CN116648042A - 一种工业物联网边缘控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了控制器技术领域的一种工业物联网边缘控制器，包括壳体，以及设于壳体内部的控制器主体，所述壳体其中一面壳壁上活动设有若干翅片，所述翅片在位于壳体内部位置和位于壳体外部位置之间交替切换，且翅片在位于壳体内部位置时吸热，在位于壳体外部位置时散热。该工业物联网边缘控制器采用活动式的翅片结构，其翅片可在壳体内部位置时吸热，在壳体外部位置时散热，由此可大幅增加吸热传热面积，同时确保散热效率，使整体散热效果得到明显改善。

Description

一种工业物联网边缘控制器

技术领域

本发明涉及控制器技术领域，具体涉及一种工业物联网边缘控制器。

背景技术

边缘控制器是IT和OT之间的一个物理接口，在完成工作站或生产线的控制功能基础上，提升工业物联网设备的接口能力和计算能力，提高工业物联网设备的适用性。工业物联网边缘控制器一般功耗较大，工作时产热较多，因此在控制器壳体上需要设置优良的散热结构，同时考虑控制器内部防尘的因素，使得现有的工业物联网边缘控制器在壳体散热方面，大都采用翅片结构，例如公开号为CN211240580U的中国专利文献中公开的一种应用于工业自动化的数据融合边缘控制器，其在壳体外部设置有翅片，用于散热。然而，这种壳体外固定式的翅片的散热效果较差，主要原因在于壳体内部热量需要经壳体传递至翅片，而壳体吸热传热面积小，导致翅片能吸收的热量较少，相应的散热效果变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业物联网边缘控制器，其解决了现有工业物联网边缘控制器采用固定式翅片散热效果较差的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种工业物联网边缘控制器，包括壳体，以及设于壳体内部的控制器主体，所述壳体其中一面壳壁上活动设有若干翅片，所述翅片在位于壳体内部位置和位于壳体外部位置之间交替切换，且翅片在位于壳体内部位置时吸热，在位于壳体外部位置时散热。

进一步改进在于，所述壳体的壳壁上并排活动设有若干辊带，所述翅片设置在相邻辊带的夹缝之间，且翅片与两侧辊带的带面挤压接触，翅片的其中一端从辊带夹缝中伸出，位于壳体内部位置或壳体外部位置，其中一个辊带转动带动所有辊带交替正反转，使得所有翅片在位于壳体内部位置和位于壳体外部位置之间交替切换。

进一步改进在于，所述辊带由两个辊筒和套设在两个辊筒外部的带面组成。

进一步改进在于，相邻的两个翅片朝内外相反方向从辊带夹缝中伸出，使两个翅片分别位于壳体内部位置和壳体外部位置。

进一步改进在于，所述壳体的壳壁对立边缘位置分别设有一个安装板，所述安装板内沿壳壁平行方形开设有滑槽，所述滑槽内设有若干滑块，所述辊带的辊筒轴一一对应活动连接在滑块上，所述滑槽内的两端均设有用于挤压端部滑块的弹性件。

进一步改进在于，所述壳体外部设有驱动件，所述驱动件用于驱动其中一个辊带间歇性交替正反转。

进一步改进在于，所述驱动件包括输送带，以及驱动输送带转动的减速机，以及设于输送带带面的一段齿面部，驱动件还包括轴端齿轮、两个双层齿轮和两个传动齿轮，所述轴端齿轮套设在辊带的辊筒轴端部，两个双层齿轮均由一层全齿轮和一层扇齿轮组成，其中一个双层齿轮的全齿轮贴近输送带的带面位置，用于齿面部经过时间歇性带动该双层齿轮转动一定角度，两个双层齿轮之间通过全齿轮相互啮合，两个双层齿轮通过扇齿轮分别与两个传动齿轮啮合或脱齿，且当其中一个双层齿轮的扇齿轮与对应传动齿轮啮合时，另一个双层齿轮的扇齿轮与对应传动齿轮脱齿，两个传动齿轮均通过传动带与轴端齿轮连接。

进一步改进在于，所述翅片均由至少两层片体叠加组成，每层片体均由弹性金属材料制成，相邻片体之间通过中间位置粘合，且在不受两侧辊带的带面挤压接触时，相邻片体之间相互分离形成间隙。

本发明的有益效果在于：

（1）该工业物联网边缘控制器采用活动式的翅片结构，其翅片可在壳体内部位置时吸热，在壳体外部位置时散热，由此可大幅增加吸热传热面积，同时确保散热效率，使整体散热效果得到明显改善；

（2）该工业物联网边缘控制器的翅片采用并排设置的辊带进行夹持安装，在驱动时只需带动一个辊带转动，即可带动所有翅片的内外位置交替切换，从而实现吸热和散热切换；该安装方式还使得位于吸热位置和散热位置的翅片始终均分分散，且同步进行，提升吸热和散热的均匀性和效率；该安装方式还使得辊带与翅片之间密封性良好，确保防尘效果；同时，辊带与翅片之间贴合同步移动，避免相对滑动而摩擦产热；

