王志勇,石雁南

（濟(jì)南泓泉制水有限公司,濟(jì)南 250022）

一種新型空調(diào)換熱器自動(dòng)插翅機(jī)械手設(shè)計(jì)

王志勇,石雁南

（濟(jì)南泓泉制水有限公司,濟(jì)南 250022）

我國(guó)是全球最大的白色家電生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，現(xiàn)在空調(diào)散熱翅片國(guó)內(nèi)幾家大型空調(diào)廠的翅片插管大多都還是工人手動(dòng)完成。本文介紹的空調(diào)換熱器自動(dòng)插翅機(jī)械手裝置就是將空調(diào)換熱器中的散熱片無(wú)損傷地插到已經(jīng)擺好的U型管中的機(jī)械設(shè)備。從而達(dá)到降低廢品率，提高勞動(dòng)效率和自動(dòng)化的目的。

空調(diào)換熱器;自動(dòng)插翅;機(jī)械手

0 　引言

作為全球最大的白色家電生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大型空調(diào)廠的空調(diào)散熱片翅片插管大多都還是人工插翅，效率較低。而在國(guó)際上，日本的日高集團(tuán)已經(jīng)成熟的掌握了空調(diào)散熱器的翅片插管問(wèn)題。目前正在推廣，該設(shè)備從翅片沖壓到脹管等幾個(gè)步驟都實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)，不需要人為干預(yù)，廢品率已經(jīng)達(dá)到了行業(yè)要求。但是價(jià)格比較昂貴。本文介紹的空調(diào)換熱器自動(dòng)插翅機(jī)是一種由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化翅片展開(kāi)和翅片抓取并將翅片插到已擺好的U型管中的設(shè)備。

1　空調(diào)換熱器插翅機(jī)工作流程

如圖1，空調(diào)換熱器插翅機(jī)包括:接料部分、翻轉(zhuǎn)翅片、翅片展開(kāi)、插片機(jī)械手和U型管循環(huán)5個(gè)部分，具有工作效率高，節(jié)省人力，廢品率低的特點(diǎn)。其工作流程如下：

接料設(shè)備將沖壓機(jī)沖出來(lái)的翅片接到接料設(shè)備上的接料針上，每20片一組進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)翅片運(yùn)到接料設(shè)備的取片處時(shí)，翻轉(zhuǎn)機(jī)械手開(kāi)始工作，翻轉(zhuǎn)機(jī)械手先用接料針插入翅片孔內(nèi)，然后夾取翅片，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，使得翻孔面是朝上。翻轉(zhuǎn)過(guò)后，翻轉(zhuǎn)機(jī)械手將翅片放在展開(kāi)機(jī)構(gòu)上，然后展開(kāi)機(jī)構(gòu)將按組等距離展開(kāi)，每組距離為165mm。然后插片機(jī)械手開(kāi)始工作，將展開(kāi)機(jī)構(gòu)上的翅片全部插入到U型管中后，U型管循環(huán)設(shè)備將已插好的U型管運(yùn)走，并將新U型管運(yùn)到插片位置，整個(gè)設(shè)備就這樣不停地循環(huán)。

2　插翅機(jī)械手結(jié)構(gòu)

機(jī)械手固定在Z軸上，控制其沿Z軸運(yùn)動(dòng)，控制機(jī)械手沿Z軸運(yùn)動(dòng)用線性模組控制。因?yàn)橹本€模組單體運(yùn)動(dòng)速度快、重復(fù)定位精度高、本體質(zhì)量輕、占設(shè)備空間小、壽命長(zhǎng)。因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的是20個(gè)翅片為一個(gè)單位，20個(gè)翅片落料的是時(shí)間為40s，所以分給機(jī)械手的時(shí)間為12s（一共要插2次，按一次6s，共12s），為了能跟上節(jié)拍，使用了兩組機(jī)械手。同時(shí)進(jìn)行工作，兩組機(jī)械手同時(shí)從兩側(cè)向中間插。Y軸方向也用模組驅(qū)動(dòng)。因?yàn)榭缇酁?000mm，而現(xiàn)有的線性模組，一般行程大都小于1600mm，行程過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致模組變形和精度降低，承載量會(huì)大幅降低。所以這里Y方向，采用兩個(gè)線性模組。單個(gè)線性模組的行程為1400mm。X方向因?yàn)樾谐踢^(guò)大，一側(cè)用行程為2000mm的絲杠和導(dǎo)軌組合驅(qū)動(dòng)，另一側(cè)用直線滑軌導(dǎo)向。

3　插翅機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程

插翅機(jī)械手有3個(gè)動(dòng)作：夾爪左右加緊收縮，夾爪托住翅片上下運(yùn)動(dòng)和下壓板的下壓運(yùn)動(dòng)。下面我們就對(duì)這三個(gè)動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)介紹：

