CN108202110B - 热交换器胀管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热交换器胀管装置，其中，包括：平动导轨，平动导轨的一端设置有初始位，用于置放待胀管的金属管和管板，金属管具有延展性；平动导轨的另一端设置有加工位，为待胀管的金属管和管板的胀管加工场所；初始位检测模块，设置在初始位一侧，用于检测位于初始位上的金属管和管板是否在预设区域内；平动导轨将位于初始位上预设区域内的金属管和管板传送至加工位；视觉系统，用于检测位于加工位上的管板的基准孔位置来确定位于加工位上的管板的胀管孔位置，管板的基准孔用于标定胀管孔的机加位置；胀管模块，设置在加工位一侧，用于根据确定的胀管孔位置对位于加工位上的金属管和管板进行胀管。本发明减小了热交换器自动胀管误差。

Description

热交换器胀管装置

技术领域

本发明涉及热交换器加工技术领域，具体而言，涉及一种热交换器胀管装置。

背景技术

在空调、化工行业等领域热交换器的应用十分广泛，常常需要对热交换器管板与换热铜管进行胀接，以达到承压与密封的效果。胀接是利用铜管和管板变形达到密封和紧固的一种常用连接方式。在强度胀接过程中，将胀管器胀头插入铜管束中需要胀接的某一铜管管口旋转，使穿入管板孔内的铜管管端部胀大而达到塑性变形，同时，管板孔被胀大产生弹性变形。胀管器退出后，铜管的塑性变形不能恢复，而管板的弹性变形能够恢复，在管板的弹性变形恢复时，铜管与管板的接触表面产生很大的挤压力，使该铜管与管板牢固地结合在一起。当所有需要胀接的铜管胀接完毕后，就将铜管束固定在管板上，达到既密封又能抗拉脱力两个目的。

在热交换器的设计、制造过程中，铜管与管板之间的胀接问题直接影响生产操作的正常进行，甚至影响整个空调或化工设备的安全和生产。通过专用胀管设备胀接，可增加铜管与管板的连接寿命。目前商用热交换器的胀管为人工操作：人工端握着胀管机，将胀管器插入铜管中，胀管器在转动过程中将铜管内孔逐渐胀大，实现换热器管板与铜管的胀接。在采用人工胀管时，员工需长时间端握着胀管器及关联装置，频繁移动，自动化程度低，劳动强度大；此外，胀管孔数量较多，分布面积广，作业时会产生视觉疲劳，存在漏胀等风险。

为了实现热交换器自动胀管，在现有技术中，常常采用对称的双胀管支架对铜管和管板进行定位，而后通过机械手进行胀管。采用这种方式进行定位时，要求铜管端面与管板平齐，当铜管端面超出管板面后，容易对视觉造成负面影响，产生相对误差等。

因此，如何减小热交换器自动胀管误差成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种热交换器胀管装置，以至少减小热交换器自动胀管误差。

为解决上述技术问题，根据本公开实施例的一个方面，本发明提供了一种热交换器胀管装置，包括：

平动导轨，平动导轨的一端设置有初始位，用于置放待胀管的金属管和管板，金属管具有延展性；平动导轨的另一端设置有加工位，为待胀管的金属管和管板的胀管加工场所；初始位检测模块，设置在初始位一侧，用于检测位于初始位上的金属管和管板是否在预设区域内；平动导轨将位于初始位上预设区域内的金属管和管板传送至加工位；视觉系统，用于检测位于加工位上的管板的基准孔位置来确定位于加工位上的管板的胀管孔位置，管板的基准孔用于标定胀管孔的机加位置；胀管模块，设置在加工位一侧，用于根据确定的胀管孔位置对位于加工位上的金属管和管板进行胀管。

可选地，还包括：测距仪，设置在加工位一侧，用于检测胀管模块和位于加工位上的管板之间的相对位置，以调整胀管模块相对于位于加工位上的管板的姿态。

可选地，胀管模块包括：胀管器，用于对位于加工位上的金属管和管板进行胀管操作；动力源，与胀管器连接，用于向胀管器提供胀管操作所需的动力；机械手，设置有胀管器放置位，用于调整胀管器的姿态和/或移动胀管器。

可选地，胀管模块还包括：胀管夹具，设置在胀管器放置位上，用于夹持胀管器；胀管夹具具有柔性和伸缩性，以使胀管器在对位于加工位上的金属管和管板进行胀管操作时与金属管柔性接触。

可选地，胀管夹具上设置有接触传感器，用于在检测到胀管器插入或退出位于加工位上的金属管输出传感信号，以控制动力源提供的动力方向和大小。

可选地，胀管器包括：多个滚珠，用于在外力的作用下对位于加工位上的金属管和管板进行胀接；心轴，为锥形结构，套覆在多个滚珠内，用于在动力源提供的动力下往复移动和/或转动，以向多个滚珠提供胀接所需的外力；弹性件，设置在动力源和心轴之间。

