CN101777817A - 全自动数控转子线圈成型设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动数控转子线圈成型设备。它采用多点无模折弯技术,可对13.5万千瓦及更大功率的发电机硬化态管线进行全自动折弯成形,成形后转子线圈能满足发电机技术指标及性能要求,填补了国内空白,全面替代进口成形转子线圈,降低制造成本,其结构为:它包括一对折弯***,两者间设有线管中心托架,线管穿过线管中心托架后两端安装在折弯***内;所述折弯***包括折弯成形装置和计算机控制装置,其中,折弯成形装置包括基座,在基座上设有X轴传动链,基座上安装有立柱,立柱上安装有Y轴传动链;在立柱上安装有横梁,横梁上安装有z轴传动链和工作转台,工作转台与Z轴传动链连接,同时在工作转台上还设有压头。
Description
技术领域
本发明涉及一种全自动数控转子线圈成型设备,属于发电机管线成形设备
背景技术
目前,13.5万千瓦以及更大功率的发电机管线均采用专用设备进行折弯。国外厂家(如阿尔斯通(ALSTOM))采用的是硬化态无模折弯成形技术,这种成形技术只需一副通用的折弯模具,通过自动调整不同的折弯参数,来实现各种曲率的管材的折弯,具有适应性强、精度高的优点,但具体技术细节因严格保密,无法获知。国内厂家因技术所限,普遍采用有模折弯技术,每加工一种类型的管材,需要一种对应的模具。为了便于成形、控制回弹和精度,管线需退火后进行折弯,而退火后折弯成形的管线,其刚强度又不能满足使用要求。为了满足生产需要,国内厂家每年需要从国外进口大批成形管线。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题,提供一种全自动数控转子线圈成型设备,它采用多点无模折弯技术,可以根据技术要求,对13.5万千瓦以及更大功率的发电机硬化态管线进行全自动折弯成形,成形后的管线能满足发电机的技术指标及性能要求,从而填补国内空白,全面替代进口成形管线,降低发电机制造成本。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种全自动数控转子线圈成型设备,它包括一对折弯***,两者间设有线管中心托架,线管穿过线管中心托架后两端安装在折弯***内;线管两端安装在折弯***内;所述折弯***包括折弯成形装置和计算机控制装置,其中,折弯成形装置包括基座,在基座上设有X轴传动链,基座上安装有立柱,立柱上安装有Y轴传动链;在立柱上安装有横梁,横梁上安装有z轴传动链和工作转台,工作转台与Z轴传动链连接,同时在工作转台上还设有压头。
所述基座两侧上设有滚动导轨,在基座底部设有多个调整垫铁。
所述X轴传动链包括伺服电机I,它通过减速机I与X轴丝杠连接,在X轴丝杠上设有丝杠螺母副I;同时在X轴丝杠的另一端设有位置编码器I,在X轴丝杠两端还设有安全限位装置,位置编码器I与计算机控制装置连接。
所述Y轴传动链包括伺服电机II,它通过减速机II与Y轴丝杠连接,在Y轴丝杠上设有丝杠螺母副II;同时在Y轴丝杠的另一端设有位置编码器II,位置编码器II与计算机控制装置连接;Y轴丝杠两侧还设有滚动导轨II。
所述Z轴传动链包括伺服电机III,它通过减速机III与Z轴丝杠连接,在Z轴丝杠上设有丝杠螺母副III;同时在Z轴丝杠的另一端设有位置编码器III,位置编码器III与计算机控制装置连接;Z轴丝杠两侧还设有滚动导轨III。
所述工作转台包括伺服电机IV,它与减速机IV连接,减速机IV与齿轮连接,齿轮与带外齿四点接触球轴承啮合;带外齿四点接触球轴承安装在工作台上,工作台上还设有位置编码器IV,位置编码器IV与计算机控制装置连接。
所述压头包括伺服电机V,它与减速机V连接,减速机V与压头丝杠连接,压头丝杠上设有丝杠螺母副IV;压头丝杠一端设有位置编码器V,在压头丝杠末端设有导向机构,同时还有激光测距传感器,位置编码器V和激光测距传感器分别与计算机控制装置连接。
所述计算机控制装置包括工业控制计算机和多功能板卡,多功能板卡设有至少一个CAN接口,工业控制计算机与触摸屏和激光测距传感器连接,触摸屏和激光测距传感器分别与低压电源和配电及安全控制***连接,同时工业控制计算机也与低压电源和配电及安全控制***连接;CAN接口与位置编码器I、位置编码器II、位置编码器III、位置编码器IV连接,位置编码器I、位置编码器II、位置编码器III、位置编码器IV与低压电源和配电及安全控制***连接;CAN接口还与伺服电机驱动器和安全限位装置连接,伺服电机驱动器与配电及安全控制***连接,安全限位装置与低压电源连接。
