控制系统，该系统包括平移台、旋转台、摆臂机构和控制器；所述平移台通过平移驱动机构安装在底座上；所述旋转台通过旋转驱动机构安装在所述平移台上；所述摆臂机构包括由气缸驱动的摆臂和蒸发管压轮；所述蒸发管压轮安装在所述摆臂上；所述摆臂安装在升降台上；所述升降台通过升降驱动机构安装在升降架上；所述平移驱动机构、旋转驱动机构和升降驱动机构均包含有伺服电机，并由伺服电机驱动；所述平移驱动机构、旋转驱动机构和升降驱动机构的伺服电机连接所述控制器；所述控制器通过上述的蒸发管绕机控制方法控制所述平移驱动机构、旋转驱动机构和升降驱动机构的伺服电机实现蒸发管缠绕。

进一步，根据本发明的蒸发管绕机控制系统，所述平移驱动机构包括：平移伺服电机、丝杆、丝套、滑轨和滑块；所述滑轨有两条；两条滑轨相互平行地安装在底座上；所述平移台通过所述滑块安装在滑轨上，能够沿着滑轨移动；所述丝杆安装在两条滑轨之间，并与所述滑轨平行；所述丝套安装在所述平移台的底部；所述平移台通过所述丝套与所述丝杆相连；所述平移伺服电机连接所述丝杆，并能够带动所述丝杆旋转，通过所述丝杆与丝套之间的螺纹啮合作用，驱动所述平移台在所述滑轨上滑动平移。

进一步，根据本发明的蒸发管绕机控制系统，所述旋转驱动机构包括传动齿轮盘和旋转伺服电机；所述旋转伺服电机安装在所述平移台的内部，并与所述传动齿轮盘相连；所述传动齿轮盘与所述旋转台下方设置的齿轮相互啮合，使得所述旋转伺服电机能够通过所述传动齿轮盘带动所述旋转台旋转。

本发明的技术效果如下：本发明通过控制器执行程序控制旋转台旋转、平移台平移、蒸发管压轮的升降，从而通过软件的方式使得平移台的平移和旋转台的旋转实现了凸轮方式的旋转，从而使得蒸发管压轮的摆臂摆动幅度少，并通过软件的方式控制蒸发管压轮的升降使得蒸发管压轮在冰箱冰柜内胆的侧面走出直线，从而增加了蒸发管在冰箱冰柜内胆的紧贴度，由此解决了现有技术下摆臂摆动幅度过大所产生的种种问题。

附图说明

图1是本发明实施例旋转台部分的结构示意图。

图2是本发明控制器的电气连接结构示意图。

图3是本发明蒸发管压轮高度和旋转台中心平移计算的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明涉及一种蒸发管自动缠绕设备，该设备包括平移台、旋转台、摆臂机构、蒸发管放卷机构、蒸发管校直机构、蒸发管切断机构和控制器。其中，平移台、旋转台、摆臂机构和控制器组成了本发明所指的蒸发管绕机控制系统。蒸发管放卷机构可参考专利文献CN105032985A，本说明书不再赘述。蒸发管校直机构可参考专利文献CN205020560U，本说明书不再赘述。蒸发管切断机构可参考专利文献CN105082226A，本说明书不再赘述。摆臂机构包括摆臂和摆臂气缸。摆臂安装在升降台上。升降台通过升降驱动机构安装在升降架上。升降驱动机构由伺服电机所驱动。摆臂气缸连接摆臂。摆臂上安装有蒸发管压轮。上述摆臂机构可参照专利文献CNCN205020682U，本说明书不再赘述。平移台和旋转台组成了带平移的蒸发管缠绕旋转台。带平移的蒸发管缠绕旋转台的结构如图1所示，其中1为底座，2为平移台，3为旋转台。旋转台3上安装有换模导轨架31。换模导轨架31用于固定冰箱冰柜内胆模具，并能够非常方便的更换冰箱冰柜内胆模具，其具体结构可参照专利文献CN205110611U。旋转台3通过旋转驱动机构安装在平移台2上。旋转驱动机构包括传动齿轮盘22和旋转伺服电机21。旋转伺服电机21安装在平移台2的内部，并与传动齿轮盘22相连。传动齿轮盘22与旋转台3下方设置的齿轮相互啮合，使得旋转伺服电机21能够通过传动齿轮盘22带动旋转台3旋转。旋转台3下方设置的齿轮一般为分度台或分度转盘。平移台2通过平移驱动机构安装在底座1上。平移驱动机构包括平移伺服电机14、丝杆15、丝套16、滑轨12和滑块13。滑轨12有两条。两条滑轨12相互平行地通过滑轨架11安装在底座1上。平移台2通过滑块13安装在滑轨12上，并能够沿着滑轨12平移滑动。丝杆15安装在两条滑轨12之间，并与滑轨12平行。丝套16安装在平移台2的底部或下方。平移台2通过丝套16与丝杆15相连。也即丝套16与丝杆15之间螺纹啮合。平移伺服电机14连接丝杆15，并能够带动丝杆15旋转，通过丝杆15与丝套16之间的螺纹啮合作用，进而驱动平移台2在滑轨12上滑动平移。

如图2所示，控制器91连接旋转伺服电机92、平移伺服电机93和升降伺服电机94。图2中的旋转伺服电机92即为前述旋转驱动机构中的旋转伺服电机21。图2中的平移伺服电机93即为前述平移驱动机构中的平移伺服电机14。图2中的升降伺服电机94即为前述摆臂机构中的升降驱动机构中的伺服电机。图2中的控制器91即为前述蒸发管绕机控制系统中的控制器。控制器91可以是PLC，也可以是由CPU和RAM组成的计算机系统。控制器91通过执行程序控制旋转伺服电机92、平移伺服电机93和升降伺服电机94。也就是，控制器91通过执行程序实现本发明的蒸发管绕机控制方法。蒸发管绕机控制方法具体步骤如下：