可选地，胀管模块还包括：多个胶柱，设置在胀管夹具和胀管器之间，多个胶柱环胀管器与胀管夹具接触面布置在胀管夹具上，以向胀管器提供活动空间。

可选地，还包括：润滑装置，用于向胀管器提供润滑液；润滑装置包括：第一试剂桶，通过液体管路将存储于第一试剂桶的润滑液输送至输送胀管器；第二试剂桶，通过控制阀与第一试剂桶可断开连通，用于向第一试剂桶提供润滑液；液位传感器，用于检测第一试剂桶内的液位，液位传感器检测到第一试剂桶内的液位低于预设液位后，导通控制阀，以使第二试剂桶向第一试剂桶提供润滑液。

可选地，还包括：胀管监测模块，用于检测用于表征胀管模块对位于加工位上的金属管和管板进行胀管后的胀管结果是否合格的胀管统计信息；可视化模块，用于可视化呈现统计信息。

在本发明中，通过初始位检测模块对位于平动导轨一端的初始位上的金属管和管板进行初始位检测，平动导轨将位于初始位上预设区域内的金属管和管板传送至加工位，而后，通过视觉系统检测管板的基准孔位置来确定管板孔的位置，继而能够使得胀管模块基于胀管孔位置对金属管和管板进行胀管。相对于现有技术中要求铜管端面与管板平齐定位的方式，本发明技术方案中，通过对基准孔来定位管板孔，能够减少引入金属管端面和管板面相对位置的检测所带来的视觉误差，提供了热交换器自动胀管的精度和效率。

附图说明

图1是本发明实施例公开的一种热交换器胀管装置结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种胀管模块局部结构示意图；

图3是本发明实施例公开的一种胀管器连接结构示意图；

图4a是本发明实施例公开的一种胶柱安装方式正视结构示意图；

图4b是本发明实施例公开的一种胶柱安装方式剖面结构示意图；

图5是本发明实施例可视化呈现统计信息示例示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

为了减小热交换器自动胀管误差，本实施例公开了一种热交换器胀管装置，请参考图1，为本实施例公开的一种热交换器胀管装置结构示意图，该热交换器胀管装置包括：平动导轨1、初始位检测模块2、视觉系统3和胀管模块4，其中：

平动导轨1的一端设置有初始位10，初始位10用于置放待胀管的金属管和管板，本实施例中，金属管可以是铜管、铝管等具有一定延展性的金属管件；平动导轨1的另一端设置有加工位11，加工位11为待胀管的金属管和管板的胀管加工场所。在具体实施例中，平动导轨1的数量可以是两条、三条，也可以是其它更多的数量。请参考图1，示例了两条平动导轨1并行布置的方案。

初始位检测模块2设置在初始位10一侧，用于检测位于初始位10上的金属管和管板是否在预设区域内。本实施例中，初始位检测模块2可以通过机器视觉和/或距离传感器来实现，在具体实施例中，初始位检测模块2检测热交换器初始摆放方位信息，具体地，所称预设区域可以根据经验来确定，该预设区域应当满足如下条件：热交换器的摆放方位及相对于平动导轨的位置在平动至加工位后胀管模块可达。本实施例中，平动导轨1将位于初始位上预设区域内的金属管和管板传送至加工位11。

视觉系统3用于检测位于加工位11上的管板的基准孔位置来确定位于加工位上的管板的胀管孔位置，管板的基准孔用于标定胀管孔的机加位置。本实施例中，基准孔与胀管孔的机加位置关系，可以确定胀管孔的位置信息。需要说明的是，在其他可替代的实施例中，基准孔也可以是热交换器上的已有特征来替代，或者其它新增的特征，只要能够标定胀管孔的机加位置即可。

胀管模块4设置在加工位一侧，用于根据确定的胀管孔位置对位于加工位上的金属管和管板进行胀管。具体地，在确定胀管孔位置后，胀管模块4可以在移动机构的驱动下移动至胀管孔位置，对位于加工位上的金属管和管板进行胀管。在具体实施例中，移动机构可以通过机器人例如机械手来实现。

为了便于动态调整胀管模块4的位置姿态，在可选的实施例中，该热交换器胀管装置还包括：测距仪，测距仪设置在加工位一侧，用于检测胀管模块和位于加工位上的管板之间的相对位置，以调整胀管模块相对于位于加工位上的管板的姿态。