3.1 夾爪左右加緊收縮

當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到指定位置，機(jī)械手開(kāi)始夾取放在展開(kāi)機(jī)構(gòu)上的翅片，機(jī)械手沿著Z軸向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)械手上的定位針和展開(kāi)機(jī)構(gòu)上的定位針對(duì)齊并接觸時(shí)，機(jī)械手夾爪開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，夾爪向內(nèi)收縮，運(yùn)動(dòng)的距離為25mm，夾爪底部平托住翅片，一個(gè)機(jī)械手上一側(cè)有4個(gè)夾爪托住翅片，防止翅片有過(guò)大的撓度變形，一側(cè)機(jī)械夾爪托住的寬度，大約為一個(gè)翅片寬（翅片寬18.19mm)。

3.2 夾爪托住翅片上下運(yùn)動(dòng)

當(dāng)夾爪左右手縮加緊完成后，夾爪向上運(yùn)動(dòng)，將翅片向上抬起，目的是將翅片脫離展開(kāi)機(jī)構(gòu)的接片針，接片針的長(zhǎng)度大約為80mm左右，這就要求機(jī)械手夾爪要抬升100mm左右，機(jī)械手夾爪不能和翅片有過(guò)大的力作用，不能過(guò)分的加緊翅片，否則翅片會(huì)容易變形（翅片的厚底為0.1mm，易變形）。

3.3 下壓板的下壓運(yùn)動(dòng)

當(dāng)機(jī)械手取翅片時(shí)，下壓板不運(yùn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)械手沿Y軸運(yùn)動(dòng)到U型管循處時(shí)，機(jī)械手整體沿Z軸下降，當(dāng)機(jī)械手定位針頂與U形管上的錐帽距離2mm時(shí)，機(jī)械手開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，夾爪拖著翅片向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)夾爪底端到達(dá)U形管口下方30mm處（當(dāng)一次插20片翅片，20片翅片的總厚度約為30mm)時(shí)，機(jī)械手夾爪開(kāi)始向兩端展開(kāi)，展開(kāi)的距離為20mm，因?yàn)閁形管的直徑與翅片孔的直徑相差很?。ǔ崞椎闹睆綖?.3±0.03mm，U形管直徑7±0.1mm），所以翅片依靠自身的重力不一定能完全下落，所以這時(shí)，下壓板開(kāi)始下壓，使翅片完全插進(jìn)U形管中，同時(shí)還可以平整翅片。

4　插齒機(jī)械手驅(qū)動(dòng)原理

4.1 夾爪伸縮運(yùn)動(dòng)原理

夾爪伸縮運(yùn)動(dòng)是通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，氣缸（圖片中左上角）推動(dòng)推塊（綠色）向前運(yùn)動(dòng)，推塊是在微型導(dǎo)軌上進(jìn)行滑動(dòng)，導(dǎo)軌寬為10mm，推塊上有4組推桿，推桿推動(dòng)著4組夾爪進(jìn)行左右移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了前后運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為了左右運(yùn)動(dòng)。推桿在導(dǎo)軌上移動(dòng)，同時(shí)推塊推動(dòng)著連桿展開(kāi)，連桿推動(dòng)著夾爪在滑道里左右運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了展開(kāi)與合并運(yùn)動(dòng)。

4.2 夾爪上下運(yùn)動(dòng)原理

夾爪上下運(yùn)動(dòng)是通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，氣缸（左下）先推動(dòng)著推塊（紅色）在直線滾珠導(dǎo)軌上向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推塊連接著連桿（上下），因?yàn)閷?dǎo)軌底座被限制只能上下運(yùn)動(dòng)，所以，當(dāng)推塊帶著連桿（上下）向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿頂著導(dǎo)軌底座向上運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)夾爪的上下運(yùn)動(dòng)。為了阻止上下運(yùn)動(dòng)的支架不前后運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了擋板，在上下運(yùn)動(dòng)的支架兩端各安裝了一個(gè)滾輪，滾輪在擋板的阻擋下，只能上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了支架的上下運(yùn)動(dòng)。

4.3 下壓板的下壓運(yùn)動(dòng)原理

氣缸（中間）伸縮帶動(dòng)固定板上下運(yùn)動(dòng)，固定板帶動(dòng)導(dǎo)柱進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)柱通過(guò)螺栓固定在固定板上，同時(shí)導(dǎo)柱固定在下壓板上，所以氣缸運(yùn)動(dòng)就傳動(dòng)到下壓板上，從而實(shí)現(xiàn)下壓運(yùn)動(dòng)。下壓運(yùn)動(dòng)的行程即為定位針的長(zhǎng)度。

5　結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了一種空調(diào)換熱器自動(dòng)插片機(jī)中的插片機(jī)械手的結(jié)構(gòu)與工作原理，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于不需停機(jī)的情況下，實(shí)現(xiàn)換熱器的連續(xù)自動(dòng)插片，減少了人力，提高勞動(dòng)效率，對(duì)于大量依賴人力插翅的當(dāng)前空調(diào)生產(chǎn)線的改進(jìn)具有一定借鑒意義。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.189