CN103317063B - 一种高精度螺线绕丝机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度螺线绕丝机，通过绕丝机构、导丝机构、带有力矩电机与磁粉制动器共同作用的放丝机构、工作台驱动机构、带有芯轴拉力调整装置的锁紧机构、对工作台移动的准确控制与闭环反馈位置检测监控的位置检测系统、电气控制系统的协调运动，高精度绕制出丝材或带材螺线，螺线形式包括丝材或带材的等螺距、渐变螺距、跳变螺距、混合螺距以及带材的立绕的多形式，且螺距误差小于2μm。高精度螺线绕丝机还设有丝材或带材的加热装置，在丝材或带材绕到芯轴上之前通过加热，使材质较硬的丝材或带材容易变形，以达到绕制的目的。本发明螺线绕丝机成本较低，满足通讯企业、国防工业对多形式、高精度螺线生产的需求。

Description

一种高精度螺线绕丝机

技术领域

本发明涉及通信器材设备领域，具体地说,涉及一种生产通信设备螺线的高精度绕丝机。

背景技术

发明专利CN102693830中公开了一种线圈绕制机，其特点是床身的左侧安装有电机，电机的输出轴和用于固定线圈骨架的卡盘相连，电机右侧的床身上横向布置有导轨，导轨的左侧布置有托板，导轨的右侧布置有用于固定线圈骨架轴向位置的顶针，在托板的外侧固定连接有纵向布置的导线槽，能够实现各种扁形铜线立绕。因没有采用数控系统和必要的辅助装置，绕制螺旋线的形式单一、螺旋线螺距精度不高。

在专利202332776中描述了一种直线电机排线式行波管螺旋线绕制机，该螺旋线绕制机采用旋转电机驱动绕线机构和直线电机驱动工作台移动，工作台上安装有调整绕材螺距的摆角台，摆角台上安装有以磁滞制动器调节绕材张力的放线机构。因采用直线电机驱动，绕制出的螺旋线螺距精度较高，但成本也较高。放线机构虽有磁滞制动器调节绕材张力，但当张力过大绕材在放线轮上滑动时，磁滞制动器会失去调整张力的作用。绕线机构缺少芯杆拉力调整装置，芯杆拉力过大或不足将会造成芯杆变细或在绕制时发生弯曲，不易保证绕制精度。

发明内容

为了克服现有绕线技术中存在的绕制螺线的形式单一,不易保证绕制螺线螺距精度的问题，本发明提出一种高精度螺线绕丝机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机架、石座、支座，其中还包括绕丝机构、放丝机构、工作台驱动机构、锁紧机构、导丝机构、位置检测系统、电气控制系统，石座固定安装在机架上，支座位于石座上面，机架、石座、支座为其他各部件提供支撑；

a.绕丝机构包括主轴驱动伺服电机、主轴弹簧夹头、电机座、主轴座、弹性联轴器、底座、移动平台、主轴、芯轴，主轴驱动伺服电机固定在电机座上，主轴弹簧夹头位于主轴端孔内，主轴安装在主轴座上，两个主轴驱动伺服电机和两个主轴弹簧夹头分别固定安装在底座上和移动平台上，主轴驱动伺服电机通过弹性联轴器与主轴一端连接，两个主轴驱动伺服电机同步驱动两个主轴弹簧夹头转动带动芯轴旋转绕制螺线；

b.放丝机构包括力矩电机、磁粉制动器、磁粉制动器安装座、转动板、销轴、锁紧螺钉、铜轮、大导轮、箱体、小导轮、放线轮、刻度盘,转动板与工作台通过销轴连接，刻度盘固定在工作台上,放丝机构与工作台通过锁紧螺钉固定；力矩电机安装在箱体上,放线轮固定在力矩电机输出轴上；磁粉制动器安装座安装在箱体一侧，磁粉制动器位于磁粉制动器安装座内；大导轮和铜轮分别固连在箱体另一侧上部；小导轮与磁粉制动器的输出轴连接，通过磁粉制动器恒张力控制绕线的拉紧力；

