CN112002550A - 线圈绕制的智能拉紧装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器绕线技术领域，公开了一种线圈绕制的智能拉紧装置和控制方法，其中，所述线圈绕制的智能拉紧装置包括壳体、压紧组件，所述压紧组件包括第一驱动件、弹簧、第一安装座、第一轴以及凸轮；所述第一驱动件的固定端与所述壳体固定连接，所述弹簧的两端分别与所述第一驱动件的活动端和所述第一安装座固定连接，所述第一轴穿设于所述第一安装座上与所述凸轮同轴设置；所述凸轮沿其周向设置有用于通过铜导线的第一弧形槽；多个所述压紧组件中至少包含一对以所述第一弧形槽相对的对立方式设置的压紧组件。通过上述技术的设置，使得铜导线的表面不会受到损害；与此同时，又能使得铜导线得以拉紧。

Description

线圈绕制的智能拉紧装置和控制方法

技术领域

本发明涉及变压器绕线技术领域，具体地涉及一种线圈绕制的智能拉紧装置和控制方法。

背景技术

由于各行业对于变压器的制造质量要求越来越高,尤其是对线圈的要求更高，为了提高其抗短路能力等要求，要求线圈绕制要紧实。其中，轴向要靠紧、径向要实现零裕度。而现有变压器行业因线圈结构特点，大部分采用卧式绕线机绕制线圈，存在着线圈绕制的径向不实，轴向靠的不紧，或铜线截面被拉细的问题，其原因是无拉紧装置，或拉紧位置不正确(线架锁紧)，或拉紧力大小控制失当(或大或小)。

CN 102468047 B公开了一种变压器线圈绕制的拉紧装置，安装在绕线机与铜导线盘支架之间，拉紧装置的下部是机座，其特点是：机座上部设有导轨；导轨上设有能移动的导轨滑座，导轨滑座上面设有滚轴、导轨滑座的两侧面设有滚动轴承，以实现导轨滑座在导轨的定位及移动；导轨滑座上安装有压紧装置，压紧装置的前、后支辊及支板均固定在导轨滑座的平板上，压紧装置的前、后压辊及压板与前、后气缸及主气缸连接，前、后气缸和主气缸均固定在压紧装置的立板上；压紧装置立板连同前、后气缸和主气缸、及前、后压辊和压板采用可翻转结构，前、后气缸及主气缸分别设有由压力表及开关控制的气路。该发明通过采用气动压紧，实现铜导线拉紧和靠紧，达到了线圈紧实的目的。

但该发明通过支板和压板以及主气缸对铜导线压紧，铜导线被拉出压紧装置的过程其外表面与支板和压板产生摩擦，尤其是具有压紧的压力的情况下，铜导线的外表面会受到较大的磨损，进而影响的产品的外观甚至影响产品的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种线圈绕制的智能拉紧装置和控制方法，该发明能够解决现有技术中存在的问题：在绕线的过程中，对铜导线压紧的过程中会损伤铜导线的外表面。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种线圈绕制的智能拉紧装置，所述线圈绕制的智能拉紧装置包括壳体、至少一对压紧组件，所述压紧组件包括第一驱动件、弹簧、第一安装座、第一轴以及凸轮；

所述第一驱动件的固定端与所述壳体固定连接，所述弹簧的两端分别与所述第一驱动件的活动端和所述第一安装座固定连接，所述第一轴穿设于所述第一安装座上与所述凸轮同轴设置；

所述凸轮沿其周向设置有用于通过铜导线的第一弧形槽；

任意一对所述压紧组件中包含一对以所述第一弧形槽相对的方式对立设置的压紧组件。

通过上述技术的设置，压紧组件采用了凸轮的方式，通过凸轮的旋转适应铜导线的移动，使得铜导线的表面不会受到损害；与此同时，在凸轮旋转过程中，其周缘到第一轴之间的距离的变化使得将凸轮和铜导线之间的摩擦力转化为凸轮克服弹簧旋转的阻力，使得铜导线得以拉紧。

进一步地，所述第一弧形槽上设置有与其形状相适应的摩擦环。

进一步地，所述弹簧的外周设置有导向结构，所述导向结构包括外筒和内筒，所述外筒与所述第一驱动件的固定端固定连接，所述内筒与所述第一安装座固定连接，所述外筒套设于所述内筒上可沿所述内筒的轴向移动。

