CN116580959A - 一种铁芯卷绕装置及其卷绕工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械技术领域，公开了一种铁芯卷绕装置及其卷绕工艺，其中铁芯卷绕装置包括沿输送方向依次设置的进料机构、冲料机构、卷取机构，所述进料机构用于放卷钢带，所述冲料机构用于对钢带进行冲压与弯曲加工，所述卷取机构用于将钢带卷绕成型铁芯；该卷绕装置通过进料机构实现钢带的输送进料，然后通过冲料机构实现对钢带进行冲槽与预弯曲，再配合卷取机构用于卷取钢带的同时，通过卷取机构的补偿功能与冲料机构的增加每两两冲槽之间的间距，实现钢带的卷绕成型为铁芯，并使钢带卷绕时紧密卷绕，且卷绕后的冲槽由内置外平齐对准，使卷绕后的铁芯质量高，整体结构自动化程度高，加工效率高。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其是涉及一种铁芯卷绕装置及其卷绕工艺。
背景技术
常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的，硅钢是一种含硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0.8～4.8%。由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使变压器的体积缩小；现有的铁芯加工，大部分通常在加工出片状铁芯后，通过胶水将多层片状铁芯不断叠加粘贴，实现铁芯的加工成型，但该种加工方式容易导致铁芯的槽之间出现对不准情况，影响铁芯的整体质量，因此需要研发一种更新型的铁芯加工方式，提高铁芯的整体质量。公开号为CN111697774A的中国专利，公开了铁芯卷绕成型装置，包括卷绕导向机构，用于驱动直条形的铁芯料带(100)旋转形成圆周卷绕状；螺旋形进料结构，用于对进入的呈圆周卷绕状的条形铁芯料带(100)进行螺旋层叠形成铁芯；切割机构，用于对铁芯料带与铁芯的连接处切断处理，卷绕导向机构上的出料位与螺旋形进料结构的进料位对应设置，切割机构靠近螺旋形进料结构设置。卷绕导向机构带动直条形铁芯料带旋转形成圆周卷绕状，然后铁芯料带沿螺旋形进料结构卷绕成螺旋层叠结构，切割机构将预定厚度卷绕成型的铁芯料带切断。该铁芯虽然采用新型的卷绕方式，但随着铁芯的不断卷绕，铁芯每圈的长度均会增加，也会出现卷绕不紧密、槽口不对齐的情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种卷绕质量高、具有补偿功能的铁芯卷绕装置及其卷绕工艺。
为实现上述目的，本发明提供的方案为：一种铁芯卷绕装置，包括沿输送方向依次设置的进料机构、冲料机构、卷取机构，所述进料机构用于放卷钢带，所述冲料机构用于对钢带进行冲压与弯曲加工，所述卷取机构用于将钢带卷绕成型铁芯。
进一步地，所述进料机构包括放卷架、进料架，所述放卷架与进料架前后设置，所述放卷架上转动连接有放卷轴，所述放卷架上转动连接有放卷套筒，所述放卷轴插入放卷套筒内用于带动放卷套筒转动，所述放卷套筒上铰接有多条连杆，多条所述连杆环形等间隔排布，所述连杆端部铰接有顶压架，多个所述顶压架共同顶压有转盘，多个所述顶压架用于共同套装钢带卷。本发明采用上述结构后，实现放卷钢带卷。
进一步地，所述进料架上设置有引导架，所述引导架用于引导钢带输送，所述引导架上设置有多个压紧气缸，多个所述压紧气缸沿钢带输送方向等间隔排布，所述压紧气缸竖向设置，所述压紧气缸向下连接有压紧块，所述压紧块用于将钢带压紧于引导架上。本发明采用上述结构后，通过压紧块用于将钢带压紧于引导架上，以拉紧并停止钢带，便于后续钢带的冲槽，以及钢带的拉紧补偿。