本发明涉及的全自动数控转子线圈成型设备采用多点无模折弯技术,通过将管线折弯成一条连续的折线来拟合所需要的理论曲线。折线的内接圆与外切圆的半径差,就是理论上的折弯误差,如果折线的边足够多,即折弯的点数足够多,则折线与理论曲线的逼近误差就能够满足用户折弯精度要求。根据管线折弯精度要求,计算出折线的边数(即需要折弯的点数),进而转换成每次折弯动作的空间坐标和步距。
由于管线的回弹、机床的各种误差累积,每次折弯的角度会在理论角度附近变动,这种变动如果不修正,会影响管线的折弯精度。因此,在压头附近设置了高精度的传感器,用于实时测量每次折弯的实际角度,并根据该角度来修正下一个压点的位置,从而确保管线的折弯误差小于折弯精度要求。
本发明的有益效果:
a)采用先进的多点无模折弯技术,通过多段折线拟合理论曲线,使***具有较好的柔性和适应性。
b)采用高精度激光测距传感器,非接触式测量折弯误差、并动态修正,精度高,可靠性好。
c)采用多圈编码器作为X、Y、Z轴及压头的位置编码器,全封闭结构,易防护,成本低、可靠性高。
d)采用电动压头,噪音低、功耗低、控制精度高。
e)全部动作采用交流伺服***驱动,体积小。
f)良好的人机交互界面,折弯特征数据、折弯曲线实时显示。
g)自动化程度高,管线装夹完毕,由***自动控制完成全部加工过程。
h)良好的安全保护措施,***能够对加工过程进行监测,出现异常自动实施相关保护并提供故障信息。
i)节省大量模具费用。本发明采用无模折弯技术,只需一副通用模具,即可进行各种规格参数管线的折弯成形,特别适合单件小批生产。
j)具有良好的人机交互界面,自动化程度高。本发明采用了先进的计算机控制技术,自动化程度高。用户只需通过触摸屏输入相关参数、人工完成管线装夹后,管线成形、检测由***自动完成,折弯特征参数、曲线实时显示。
k)成形精度高,并且管线无需退火。
为了控制管线回弹、提高精度,便于管线成形,有模折弯成形的管线需要先退火,而退火后的管线,刚强度无法满足使用要求。本发明采用非接触式激光测距传感器,可实时检测管线的折弯回弹数据,并进行动态修正,管线成形无需退火,并且回弹量实时可控,因而折弯精度更高。采用本发明技术的管线,其面轮廓度可小于0.5mm。
l)可全面替代进口成形管线
采用本发明设备生产的成形管线,其精度、表面光洁度等指标均达到进口管线的技术标准,完全能够替代进口产品。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为折弯成形装置结构图;
图3为X轴传动链结构图;
图4为Y轴传动链结构图;
图5为Z轴传动链结构图;
图6为工作台结构示意图;
图7为压头接头示意图;
图8为计算机控制装置结构图。
其中,1.基座,2.X轴传动链,3.立柱,4.Y轴传动链,5.横梁,6.Z轴传动链,7.工作转台,8.压头,9.线管固定架,10.线管中心托架,11.调整垫铁,12.管线,13.伺服电机I,14.减速机I,15.丝杠螺母副I,16.滚动导轨I,17.位置编码器I,18.安全限位装置,19.带外齿四点接触球轴承,20.伺服电机IV,21.减速机IV,22.位置编码器II,23.工作台,24.伺服电机V,25.减速机V,26.丝杠螺母副II,27.导向机构,28.位置编码器IV,29.激光测距传感器,30.工业控制计算机,31.多功能板卡,32.CAN接口,33.位置编码器III,34.伺服电机驱动器,35.低压电源,36.配电及安全控制***,37.触摸屏,38.伺服电机II,39.减速机II,40.丝杠螺母副II,41.滚动导轨II,42.位置编码器II,43.伺服电机III,44.减速机III,45.丝杠螺母副III,46.滚动导轨III。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
图1中,它包括两套折弯***,管线12通过线管中心托架10安装在两套折弯***之间。所述折弯***如图2所示,它包括折弯成形装置和计算机控制装置,其中折弯成形装置包括基座1,在基座1上设有X轴传动链2,基座1的一端设有立柱3,立柱3上安装有Y轴传动链4;在立柱3上安装有横梁5,横梁5上设有工作转台7,工作转台7与Z轴传动链6连接,同时在工作转台7上还设有压头8。基座1两侧上设有滚动导轨116,在基座1底部设有多个调整垫铁11。
图3中,X轴传动链2包括伺服电机I13,它通过减速机I14与X轴丝杠连接,在X轴丝杠上设有丝杠螺母副I15;同时在X轴丝杠的另一端设有位置编码器I17,在X轴丝杠两端还设有安全限位装置18,位置编码器I17与计算机控制装置连接。X轴传动链2采用梯形X轴丝杠传动,在X轴向运动到位后、管线12成形过程中,能反向自锁和位置保持。