进一步地，所述线圈绕制的智能拉紧装置还包括凸轮同步转向结构以及固定结构；

所述凸轮上设置有环绕于所述第一轴周向的环形槽，所述凸轮同步转向结构的两端分别与对立的所述凸轮上的所述环形槽滑动连接，所述固定结构的两端分别与所述凸轮同步转向结构和所述第一安装座固定连接。

进一步地，所述同步转向结构包括连接杆、箱体、旋转轴以及齿轮；

所述旋转轴穿设于所述箱体中，所述齿轮与所述旋转轴同轴设置，所述齿轮和所述旋转轴皆位于所述箱体内；所述连接杆的一端与所述环形槽滑动连接，所述连接杆的另一端上设置多个轮齿，所述连接杆与所述齿轮啮合；

所述旋转轴的轴线与第一轴的轴线相平行。进一步地，所述环形槽的横截面为“凸”形，所述连接杆与所述环形槽相配合的一端连接有滚轮。

进一步地，所述固定结构包括固定管和滑动杆；

所述固定管与所述第一安装座固定连接，所述固定管中具有滑动空间，所述滑动杆的一端与所述箱体固定连接，所述滑动杆的另一端位于所述滑动空间内。

进一步地，所述线圈绕制的智能拉紧装置还包括至少一个铜导线整平组件，所述铜导线整平组件包括第二驱动件和两组导向件，所述导向件包括第二安装座、第二轴以及导向轮；

所述第二驱动件的固定端与所述壳体固定连接，所述第二驱动件的活动端与其中一所述导向件的所述第二安装座固定连接，所述第二轴穿设于所述第二安装座上与所述导向轮同轴设置；

所述导向轮上沿其周向设置有第二弧形槽；两组导向件以第二弧形槽相对的对立方式设置。

本发明第二方面提供一种用于控制所述线圈绕制的智能拉紧装置的方法，所述控制方法包括：

根据第二驱动件的伸长距离控制第一驱动件的伸缩以使得经过凸轮和导向轮的铜导线处于水平状态。

通过上述技术方案的设置，使得铜导线在线圈绕制的智能拉紧装置中一直处于平直的状态，从而提高了铜导线绕制时的紧密度。

进一步地，所述控制方法包括和设置在第二驱动件和第二安装座之间的压力传感器和与第一驱动件、第二驱动件以及压力传感器电连接的控制器：

S1：凸轮和导向轮上穿入铜导线后，控制器控制第二驱动件的活动端伸长；

S2：第二驱动件的活动端伸长至铜导线的表面后继续驱动，直至压力传感器检测到的压力到了预定值；

S3：压力传感器将信号传输给控制器，控制器停止第二驱动件的驱动；

S4：控制器通过第二驱动件伸长的距离计算出第一驱动件伸缩距离；

S5：控制器控制一对压紧组件中的其中一第一驱动件，调整其伸缩的长度使得铜导线处于水平状态。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明线圈绕制的智能拉紧装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为图2的A处放大图；

图4为图1的右视图；

图5为图4沿A-A的剖视图；

图6为图5的B处放大图。

附图标记说明

1壳体 2压紧组件

21第一驱动件 22弹簧

23第一安装座 24第一轴

25凸轮 26第一弧形槽

31外筒 32内筒

41连接杆 42箱体

43旋转轴 44齿轮

51固定管 52滑动杆

6铜导线整平组件 61第二驱动件

62第二安装座 63第二轴

64导向轮 65第二弧形槽

27环形槽 45滚轮

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。

为了解决背景技术中存在的问题：在绕线的过程中，对铜导线压紧的过程中会损伤铜导线的外表面，如图1-图6所示，本发明第一方面提供一种线圈绕制的智能拉紧装置，所述线圈绕制的智能拉紧装置包括壳体1、至少一对压紧组件2，所述压紧组件2包括第一驱动件21、弹簧22、第一安装座23、第一轴24以及凸轮25；

