CN102315013B

CN102315013B - 一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机

Info

Publication number: CN102315013B
Application number: CN201110139091A
Authority: CN
Inventors: 温殿忱; 许利德
Original assignee: LIAONING XINTAI CO Ltd
Current assignee: LIAONING XINTAI CO Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102315013A

Abstract

一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机，将工件铜（铝）箔与铜（铝）排的引出线连接用冷压焊接方式代替传统的气电焊接方式，在没有外加热源的条件下，仅借助于压力使铜（铝）金属产生塑性变形，把焊接接头间的氧化膜和其他杂质挤出，使纯洁金属形成固态焊接，从而确保了线圈的产品质量。其中：箔材送料装置、箔材开卷装置、调偏装置、焊前清理装置、冷压焊接装置、边缘带开卷装置、层绝缘传动装置、绝缘剪切装置、卷绕装置、层绝缘开卷装置、整边装置、端部支承装置、释放片复卷机装置等部件与主体框架连接成一体，其控制信号输出输入端与控制装置控制信号输出输入端连接，通过西门子运动及矢量控制模块控制电机无级变频调速。

Description

一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机

技术领域

本发明涉及一种变压器箔式线圈绕制机，尤其涉及一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机。

背景技术

目前，虽然变压器箔式线圈绕制机生产厂家较多，但现有箔式线圈绕制机普遍存在功能单一，焊接装置复杂且操作不便，自动化程度不高等缺陷。箔式线圈绕制机的主要技术问题之一是绕组输入输出引出线的连接问题。目前，铜（铝）箔与铜（铝）排的连接普遍采用是氩（氦）弧焊技术。因为线圈的材料是铜（铝）箔带，并且很薄，一般采用惰性气体保护焊的连接方式焊接引出线，其不足之处是：一方面由于铜（铝）箔与铜（铝）排的厚度相差过大，这种焊接操作复杂，焊接质量很大程度上取决于操作者在工艺参数的选择上，极易产生焊穿、咬边、未焊透等缺陷，从而影响产品质量；另一方面由于气电焊需要消耗高质量的氩（氦）气体，极大地增加了绕制成本；再者，气电焊的光辐射较强，对操作者的眼睛健康有很大的影响，又不利于环保。随着我国国民经济的快速发展，市场对输变电产品的需求越来越多，同时对变压器的节能降耗有了更高的要求，实践证明变压器绕组采用箔（带）式绕组与传统的线绕绕组相比具有损耗低、冲击电压分布均匀、散热效果好、绕制方便、生产效率高等优点。因此开发研制新型箔式线圈绕制机是机电行业的一项重要任务。

发明内容

针对目前变压器箔式线圈绕制机存在的缺陷，本发明提供了一种焊接工艺操作简单、干净环保、引出线采用冷压焊接方式的箔式绕线机。

解决上述问题所采取的技术措施是：

一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机，其特征是：在主体框架5上设有端部支承装置22，箔材送料装置1与箔材开卷装置2及调偏装置3共同固装在同一底板上并通过滑块、导轨与主体框架5的机座相连，箔材送料装置1与箔材开卷装置2两者通过链条连接，箔材开卷装置2与由端部支承装置22支承的开卷主轴24连接，托料架4固定在主体框架5的墙板上，焊前清理装置6位于冷压焊接装置9之前，通过角形托架8、丝杠轴承20及导轨与主体框架5连接，焊前清理装置6上装有电动打磨机7，冷压焊接装置9配有的两独立墙板与主体框架5连接，边缘带开卷装置10的铝制轮盘安装在铝制三角板上，通过边缘带传动装置13底座及扁条形托架16分别与主体框架5的墙板及冷压焊接装置9连接，绝缘剪切装置12与主体框架5连接，层绝缘开卷装置19与主体框架5的墙板连接，层绝缘传动装置11固装在主体框架5的墙板上，卷绕装置14固定在主体框架5的机座上，其输出端与传递绕线动力的卷绕主轴15连接，绕制好的线圈由卷绕机滑动托架17托卸，绝缘滑动托架18通过导轨与层绝缘开卷装置19连接，整边装置21固定在主体框架5的前后墙板上，释放片复卷机装置23通过其端部支架固定在主体框架5的墙板之上，箔材送料装置1、箔材开卷装置2及调偏装置3的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25中的ET200分布式I/O模块的接脚连接，焊前清理装置6、冷压焊接装置9、边缘带传动装置13、卷绕装置14、层绝缘开卷装置19、整边装置21、端部支承装置22及释放片复卷机装置23的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接。

