CN113991955B - 一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法 - Google Patents

Abstract

基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，将包带盘置于线圈单边的一侧，通过驱动装置带动包带盘按照线圈单边截面的形状，以矩形或者跑道形为运动轨迹，从线圈单边的一侧运行到线圈单边的另一侧进行环形包带作业。驱动装置带动包带盘，按照线圈单边截面的形状，先从线圈单边的直线段初始包带的一侧，以矩形或者跑道形为运动轨迹运动到线圈单边的另一侧，再又由驱动装置带动包带盘，仍以矩形或者跑道形为运动轨迹回到初始的一侧。本发明通过包带盘按照线圈单边轨迹行走，进行包带作业，可以实现窄跨距线圈单边包带的自动化。有效改善现有偏心包带作业张力不均匀的问题，且能够在线圈单边的矩形截面长宽比例很大时，缩小包带盘的整体结构。

Description

一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法

技术领域

本发明涉及到一种线圈单边的绝缘包带方法，尤其是指一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法；该种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法能够解决目前窄跨距、线圈单边截面长宽比较大的线圈单边所存在的包带不方便，容易出现张力不均导致包带质量下降的问题；属于线圈单边的包带方法技术领域。

背景技术

包带机是大型发电机线圈单边制造行业中必不可少的关键设备，它将绝缘带按照一定的节距、包扎角度和叠包比包扎在大型电机的线圈单边上。传统的包带方式都是采用同心式旋转包带方式，这种包带方式存在占用空间大、机架结构冗余等缺陷，尤其是随着电机型号的增加及电机体积的缩小，窄跨距、线圈单边截面长宽比较大的线圈型号不断涌现，传统的已无法满足现有窄跨距工艺要求，严重制约了生产效率。而且传统包带方式一般为带盘绕被包线圈截面中心同心旋转包带。对于直径较大的带盘，一方面，同心包带高速旋转时带盘存在离心力，受驱动和启停结构惯性作用，带盘有甩出脱离的风险；另一方面，直径较大的带盘对于线圈内空小、跨距小的线圈品种，包绕空间受限，制约了新型小体积电机线圈的生产制造，人工包带成本相对较高，设备型号更换维护频繁。因此，急需一种适应窄跨距包带的方法和系统装置。

经过检索，尚未发现有相关的专利技术文献报道，最为相接近的专利文献有以下几个：

1、中国专利申请号为CN201620892287.8，名称为“绕线机的绕线和绝缘带包扎连续同步作业装置”的实用新型专利，该专利公开了一种绕线机的绕线和绝缘带包扎连续同步作业装置，包括绕线机构和包带机构，在绕线机构和包带机构之间设有理线装置；电磁线经过包带机构包带以后，通过理线装置送到绕线机构的绕线臂上，由绕线臂电机带动绕线臂旋转绕成线圈；在包带机构的前面或后面设置有检测绕包时电磁线直线运动速度的速度传感器，并在绕线机内还设有绕线臂电机控制系统，由绕线臂电机控制系统对绕线臂旋转速度进行实施监控与调整，保证实现绕线臂绕制线圈时具有相对稳定的线速度与包带时的电磁线直线移动速度相匹配，实现包带与绕线能够平滑过度。

2、中国专利申请号为CN201620892287.8，名称为“绕线机的绕线和绝缘带包扎连续同步作业装置”的实用新型专利，该专利公开了一种绕线机的绕线和绝缘带包扎连续同步作业装置，包括绕线机构和包带机构，在绕线机构和包带机构之间设有理线装置；电磁线经过包带机构包带以后，通过理线装置送到绕线机构的绕线臂上，由绕线臂电机带动绕线臂旋转绕成线圈；在包带机构的前面或后面设置有检测绕包时电磁线直线运动速度的速度传感器，并在绕线机内还设有绕线臂电机控制系统，由绕线臂电机控制系统对绕线臂旋转速度进行实施监控与调整，保证实现绕线臂绕制线圈时具有相对稳定的线速度与包带时的电磁线直线移动速度相匹配，实现包带与绕线能够平滑过度。

3、专利号为CN201820972071.1，名称为“一种包带机的驱动机构”的实用新型专利，该专利公开了一种包带机的驱动机构，用于解决包带机的包带环的转动问题。该实用新型提供的一种包带机的驱动机构，包括包带环和驱动机构，所述的驱动机构包括驱动电机、转轮和皮带，所述的转轮不少于两个，所述的转轮包括驱动轮和从动轮，所述的驱动轮同驱动电机连接，所述的皮带绕在驱动轮和从动轮上，所述的包带环靠近驱动机构的一侧同皮带接触。电机带动驱动轮转动，驱动轮带动皮带转动，皮带带动包带环转动，皮带带动包带环转动，可以极大的降低生产过程中的噪音，改善操作人员的工作环境。