c.工作台驱动机构包括丝杠驱动伺服电机、丝杠联轴器、伺服电机座、螺母挡板、螺母固定座、滚珠丝杠螺母、滚珠丝杠、预紧装置、工作台、滚动导轨；丝杠驱动伺服电机安装在伺服电机座上，伺服电机座固连在支座上，丝杠驱动伺服电机输出轴通过丝杠联轴器与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠另一端与预紧装置连接固定在支座上；滚珠丝杠螺母通过螺母挡板与螺母固定座连接，螺母固定座位于工作台底部，工作台通过滑块安装在滚动导轨上；

d.锁紧机构包括拉力调整装置、齿轮、顶板、滑块、直角弯板、侧板、限位轴承、齿条、齿条连接板、齿条安装座、手轮、手柄座、锁紧手柄、轴、中间套、中间套连接板、制动套；锁紧机构通过滑块和侧板上的限位轴承安装在滚动导轨上，滑块固定在直角弯板下面，两个直角弯板分别安装在顶板两端部下面；侧板固定在顶板下面与轴的一端固连，两个限位轴承位于侧板下端部；齿条固定在齿条连接板上且与齿轮啮合，齿条连接板与齿条安装座固连安装在支座上；制动套固定在轴上位于中间套内，锁紧手柄通过手柄座与制动套连接，中间套连接板与中间套连接安装在直角弯板上，中间套连接板另一端与手轮固连；拉力调整装置一端固定在顶板上，另一端安装在移动平台上，锁紧机构通过拉力调整装置带动移动平台移动，调节两个主轴弹簧夹头的距离。

所述主轴弹簧夹头包括弹簧夹头、螺纹套、销轴、小锥齿轮、主轴、大锥齿轮套、大锥齿轮、夹头座，夹头座固定在主轴端盲孔内，主轴端盲孔为台阶孔，夹头座轴向设有锥形孔，弹簧夹头锥形端与夹头座锥形孔配合，弹簧夹头另一端有外螺纹与固连在大锥齿轮套上的大锥齿内螺纹配合连接，三个小锥齿轮与三个螺纹套配合通过销轴安装在主轴端侧面孔内，小锥齿轮与大锥齿轮相啮合。

所述预紧装置由碟形弹簧、丝杠预紧座、丝杠预紧套、预紧轴承座、预紧装置挡板、预紧轴承组成，丝杠预紧套与丝杠预紧座固连位于滚珠丝杠上，预紧装置挡板安装在滚珠丝杠的端部，预紧轴承固定在预紧轴承座内位于滚珠丝杠轴肩部位，预紧轴承座与丝杠预紧座通过碟形弹簧相互作用传递滚珠丝杠预紧拉力。

所述拉力调整装置包括安装板、弹簧套、弹簧、弹簧轴、螺母、螺母座、滚花手轮，弹簧位于弹簧轴上固定在弹簧套内，弹簧套与安装板固连，安装板固定在移动平台上，弹簧轴另一端穿过螺母与螺母座，然后与滚花手轮固连，螺母座固定在顶板上。

所述位置检测系统由固定在工作台上的刻度盘与固定在支座上的光栅尺组成，实现对工作台移动的准确控制与闭环反馈位置检测监控。

所述电气控制系统用于控制主轴驱动伺服电机和丝杠驱动伺服电机驱动绕丝机构与工作台驱动机构协调运动绕制出丝材螺线或带材螺线任一种。

所述导丝机构包括导丝嘴和安装座，导丝嘴将放丝机构输送的绕材以一定角度和方向绕到芯轴上，实现丝材或带材的等螺距、渐变螺距、跳变螺距、混合螺距任一种。

本发明高精度螺线绕丝机，通过绕丝机构、导丝机构、带有力矩电机与磁粉制动器共同作用的放丝机构、工作台驱动机构、带有芯轴拉力调整装置的锁紧机构、对工作台移动的准确控制与闭环反馈位置检测系统、电气控制系统的协调运动绕制出丝材螺线或带材螺线，实现绕材的多形式、高精度绕制。螺线绕丝机还设置有丝材或带材的加热装置，在丝材或带材绕到芯轴上之前通过加热，使材质较硬的丝材或带材更容易变形，以达到绕制的目的。高精度螺线绕丝机满足通信设备螺线绕制的需求，而且设备成本较低；可绕制出的螺线形式包括丝材或带材的等螺距、渐变螺距、跳变螺距、混合螺距以及带材的立绕等形式，而且螺距误差小于2μm。满足通讯企业、国防工业对多形式、高精度螺线生产的需要。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种高精度螺线绕丝机作进一步的详细描述。