所述第一驱动件21的固定端与所述壳体1固定连接，所述弹簧22的两端分别与所述第一驱动件21的活动端和所述第一安装座23固定连接，所述第一轴24穿设于所述第一安装座23上与所述凸轮25同轴设置；

所述凸轮25沿其周向设置有用于通过铜导线的第一弧形槽26；

任意一对所述压紧组件2中包含一对以所述第一弧形槽26相对的方式对立设置的压紧组件2。在如图1所述的实施方式中，所述压紧组件2的数量为2组，即1对。

通过上述技术的设置，压紧组件2采用了凸轮25的方式，通过凸轮25的旋转适应铜导线的移动，使得铜导线的表面不会受到损害；与此同时，在凸轮25旋转过程中，其周缘到第一轴24之间的距离的变化使得将凸轮25和铜导线之间的摩擦力转化为凸轮25克服弹簧22旋转的阻力，也就是说将拉紧铜导线的力通过凸轮25转化为弹簧22压紧的力，使得铜导线得以拉紧。

优选地，所述凸轮25周缘距离所述第一轴24的所构成的最短直线和最长直线的夹角为90°～120°，该设置能够延长凸轮25旋转阻力逐渐增加的时间，缩短凸轮25旋转阻力逐渐减少的时间，从而使得在绕制铜导线时，拉紧的效果较好。

优选地，所述壳体1上可拆卸设置有壳体盖，所述壳体盖的材质为透明材料；需要说明的是，为了通过附图清楚地演示结构，所述壳体盖在附图中未显示

需要说明的是，所述壳体1上开设有可供所述铜导线通过的通孔。

所述壳体1的下表面设有滑动导轨槽，该滑动导轨与所述通孔相垂直；所述滑动导轨槽能够与滑动导轨相配合，用于驱动本发明如图2所述前后运动，进而使得铜导线一圈圈相互紧靠。

为了保证铜导线与所述凸轮25之间的具有足够大的摩擦力，所述第一弧形槽26上设置有与其形状相适应的摩擦环；优选的，所述摩擦环的材质包括橡胶。

为了使得弹簧22仅在竖直方向产生形变，限制弹簧22向其他方向形变，在优选的情况下，所述弹簧22的外周设置有导向结构，所述导向结构包括外筒31和内筒32，所述外筒31与所述第一驱动件21的固定端固定连接，所述内筒32与所述第一安装座23固定连接，所述外筒31套设于所述内筒32上可沿所述内筒32的轴向移动；进一步地，为了防止弹簧22发生扭转，在优选的情况下，所述外筒31上设置有导向杆，所述内筒32上设置有与所述导向杆形状相适应的导向槽，所述导向杆位嵌于所述导向槽之中。

为了使得以第一环形槽相对的两凸轮23与导线相接触的点到各自的第一轴24之间的距离相同，在优选的情况下，所述线圈绕制的智能拉紧装置还包括凸轮同步转向结构以及固定结构；

所述凸轮25上设置有环绕于所述第一轴24周向的的环形槽27，所述凸轮同步转向结构的两端分别与对立的所述凸轮25上的所述环形槽27滑动连接，所述固定结构的两端分别与所述凸轮同步转向结构和所述第一安装座23固定连接。

作为所述同步转向结构的优选的实施方式，所述同步转向结构包括连接杆41、箱体42、旋转轴43以及齿轮44；

所述旋转轴43穿设于所述箱体42中，所述齿轮44与所述旋转轴43同轴设置，所述齿轮44和所述旋转轴43皆位于所述箱体42内；所述连接杆41的一端与所述环形槽27滑动连接，所述连接杆41的另一端上设置多个轮齿，所述连接杆41与所述齿轮44啮合；

所述旋转轴43的轴线与第一轴24的轴线相平行；

需要说明的是，在两凸轮25不断旋转的状态下，两个所述环形槽27之间的最短距离也在不断发生改变，在上述技术方案中，在齿轮44的两侧分别啮合有连接两凸轮25的连接杆41，使得两个连接杆41的运动同时且等距进行，从而限制两凸轮25，使得两凸轮25与铜导线接触的点到第一轴之间的距离相等；因此该设置能够保证两凸轮25运行状态相同，进而使得方便后续控制器的控制。