进一步地，所述进料架的后侧设置有安装架，所述安装架上转动连接有引导轮，所述引导轮用于引导钢带输送。本发明采用上述结构后，实现引导钢带输送。
进一步地，所述冲料机构包括冲料液压缸、上冲料座、下冲料座，所述冲料液压缸竖向设置，所述上冲料座与下冲料座上下设置使钢带于上冲料座与下冲料座之间通过，所述冲料液压缸向下连接上冲料座用于带动上冲料座下移与下冲料座配合对钢带进行冲压加工。本发明采用上述结构后，实现对钢带进行冲槽加工。
进一步地，所述上冲料座底部设置有冲料头，所述下冲料座顶部开设有冲料槽，所述冲料头向下进入冲料槽内实现对钢带进行冲压加工。
进一步地，所述冲料机构还包括安装座，所述安装座顶部开有安装槽，所述安装槽的延伸方向与钢带输送方向垂直，通过螺丝将所述下冲料座可拆卸固定于安装座上。本发明采用上述结构后，可调节下冲料座的位置。
进一步地，所述冲料机构还包括调节座、第一伺服电机，所述调节座位于下冲料座后侧，所述调节座上设置有第一滑轨、第一螺杆，所述第一滑轨上滑动连接有第一滑座，所述第一伺服电机连接第一螺杆，所述第一螺杆螺纹连接第一滑座。
进一步地，所述第一滑座上设置有升降杆，所述升降杆竖向设置，所述升降杆上滑动连接有第一升降座，所述第一升降座底部设置有上折弯块，所述第一滑座上设置有下折弯块，所述上折弯块与下折弯块上下设置，所述上冲料座上设置有推块，所述推块用于向下推动上折弯块下移实现与下折弯块配合对冲压后的钢带进行折弯，其中所述升降杆上套装有复位弹簧。本发明采用上述结构后，实现调节第一滑座、上折弯块与下折弯块的前后位置，以配合对冲槽间距逐渐增大的钢带进行弯曲，便于后续进行钢带卷取与补偿。
进一步地，所述卷取机构包括底座、第二伺服电机、第三伺服电机，所述底座上设置有第二滑轨与第二螺杆，所述第二滑轨沿钢带输送方向延伸，所述第二滑轨上滑动连接有第二滑座，所述第二伺服电机连接有第二螺杆，所述第二螺杆螺纹连接第二滑座，所述第二滑座上设置有升降导轨与第三螺杆，所述升降导轨与第三螺杆竖向设置，所述升降导轨上滑动连接有第二升降座，所述第三伺服电机连接第三螺杆，所述第三螺杆螺纹连接第二升降座，所述第二升降座上转动连接有卷取轴，所述卷取轴用于卷取钢带。本发明采用上述结构后，实现卷取钢带的同时，通过第二伺服电机、第三伺服电机带动卷取轴上下前后移动，实现配合在对钢带卷绕时，因外径不断增大、每圈长度不断增加的需要而进行补偿。
进一步地，所述第二升降座上设置有驱动电机，所述驱动电机用于带动卷取轴转动。
本发明的有益效果为：实现铁芯的卷绕，卷绕质量高，该卷绕装置通过进料机构实现钢带的输送进料，然后通过冲料机构实现对钢带进行冲槽与预弯曲，再配合卷取机构用于卷取钢带的同时，通过卷取机构的补偿功能与冲料机构的增加每两两冲槽之间的间距，实现钢带的卷绕成型为铁芯，并使钢带卷绕时紧密卷绕，且卷绕后的冲槽由内置外平齐对准，使卷绕后的铁芯质量高，整体结构自动化程度高，加工效率高。
本发明还包括铁芯卷绕工艺，包括以下步骤：
S1.放卷架放卷钢带，当钢带待冲槽的位置移动至上冲料座与下冲料座之间后，启动多个压紧气缸，压紧气缸带动压紧块下移将钢带压紧于引导架上，然后启动冲料液压缸，并根据公式IQ={2π[r0+h（Q-1）]/n}-S，带动上冲料座下移对钢带进行冲槽加工，其中，Q为铁芯卷绕的圈数，n为槽的数量，h为钢带的厚度，IQ为铁芯对应圈数的每两两槽之间的间距，r0为初始圈径，S为槽宽；