图4中,Y轴传动链4包括伺服电机II 38,它通过减速机II 39与Y轴丝杠连接,在Y轴丝杠上设有丝杠螺母副II 40;同时在Y轴丝杠的另一端设有位置编码器II 42,位置编码器II42与计算机控制装置连接。Y轴传动链4采用带预紧的FFZL型滚珠丝杠螺母副传动,位置保持依靠电机抱闸。Y轴导向采用2根直线滚动导轨II41。
图5中,Z轴传动链包括6包括伺服电机III 43,它通过减速机III44与Z轴丝杠连接,在Z轴丝杠上设有丝杠螺母副III45;同时在Z轴丝杠的另一端设有位置编码器III33,位置编码器II 33与计算机控制装置连接。Z轴传动链包括6采用带预紧的FFZL型滚珠丝杠螺母副传动,位置保持依靠电机抱闸。Z轴导向采用2根直线滚动导轨III46。
图6中,工作转台7包括伺服电机IV20,它与减速机IV21连接,减速机IV21与齿轮连接,齿轮与带外齿四点接触球轴承19啮合;带外齿四点接触球轴承19安装在工作台23上,工作台23上还设有位置编码器II 22,位置编码器II 22与计算机控制装置连接。
图7中,压头8包括伺服电机V24,它与减速机V25连接,减速机V25与压头丝杠连接,压头丝杠上设有丝杠螺母副IV26;压头丝杠一端设有位置编码器IV28,在压头丝杠末端设有导向机构27,同时还有激光测距传感器29,位置编码器IV28和激光测距传感器29分别与计算机控制装置连接。激光测距传感器29的测量范围为80±15mm,精度0.01mm,用于实时测量每次折弯动作后的管线变形,通过与理论曲线比对,来修正下一步压头折弯的位置。
图8中,计算机控制装置包括工业控制计算机30和多功能板卡31,多功能板卡31设有至少一个CAN接口32,工业控制计算机30与触摸屏37和激光测距传感器29连接,触摸屏37和激光测距传感器29分别与低压电源35和配电及安全控制***36连接,同时工业控制计算机30也与低压电源35和配电及安全控制***36连接;CAN接口32与位置编码器I17、位置编码器II 42、位置编码器III33、位置编码器IV28连接,位置编码器I17、位置编码器II42、位置编码器III33、位置编码器IV28与低压电源35和配电及安全控制***36连接;CAN接口32还与伺服电机驱动器34和安全限位装置18连接,伺服电机驱动器34与配电及安全控制***36连接,安全限位装置18与低压电源35连接。
本发明的全自动数控转子线圈成型设备由两套完全相同的折弯***组成,可同时对发电机管线两端进行不同曲线的独立折弯。使用时,用户只需输入管线的编号(或技术参数)并完成管线的装夹固定,其余的折弯、检测工作均由本设备自动完成。
每套折弯装置均可实现5轴运动,分别是:X、Y、Z平动,绕X轴工作台的转动,以及压头伸缩动作。通过这5个运动,可完成Y、Z平面内指定范围内任意曲线的弯曲成形。座标系的定义如附图1所示。
X向运动用于实现对不同长度管线的折弯;Y向和Z向平动以及绕X轴的旋转运动,主要是用于调节压头的折弯位置和角度。
X、Y、Z轴传动链结构基本相同,可实现三轴的直线运动。各位置编码器与相应丝杠同轴安装,用于代替通常的感应同步尺,检测各轴位置等参数。
绕X轴的工作转台7采用带外齿四点接触球轴承19作为回转支承,传动链主要由伺服电机IV20、减速机IV21、齿轮、位置编码器II 22组成。位置编码器II 22安装于工作转台7中心,用于转角测量。齿轮与带外齿四点接触球轴承19采用了一体化结构,以使结构更紧凑。
在工作转台7上安装有管线折弯压头8,由于液压***存在耗油、耗电(空载时油泵电机仍运转),噪音大(通常达70dB以上)的缺点,本设备舍弃了通常的液压压头方案,而采用了电动压头方案。压头8由伺服电机V24、减速机V25、丝杠螺母副II 26、导向机构27、位置编码器IV 28组成,可以实现一维的伸缩动作。与压头丝杠同轴安装的位置编码器IV 28用于检测压头8位置、控制压头8的行程。此外,在工作转台7上、压头8附近设置了非接触式的激光测距传感器29,用于实时测量每次折弯动作后的管线变形,通过与理论曲线比对,来修正下一步压头折弯的位置。
计算机控制部分如附图6所示,工业控制计算机30主要完成***总体控制,包括加工过程控制、传感器数据采集、数据人工交互及存储等功能;触摸屏37主要完成加工过程人工交互;多功能板卡31完成工业控制计算机30与外部数据交互;伺服电机驱动器34完成对各伺服电机的控制;各位置编码器实现对各轴位置的精确检测;激光测距传感器29作为折弯过程中对加工精度的检测,并实时传递到工业控制计算机30进行修正;低压电源35提供***控制部分的低压电源;配电及安全控制***36负责***的配电和安全运行。