本方案中，冷压焊接装置9由封闭式机架91、横梁92、固定压机93、焊接压机94、压机移动装置95、冷压焊接模具97、定位钳99、工作台100构成，其中：横梁92、压机移动装置95、定位钳99、工作台100均固装在两侧封闭式机架91上，冷压焊接模具97安装在焊接压机94上；固定压机93及焊接压机94上部与横梁92上的导轨相连，焊接压机94与压机移动装置95连接。

本发明的有益效果：

1、独特的冷压焊接方式：本发明在现有箔式线圈绕制机的基础上，取消传统的气电焊接方式，将待加工的工件铜（铝）箔与铜（铝）排的引出线连接首次采用冷压焊接方式，使冷压焊接装置与箔绕装置有机地结合成一体，即在没有外加热源的条件下，仅借助于压力使铜（铝）金属产生塑性变形，把焊接接头间的氧化膜和其他杂质挤出，使纯洁金属接近到原子间距形成固态焊接，从而确保了线圈的产品质量。

2、独特的箔材开卷动力装置：箔材开卷部分采用液压涨缩装置，操作方便、省力，独特的箔材开卷动力装置，采用气动离合（制动）方式，以一个自动系统来控制制动器扭矩，已获得在所有绕线操作中的一个持续张力，不论开卷机上的线圈直径是多少，使得箔料正绕、停止、退绕均能保持所需张力，确保线圈紧实。

3、独特的箔材整边装置：本机配备一个修正装置来修正任何传导带上的突起边缘，以防止成品线圈的绝缘材料的损坏，修正装置由气动控制，压力可以根据箔材的厚度来调整。

4. 独特的层间绝缘涨紧装置：采用气动膨胀轴，独特的制动方式使制动值显示在机器前面的总控制台上，自动系统控制制动力矩来获得所有卷绕期间的连续张力。

5．独特的边缘带开卷装置设计；独特的设计使得开卷更为灵活、便捷。

6．独特的卷绕机滑动托架：采用手动泵站，升降移动自如，使卸料更为简便，避免了吊装的不便。

7．独特的焊前清理装置：配有自动清洁装置来清洁箔带，后齿轮电机控制了刷子的旋转，在焊接前对箔带进行清理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中冷压焊接装置的结构示意图；