4、作者为王藏柱，杨晓红，蔡岫岩，论文名称为“同心式包带机的功能分析法设计”【J】华北电力学院学报，1993年第02期；该论文公开了一种采用功能分析法探讨了同心式包带机的设计问题,给出了包带机的最佳设计方案，文中所述设计方法亦可用于其他新产品的开发与研究。提出了一种通过用比较法、点评法和加权评分法对包带机6种可供选择的方案进行评价和分析，确定方案4为最佳设计方案。即包带机绕包头采用同心式，其动力传递采用同步带传动，收、放线方式采用卧式，阻尼采用固体接触摩擦阻尼，收线动力传递采用蜗杆传动，而放线动力传递采用圆柱齿轮传动。随时进行耐压检验。

通过上述公开资料的描述，可以看出目前的包带方式都还是采用的同心式的包带方式；虽做了一些改进，但是前面所述的问题仍然存在；因此很有必要对此问题加以研究。

发明内容

本发明是针对现有线圈包带方式存在不适应窄跨距、线圈单边截面长宽比较大的线圈包带问题，提供一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法；该基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法不仅能够解决窄跨距、线圈单边截面长宽比较大的线圈包带问题，还能够有效降低包带时的张力不均的问题，提高包带的质量。

为了达到这一目的，本发明提供了一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，通过驱动装置带动包带盘按照线圈单边截面的形状，以矩形或者跑道形为运动轨迹，从线圈单边的一侧运行到线圈单边的另一侧进行环形包带作业。

进一步地，所述的以矩形或者跑道形为运动轨迹是指由驱动装置带动包带盘，围绕线圈单边截面的形状，先从线圈单边的直线段初始包带的一侧，以矩形或者跑道形为运动轨迹从线圈单边的一边端头运动到线圈单边的另一侧，再又由驱动装置带动包带盘，仍以矩形或者跑道形为运动轨迹从线圈单边另一端头运动回到初始的一侧，形成环形的矩形或者跑道形运动轨迹，进行环形绕包作业。

进一步地，所述的由驱动装置带动包带盘包括包带盘通过电磁铁驱动机构驱动或包带盘通过环形链轮驱动机构驱动。

进一步地，所述的包带盘通过电磁铁驱动机构驱动是包带盘通过两个电磁铁分别依次分别驱动；包带盘通过两个电磁铁依次从线圈单边的上下两侧吸附住包带盘，并带动包带盘依照线圈单边截面的形状，进行矩形或者跑道形环形轨迹运动，实现线圈单边的包带作业。

进一步地，所述的两个电磁铁分别安装在线圈单边的上端部上方和下端部的下方；包带盘在线圈单边的一侧时通过一个电磁铁吸附住包带盘，并通过电磁铁上的驱动装置带动包带盘从线圈单边一则，按照线圈单边截面的形状，做线圈单边截面形状的矩形或环形轨迹运动到线圈单边的另一侧，再由另外一个电磁铁从线圈单边的另一侧吸附住包带盘，并带动包带盘继续按照线圈单边截面的形状，做线圈单边截面形状的矩形或环形轨迹运动，直至回到线圈单边的起始侧面，形成一个矩形或环形的运动轨迹。

进一步地，所述的包带盘通过环形链轮驱动是指包带盘安装在一个环形运动的链轮上，通过链条的环形运动带动包带盘按照线圈单边截面的形状进行矩形或环形轨迹运动，实现线圈单边的包带作业。

进一步地，所述的通过链条的环形运动带动包带盘按照线圈单边截面的形状进行矩形或环形轨迹运动是根据线圈单边的截面形状确定链条的环形轨道，并将环形轨道设置成能分开或组合的结构，在分开时将待包带的线圈单边一侧放置进环形轨道内，再将环形轨道组合形成一个完整的环形轨道；环形轨道内安装有非整圈的链条，链条通过两个链轮依次带动，按照环形轨道的轨迹行走；链条上安装有包带盘，链条在环形轨道上行走时带动包带盘沿着环形轨道的轨迹行走，实现包带盘对线圈单边的包带作业。

