CN110911159A - 一种线圈成型装置 - Google Patents

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吴巍
梅恩铭
周伦才
陈玉泉
梁羽
马力祯
韩少斐
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Abstract

本发明涉及一种线圈成型装置，包括：偏转部、旋转部、末端执行部和控制部；偏转部连接旋转部，用于带动旋转部转动预设角度；旋转部设置一中空通道，用于供待缠绕线圈的基体通过；中空通道的内壁和基体外壁之间具有间隙；末端执行部连接在旋转部侧壁上，沿中空通道周向运动，用于将线圈绕制于基体上；控制部连接偏转部、旋转部和末端执行部，用于控制末端执行部的运动轨迹。该装置通过控制部操控末端执行部的运动轨迹，可以将线圈绕制成任意所需形状，提高复杂结构线圈的生产效率和合格率。

Description

一种线圈成型装置
技术领域
本发明是关于一种线圈成型装置，属于线圈加工领域。
背景技术
电磁线圈广泛用于核磁共振，靶向给药，磁热疗，粒子加速器等领域中。但随着科学技术发展，需要设计的三维磁场结构越来越复杂，相应的电磁线圈也要绕制成复杂三维结构，如Cos(nθ)型线圈，斜螺线管型线圈、蛇型线圈等。特别是在粒子加速器中，需要多种复杂的三维场来控制和约束带电粒子，例如粒子加速器中需要设置二极、四极和六极磁场，这就需要设置如马鞍型等形状的线圈。现有技术中，虽然有自动绕线的绕线机，但此种绕线机通常只能将线圈绕制成横截面为圆型的普通线圈。对于复杂结构的线圈，通常还是通过人工绕制，生产效率低，费时费力，且电磁线圈绕制质量依赖于工人的经验和责任心，故不能很好的满足核磁共振，靶向给药，磁热疗，粒子加速器等精密装置的需要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种线圈成型装置，特别适用于对于复杂结构的绕线，其通过控制部操控末端执行部的运动轨迹，可以将线圈绕制成任意所需形状，提高复杂结构线圈的生产效率和合格率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：本发明提供了一种线圈成型装置，包括：偏转部、旋转部、末端执行部和控制部；所述偏转部连接所述旋转部，用于带动所述旋转部转动预设角度；所述旋转部设置一中空通道，用于供待缠绕线圈的基体通过；所述中空通道的内壁和所述基体外壁之间具有间隙；所述末端执行部连接在所述旋转部侧壁上，沿所述中空通道周向运动，用于将线圈绕制于所述基体上；所述控制部连接所述偏转部、旋转部和末端执行部，用于控制所述末端执行部的运动轨迹。
进一步，所述中空通道的横截面形状与所述基体相同，且所述中空通道与所述基体同轴。
进一步，所述中空通道的横截面形状为圆形。
进一步，所述偏转部为中空旋转台，所述中空旋转台上设有载物平台，所述载物平台上设有固定件，所述固定件与所述旋转部固定连接。
进一步，还包括一平面移动部，所述平面移动部设于所述偏转部下方，并与所述偏转部固定连接，所述平面移动部带动所述偏转部在平面内移动。
进一步，所述平面移动部包括沿水平方向移动的水平移动部；和沿与水平方向垂直的方向移动的垂直移动部。
进一步，水平移动部包括第一滑轨和设置于第一滑轨上的第一滑块；垂直移动部包括第二滑轨和设置于第二滑轨上的第二滑块；所述第二滑轨设置于所述第一滑块上，所述第二滑轨的设置方向与所述第一滑轨的设置方向垂直，所述第二滑块上设有所述偏转部。
进一步，还包括一基体支撑部，用于支撑所述基体。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、通过控制部操控偏转部、旋转部和末端执行部的联动，使末端执行部的运动轨迹可以将线圈绕制成任意所需形状，提高复杂结构线圈的生产效率和合格率。2、相较于传统的基体转动，末端装置保持固定姿态随动的绕线方式，增加了末端执行部的运动维度，简化了运动机构,同时无需在竖直方向设置升降装置，降低了成本，减小了装置的体积。3、旋转部上可以安装多个末端执行部，不同末端执行部可以安装具有不同功能模块，例如铣刀、超导贴线轴、3D打印头、玻璃纤维带缠绕头、定位顶尖等，使本发明中线圈成型装置功能更全面，更多样化。