图1为本发明高精度螺线绕丝机结构示意图。

图2为本发明高精度螺线绕丝机结构俯视图。

图3为本发明的绕丝机构俯视图。

图4为本发明的主轴弹簧夹头剖视图。

图5为本发明的放丝机构俯视图。

图6为本发明的工作台驱动机构主视图。

图7为本发明的预紧装置剖视图。

图8为本发明的手轮锁紧机构示意图。

图9为本发明的制动套剖视图。

图10为本发明的拉力调整装置剖视图。

图中:

1.机架 2.石座 3.支座 4.左限位器 5.左限位器挡板 6.导丝嘴7.右限位器挡板 8.右限位器 9.齿条安装座 10.芯轴 11.齿条连接板 12.工作台13.刻度盘 14.光栅尺 15.滚动导轨 16.主轴驱动伺服电机 17.主轴弹簧夹头18.电机座 19.主轴座 20.弹性联轴器 21.移动平台 22.底座 23.力矩电机24.磁粉制动器 25.磁粉制动器安装座 26.转动板 27.销轴 28.锁紧螺钉29.铜轮 30.大导轮 31.箱体 32.小导轮 33.放线轮 34.丝杠驱动伺服电机35.丝杠联轴器 36.伺服电机座 37.螺母挡板 38.螺母固定座 39.滚珠丝杠螺母40.滚珠丝杠 41.预紧装置 42.手轮 43.手柄座 44.锁紧手柄 45.拉力调整装置46.轴 47.齿轮 48.顶板 49.滑块 50.直角弯板 51.侧板 52.限位轴承 53.齿条54.中间套 55.中间套连接板 56.手轮手柄 57.制动套 58.弹簧夹头 59.螺纹套60.销轴 61.小锥齿轮 62.主轴 63.大锥齿轮套 64.大锥齿轮 65.夹头座66.碟形弹簧 67.丝杠预紧座 68.丝杠预紧套 69.预紧轴承座 70.预紧装置挡板71.预紧轴承 72.安装板 73.弹簧套 74.弹簧 75.弹簧轴 76.螺母 77.螺母座78.滚花手轮

具体实施方式

本实施例是一种高精度螺线绕丝机。

参阅图1、图2、图3，高精度螺线绕丝机包括机架1、石座2、支座3、绕丝机构、放丝机构、导丝机构、工作台驱动机构、锁紧机构、位置检测系统和电气控制系统；石座2固定安装在机架1上，支座3位于石座2上面，绕丝机构、工作台驱动机构、锁紧机构依次安装在支座3上。放丝机构和导丝机构通过螺钉安装在工作台12上。

绕丝机构包括芯轴10、两个主轴驱动伺服电机16、两个主轴弹簧夹头17、电机座18、主轴座19、两个弹性联轴器20、移动平台21、底座22、左限位器4、左限位器挡板5、导丝嘴6、右限位器挡板7、右限位器8；主轴驱动伺服电机16固定在电机座18上，主轴弹簧夹头17安装在主轴62端孔内，主轴62通过轴承安装在主轴座19上，两个主轴驱动伺服电机16和两个主轴弹簧夹头17分别固定安装在底座22上和移动平台21上，主轴62一端通过弹性联轴器20与主轴驱动伺服电机16输出轴连接，两个主轴驱动伺服电机同步驱动两个主轴弹簧夹头转动带动芯轴10旋转绕制螺线。工作台12的两端有左限位器挡板5和右限位器挡板7，底座22上部设置有左限位器4，在移动平台21上设置有右限位器8，导丝嘴6通过安装座固定在工作台12上。

