一種新型空調換熱器自動插翅機械手設計

王志勇,石雁南

（濟南泓泉制水有限公司,濟南 250022）

一種新型空調換熱器自動插翅機械手設計

王志勇,石雁南

（濟南泓泉制水有限公司,濟南 250022）

我國是全球最大的白色家電生產國和消費國，現在空調散熱翅片國內幾家大型空調廠的翅片插管大多都還是工人手動完成。本文介紹的空調換熱器自動插翅機械手裝置就是將空調換熱器中的散熱片無損傷地插到已經擺好的U型管中的機械設備。從而達到降低廢品率，提高勞動效率和自動化的目的。

空調換熱器;自動插翅;機械手

0 　引言

作為全球最大的白色家電生產國和消費國，現在國內大型空調廠的空調散熱片翅片插管大多都還是人工插翅，效率較低。而在國際上，日本的日高集團已經成熟的掌握了空調散熱器的翅片插管問題。目前正在推廣，該設備從翅片沖壓到脹管等幾個步驟都實現了全自動，不需要人為干預，廢品率已經達到了行業要求。但是價格比較昂貴。本文介紹的空調換熱器自動插翅機是一種由計算機控制的自動化翅片展開和翅片抓取并將翅片插到已擺好的U型管中的設備。

1　空調換熱器插翅機工作流程

如圖1，空調換熱器插翅機包括:接料部分、翻轉翅片、翅片展開、插片機械手和U型管循環5個部分，具有工作效率高，節省人力，廢品率低的特點。其工作流程如下：

接料設備將沖壓機沖出來的翅片接到接料設備上的接料針上，每20片一組進行循環，當翅片運到接料設備的取片處時，翻轉機械手開始工作，翻轉機械手先用接料針插入翅片孔內，然后夾取翅片，進行翻轉，使得翻孔面是朝上。翻轉過后，翻轉機械手將翅片放在展開機構上，然后展開機構將按組等距離展開，每組距離為165mm。然后插片機械手開始工作，將展開機構上的翅片全部插入到U型管中后，U型管循環設備將已插好的U型管運走，并將新U型管運到插片位置，整個設備就這樣不停地循環。

2　插翅機械手結構

機械手固定在Z軸上，控制其沿Z軸運動，控制機械手沿Z軸運動用線性模組控制。因為直線模組單體運動速度快、重復定位精度高、本體質量輕、占設備空間小、壽命長。因為我們設計的是20個翅片為一個單位，20個翅片落料的是時間為40s，所以分給機械手的時間為12s（一共要插2次，按一次6s，共12s），為了能跟上節拍，使用了兩組機械手。同時進行工作，兩組機械手同時從兩側向中間插。Y軸方向也用模組驅動。因為跨距為3000mm，而現有的線性模組，一般行程大都小于1600mm，行程過長會導致模組變形和精度降低，承載量會大幅降低。所以這里Y方向，采用兩個線性模組。單個線性模組的行程為1400mm。X方向因為行程過大，一側用行程為2000mm的絲杠和導軌組合驅動，另一側用直線滑軌導向。

3　插翅機械手動作過程

插翅機械手有3個動作：夾爪左右加緊收縮，夾爪托住翅片上下運動和下壓板的下壓運動。下面我們就對這三個動作進行詳細介紹：

3.1 夾爪左右加緊收縮

當機械手運動到指定位置，機械手開始夾取放在展開機構上的翅片，機械手沿著Z軸向下運動，當機械手上的定位針和展開機構上的定位針對齊并接觸時，機械手夾爪開始運動，夾爪向內收縮，運動的距離為25mm，夾爪底部平托住翅片，一個機械手上一側有4個夾爪托住翅片，防止翅片有過大的撓度變形，一側機械夾爪托住的寬度，大約為一個翅片寬（翅片寬18.19mm)。

3.2 夾爪托住翅片上下運動

當夾爪左右手縮加緊完成后，夾爪向上運動，將翅片向上抬起，目的是將翅片脫離展開機構的接片針，接片針的長度大約為80mm左右，這就要求機械手夾爪要抬升100mm左右，機械手夾爪不能和翅片有過大的力作用，不能過分的加緊翅片，否則翅片會容易變形（翅片的厚底為0.1mm，易變形）。

3.3 下壓板的下壓運動

當機械手取翅片時，下壓板不運動，當機械手沿Y軸運動到U型管循處時，機械手整體沿Z軸下降，當機械手定位針頂與U形管上的錐帽距離2mm時，機械手開始運動，夾爪拖著翅片向下運動，當夾爪底端到達U形管口下方30mm處（當一次插20片翅片，20片翅片的總厚度約為30mm)時，機械手夾爪開始向兩端展開，展開的距離為20mm，因為U形管的直徑與翅片孔的直徑相差很小（翅片孔的直徑為7.3±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，下壓板開始下壓，使翅片完全插進U形管中，同時還可以平整翅片。

4　插齒機械手驅動原理

4.1 夾爪伸縮運動原理

夾爪伸縮運動是通過連桿機構實現的，氣缸（圖片中左上角）推動推塊（綠色）向前運動，推塊是在微型導軌上進行滑動，導軌寬為10mm，推塊上有4組推桿，推桿推動著4組夾爪進行左右移動，從而實現了前后運動轉化為了左右運動。推桿在導軌上移動，同時推塊推動著連桿展開，連桿推動著夾爪在滑道里左右運動，實現了展開與合并運動。

4.2 夾爪上下運動原理

夾爪上下運動是通過連桿機構實現的，氣缸（左下）先推動著推塊（紅色）在直線滾珠導軌上向前運動，同時推塊連接著連桿（上下），因為導軌底座被限制只能上下運動，所以，當推塊帶著連桿（上下）向前運動時，連桿頂著導軌底座向上運動從而實現夾爪的上下運動。為了阻止上下運動的支架不前后運動，設計了擋板，在上下運動的支架兩端各安裝了一個滾輪，滾輪在擋板的阻擋下，只能上下運動，實現了支架的上下運動。

4.3 下壓板的下壓運動原理

氣缸（中間）伸縮帶動固定板上下運動，固定板帶動導柱進行上下運動，導柱通過螺栓固定在固定板上，同時導柱固定在下壓板上，所以氣缸運動就傳動到下壓板上，從而實現下壓運動。下壓運動的行程即為定位針的長度。

5　結語

本文主要介紹了一種空調換熱器自動插片機中的插片機械手的結構與工作原理，該結構的優點在于不需停機的情況下，實現換熱器的連續自動插片，減少了人力，提高勞動效率，對于大量依賴人力插翅的當前空調生產線的改進具有一定借鑒意義。

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