进一步地，所述的链条通过两个链轮依次带动是将两个链轮分别设置在环形轨道的两端，非整圈的链条的长度超过两个链轮之间的环形轨道距离，以确保在非整圈的链条运行中至少一端的链轮式与链条接触，使得链轮在沿着环形轨道运行时不会出现驱动动力中断现象，从而实现带动包带盘进行包带作业。

进一步地，所述的将环形轨道设置成能分开或组合的结构是将环形轨道的一边直线段设置为可分离段，可分离段在线圈单边包带前，与另外的环形轨道处于分离状态；在线圈单边安装到环形轨道后，可分离段在驱动机构驱动下与环形轨道的另外部分闭合，形成一个完整的环形轨道，一边链条能在环形轨道上环形运动。

进一步地，所述的包带盘为1-2个，分别安装在非整圈的链条的两端位置上。

本发明的优点在于：

1、传统的包带带盘同心旋转的空间占用大，导致无法进行窄跨距包带。本发明采取偏心包带方式，并实施沿矩形路线等不规则路线进行连续包带，解决了空间占用问题，能够满足窄跨距包带需求；

2、传统的同心旋转包带方式带盘旋转固定结构复杂，机架结构冗余，互换性差，不利于多种规格线圈的包带。本发明通过依照线圈单边的截面形状，通过驱动装置接力完成带盘的衔接转运，运动灵活多变可控，能够适用多种线圈、线棒等包带对象；

3、采用矩形或跑道形轨迹运动，可以有效使得包带盘与线圈实际截面形状更为贴近，这样可以进一步保证在包带过程中的张力更均匀；

4、包带盘以与线圈单边截面形状相适应的矩形或跑道形轨迹运动，可以有效缩小包带盘整体的尺寸，有利于包带头的小型化。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为实施例一的原理示意图；

图3为实施例一实施步骤示意图；

图4为实施例二的结构示意图；

图5为实施例二另一方向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

附图及名词解释：

1、X/Y/Z方向：为空间任意选定一点O,过点O作三条互相垂直的数轴Ox，Oy，Oz，它们都以O为原点且具有相同的长度单位。这三条轴分别称作x轴（横轴），y轴（纵轴），z轴（竖轴），统称为坐标轴。

2、矩形或跑道形轨迹：为包带盘围绕线圈单边运动所形成的运动轨迹为矩形或跑道形轨迹。

通过本发明研究人员研究发现，现有包带方法主要是基于一线圈单边的中心为中心设置圆形的包带盘，由包带盘围绕线圈单边中心旋转进行包带，这种包带方式对于常规的方形的线圈单边结构是可以，但是对于长方形的线圈截面，则会出现必须将包带盘的直径加大，当长方形的线圈截面的比例越来越大时，包带盘的中心也将越来越大；可以这样对于整个线圈来说，由于线圈单边与单边之间的跨离是确定的，如果跨距比较窄，包带盘的中心的中心就不能随意放大。这就给大宽高比，窄跨距的线圈包带增加了难度，而且即便跨距够，采用大直径的包带盘也会给包带盘的运行带来困难。而发明人发现如果不采用现有的中心包带方式，改为偏心的包带方式，就可以有效避免目前中心包带方式所存在的问题，因此提出偏心包带的思路。本发明说提出的偏心包带方式的核心是让包带盘不再是围绕线圈单边的中心运动进行包带，而是根据线圈单边的截面形状，采取围绕线圈截面形状101，以矩形或跑道型为轨迹102，包带盘103围绕线圈单边进行环形包带作业（如附图1所示），这样就可以不再受线圈单边截面长宽比例的限制，有效解决现有包带作业的问题。

实施例一

一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，包带作业设备由上部电磁铁1、下部电磁铁2、包带盘3、线圈夹持组件4、驱动机构5；其中驱动机构5控制电磁铁X/Y/Z方向运动。待包带线圈6由线圈夹持组件4夹持住，包带盘3由上部电磁铁1和下部电磁铁2依次吸住，并由控制电磁铁X/Y/Z方向运动的驱动机构5带动，从线圈单边的一侧，以矩形或跑道型轨迹，运动到线圈单边的另一侧。

其中，包带盘3在上部电磁,1、下部电磁铁2之间，通过电磁力吸附作用，可完成带盘相互传递的接力动作，在窄跨距线圈包带过程中，实现稳定连续包带。

根据线圈的截面形状，本发明所述的系统装置采用以下的工作流程：

初始化：未包带线圈由线圈夹持组件夹紧固定；上部电磁铁从带盘放置区进行磁力吸附上带盘，在驱动机构控制下沿着X/Y/Z方向运动到包带起点位置，由人工将绝缘带包扎起头固定后，开始进行连续自动包带；