S2.待钢带冲槽完成后，控制压紧气缸复位以继续输送钢带，当冲槽后的钢带移动至上折弯块与下折弯块之间后，推块跟随上冲料座下移使上折弯块与下折弯块上下配合对钢带进行弯曲加工，然后根据IQ的增大，启动第一伺服电机，带动上折弯块与下折弯块移动至设定位置；
S3.待弯曲加工完成后，启动驱动电机，驱动电机带动卷取轴转动使卷取轴卷取钢带；
S4.随着卷取轴不断卷取钢带，不断重复步骤S1与S2，根据公式IQ={2π[r0+h（Q-1）]/n}-S，控制第二伺服电机与第三伺服电机，第二伺服电机带动卷取轴前后移动，第三伺服电机带动卷取轴上下移动，同步控制冲料液压缸使钢带上每两两相邻的槽之间的间距逐渐增大使每圈的槽对准，直至钢带卷绕成型为铁芯。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图一。
图2为图1中A处放大图。
图3为本发明的整体结构立体图二。
图4为图3中B处放大图。
图5为本发明的整体结构立体图三。
图6为图5中C处放大图。
图7为本发明的放卷架立体图。
图8为本发明的冲料机构立体图。
图9为图8中D处放大图。
图10为本发明的成型后的铁芯结构图。
其中，11为放卷架，111为放卷轴，112为放卷套筒，113为连杆，114为顶压架，115为转盘，116为承托架，12为进料架，121为引导架，122为压紧气缸，123为压紧块，13为安装架，131为引导轮，21为冲料液压缸，22为上冲料座，221为冲料头，222为推块，23为下冲料座，231为冲料孔，24为安装座，241为安装座,25为调节座，251为第一滑轨，252为第一滑座，253为下折弯块，26为第一伺服电机，261为第一螺杆，271为升降杆，272为第一升降座，273为上折弯块，274为复位弹簧，31为底座，311为第二滑轨，312为第二滑座，32为第二伺服电机，321为第二螺杆，33为升降导轨，331为第二升降座，34为第三伺服电机，341为第三螺杆，35为卷取轴，351为驱动电机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见附图1至附图10所示，一种铁芯卷绕装置，包括沿输送方向依次设置的进料机构、冲料机构、卷取机构，进料机构用于放卷钢带，冲料机构用于对钢带进行冲压与弯曲加工，卷取机构用于将钢带卷绕成型铁芯。
在本实施例中，进料机构包括放卷架11、进料架12，放卷架11与进料架12前后设置，放卷架11上转动连接有放卷轴111，放卷架11上转动连接有放卷套筒112，放卷轴111插入放卷套筒112内用于带动放卷套筒112转动，放卷套筒112上铰接有多条连杆113，多条连杆113环形等间隔排布，连杆113端部铰接有顶压架114，多个顶压架114共同顶压有转盘115，多个顶压架114用于共同套装钢带卷；其中可在放卷架11内设置电机，电机连接放卷轴111用于放卷钢带。
在本实施例中，每个顶压架114上均设置有两承托架116，承托架116用于配合承托钢带卷，以便于多个顶压架114可共同套装直径规格更大的钢带卷。
在本实施例中，进料架12上设置有引导架121，引导架121用于引导钢带输送，引导架121上设置有多个压紧气缸122，多个压紧气缸122沿钢带输送方向等间隔排布，压紧气缸122竖向设置，压紧气缸122向下连接有压紧块123，压紧块123用于将钢带压紧于引导架121上。
在本实施例中，进料架12的后侧设置有安装架13，安装架13上转动连接有引导轮131，引导轮131用于引导钢带输送。