如图4所示，主轴弹簧夹头17包括弹簧夹头58、三个螺纹套59、三个销轴60、三个小锥齿轮61、主轴62、大锥齿轮套63、大锥齿轮64、夹头座65；夹头座65固定安装在主轴62端盲孔内，主轴62端盲孔为台阶孔，夹头座65轴向设有锥形孔，弹簧夹头58锥形端与夹头座65锥形孔配合；弹簧夹头58另一端有外螺纹与固连在大锥齿轮套63上的大锥齿轮64内螺纹配合连接，三个小锥齿轮分别与三个螺纹套配合通过销轴安装在主轴62端侧面孔内，小锥齿轮61与大锥齿轮64相啮合，带动大锥齿轮64转动，通过大锥齿轮64内螺纹与弹簧夹头58外螺纹相互作用使弹簧夹头58相对夹头座65移动。弹簧夹头58相对夹头座65的相对移动可使弹簧夹头58的内孔直径变大或缩小，以夹持不同直径的芯轴10。

如图2、图5所示，放丝机构包括力矩电机23、磁粉制动器24、磁粉制动器安装座25、转动板26、销轴27、锁紧螺钉28、铜轮29、大导轮30、箱体31、小导轮32、放线轮33、刻度盘13；转动板26与工作台12通过销轴27连接并可相对转动。刻度盘13固定在工作台12上。放丝机构通过锁紧螺钉28与工作台12固定。力矩电机23安装在箱体31上。放线轮33固定安装在力矩电机23输出轴上；磁粉制动器安装座25固定安装在箱体31一侧，磁粉制动器24位于磁粉制动器安装座25内；大导轮30和铜轮29分别固定连接在箱体31另一侧上部；小导轮32与磁粉制动器24的输出轴连接，通过磁粉制动器24恒张力控制绕线的拉紧力。导丝机构起导丝作用，包括导丝嘴和安装座，导丝嘴6将放丝机构输送来的绕材以一定角度和方向绕到芯轴10上，实现丝材或带材的等螺距、渐变螺距、跳变螺距、混合螺距以及带材的立绕。

如图2、图6所示，工作台驱动机构包括丝杠驱动伺服电机34、丝杠联轴器35、伺服电机座36、螺母挡板37、螺母固定座38、滚珠丝杠螺母39、滚珠丝杠40、预紧装置41、工作台12、滚动导轨15；丝杠驱动伺服电机34安装在伺服电机座36上，伺服电机座36固连在支座3上，丝杠驱动伺服电机34输出轴通过丝杠联轴器35与滚珠丝杠40连接，驱动滚珠丝杠40转动。滚珠丝杠40另一端与预紧装置41连接固定在支座3上。滚珠丝杠螺母39通过螺母挡板37与螺母固定座38连接，螺母固定座38安装工作台12的底部，工作台12通过滑块安装在滚动导轨15上。

如图7所示，预紧装置41由碟形弹簧66、丝杠预紧座67、丝杠预紧套68、预紧轴承座69、预紧装置挡板70、预紧轴承71组成；丝杠预紧套68与丝杠预紧座67固定连接安装在滚珠丝杠40上，预紧装置挡板70安装在滚珠丝杠40的端部并限制预紧轴承71的轴向移动。预紧轴承71固定在预紧轴承座69内位于滚珠丝杠40轴肩部位，预紧轴承座69与丝杠预紧座67通过碟形弹簧66相互作用传递滚珠丝杠40预紧拉力。安装时先将碟形弹簧依次安装在丝杠预紧套68内，预紧轴承座69安装在丝杠预紧套68内，并将预紧轴承71固连在丝杠预紧套68内。将丝杠预紧套68通过螺纹旋入丝杠预紧座67内，将滚珠丝杠40一端穿入预紧轴承71孔内，然后将预紧装置挡板70通过螺钉固连在滚珠丝杠40端部，将丝杠预紧座67通过螺栓安装在支座3上。用扳手转动丝杠预紧套68，对滚珠丝杠40进行预紧并调整预紧力的大小。