图3为本发明中控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机，如图1所示，由箔材送料装置1、箔材开卷装置2、调偏装置3、托料架4、主体框架5、焊前清理装置6、电动打磨机7、角形托架8、冷压焊接装置9、边缘带开卷装置10、层绝缘传动装置11、绝缘剪切装置12、边缘带传动装置13、卷绕装置14、卷绕主轴15、扁条形托架16、卷绕机滑动托架17、绝缘滑动托架18、层绝缘开卷装置19、丝杠轴承20、整边装置21、端部支承装置22、释放片复卷机装置23、开卷主轴24、控制装置25及控制装置电缆26构成，其具体连接关系如下：在主体框架5上设置有端部支承装置22，端部支承装置22通过螺钉与主体框架5组成一整体，箔材送料装置1与箔材开卷装置2及调偏装置3共同固装在同一底板上并通过滑块、导轨与主体框架5的机座相连，三者可以相对主体框架5滑动，箔材送料装置1与箔材开卷装置2两者通过链条连接；箔材开卷装置2与开卷主轴24连接，主轴端部由端部支承装置22支承；托料架4用螺钉固定在主体框架5的墙板上，起托持箔料作用；焊前清理装置6位于冷压焊接装置9之前，通过角形托架8、丝杠轴承20及导轨与主体框架5连接，该装置上装有电动打磨机7，并可横向移动，以便作焊前的清理工作；冷压焊接装置9配有独立两墙板，其独立墙板通过螺钉及销钉与主体框架5连接；边缘带开卷装置10的铝制轮盘装在铝制三角板上，通过边缘带传动装置13底座及扁条形托架16用螺钉分别与主体框架5的墙板及冷压焊接装置9的机架91连接；绝缘剪切装置12通过螺钉与主体框架5连接；层绝缘开卷装置19通过法兰与主体框架5的墙板连接，层绝缘传动装置11固装在主体框架5的墙板上；卷绕装置14固定在主体框架5的机座上，其输出端与卷绕主轴15连接传递绕线动力；绕制好的线圈由卷绕机滑动托架17托卸；绝缘滑动托架18通过导轨与层绝缘开卷装置19连接，并可相对层绝缘开卷装置19作轴向移动，手动可调节上下高度，以适应不同的绝缘直径；整边装置21用螺钉固定在主体框架5的前后墙板上，其上整边轮可手动调节，以适应不同尺寸的箔料；释放片复卷机装置23通过其端部支架固定在主体框架5的墙板之上；箔材送料装置1与箔材开卷装置2的电机张力传感器及气动离合器电磁阀的的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25中的ET200分布式I/O模块接脚连接；调偏装置3的测量光栅及电磁阀的的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25中的ET200分布式I/O模块接脚连接；焊前清理装置6的电机接触器及气缸电磁阀的的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；冷压焊接装置9的压机移动装置95的电机变频器及固定压机93、焊接压机94、定位钳99的气（液压）缸电磁阀的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；边缘带传动装置13的电机接触器的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；卷绕装置14的卷绕电机变频器的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；层绝缘开卷装置19的电机接触器及离合器电磁阀的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；整边装置21的气缸电磁阀的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；端部支承装置22的气缸电磁阀的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接；释放片复卷机装置23的气动马达电磁阀的控制信号输出输入端通过控制装置电缆26与控制装置25的控制信号输出输入端连接。箔材送料装置1及箔材开卷装置2的开卷速度与卷绕装置14的绕制速度保持同步，卷绕装置14的导辊、开卷主轴24及端部支承装置22的端部摇臂可通过调偏装置3保持同步轴向联动；卷绕机滑动托架17可相对卷绕主轴15作轴向移动，并可通过手动液压泵进行升降调节，以适应不同的线圈直径；边缘带开卷装置10及层绝缘开卷装置19的开卷速度与卷绕装置14的绕制速度保持同步。

冷压焊接装置9的具体结构如图2所示，由封闭式机架91、横梁92、固定压机93、焊接压机94、压机移动装置95、冷压焊接模具97、定位钳99、工作台100构成，其中：横梁92、压机移动装置95、定位钳99、工作台100均通过螺钉固装在两侧封闭式机架91上，冷压焊接模具97安装在焊接压机94上，固定压机93及焊接压机94上部通过滑块与横梁92上的导轨相连，并可沿导轨在横梁方向移动，焊接压机94与压机移动装置95连接，焊接压机94的移动由压机移动装置95控制，铜（铝）箔96和铜（铝）排98为待加工的工件。铜（铝）排98的定位部分采用气动控制，两侧定位钳99同步联动，最大限度地保证了铜（铝）箔96与铜（铝）排98相对位置定位的准确。由于冷压焊接所需的压力很大，这就需要机床有足够的强度和刚度，冷压焊接装置9采用独特的封闭式机架91与抗弯能力较好的组合型材横梁92构成压焊部分机体，固定压机93和焊接压机94的上部固定在横梁92之上，在压机移动装置95的作用下可以作横向相对运动。工作时，定位钳99定位好铜（铝）排98在工作台100的位置，然后找正铜（铝）箔96与铜（铝）排98的相对位置，根据排箔料的尺寸调节固定压机93的位置，然后将排箔料两者压紧，调节焊接压机94的位置并在冷压焊接模具97上安装合适的冲压头，即可按工艺要求进行冷压操作。冷压焊接模具97各部均由高质量模具钢或合金钢组成，并根据铜（铝）箔与铜（铝）排的尺寸备有多种规格的冲压头（焊头），工作时可按需要更换冲压头，并根据铜铝箔的不同厚度，调整压力大小；独特可靠的快换冲压头设计方式使得模具更换十分容易、便捷。这种独特的冷压焊接方式不仅同一种材料可以连接，甚至铜与铝的连接也同样良好。