在本实施例中，冲料机构包括冲料液压缸21、上冲料座22、下冲料座23、安装座24、调节座25、第一伺服电机26，冲料液压缸21竖向设置，上冲料座22与下冲料座23上下设置使钢带于上冲料座22与下冲料座23之间通过，冲料液压缸21向下连接上冲料座22用于带动上冲料座22下移与下冲料座23配合对钢带进行冲压加工；具体地，上冲料座22底部设置有冲料头221，下冲料座23顶部开设有冲料槽231，冲料头221向下进入冲料槽231内实现对钢带进行冲压加工。
在本实施例中，安装座24顶部开有安装槽241，安装槽241的延伸方向与钢带输送方向垂直，通过螺丝将下冲料座23可拆卸固定于安装座24上。
在本实施例中，调节座25位于下冲料座23后侧，调节座25上设置有第一滑轨251、第一螺杆261，第一滑轨251上滑动连接有第一滑座252，第一伺服电机26连接第一螺杆261，第一螺杆261螺纹连接第一滑座252。
在本实施例中，第一滑座252上设置有升降杆271，升降杆271竖向设置，升降杆271上滑动连接有第一升降座272，第一升降座272底部设置有上折弯块273，第一滑座252上设置有下折弯块253，上折弯块273与下折弯块253上下设置，上冲料座22上设置有推块222，推块222用于向下推动上折弯块273下移实现与下折弯块253配合对冲压后的钢带进行折弯，其中升降杆271上套装有复位弹簧274；其中，下折弯块253为向上拱起的弧形结构，上折弯块273为与下折弯块253配合的拱形结构。
在本实施例中，卷取机构包括底座31、第二伺服电机32、第三伺服电机34，底座31上设置有第二滑轨311与第二螺杆321，第二滑轨311沿钢带输送方向延伸，第二滑轨311上滑动连接有第二滑座312，第二伺服电机32连接有第二螺杆321，第二螺杆321螺纹连接第二滑座312，第二滑座312上设置有升降导轨33与第三螺杆341，升降导轨33与第三螺杆341竖向设置，升降导轨33上滑动连接有第二升降座331，第三伺服电机34连接第三螺杆341，第三螺杆341螺纹连接第二升降座331，第二升降座331上转动连接有卷取轴35，卷取轴35用于卷取钢带。
在本实施例中，第二升降座331上设置有驱动电机351，驱动电机351连接卷取轴35，驱动电机351用于带动卷取轴35转动。
在本实施例中，具体铁芯成形工艺为：
S1.首先将钢带卷套装于多个顶压架114上，并使部分钢带卷侧壁依靠转盘115与承托架116，然后放卷钢带，使钢带端部依次通过引导架121、安装架13的引导轮131、上冲料座22与下冲料座23之间、上折弯块273与下折弯块253后，接触卷取轴35，使卷取轴35卷取钢带以进行钢带卷绕成型为铁芯；
当钢带通过上冲料座22与下冲料座23之间时，引导架121上的多个压紧气缸122，压紧气缸122带动压紧块123向下移动，以将钢带压紧固定于引导架121上，使钢带停止输送，同理地，钢带待冲压处停止于上冲料座22与下冲料座23之间，根据公式IQ={2π[r0+h（Q-1）]/n}-S，启动冲料液压缸21，冲料液压缸21的活塞杆伸出，以带动上冲料座22与冲料头221向下移动，使冲料头221与冲料槽231上下配合对钢带进行冲槽加工，从而使冲出的槽距随着铁芯圈数的增加而增大，冲槽后的废料从冲料槽231向下掉落；
S2.待钢带冲槽完成后，冲槽后的钢带继续前进，移动至上折弯块273与下折弯块253之间，其中，当上冲料座22向下移动时，带动推块222向下移动，使推块222推动第一升降座272向下移动，复位弹簧274压缩，第一升降座272带动上折弯块273下移，使上折弯块273与下折弯块253上下配合对钢带进行轻微弯曲，以便于后续的卷绕成型；然后根据IQ的增大，启动第一伺服电机26，带动上折弯块273与下折弯块253移动至设定位置；