参见图2、图8、图9，锁紧机构包括拉力调整装置45、齿轮47、顶板48、两个滑块49、两个直角弯板50、侧板51、两个限位轴承52、齿条53、齿条连接板11、齿条安装座9、手轮42、手柄座43、锁紧手柄44、轴46、中间套54、中间套连接板55、制动套57；锁紧机构通过滑块49和侧板51上的限位轴承52安装在滚动导轨15上。滑块49固定在直角弯板50下面，两个直角弯板分别安装在顶板48两端部下面。侧板51固定在顶板48下面与轴46的一端固连，两个限位轴承52位于侧板51下端部。齿条53固定在齿条连接板11上且与齿轮47啮合，齿条连接板11与齿条安装座9固定连接安装在支座3上；制动套57固定在轴46上位于中间套54内，锁紧手柄44通过手柄座43与制动套57连接，中间套连接板55与中间套54连接安装在直角弯板50上，中间套连接板55另一端与手轮42固连。拉力调整装置45一端固定在顶板48上，另一端安装在移动平台21上，锁紧机构通过拉力调整装置45带动移动平台21移动，调节两个主轴弹簧夹头17的距离。转动手柄44调节制动套57与轴46之间的间隙，通过摩擦力的作用实现锁紧机构的锁紧功能。

如图10所示，拉力调整装置45包括安装板72、弹簧套73、弹簧74、弹簧轴75、螺母76、螺母座77、滚花手轮78；弹簧74位于弹簧轴75上固定在弹簧套73内，弹簧套73与安装板72固定连接，安装板72通过螺钉固定在移动平台21上，弹簧轴75另一端穿过螺母76和螺母座77，然后与滚花手轮78固定连接，螺母座77固定安装在顶板48上。旋转螺母76调整弹簧74预压缩程度，可调节芯轴10的拉紧力。

本发明高精度螺线绕丝机通过固定在工作台12上的刻度盘13和固定在支座3上的光栅尺14组成的位置检测系统，实现对工作台移动的准确控制与闭环反馈位置检测监控。电气控制系统用于控制主轴驱动伺服电机和丝杠驱动伺服电机驱动绕丝机构与工作台驱动机构协调运动绕制出丝材螺线或带材螺线；并通过导丝机构将放丝机构输送的绕材以一定角度和方向绕到芯轴上，实现丝材或带材的等螺距、渐变螺距、跳变螺距、混合螺距任一种。

Claims (7)

1.一种高精度螺线绕丝机，包括机架、石座、支座，其特征在于:还包括绕丝机构、放丝机构、工作台驱动机构、锁紧机构、导丝机构、位置检测系统、电气控制系统，石座固定安装在机架上，支座位于石座上面，机架、石座、支座为其他各部件提供支撑；

a.绕丝机构包括主轴驱动伺服电机、主轴弹簧夹头、电机座、主轴座、弹性联轴器、底座、移动平台、主轴、芯轴，主轴驱动伺服电机固定在电机座上，主轴弹簧夹头位于主轴端孔内，主轴安装在主轴座上，两个主轴驱动伺服电机和两个主轴弹簧夹头分别固定安装在底座上和移动平台上，主轴驱动伺服电机通过弹性联轴器与主轴一端连接，两个主轴驱动伺服电机同步驱动两个主轴弹簧夹头转动带动芯轴旋转绕制螺线；

b.放丝机构包括力矩电机、磁粉制动器、磁粉制动器安装座、转动板、销轴、锁紧螺钉、铜轮、大导轮、箱体、小导轮、放线轮、刻度盘,转动板与工作台通过销轴连接，刻度盘固定在工作台上,放丝机构与工作台通过锁紧螺钉固定；力矩电机安装在箱体上,放线轮固定在力矩电机输出轴上；磁粉制动器安装座安装在箱体一侧，磁粉制动器位于磁粉制动器安装座内；大导轮和铜轮分别固连在箱体另一侧上部；小导轮与磁粉制动器的输出轴连接，通过磁粉制动器恒张力控制绕线的拉紧力；

