CN2376060Y - 铠装超导缆导体特种绕线机 - Google Patents

Abstract

本绕线机包括放缆、矫直、校正、预弯、连绕各部分。矫直机构由三辊传动组件组成;校正机构包括垂直和水平压轮、进给轮;预弯机构包括可移动吊架、进给轮、编码器、导向轮、预弯轮;连绕机构包括回转台及线圈模具。导体经放缆、矫直、校正后成为直线导体,再经预弯机构制成有不同设计要求的圆弧段和直线段,将预弯成形的1—2个自由匝固定于连绕机构的线圈模具中,使连绕机构的绕线圈中心旋转,同时预弯机构继续制作下一匝线圈。它可绕制出复杂截面、高精度的CICC线圈。

Description

铠装超导缆导体特种绕线机

本实用新型涉及铠装超导缆导体绕线机。

随着科技的飞跃发展，高性能的、由铠装超导缆导体(CICC-Cable In ConduitConductor)制成的超导磁体在高科技领域获得了越来越广泛的应用。对于预弯成型、无张力连绕的CICC绕线机，迄今国际上只有一、两个发达国家试绕过简单圆形和跑道形截面的线圈，其位置精度仅为0.8～2mm，外形精度仅为1～3mm。国内在绕制CICC型线圈方面则是空白。

有鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种铠装超导缆导体特种绕线机，它可绕制出复杂截面、高精度的CICC线圈。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种铠装超导缆导体特种绕线机，由放缆、矫直、校正、预弯、连绕各部分组成，其中：

放缆机构包括放缆盘、可升降架体、底座、张力自动放缆机构，放缆盘由可升降架体旋转支承，可升降架体安装在底座上；

矫直机构由三辊传动组件组成；

校正机构包括垂直压轮组件、水平压轮组件、进给轮组件；

矫直机构和校正机构固定在水平支撑架上；

预弯机构包括可移动吊架及装在该可移动吊架上的进给轮组件、编码器组件、导向轮组件、预弯轮组件；

连绕机构包括回转台及装在该回转台上的线圈模具。

所述张力自动放缆机构由导向架及装在该导向架两端的行程开关构成。

所述编码器组件由滚轮和受该滚轮驱动的脉冲编码器构成。

所述连绕机构的回转台为落地镗床的回转工作台。

本实用新型具有以下优点：

1.采用张力自动放缆机构，减少了人力的消耗，加大了运作安全可靠性；

2.编码器外置，运用摩擦传动直接由CICC导体驱动编码器，可精确记录导体的进线长度；

3.对导体进行在线校正，使得进一步改善导体尺寸位形精度和导体截面的优化成为可能。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为绕线机组成原理图；

图2a、2b为矫直机构和校正机构的正视、俯视结构图；

图3为外置式编码器结构图。

请参见图1。本实用新型铠装超导缆导体特种绕线机，由放缆机构1、矫直机构2、校正机构3、预弯机构4、连绕机构5组成，6为CICC导体。

放缆机构1的作用是均匀放缆，它包括放缆盘11、可升降架体、底座、张力自动放缆机构12，放缆盘11由可升降架体旋转支承，可升降架体安装在底座上。放缆盘11由圆盘铣床经改造构成，可升降架体采用手动液压顶升机构。由于导体矫直2和校正机构3的高度是固定的，因而通过手动液压顶升机构调整放缆盘11的高度，可以保证导体进给与矫直机构基本在同一平面内。张力自动放缆机构12由安装在矫直机构2前的导向架及装在该导向架两端的行程开关构成，行程开关采用圆盘铣床的限位开关，它用来控制导体进入矫直机构2的角度，保证导体松紧适度地进入矫直机构2，既保持放缆盘11上的导体不脱落又保证校正机构不打滑。

请参见图1、图2。矫直机构2位于放缆机构1和校正机构3之间，用于放缆后导体的矫直，其由固定轮21、矫直轮22、固定轮23构成的三辊传动组件组成，矫直轮22固定在用于调节矫直轮压下量的调节支架上。校正机构3由一对垂直压轮组件31、外置式编码器组件32、进给轮组件33、一对水平压轮组件34构成，进给轮组件33由交流伺服电机-谐波减速机-齿轮付一对进给轮组成，提供导体校正所需的轴向进给力。校正机构3的作用是分别对导体进行水平和径向方向的校正，它可将导体尺寸由17.30×17.50mm校正为17.1±0.05×17.0±0.05mm，角度误差由86°×94°校正为90°±1°。矫直机构2和校正机构3固定在可沿X轴方向平移的水平支撑架24(由160落地镗床尾架经改造而成)上。

参见图1。预弯机构4包括可移动吊架及装在该吊架上的进给轮组件41、外置式编码器组件42、导向轮组件43、预弯轮组件44，进给轮组件41由交流伺服电机-谐波减速机-齿轮付-一对进给轮组成，预弯轮组件44由交流伺服电机-谐波减速机-精密滚珠丝杠-预弯轮组成。可移动吊架采用天车吊架，具有二维运动，X方向的运动通过变频器实现，Y方向的运动通过回转台的相对运动实现。