（3）该工业物联网边缘控制器的翅片采用了特制的驱动件，其通过减速机的匀速转动，即可带动其中一个辊带间歇性交替正反转，进而带动所有翅片间隔一定时间切换内外位置，由此可简化控制，降低成本。

附图说明

图1为工业物联网边缘控制器的内部结构示意图；

图2为工业物联网边缘控制器的外部结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为驱动件的部分结构示意图；

图5为翅片的结构示意图；

图中：1、壳体；2、控制器主体；3、翅片；4、辊带；5、安装板；6、滑槽；7、滑块；8、弹性件；9、输送带；10、减速机；11、齿面部；12、轴端齿轮；13、双层齿轮；14、传动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

结合图1-5所示，一种工业物联网边缘控制器，包括壳体1，以及设于壳体1内部的控制器主体2，壳体1其中一面壳壁上活动设有若干翅片3，翅片3在位于壳体1内部位置和位于壳体1外部位置之间交替切换，且翅片3在位于壳体1内部位置时吸热，在位于壳体1外部位置时散热，由此可大幅增加吸热传热面积，同时确保散热效率，使整体散热效果得到明显改善。

本发明中，翅片3可以是直接滑动贯穿插接在壳壁上，并通过一些常规驱动结构周期性带动翅片3内外滑动，实现内外位置的统一切换。驱动结构例如可以由电动伸缩杆和推板组成，推板与所有翅片3连接，电动伸缩杆带动推板周期性往复移动。这类型驱动结构虽然也能达到改善散热效果的目的，但是存在一定的缺陷，例如：需要增加控制程序来控制电动伸缩杆的动作，翅片3统一移动造成在吸热和散热无法同步进行，另外翅片3与壳壁的相对滑动还会增加产热。

为此，本发明提供了一个优选实施例，其壳体1的壳壁上并排活动设有若干辊带4，翅片3设置在相邻辊带4的夹缝之间，且翅片3与两侧辊带4的带面挤压接触，翅片3的其中一端从辊带4夹缝中伸出，位于壳体1内部位置或壳体1外部位置，其中一个辊带4转动带动所有辊带4交替正反转，使得所有翅片3在位于壳体1内部位置和位于壳体1外部位置之间交替切换。相邻的两个翅片3朝内外相反方向从辊带4夹缝中伸出，使两个翅片3分别位于壳体1内部位置和壳体1外部位置。该结构的优点在于：采用并排设置的辊带4进行夹持安装，在驱动时只需带动一个辊带4转动，即可带动所有翅片3的内外位置交替切换，从而实现吸热和散热切换；还使得位于吸热位置和散热位置的翅片3始终均分分散，且同步进行，提升吸热和散热的均匀性和效率；该安装方式还使得辊带4与翅片3之间密封性良好，只需在边缘辊带4与壳壁之间缝隙处增加一些防尘措施（例如防尘毛刷）即可，可确保防尘效果；同时，辊带4与翅片3之间贴合同步移动，避免相对滑动而摩擦产热。

优选的，辊带4由两个辊筒和套设在两个辊筒外部的带面组成。

本发明中，壳体1的壳壁对立边缘位置分别设有一个安装板5，安装板5内沿壳壁平行方形开设有滑槽6，滑槽6内设有若干滑块7，辊带4的辊筒轴一一对应活动连接在滑块7上，滑槽6内的两端均设有用于挤压端部滑块7的弹性件8，使得所有辊带4之间相互挤压，增加辊带4与翅片3之间密封性，以及传动效果。

本发明中，壳体1外部设有驱动件，驱动件用于驱动其中一个辊带4间歇性交替正反转。驱动件同样可以是用控制程序控制的电机，预先设置电机的正反转角度、间歇停留时间即可，但是前文提到，这会增加控制方面的复杂性，同时设备成本、运行成本、故障维护成本等都会增加。

为此，本发明提供了一个优选实施例，其驱动件包括输送带9，以及驱动输送带9转动的减速机10，以及设于输送带9带面的一段齿面部11，驱动件还包括轴端齿轮12、两个双层齿轮13和两个传动齿轮14，轴端齿轮12套设在辊带4的辊筒轴端部，两个双层齿轮13均由一层全齿轮和一层扇齿轮组成，其中一个双层齿轮13的全齿轮贴近输送带9的带面位置，用于齿面部11经过时间歇性带动该双层齿轮13转动一定角度，两个双层齿轮13之间通过全齿轮相互啮合，两个双层齿轮13通过扇齿轮分别与两个传动齿轮14啮合或脱齿，且当其中一个双层齿轮13的扇齿轮与对应传动齿轮14啮合时，另一个双层齿轮13的扇齿轮与对应传动齿轮14脱齿，两个传动齿轮14均通过传动带与轴端齿轮12连接。