请参考图2，为胀管模块局部结构示意图，在可选的实施例中，胀管模块4包括：胀管器41、动力源42和机械手43，其中：

胀管器41用于对位于加工位上的金属管和管板进行胀管操作。在具体实施例中，胀管器41可以通过现有的胀管器来实现。

动力源42与胀管器41连接，动力源42用于向胀管器41提供胀管操作所需的动力。在具体实施例中，动力源42可以是电动的，也可以是气动的、液压的，或者还可以是其它可输出力矩的单元。在一些实施例汇总，动力源42也可以通过减速带或者传动机构向胀管器41提供动力。

机械手43设置有胀管器放置位，用于调整胀管器的姿态和/或移动胀管器。

请参考图3，为胀管器连接结构示意图，在可选的实施例中，胀管模块还包括：胀管夹具44，胀管夹具44设置在机械手43的胀管器放置位上，用于夹持胀管器41。在具体实施例中，胀管夹具44具有柔性和伸缩性，以使胀管器在对位于加工位上的金属管和管板进行胀管操作时与金属管柔性接触，由此，可以确保动力源驱动夹具上的胀管器插入金属管的过程中避免同热交换器刚性接触，而胀管器或者热交换器受损或者移位，给后续的胀接造成影响。

在可选的实施例中，胀管夹具44上设置有接触传感器，用于在检测到胀管器插入或退出位于加工位上的金属管输出传感信号，以控制动力源提供的动力方向和大小。具体地，以动力源为气动动力源作为例子，机械手带动夹具上的胀管器插入金属管的过程中，当胀管器碰到管板或者退出的金属管口时，胀管夹具44应当开始压缩，此时，接触传感器输出用于表征开始压缩的输出信号，此时气路切换为低压，以便于夹具压缩；当压缩量达到给定量时，接触传感器输出用于表征停止压缩的输出信号，此时停止压缩并开始胀接。

在可选的实施例中，胀管器包括：多个滚珠、心轴和弹性件，其中：多个滚珠用于在外力的作用下对位于加工位上的金属管和管板进行胀接；心轴为锥形结构，套覆在多个滚珠内，用于在动力源提供的动力下往复移动和/或转动，以向多个滚珠提供胀接所需的外力；弹性件设置在动力源和心轴之间，在具体实施例中，弹性件可以通过例如压缩弹簧来实现。在胀接过程中，当夹具进行压缩时，心轴会在压缩弹簧力的作用下伸出一小段，消除滚珠与滚珠框架的间隙，多余的移动量会“暂存”在弹簧压缩区段，待后续胀接过程中铜管内孔变大，具有空间后不断伸出。本实施例中，胀管夹具压缩过程使压缩弹簧储备一定的能量，推动装在滑块上的胀管器不断向前进，模拟人工操作动作，使自动胀接在机构动作上符合工艺要求。

在可选的实施例中，胀管模块还包括：多个胶柱，请参考图4a和图4b，示意了胶柱安装方式，其中，图4a为正视结构示意图，图4b为剖面结构示意图，多个胶柱45设置在胀管夹具44和胀管器41之间，多个胶柱45环胀管器与胀管夹具接触面布置在胀管夹具上，以向胀管器提供活动空间。从而，使得胀管器360°方向均具有一定的活动量空间，在一定程度上包容胀管器与金属管的离心度偏差，进一步确保胀接质量。

在可选的实施例中，该热交换器胀管装置还包括：润滑装置，用于向胀管器提供润滑液。在具体实施例中，润滑装置包括：第一试剂桶、第二试剂桶和液位传感器，其中：第一试剂桶通过液体管路将存储于第一试剂桶的润滑液输送至输送胀管器，以对胀管器进行润滑，具体地，可以是浸润式，也可以是喷淋式；第二试剂桶通过控制阀与第一试剂桶可断开连通，用于向第一试剂桶提供润滑液；液位传感器用于检测第一试剂桶内的液位，液位传感器检测到第一试剂桶内的液位低于预设液位后，导通控制阀，以使第二试剂桶向第一试剂桶提供润滑液，从而确保第一试剂桶内有足够的试剂供胀管器冷却。本实施例中，通过润滑装置，可以实现胀管器的自动润滑、冷却。

在可选的实施例中，该热交换器胀管装置还包括：胀管监测模块和可视化模块，其中，胀管监测模块用于检测用于表征胀管模块对位于加工位上的金属管和管板进行胀管后的胀管结果是否合格的胀管统计信息；可视化模块用于可视化呈现统计信息。在具体实施例中，可以通过力传感器来检测胀管后金属管和管板的接触力，还可以通过机器视觉来检测金属管和管板的缝隙等，来确定胀管结果是否合格，具体地，胀管结果合格时，接触力大小和缝隙大小可以根据经验来确定。请参考图5，示例了可视化呈现统计信息的示意图，其中，粗实线为胀管结果合格的金属管，细实线为待胀接的金属管，当然，还可以通过虚线来表示胀管结果不合格的金属管。需要说明的是，上述例子只是示例了可视化呈现统计信息，不能认定为对本实施例技术方案的限定，在其它可替代的实施例中，也可以通过不同的颜色、不同的符号等来区分不同的胀管结果。