连绕机构5包括回转台(使用110落地镗床的回转工作台)及装在回转台上的线圈模具，回转台不仅可以360°旋转，而且能沿Y轴方向往复运动。连绕机构5的作用是配合预弯机构4的X方向往复运动完成线圈形状运动轨迹，进行线圈的连绕工作。

连绕机构的旋转运动由110落地镗床回转工作台完成；预弯机构的X轴方向的运动由天车上的小车移动来完成，Y轴方向的运动由连绕机构的落地镗床工作台的平移完成；校正机构在X轴方向的平移通过160落地镗床尾架移动来完成；放缆机构的放缆盘由圆盘铣床经改造来完成其动作，能够点动完成正反转即可。

为记录导体的进线长度，在校正机构3和预弯机构4中分别安装了编码器32、42。图3所示为预弯机构中的外置式编码器组件，由铝滚轮421和受该滚轮驱动的脉冲编码器424构成，滚轮轴422末端固定连接套423，脉冲编码器424用螺钉与连接套连接。滚轮轴422支承于可调节滚轮压下量的调节支架425上，支架425吊装在天车吊架45下。导体移动时通过摩擦带动铝滚轮421旋转，铝滚轮再驱动脉冲编码器424对导体移动量进行脉冲编码计数。校正机构3的编码器组件32的结构如同图3，只是其调节支架安装在水平支撑架24上。这种外置式编码器组件可以解决内置编码器出现的导体打滑问题，保证精确记录导体的进线长度。

绕制时，CICC导体6经放缆机构1放缆，放出的导体一般带有一定的曲率，经矫直机构2矫直和校正机构3校正后，成为直线导体，该直线导体再经预弯机构4制作成有不同设计要求的圆弧段和直线段，预弯成形1-2个自由匝以后，将其固定于连绕机构5的线圈模具中，然后使连绕机构5的回转台绕线圈几何中心旋转，旋转的同时预弯机构4继续制作下一匝线圈，每完成一匝便将其置入线圈模具中，如此直至完成整个线圈的绕制。

下面以绕制异形线圈为例，说明预弯机构和连绕机构的工作原理：

异形线圈的截面一般由若干圆弧段、直线段所围成。预弯机构预弯1-2个异形线圈的自由匝后，进入连绕机构的线圈模具中固定。设定异形线圈的几何中心点(即线圈模具的几何中心点)为旋转圆心，当导体以线速度v进行绕制时，线圈以相应的角速度f(v)旋转。根据线圈绕制的工艺要求，导体的预弯点应当始终处在导体线圈圆弧的切点位置上。当线圈绕几何中心点旋转时，设定切线方向固定不变，则切点(即预弯点)不是固定不变的，在切点的运动轨迹所在平面作笛卡尔直角坐标系，则切点的运动轨迹可以分解由两直线运动合成。

绕制异形线圈过程中，线圈的旋转由连绕机构回转台旋转实现，切点的移动量ΔY由连绕机构回转台平移实现，切点的移动量ΔX由预弯机构平移完成。对于每匝线圈的各弧段，按以下步骤绕制：预弯轮压下动作，压下值由该弧段的弯曲半径确定→进给轮对应连绕机构的转角进给一定长度的导体，预弯机构跟踪切点的X、Y方向运动→重复以上动作，直至完成本弧段的绕制。

为了便于调整各机构间的相互水平、垂直位置，本实用新型绕线机还可设一基板，基板上沿X轴方向设置导轨，上述各机构安装在该基板上，其中，固定矫直机构和校正机构的水平支撑架、预弯机构的可移动吊架，均滑动支撑于该导轨上。

本实用新型已成功地应用在国家九五重大科学工程HT-7U超导托卡马克装置的建设中，应用本实用新型绕线机绕制的HT-7U复杂D形截面的模型线圈，其位置精度为0.6mm，外形精度为0.8mm。

Claims (4)

1.一种铠装超导缆导体特种绕线机，其特征在于它由放缆、矫直、校正、预弯、连绕各部分组成，其中：

放缆机构包括放缆盘、可升降架体、底座、张力自动放缆机构，放缆盘由可升降架体旋转支承，可升降架体安装在底座上；

矫直机构由三辊传动组件组成；

校正机构包括垂直压轮组件、水平压轮组件、进给轮组件；

矫直机构和校正机构固定在水平支撑架上；

预弯机构包括可移动吊架及装在该可移动吊架上的进给轮组件、编码器组件、导向轮组件、预弯轮组件；

连绕机构包括回转台及装在该回转台上的线圈模具；

校正机构的进给轮与预弯机构的进给轮由控制部分同步控制。

2.如权利要求1所述的铠装超导缆导体特种绕线机，其特征在于：所述张力自动放缆机构由导向架及装在该导向架两端的行程开关构成。

3.如权利要求1所述的铠装超导缆导体特种绕线机，其特征在于：所述编码器组件由滚轮和受该滚轮驱动的脉冲编码器构成。

4.如权利要求1所述的铠装超导缆导体特种绕线机，其特征在于：所述连绕机构的回转台为落地镗床的回转工作台。