S1：获取初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸、蒸发管缠绕的间距和旋转台旋转速度；

S2：根据冰箱冰柜内胆的长宽尺寸和蒸发管缠绕的间距计算蒸发管在侧面的斜率；

S3：将旋转台旋转一周的360度分成360个等分角，根据初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸和蒸发管在侧面的斜率对每个等分角计算蒸发管压轮的高度，由此组成360个蒸发管压轮的高度的数组；

S4：将旋转台旋转一周的360度分成360个等分角，根据初始角度和冰箱冰柜内胆的长宽尺寸对每个等分角计算当蒸发管压轮水平位置保持不变时旋转台中心的平移位置，由此组成360个旋转台中心的平移位置的数组；

S5：根据旋转台旋转速度控制旋转台旋转；

S6：旋转台旋转的同时，根据旋转台旋转速度和360个蒸发管压轮的高度的数组确定当前时刻蒸发轮的高度，再根据该高度控制摆臂的升降使得蒸发管压轮位于该高度上；

S7：旋转台旋转的同时，根据旋转台旋转速度和360个旋转台中心的平移位置的数组确定当前时刻旋转台中心的平移位置，再根据该平移位置控制平移台的平移使得旋转台的中心位于该平移位置上。

步骤S1中的“获取”是指用户输入，也就是初始角度、冰箱冰柜内胆的长宽尺寸、蒸发管缠绕的间距和旋转台旋转速度由用户设定输入。

步骤S2中计算蒸发管在侧面的斜率时得保证四个侧面的斜率相同。假设冰箱冰柜内胆的横截面的尺寸为L×W，L为冰箱冰柜内胆的长，W为冰箱冰柜内胆的宽，蒸发管缠绕的间距为X，则蒸发管在侧面的斜率A＝X/(2L+2W)。

步骤S3和S4中的计算如图3所示，81为初始状态下冰箱冰柜内胆的位置，82的虚线部分为冰箱冰柜内胆旋转了按顺时针旋转了B角度后的位置，89为蒸发管压轮的位置，则D为旋转台中心需要进行平移的相对位置。由图可见，当B<C时，蒸发轮压轮正对着冰箱冰柜内胆的宽侧面；当C<B<180时，蒸发轮压轮正对着冰箱冰柜内胆的长侧面；当180<B<180+C时，蒸发轮压轮正对着冰箱冰柜内胆的另一个宽侧面；当180+C<B<360时，蒸发轮压轮正对着冰箱冰柜内胆的另一个长侧面。其中C＝2*arctan(W/L)。arctan为三角函数tan的反函数。W为W为冰箱冰柜内胆的宽，L为冰箱冰柜内胆的长，且有W<L。由此，当B<C时，蒸发管压轮的高度H_B＝(W/2－tan(C/2-B)*L/2)*A；显而易见地，当B＝C/2时，H_B＝A*W/2；当B＝C时，H_B＝W*A；当C<B<180时，H_B＝(W+L/2-tan(90+C/2-B)*W/2)*A；显而易见地，当B＝90+C/2时，H_B＝(W+L/2)*A；当B＝180时，H_B＝(W+L)*A；当180<B<180+C时，H_B＝(W+L)*A+(W/2－tan(180+C/2-B)*L/2)*A；当180+C<B<360时，H_B＝(W+L)*A+(W+L/2-tan(270+C/2-B)*W/2)*A；显而易见地，当B＝180+C时，H_B＝(3*W/2+L)*A；当B＝360时，H_B＝(2W+2L)*A。由上述的计算公式构成了蒸发管压轮的高度H_B关于角度B的函数，由此可以计算出，0至359角度下360个蒸发管压轮的高度H_B。

同理，步骤S4中的旋转台中心的平移位置计算也非常简单。首先，当B＝0时，旋转台中心与蒸发管压轮边缘之间的水平距离为当B<C时，当B＝C时，当C<B<180时，当B＝180时，当180<B<180+C时，当B＝180+C时，当180+C<B<360时，当B＝360时，由上述的计算公式构成了旋转台中心与蒸发管压轮边缘之间的水平距离Y_B关于角度B的函数，由此可以计算出，0至359角度下360个旋转台中心与蒸发管压轮边缘之间的水平距离Y_B。将各个Y_B用去减得到，360个旋转台中心的平移位置

步骤S5、S6、S7分别是对旋转伺服电机、升降伺服电机和平移伺服电机的控制。对于旋转伺服电机只需要将旋转台的转速映射到旋转伺服电机的转速上，然后将旋转伺服电机的转速下发给旋转伺服电机即可。对于升降伺服电机和平移伺服电机，由于一般的伺服电机除了需要给定旋转的角度之外，还要给出旋转速度的参数才能对伺服电机下发指令。因此通常而言，步骤S6和S7还需要计算出速度参数。对于步骤S6而言，首先，根据旋转台旋转速度可以计算出每转一度所需要的时间T，然后根据360个蒸发管压轮的高度的数组中相邻两个数值差计算出蒸发管压轮的升降速度然后将升降速度映射到升降伺服电机的转速上，并将相应的高度差映射到所需转过的角度后，将角度数据和转速下发给升降伺服电机即可。对于步骤S7而言，可以根据360个旋转台中心的平移位置相邻两个数值差计算出旋转台中心的平移速度然后将平移速度映射到平移电机的转速上，并将相应的位移差映射到所需转过的角度后，将角度数据和转速下发给平移伺服电机即可。