S3.待弯曲加工完成后，启动驱动电机351，驱动电机351带动卷取轴35转动，以卷取弯曲后的钢带，当卷取轴35卷取一圈钢带后，由于钢带的逐圈卷绕会导致外圈的钢带长度越来越长，需要补偿以确保卷绕后的钢带冲槽均能平齐对准，因此需要控制系统以及预设参数，使钢带的每两两冲槽之间的间距逐渐增大，以及配合需要拉紧钢带，确保钢带紧密卷绕；
S4.随着卷取轴35不断卷取钢带，根据公式IQ={2π[r0+h（Q-1）]/n}-S，控制启动第二伺服电机32、第三伺服电机34，第二伺服电机32带动第二螺杆321转动，以带动第二滑座312、卷取轴35前后移动，第三伺服电机34带动第三螺杆341转动，以带动第二升降座331、卷取轴35上下移动，实现实时调节卷取轴35的位置，从而可紧密拉紧钢带，并实现补偿，即通过压紧气缸122的压紧、冲料液压缸21带动冲料头221对钢带冲出间距逐渐增大的冲槽，配合第二伺服电机32与第三伺服电机34带动卷取轴35移动进行补偿，实现钢带卷绕成型铁芯，铁芯的多个冲槽均由内置外平齐对准。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种铁芯卷绕装置，包括沿输送方向依次设置的进料机构、冲料机构、卷取机构，其特征在于：所述进料机构用于放卷钢带，所述冲料机构用于对钢带进行冲压与弯曲加工，所述卷取机构用于将钢带卷绕成型铁芯；
所述冲料机构包括冲料液压缸（21）、上冲料座（22）、下冲料座（23），所述冲料液压缸（21）竖向设置，所述上冲料座（22）与下冲料座（23）上下设置使钢带于上冲料座（22）与下冲料座（23）之间通过，所述冲料液压缸（21）向下连接上冲料座（22）用于带动上冲料座（22）下移与下冲料座（23）配合对钢带进行冲压加工；
所述卷取机构包括底座（31）、第二伺服电机（32）、第三伺服电机（34），所述底座（31）上设置有第二滑轨（311）与第二螺杆（321），所述第二滑轨（311）沿钢带输送方向延伸，所述第二滑轨（311）上滑动连接有第二滑座（312），所述第二伺服电机（32）连接有第二螺杆（321），所述第二螺杆（321）螺纹连接第二滑座（312），所述第二滑座（312）上设置有升降导轨（33）与第三螺杆（341），所述升降导轨（33）与第三螺杆（341）竖向设置，所述升降导轨（33）上滑动连接有第二升降座（331），所述第三伺服电机（34）连接第三螺杆（341），所述第三螺杆（341）螺纹连接第二升降座（331），所述第二升降座（331）上转动连接有卷取轴（35），所述卷取轴（35）用于卷取钢带。
2.根据权利要求1所述的一种铁芯卷绕装置，其特征在于：所述进料机构包括放卷架（11）、进料架（12），所述放卷架（11）与进料架（12）前后设置，所述放卷架（11）上转动连接有放卷轴（111），所述放卷架（11）上转动连接有放卷套筒（112），所述放卷轴（111）插入放卷套筒（112）内用于带动放卷套筒（112）转动，所述放卷套筒（112）上铰接有多条连杆（113），多条所述连杆（113）环形等间隔排布，所述连杆（113）端部铰接有顶压架（114），多个所述顶压架（114）共同顶压有转盘（115），多个所述顶压架（114）用于共同套装钢带卷。
3.根据权利要求2所述的一种铁芯卷绕装置，其特征在于：所述进料架（12）上设置有引导架（121），所述引导架（121）用于引导钢带输送，所述引导架（121）上设置有多个压紧气缸（122），多个所述压紧气缸（122）沿钢带输送方向等间隔排布，所述压紧气缸（122）竖向设置，所述压紧气缸（122）向下连接有压紧块（123），所述压紧块（123）用于将钢带压紧于引导架（121）上。