作为滑动连接的一种优选的实施方式，所述环形槽27的横截面为“凸”形，所述连接杆41与所述环形槽27相配合的一端连接有滚轮45；该设置能能够减少所述连接杆41和环形槽27的摩擦力，从而使得连接杆41更敏锐地感知两凸轮25与铜导线接触的点到第一轴之间的距离的变化。

为了使得所述同步转向结构处于横向方向的维度上保持不动，在优选的情况下，所述固定结构包括固定管51和滑动杆52；

所述固定管51与所述第一安装座23固定连接，所述固定管51中具有滑动空间，所述滑动杆52的一端与所述箱体42固定连接，所述滑动杆52的另一端位于所述滑动空间内；所述滑动杆52可以在滑动空间内直线滑动；通过上述技术方案的设置，使得同步转向结构在横向方向上的维度稳定，同时使得同步转向结构在纵向方向上能够适应两个凸轮25之间的距离变化，从而可以适应凸轮25与铜导线的接触点到第一轴24的距离不断变化的过程。

为了保证在本装置中呈平直的状态，以使得所述绕制铜导线时能够更加整齐和紧密，在优选的情况下，所述线圈绕制的智能拉紧装置还包括至少一个铜导线整平组件6，优选地，本实施方式中，铜导线整平组件6的数量为4组，4组所述铜导线整平组件6分别设于所述压紧组件2的两侧，第二安装座62能够为第一安装座23的两侧进行限位，以保证压紧组件2运行的平稳；所述铜导线整平组件6包括第二驱动件61和两组导向件，所述导向件包括第二安装座62、第二轴63以及导向轮64；

所述第二驱动件61的固定端与所述壳体1固定连接，所述第二驱动件61的活动端与其中一所述导向件的所述第二安装座62固定连接，所述第二轴63穿设于所述第二安装座62上与所述导向轮64同轴设置；

所述导向轮64上沿其周向设置有第二弧形槽65；两组导向件以第二弧形槽65相对的对立方式设置；优选地，所述第二弧形槽65上设置有与其形状相适应的摩擦环；优选器，所述摩擦环的材质包括橡胶。

需要说明的是，所述第一驱动件21和所述第二驱动件61选用气缸。

本发明第二方面提供一种用于控制所述线圈绕制的智能拉紧装置的方法，所述控制方法包括：

根据第二驱动件61的伸长距离控制第一驱动件21的伸缩以使得经过凸轮25和导向轮64的铜导线处于水平状态。

通过上述技术方案的设置，使得铜导线在线圈绕制的智能拉紧装置中一直处于平直的状态，从而提高了铜导线绕制时的紧密度。

进一步地，所述控制方法包括和设置在第二驱动件61和第二安装座62之间的压力传感器和与第一驱动件21、第二驱动件61以及压力传感器电连接的控制器：

S1：凸轮25和导向轮64上穿入铜导线后，控制器控制第二驱动件61的活动端伸长；

S2：第二驱动件61的活动端伸长至铜导线的表面后继续驱动，直至压力传感器检测到的压力到了预定值；

S3：压力传感器将信号传输给控制器，控制器停止第二驱动件61的驱动；

S4：控制器通过第二驱动件61伸长的距离计算出第一驱动件21伸缩距离；需要说明的是，第二驱动件61伸长的距离所代表的是铜导线的直径；

S5：控制器控制一对压紧组件2中的其中一第一驱动件21，调整其伸缩的长度使得铜导线处于水平状态。

优选地，所述控制器采用PLC控制器；

还需指出的是，所述控制器同时调整一对压紧组件2中的第一驱动件21,进而调整弹簧22的初始的压缩程度，从而可以增大或者减少弹簧22的弹力，使得凸轮25旋转的阻力增大或者减少，最终结果是铜导线的拉紧的力产生变化。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述线圈绕制的智能拉紧装置包括壳体(1)、至少一对压紧组件(2)，所述压紧组件(2)包括第一驱动件(21)、弹簧(22)、第一安装座(23)、第一轴(24)以及凸轮(25)；

所述第一驱动件(21)的固定端与所述壳体(1)固定连接，所述弹簧(22)的两端分别与所述第一驱动件(21)的活动端和所述第一安装座(23)固定连接，所述第一轴(24)穿设于所述第一安装座(23)上与所述凸轮(25)同轴设置；