本实施例公开的热交换器胀管装置，通过初始位检测模块对位于平动导轨一端的初始位上的金属管和管板进行初始位检测，平动导轨将位于初始位上预设区域内的金属管和管板传送至加工位，而后，通过视觉系统检测管板的基准孔位置来确定管板孔的位置，继而能够使得胀管模块基于胀管孔位置对金属管和管板进行胀管。相对于现有技术中要求铜管端面与管板平齐定位的方式，本发明技术方案中，通过对基准孔来定位管板孔，能够减少引入金属管端面和管板面相对位置的检测所带来的视觉误差，提供了热交换器自动胀管的精度和效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种热交换器胀管装置，其特征在于，包括：

平动导轨，所述平动导轨的一端设置有初始位，用于置放待胀管的金属管和管板，所述金属管具有延展性；所述平动导轨的另一端设置有加工位，为所述待胀管的金属管和管板的胀管加工场所；

初始位检测模块，设置在所述初始位一侧，用于检测位于所述初始位上的金属管和管板是否在预设区域内；所述平动导轨将位于所述初始位上预设区域内的金属管和管板传送至所述加工位；

视觉系统，用于检测位于所述加工位上的管板的基准孔位置来确定位于所述加工位上的管板的胀管孔位置，所述管板的基准孔用于标定胀管孔的机加位置；

胀管模块，设置在所述加工位一侧，用于根据确定的胀管孔位置对位于所述加工位上的金属管和管板进行胀管。

2.如权利要求1所述的热交换器胀管装置，其特征在于，还包括：

测距仪，设置在所述加工位一侧，用于检测所述胀管模块和位于所述加工位上的管板之间的相对位置，以调整所述胀管模块相对于位于所述加工位上的管板的姿态。

3.如权利要求1或2所述的热交换器胀管装置，其特征在于，所述胀管模块包括：

胀管器，用于对位于所述加工位上的金属管和管板进行胀管操作；

动力源，与所述胀管器连接，用于向所述胀管器提供胀管操作所需的动力；

机械手，设置有胀管器放置位，用于调整所述胀管器的姿态和/或移动所述胀管器。

4.如权利要求3所述的热交换器胀管装置，其特征在于，所述胀管模块还包括：

胀管夹具，设置在所述胀管器放置位上，用于夹持所述胀管器；所述胀管夹具具有柔性和伸缩性，以使所述胀管器在对位于所述加工位上的金属管和管板进行胀管操作时与所述金属管柔性接触。

5.如权利要求4所述的热交换器胀管装置，其特征在于，所述胀管夹具上设置有接触传感器，用于在检测到所述胀管器插入或退出位于所述加工位上的金属管输出传感信号，以控制所述动力源提供的动力方向和大小。

6.如权利要求3所述的热交换器胀管装置，其特征在于，所述胀管器包括：

多个滚珠，用于在外力的作用下对位于所述加工位上的金属管和管板进行胀接；

心轴，为锥形结构，套覆在所述多个滚珠内，用于在所述动力源提供的动力下往复移动和/或转动，以向所述多个滚珠提供胀接所需的外力；

弹性件，设置在所述动力源和所述心轴之间。

7.如权利要求4所述的热交换器胀管装置，其特征在于，所述胀管模块还包括：

多个胶柱，设置在所述胀管夹具和所述胀管器之间，所述多个胶柱环所述胀管器与所述胀管夹具接触面布置在所述胀管夹具上，以向所述胀管器提供活动空间。

8.如权利要求3所述的热交换器胀管装置，其特征在于，还包括：

润滑装置，用于向所述胀管器提供润滑液；所述润滑装置包括：

第一试剂桶，通过液体管路将存储于所述第一试剂桶的润滑液输送至输送胀管器；

第二试剂桶，通过控制阀与所述第一试剂桶可断开连通，用于向所述第一试剂桶提供润滑液；

液位传感器，用于检测所述第一试剂桶内的液位，所述液位传感器检测到所述第一试剂桶内的液位低于预设液位后，导通所述控制阀，以使所述第二试剂桶向所述第一试剂桶提供润滑液。

9.如权利要求1或2所述的热交换器胀管装置，其特征在于，还包括：

胀管监测模块，用于检测用于表征所述胀管模块对位于所述加工位上的金属管和管板进行胀管后的胀管结果是否合格的胀管统计信息；

可视化模块，用于可视化呈现所述统计信息。