本发明中，控制装置采用常规控制方式，其具体结构如图3所示，主要包括卷绕装置电机变频驱动及压机移动装置电机变频驱动、箔材开卷装置张力控制、箔材调偏控制、其它电机及气动液压阀门控制。工作时，箔材开卷装置电机张力传感器发出测量信号，测量信号通过控制卡输入ET200分布式 I/O模块，程序经上位工控机运算，通过控制卡输出至气动电磁阀，驱动箔材开卷装置张力控制箔材开卷装置电机输出恒定张力；箔材调偏装置测量光栅采集信号，信号经控制卡输入至ET200分布式 I/O模块，经上位工控机程序处理后，再输出至液压电磁阀，完成箔材调偏控制；焊接压机通过ET200分布式I/O模块输出信号至液压电磁阀，控制焊接压机动作，完成冷压焊接；设备操作按钮盒信号直接输入ET200分布式I/O模块，程序采集到设备操作按钮盒信号做出相应动作响应；卷绕装置电机双向旋转编码器及压机移动装置电机双向旋转编码器所发出的信号经卷绕装置电机变频驱动及压机移动装置电机变频驱动采集，通过系统总线输入至上位工控机，上位工控机再通过卷绕装置电机变频驱动及压机移动装置电机变频驱动卷绕装置电机及压机移动装置电机按工艺运行。本发明中，控制装置采用西门子Profibus现场总线控制，上位工控机采用西门子面板式工业PC机，控制卡采用西门子ET200分布式I/O模块，通过西门子SIMOVERT运动及矢量控制模块驱动电机实现无级调速及定位功能。上位工控机通过高级语言对ET200分布式I/O模块及卷绕装置电机变频驱动、压机移动装置电机变频驱动进行编程控制, 控制卡与箔绕机的有关部件通过ET200分布式 I/O模块实现电气对接，其它电机及气动液压阀门控制输出则通过ET200分布式I/O模块直接驱动或经接触器等进行控制。

Claims

1.一种带有冷压焊接装置的箔式绕线机，其特征是：在主体框架（5）上设有端部支承装置（22），箔材送料装置（1）与箔材开卷装置（2）及调偏装置（3）共同固装在同一底板上并通过滑块、导轨与主体框架（5）的机座相连，箔材送料装置（1）与箔材开卷装置（2）两者通过链条连接，箔材开卷装置（2）与由端部支承装置（22）支承的开卷主轴（24）连接，托料架（4）固定在主体框架（5）的墙板上，焊前清理装置（6）位于冷压焊接装置（9）之前，通过角形托架（8）、丝杠轴承（20）及导轨与主体框架（5）连接，焊前清理装置（6）上装有电动打磨机（7），冷压焊接装置（9）配有的独立两墙板与主体框架（5）连接，边缘带开卷装置（10）两侧的铝制轮盘分别安装在各自的铝制三角板上，一侧的铝制三角板通过边缘带传动装置（13）的底座用螺钉与主体框架（5）的墙板连接，另一侧的铝制三角板通过扁条形托架（16）用螺钉与冷压焊接装置（9）连接，绝缘剪切装置（12）与主体框架（5）连接，层绝缘开卷装置（19）与主体框架（5）的墙板连接，层绝缘传动装置（11）固装在主体框架（5）的墙板上，卷绕装置（14）固定在主体框架（5）的机座上，其输出端与传递绕制动力的卷绕主轴（15）连接，绕制好的线圈由卷绕机滑动托架（17）托卸，绝缘滑动托架（18）通过导轨与层绝缘开卷装置（19）连接，整边装置（21）固定在主体框架（5）的前后墙板上，释放片复卷机装置（23）通过其端部支架固定在主体框架（5）的墙板之上，箔材送料装置（1）、箔材开卷装置（2）及调偏装置（3）的控制信号输出输入端通过控制装置电缆（26）与控制装置（25）中的ET200分布式I/O模块的接脚连接；焊前清理装置（6）、冷压焊接装置（9）、边缘带传动装置（13）、卷绕装置（14）、层绝缘开卷装置（19）、整边装置（21）、端部支承装置（22）及释放片复卷机装置（23）的控制信号输出输入端通过控制装置电缆（26）与控制装置（25）的控制信号输出输入端连接；所述的冷压焊接装置（9）由封闭式机架（91）、横梁（92）、固定压机（93）、焊接压机（94）、压机移动装置（95）、冷压焊接模具（97）、定位钳（99）、工作台（100）构成，其中：横梁（92）、压机移动装置（95）、定位钳（99）、工作台（100）均固装在两侧机架（91）上，冷压焊接模具（97）安装在焊接压机（94）上，固定压机（93）及焊接压机（94）上部与横梁（92）上的导轨相连，焊接压机（94）与压机移动装置（95）连接。