c.工作台驱动机构包括丝杠驱动伺服电机、丝杠联轴器、伺服电机座、螺母挡板、螺母固定座、滚珠丝杠螺母、滚珠丝杠、预紧装置、工作台、滚动导轨；丝杠驱动伺服电机安装在伺服电机座上，伺服电机座固连在支座上，丝杠驱动伺服电机输出轴通过丝杠联轴器与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠另一端与预紧装置连接固定在支座上；滚珠丝杠螺母通过螺母挡板与螺母固定座连接，螺母固定座位于工作台底部，工作台通过滑块安装在滚动导轨上；

d.锁紧机构包括拉力调整装置、齿轮、顶板、滑块、直角弯板、侧板、限位轴承、齿条、齿条连接板、齿条安装座、手轮、手柄座、锁紧手柄、轴、中间套、中间套连接板、制动套；锁紧机构通过滑块和侧板上的限位轴承安装在滚动导轨上，滑块固定在直角弯板下面，两个直角弯板分别安装在顶板两端部下面；侧板固定在顶板下面与轴的一端固连，两个限位轴承位于侧板下端部；齿条固定在齿条连接板上且与齿轮啮合，齿条连接板与齿条安装座固连安装在支座上；制动套固定在轴上位于中间套内，锁紧手柄通过手柄座与制动套连接，中间套连接板与中间套连接安装在直角弯板上，中间套连接板另一端与手轮固连；拉力调整装置一端固定在顶板上，另一端安装在移动平台上，锁紧机构通过拉力调整装置带动移动平台移动，调节两个主轴弹簧夹头的距离。

2.根据权利要求1所述的高精度螺线绕丝机，其特征在于:所述主轴弹簧夹头包括弹簧夹头、螺纹套、销轴、小锥齿轮、主轴、大锥齿轮套、大锥齿轮、夹头座，夹头座固定在主轴端盲孔内，主轴端盲孔为台阶孔，夹头座轴向设有锥形孔，弹簧夹头锥形端与夹头座锥形孔配合，弹簧夹头另一端有外螺纹与固连在大锥齿轮套上的大锥齿轮内螺纹配合连接，三个小锥齿轮与三个螺纹套配合通过销轴安装在主轴端侧面孔内，小锥齿轮与大锥齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的高精度螺线绕丝机，其特征在于:所述预紧装置由碟形弹簧、丝杠预紧座、丝杠预紧套、预紧轴承座、预紧装置挡板、预紧轴承组成，丝杠预紧套与丝杠预紧座固连位于滚珠丝杠上，预紧装置挡板安装在滚珠丝杠的端部，预紧轴承固定在预紧轴承座内位于滚珠丝杠轴肩部位，预紧轴承座与丝杠预紧座通过碟形弹簧相互作用传递滚珠丝杠预紧拉力。

4.根据权利要求1所述的高精度螺线绕丝机，其特征在于:所述拉力调整装置包括安装板、弹簧套、弹簧、弹簧轴、螺母、螺母座、滚花手轮，弹簧位于弹簧轴上固定在弹簧套内，弹簧套与安装板固连，安装板固定在移动平台上，弹簧轴另一端穿过螺母与螺母座，然后与滚花手轮固连，螺母座固定在顶板上。

5.根据权利要求1所述的高精度螺线绕丝机，其特征在于:所述位置检测系统由固定在工作台上的刻度盘与固定在支座上的光栅尺组成，实现对工作台移动的准确控制与闭环反馈位置检测监控。

6.根据权利要求1所述的高精度螺线绕丝机，其特征在于:所述电气控制系统用于控制主轴驱动伺服电机和丝杠驱动伺服电机驱动绕丝机构与工作台驱动机构协调运动绕制出丝材螺线或带材螺线任一种。

7.根据权利要求1所述的高精度螺线绕丝机，其特征在于:所述导丝机构包括导丝嘴和安装座，导丝嘴将放丝机构输送的绕材以一定角度和方向绕到芯轴上，实现丝材或带材的等螺距、渐变螺距、跳变螺距、混合螺距任一种。