所述凸轮(25)沿其周向设置有用于通过铜导线的第一弧形槽(26)；

任意一对所述压紧组件(2)中包含一对以所述第一弧形槽(26)相对的方式对立设置的压紧组件(2)。

2.根据权利要求1所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述第一弧形槽(26)上设置有与其形状相适应的摩擦环。

3.根据权利要求1所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述弹簧(22)的外周设置有导向结构，所述导向结构包括外筒(31)和内筒(32)，所述外筒(31)与所述第一驱动件(21)的固定端固定连接，所述内筒(32)与所述第一安装座(23)固定连接，所述外筒(31)套设于所述内筒(32)上可沿所述内筒(32)的轴向移动。

4.根据权利要求1所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述线圈绕制的智能拉紧装置还包括凸轮同步转向结构以及固定结构；

所述凸轮(25)上设置有环绕于所述第一轴(24)的周向的环形槽(27)，所述凸轮同步转向结构的两端分别与对立的所述凸轮(25)上的所述环形槽(27)滑动连接，所述固定结构的两端分别与所述凸轮同步转向结构和所述第一安装座(23)固定连接。

5.根据权利要求4所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述同步转向结构包括连接杆(41)、箱体(42)、旋转轴(43)以及齿轮(44)；

所述旋转轴(43)穿设于所述箱体(42)中，所述齿轮(44)与所述旋转轴(43)同轴设置，所述齿轮(44)和所述旋转轴(43)皆位于所述箱体(42)内；所述连接杆(41)的一端与所述环形槽(27)滑动连接，所述连接杆(41)的另一端上设置多个轮齿，所述连接杆(41)与所述齿轮(44)啮合；

所述旋转轴(43)的轴线与第一轴(24)的轴线相平行。

6.根据权利要求5所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述环形槽(27)的横截面为“凸”形，所述连接杆(41)与所述环形槽(27)相配合的一端连接有滚轮(45)。

7.根据权利要求5所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述固定结构包括固定管(51)和滑动杆(52)；

所述固定管(51)与所述第一安装座(23)固定连接，所述固定管(51)中具有滑动空间，所述滑动杆(52)的一端与所述箱体(42)固定连接，所述滑动杆(52)的另一端位于所述滑动空间内。

8.根据权利要求1所述的线圈绕制的智能拉紧装置，其特征在于，所述线圈绕制的智能拉紧装置还包括至少一个铜导线整平组件(6)，所述铜导线整平组件(6)包括第二驱动件(61)和两组导向件，所述导向件包括第二安装座(62)、第二轴(63)以及导向轮(64)；

所述第二驱动件(61)的固定端与所述壳体(1)固定连接，所述第二驱动件(61)的活动端与其中一所述导向件的所述第二安装座(62)固定连接，所述第二轴(63)穿设于所述第二安装座(62)上与所述导向轮(64)同轴设置；

所述导向轮(64)上沿其周向设置有第二弧形槽(65)；

两组导向件以第二弧形槽(65)相对的对立方式设置。

9.一种用于控制权利要求8所述的线圈绕制的智能拉紧装置的方法，其特征在于，所述控制方法包括：

根据第二驱动件(61)的伸长距离控制第一驱动件(21)的伸缩以使得经过凸轮(25)和导向轮(64)的铜导线处于水平状态。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括和设置在第二驱动件(61)和第二安装座(62)之间的压力传感器和电连接第一驱动件(21)、第二驱动件(61)以及压力传感器的控制器：

S1：凸轮(25)和导向轮(64)上穿入铜导线后，控制器控制第二驱动件(61)的活动端伸长；

S2：第二驱动件(61)的活动端伸长至铜导线的表面后继续驱动，直至压力传感器检测到的压力到了预定值；

S3：压力传感器将信号传输给控制器，控制器停止第二驱动件(61)的驱动；

S4：控制器通过第二驱动件(61)伸长的距离计算出第一驱动件(21)伸缩距离；

S5：控制器控制一对压紧组件(2)中的其中一第一驱动件(21)，调整其伸缩的长度使得铜导线处于水平状态。

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