在该驱动件工作时，只需启动减速机10匀速朝一个方向转动即可，减速机10转动时带动输送带9转动，每转动一圈，会使得齿面部11带动双层齿轮13转动一定角度，由于两个双层齿轮13相互啮合，因此会朝不同方向转动一定角度，参照图1和图4，例如当其中一个双层齿轮13的扇齿轮与传动齿轮14啮合时（另一个脱齿），带动传动齿轮14、轴端齿轮12逆时针转动一定角度，带动奇数位置的所有翅片3移动至壳体1外部位置，偶数位置的所有翅片3移动至壳体1内部位置，当另一个双层齿轮13的扇齿轮与传动齿轮14啮合时，带动传动齿轮14、轴端齿轮12顺时针转动一定角度，带动奇数位置的所有翅片3移动至壳体1内部位置，偶数位置的所有翅片3移动至壳体1外部位置，以此循环进行。其中，需要注意的是，齿面部11的长度决定了双层齿轮13每次转动的角度，该角度需要满足所有翅片3恰好由壳体1外部位置切换到壳体1内部位置，或者由壳体1内部位置切换到壳体1外部位置；另外，输送带9转动一圈的时间决定了间歇周期，例如输送带9转动一圈的时间为2min，则每隔2min所有翅片3位置切换一次，每个翅片3的吸热时间和散热时间均为2min；同时，在输送带9转动一圈时间确定了的情况下，齿面部11的长度占输送带9总长度的比例决定了切换内外位置所需时间，一般齿面部11的长度占输送带9总长度的1/40至1/120，即切换时间大概在1-3s。

优选的，翅片3均由至少两层片体叠加组成，每层片体均由弹性金属材料制成，例如铜及其合金，相邻片体之间通过中间位置粘合，而两端位置具有一定的弯曲弧度，这样在不受两侧辊带4的带面挤压接触时，通过回弹作用，使得相邻片体之间相互分离形成间隙，由此可进一步增加吸热、散热面积，提高整体散热效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种工业物联网边缘控制器，包括壳体（1），以及设于壳体（1）内部的控制器主体（2），其特征在于，所述壳体（1）其中一面壳壁上活动设有若干翅片（3），所述翅片（3）在位于壳体（1）内部位置和位于壳体（1）外部位置之间交替切换，且翅片（3）在位于壳体（1）内部位置时吸热，在位于壳体（1）外部位置时散热。

2.根据权利要求1所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，所述壳体（1）的壳壁上并排活动设有若干辊带（4），所述翅片（3）设置在相邻辊带（4）的夹缝之间，且翅片（3）与两侧辊带（4）的带面挤压接触，翅片（3）的其中一端从辊带（4）夹缝中伸出，位于壳体（1）内部位置或壳体（1）外部位置，其中一个辊带（4）转动带动所有辊带（4）交替正反转，使得所有翅片（3）在位于壳体（1）内部位置和位于壳体（1）外部位置之间交替切换。

3.根据权利要求2所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，所述辊带（4）由两个辊筒和套设在两个辊筒外部的带面组成。

4.根据权利要求2所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，相邻的两个翅片（3）朝内外相反方向从辊带（4）夹缝中伸出，使两个翅片（3）分别位于壳体（1）内部位置和壳体（1）外部位置。

5.根据权利要求4所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，所述壳体（1）的壳壁对立边缘位置分别设有一个安装板（5），所述安装板（5）内沿壳壁平行方形开设有滑槽（6），所述滑槽（6）内设有若干滑块（7），所述辊带（4）的辊筒轴一一对应活动连接在滑块（7）上，所述滑槽（6）内的两端均设有用于挤压端部滑块（7）的弹性件（8）。

6.根据权利要求4所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，所述壳体（1）外部设有驱动件，所述驱动件用于驱动其中一个辊带（4）间歇性交替正反转。

7.根据权利要求6所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，所述驱动件包括输送带（9），以及驱动输送带（9）转动的减速机（10），以及设于输送带（9）带面的一段齿面部（11），驱动件还包括轴端齿轮（12）、两个双层齿轮（13）和两个传动齿轮（14），所述轴端齿轮（12）套设在辊带（4）的辊筒轴端部，两个双层齿轮（13）均由一层全齿轮和一层扇齿轮组成，其中一个双层齿轮（13）的全齿轮贴近输送带（9）的带面位置，用于齿面部（11）经过时间歇性带动该双层齿轮（13）转动一定角度，两个双层齿轮（13）之间通过全齿轮相互啮合，两个双层齿轮（13）通过扇齿轮分别与两个传动齿轮（14）啮合或脱齿，且当其中一个双层齿轮（13）的扇齿轮与对应传动齿轮（14）啮合时，另一个双层齿轮（13）的扇齿轮与对应传动齿轮（14）脱齿，两个传动齿轮（14）均通过传动带与轴端齿轮（12）连接。

8.根据权利要求2所述的一种工业物联网边缘控制器，其特征在于，所述翅片（3）均由至少两层片体叠加组成，每层片体均由弹性金属材料制成，相邻片体之间通过中间位置粘合，且在不受两侧辊带（4）的带面挤压接触时，相邻片体之间相互分离形成间隙。