4.根据权利要求3所述的一种铁芯卷绕装置，其特征在于：所述上冲料座（22）底部设置有冲料头（221），所述下冲料座（23）顶部开设有冲料槽（231），所述冲料头（221）向下进入冲料槽（231）内实现对钢带进行冲压加工。
5.根据权利要求4所述的一种铁芯卷绕装置，其特征在于：所述冲料机构还包括安装座（24），所述安装座（24）顶部开有安装槽（241），所述安装槽（241）的延伸方向与钢带输送方向垂直，通过螺丝将所述下冲料座（23）可拆卸固定于安装座（24）上。
6.根据权利要求5所述的一种铁芯卷绕装置，其特征在于：所述冲料机构还包括调节座（25）、第一伺服电机（26），所述调节座（25）位于下冲料座（23）后侧，所述调节座（25）上设置有第一滑轨（251）、第一螺杆（261），所述第一滑轨（251）上滑动连接有第一滑座（252），所述第一伺服电机（26）连接第一螺杆（261），所述第一螺杆（261）螺纹连接第一滑座（252）。
7.根据权利要求6所述的一种铁芯卷绕装置，其特征在于：所述第一滑座（252）上设置有升降杆（271），所述升降杆（271）竖向设置，所述升降杆（271）上滑动连接有第一升降座（272），所述第一升降座（272）底部设置有上折弯块（273），所述第一滑座（252）上设置有下折弯块（253），所述上折弯块（273）与下折弯块（253）上下设置，所述上冲料座（22）上设置有推块（222），所述推块（222）用于向下推动上折弯块（273）下移实现与下折弯块（253）配合对冲压后的钢带进行折弯，其中所述升降杆（271）上套装有复位弹簧（274）。
8.一种如权利要求7所述的铁芯卷绕装置的铁芯卷绕工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.放卷架（11）放卷钢带，当钢带待冲槽的位置移动至上冲料座（22）与下冲料座（23）之间后，启动多个压紧气缸（122），压紧气缸（122）带动压紧块（123）下移将钢带压紧于引导架（121）上，然后启动冲料液压缸（21），并根据公式IQ={2π[r0+h（Q-1）]/n}-S，带动上冲料座（22）下移对钢带进行冲槽加工，其中，Q为铁芯卷绕的圈数，n为槽的数量，h为钢带的厚度，IQ为铁芯对应圈数的每两两槽之间的间距，r0为初始圈径，S为槽宽；
S2.待钢带冲槽完成后，控制压紧气缸（122）复位以继续输送钢带，当冲槽后的钢带移动至上折弯块（273）与下折弯块（253）之间后，推块跟随上冲料座下移使上折弯块（273）与下折弯块（253）上下配合对钢带进行弯曲加工，然后根据IQ的增大，启动第一伺服电机（26），带动上折弯块（273）与下折弯块（253）移动至设定位置；
S3.待弯曲加工完成后，启动驱动电机（351），驱动电机（351）带动卷取轴（35）转动使卷取轴（35）卷取钢带；
S4.随着卷取轴（35）不断卷取钢带，不断重复步骤S1与S2，根据公式IQ={2π[r0+h（Q-1）]/n}-S，控制第二伺服电机（32）与第三伺服电机（34），第二伺服电机（32）带动卷取轴（35）前后移动，第三伺服电机（34）带动卷取轴（35）上下移动，控制冲料液压缸（21）使钢带上每两两相邻的槽之间的间距逐渐增大，直至钢带卷绕成型为铁芯。
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