Step-1：上部电磁铁吸附的带盘在驱动机构的驱动下进行线圈侧面长边包带；

Step-2：当带盘芯轴运动至线圈长边位置后，下部电磁铁运动至带盘芯轴吸附带盘。此时，上部电磁铁电磁力取消并脱离带盘芯轴，完成带盘包带过程的传递接力动作；上部磁铁电磁力消失的同时，带盘被包带张力拉扯的回转力被芯轴内反扭矩弹簧组件抵消，保证带盘传递的顺利进行；

Step-3：下部电磁铁在驱动机构的驱动下，完成下部窄边的包带；与此同时，带盘进入线圈内部跨距空间；

Step-4：吸附带盘的下部电磁铁，在驱动机构的驱动下包带至线圈内侧长边传递位置；与此同时，上部电磁铁在驱动机构驱动下同时到达线圈内侧传递位置；与Step-2方式相同，上部电磁铁吸住带盘芯轴，下部电磁铁电磁力取消并脱离带盘芯轴，上部压带轮压住带盘外侧稳定带盘；之后，上部电磁铁在驱动机构驱动下继续包带，运动至线圈外侧。

至此，Step-1至Step-4完成全部绕线圈一圈的包带动作；包带过程中，配合X/Y/Z的驱动机构驱动，连续调整包带位置坐标，以此满足包带叠包率要求及包带路径要求。

实施例二

一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，采用环形链轮运动方式进行包带作业，环形链轮包带作业装置207包括环形轨道201、驱动链轮202、驱动链条203、包带盘204、线圈夹持组件（图中为画出）、链轮驱动机构206、环形轨道驱动机构208组成；其中，驱动链轮202安装在环形轨道201的两端位置，由链轮驱动机构206带动链轮转动；驱动链条203安装在环形轨道201内，并由驱动链轮203带动沿着环形轨道201运动；包带盘204又安装在驱动链条203上，当驱动链轮202带动驱动链条203沿着环形轨道运动时，将带着包带盘204一起沿着环形轨道201运动。环形轨道201根据线圈的截面结构设置，分为两部分，其中一部分为可移动环形轨道活动部分209，另一部分为主环形轨道部分210；当线圈没有进入主环形轨道部分210内时，可移动环形轨道活动部分209与主环形轨道部分210是分开的，以便线圈能够进入到主环形轨道部分210内；当待包带线圈205由线圈夹持组件夹持住，且线圈单边进入环形轨道的主环形轨道部分210后，可移动环形轨道活动部分209将在轨道驱动机构211带动下与主环形轨道部分210合拢，形成一个完整得环形轨道；待可移动环形轨道活动部分209与主环形轨道部分210合拢形成环形轨道后，驱动链条203将在驱动链轮202带动下在环形轨道内运动，安装在驱动链条203上的包带盘204将随着驱动链条203的运动而运动。

其中，所述的环形轨道201是以线圈单边截面形状为特征的矩形或跑道型轨迹的轨道，包带盘204将在驱动链条203的带动下，以矩形或跑道型轨迹围绕线圈单边环形运动，进行包带作业。

所述的驱动链条203为非整圈的链条，在可移动环形轨道活动部分与主环形轨道部分分离时，非整圈的链条位于主环形轨道部分的轨道内，以便线圈单边能进入主环形轨道部分；非整圈的链条的长度必须保证在运动的过程中，至少必须一直有一个链轮与链条处于啮合中，能一直有一个链轮带动链条运动，实现稳定连续包带。

根据线圈的截面形状，本发明所述的系统装置采用以下的工作流程：

初始化：未包带线圈由线圈夹持组件夹紧固定；环形链轮包带作业装置移动到线圈单边处，并使得线圈单边进行到环形轨道的主环形轨道部分内，在驱动机构驱动下可移动环形轨道活动部分与主环形轨道部分合拢，并按照X/Y/Z方向运动到包带起点位置，由人工将绝缘带包扎起头固定后，开始进行连续自动包带；

Step-1：启动链轮的驱动机构，链轮带动链条依照环形轨道运动，包带盘在链条的驱动下，依照矩形或跑道型轨道进行线圈单边直线段的绕包，同时环形链轮包带作业装置整体在驱动机构（图中没画出）带动下沿着线圈直线段直线运动，进行包带叠包；