Claims (8)
1.一种全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,它包括一对折弯***,两者间设有线管中心托架(10),线管(12)穿过线管中心托架(10)后两端安装在折弯***内;所述折弯***包括折弯成形装置和计算机控制装置,其中,折弯成形装置包括基座(1),在基座(1)上设有X轴传动链(2),基座(1)上安装有立柱(3),立柱(3)上安装有Y轴传动链(4);在立柱(3)上安装有横梁(5),横梁(5)上安装有z轴传动链(6)和工作转台(7),工作转台(7)与Z轴传动链(6)连接,同时在工作转台(7)上还设有压头(8)。
2.如权利要求1所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述基座(1)两侧上设有滚动导轨I(16),在基座(1)底部设有多个调整垫铁(11)。
3.如权利要求1所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述X轴传动链(2)包括伺服电机I(13),它通过减速机I(14)与X轴丝杠连接,在X轴丝杠上设有丝杠螺母副I(15);同时在X轴丝杠的另一端设有位置编码器I(17),在X轴丝杠两端还设有安全限位装置(18),位置编码器I(17)与计算机控制装置连接。
4.如权利要求1所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述Y轴传动链(4)包括伺服电机II(38),它通过减速机II(39)与Y轴丝杠连接,在Y轴丝杠上设有丝杠螺母副II(40);同时在Y轴丝杠的另一端设有位置编码器II(42),位置编码器II(42)与计算机控制装置连接;Y轴丝杠两侧还设有滚动导轨II(41)。
5.如权利要求1所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述Z轴传动链(6)包括伺服电机III(43),它通过减速机III(44)与Z轴丝杠连接,在Z轴丝杠上设有丝杠螺母副III(45);同时在Z轴丝杠的另一端设有位置编码器III(33),位置编码器III(33)与计算机控制装置连接;Z轴丝杠两侧还设有滚动导轨III(46)。
6.如权利要求1所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述工作转台(7)包括伺服电机IV(20),它与减速机IV(21)连接,减速机IV(21)与齿轮连接,齿轮与带外齿四点接触球轴承(19)啮合;带外齿四点接触球轴承(19)安装在工作台(23)上,工作台(23)上还设有位置编码器IV(22),位置编码器IV(22)与计算机控制装置连接。
7.如权利要求1所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述压头(11)包括伺服电机V(24),它与减速机V(25)连接,减速机V(25)与压头丝杠连接,压头丝杠上设有丝杠螺母副IV(26);压头丝杠一端设有位置编码器V(28),在压头丝杠末端设有导向机构(27),同时还有激光测距传感器(29),位置编码器V(28)和激光测距传感器(29)分别与计算机控制装置连接。
8.如权利要求1或3或6或7所述的全自动数控转子线圈成型设备,其特征是,所述计算机控制装置包括工业控制计算机(30)和多功能板卡(31),多功能板卡(31)设有至少一个CAN接口(32),工业控制计算机(30)与触摸屏(37)和激光测距传感器(29)连接,触摸屏(37)和激光测距传感器(29)分别与低压电源(35)和配电及安全控制***(36)连接,同时工业控制计算机(30)也与低压电源(35)和配电及安全控制***(36)连接;CAN接口(32)与位置编码器I(17)、位置编码器II(42)、位置编码器III(33)、位置编码器IV(28)连接,位置编码器I(17)、位置编码器II(42)、位置编码器III(33)、位置编码器IV(28)与低压电源(35)和配电及安全控制***(36)连接;CAN接口(32)还与伺服电机驱动器(34)和安全限位装置(18)连接,伺服电机驱动器(34)与配电及安全控制***(36)连接,安全限位装置(18)与低压电源(35)连接。
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GR01 | Patent grant | ||
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