Step-2：当包带盘运动至线圈直线边末尾位置后，环形链轮包带作业装置停止绕包作业，也停止直线运动；

Step-3：可移动环形轨道活动部分与主环形轨道部分分离；可移动环形轨道活动部分在驱动机构带动下移开，使得线圈从环形轨道中移出；

Step-4：环形链轮包带作业装置运动至线圈外侧。

至此，Step-1至 Step-4完成全部绕线圈一圈的包带动作；包带过程中，配合X/Y/Z的驱动机构驱动，连续调整包带位置坐标，以此满足包带叠包率要求及包带路径要求。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：通过驱动装置带动包带盘按照线圈单边截面的形状，以矩形或者跑道形为运动轨迹，从线圈单边的一侧运行到线圈单边的另一侧进行环形包带作业；所述的以矩形或者跑道形为运动轨迹是指由驱动装置带动包带盘，围绕线圈单边截面的形状，先从线圈单边的直线段初始包带的一侧，以矩形或者跑道形为运动轨迹从线圈单边的一边端头运动到线圈单边的另一侧，再又由驱动装置带动包带盘，仍以矩形或者跑道形为运动轨迹从线圈单边另一端头运动回到初始的一侧，形成环形的矩形或者跑道形运动轨迹，进行环形绕包作业；所述的由驱动装置带动包带盘包括包带盘通过电磁铁驱动机构驱动或包带盘通过环形链轮驱动机构驱动。

2.如权利要求1所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的包带盘通过电磁铁驱动机构驱动是包带盘通过两个电磁铁分别依次驱动；包带盘通过两个电磁铁依次从线圈单边的上下两侧吸附住包带盘，并带动包带盘依照线圈单边截面的形状，进行矩形或者跑道形环形轨迹运动，实现线圈单边的包带作业。

3.如权利要求2所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的两个电磁铁分别安装在线圈单边的上端部上方和下端部的下方；包带盘在线圈单边的一侧时通过一个电磁铁吸附住包带盘，并通过电磁铁上的驱动装置带动包带盘从线圈单边一侧，按照线圈单边截面的形状，做线圈单边截面形状的矩形或环形轨迹运动到线圈单边的另一侧，再由另外一个电磁铁从线圈单边的另一侧吸附住包带盘，并带动包带盘继续按照线圈单边截面的形状，做线圈单边截面形状的矩形或环形轨迹运动，直至回到线圈单边的起始侧面，形成一个矩形或环形的运动轨迹。

4.如权利要求1所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的包带盘通过环形链轮驱动是指包带盘安装在一个环形运动的链轮上，通过链条的环形运动带动包带盘按照线圈单边截面的形状进行矩形或环形轨迹运动，实现线圈单边的包带作业。

5.如权利要求4所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的通过链条的环形运动带动包带盘按照线圈单边截面的形状进行矩形或环形轨迹运动是根据线圈单边的截面形状确定链条的环形轨道，并将环形轨道设置成能分开或组合的结构，在分开时将待包带的线圈单边一侧放置进环形轨道内，再将环形轨道组合形成一个完整的环形轨道；环形轨道内安装有非整圈的链条，链条通过两个链轮依次带动，按照环形轨道的轨迹行走；链条上安装有包带盘，链条在环形轨道上行走时带动包带盘沿着环形轨道的轨迹行走，实现包带盘对线圈单边的包带作业。

6.如权利要求5所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的链条通过两个链轮依次带动是将两个链轮分别设置在环形轨道的两端，非整圈的链条的长度超过两个链轮之间的环形轨道距离，以确保在非整圈的链条运行中至少一端的链轮式与链条接触，使得链轮在沿着环形轨道运行时不会出现驱动动力中断现象，从而实现带动包带盘进行包带作业。

7.如权利要求5所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的将环形轨道设置成能分开或组合的结构是将环形轨道的一边直线段设置为可分离段，可分离段在线圈单边包带前，与另外的环形轨道处于分离状态；在线圈单边安装到环形轨道后，可分离段在驱动机构驱动下与环形轨道的另外部分闭合，形成一个完整的环形轨道，一边链条能在环形轨道上环形运动。

8.如权利要求5所述的基于线圈单边截面形状作为运动轨迹的包带方法，其特征在于：所述的包带盘为1-2个，分别安装在非整圈的链条的两端位置上。

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