附图说明
图1为本发明一实施例中线圈成型装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例中二极弯管斜螺线管型线圈绕制路径示意图，(a)为左视图，(b)为正视图；(c)为右视图；
图3为本发明一实施例中四极(a)、六极(b)直管斜螺线管型线圈绕制路径示意图；
图4为本发明一实施例中四极离散Cos(nθ)型电磁线圈绕制路径示意图，(a)为正视图，(b)为立体图。
附图标记：
1-偏转部；2-旋转部；21-载物平台；22-固定件；3-末端执行部；4-基体；5-平面移动部；51-第一滑轨；52-第一滑块；53-第二滑轨；54-第二滑块；6-基体支撑部。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例公开了一种线圈成型装置，如图1所示，包括偏转部1、旋转部2、末端执行部3和控制部(图中未示出)；偏转部1连接旋转部2，用于带动旋转部2转动预设角度；旋转部2上设有一中空通道，用于供待绕制线圈的基体4通过；中空通道的内壁和基体4外壁之间具有间隙；末端执行部3连接在旋转部2的侧壁上，随旋转部沿中空通道的周长周向运动，用于将线圈成型于基体4上；控制部连接偏转部1、旋转部2和末端执行部3，用于控制所述末端执行部3的运动轨迹。本实施例中装置通过控制部操控偏转部1、旋转部2和末端执行部3联动，进而控制末端执行部在基体4上的运动轨迹，可以将线圈绕制成任意所需形状，提高复杂结构线圈的生产效率和合格率，降低了人工成本。此外，旋转部2上可以根据具体操作需要安装多种末端执行部3，末端执行部3可以安装实现不同功能模块，例如铣刀、超导贴线轴、3D打印头、玻璃纤维带缠绕头和定位顶尖等，使本实施例中线圈成型装置功能更全面，更多样化。
在本实施例中，基体4虽然可以为任意形状，但鉴于需要绕制线圈的设备通常为管状，故基体4优选横截面为圆或椭圆形状的直管或弯管。本实施例中装置尤其适用于弯曲角度为60°-90°的弯管，即大角度弯管。现有技术中装置虽然结构比较复杂，需单独设置上下移动滑轨和滑块，但是其也可以基本满足在直管或者弯曲角度比较小的弯管上绕制线圈的需求。对于大角度弯管，由于线圈绕制形状的特殊性，现有技术中装置无法自动精准完成。而本实施例装置通过控制部控制偏转部1、旋转部2和末端执行部联动精确的设定了末端执行部3的运动轨迹。图2-4分别为二极弯管斜螺线管型线圈绕制路径示意图；四极、六极直管斜螺线管型线圈绕制路径示意图；四极离散Cos(nθ)型线圈绕制路径示意图。如图2-4所示，不论是直管还是弯管的斜螺线管型线圈绕制路径还是离散Cos(nθ)型线圈绕制路径都十分复杂，仅凭在XYZ三个方向直线运动的绕线装置根本无法将线圈绕成此种复杂形状，但采用本实施例中装置，只要将相应图形输入控制器，控制器就可以根据图形通过实时控制各部件，使末端执行3部完成所需空间路径形状的线圈绕制。
由于末端执行部3是沿旋转部2的中空通道周向运动。基体4中心轴线为基体各横截面的圆心的连线。当基体4为直管时，中心轴线为直线，旋转部2的偏转角度在整个操作过程中不需要发生变化；但当基体4是弯管时，中心轴线各点的切线会实时变化，故需要控制器通过调整偏转部1的偏转角度以调整旋转部2的姿态，中空通道的横截面应当同其与基体4中心轴线交点处的中轴切线垂直。其中，偏转部1为圆环旋转体，其上设有载物平台21，可通过控制部控制偏转部1实现载物平台21的±180°角度调整。该载物平台21上设有固定件22，该固定件22用于与旋转部2固定连接，并对旋转部2起支撑作用。为了固定的更加稳定，固定件22优选为两个。两个固定件从左右两侧支撑旋转部2。
为了使末端执行部3更好的作用于基体4，优选将中空通道的横截面与基体的横截面设置为相同的形状，若基体4为横截面是圆形的管道，则中心通道的横截面也是圆形，且基体4的横截面的圆心与中心通道的横截面的圆心重合，即横截面与中心通道同轴设置。其中，此处的横截面定义为垂直于管道长度方向的轴线的面。
为了增加线圈成型装置的调整维度，以及为了满足管材长度方向的需求，线圈成型装置还包括一平面移动部5，平面移动部5设于偏转部1下方，并与偏转部1固定连接，平面移动部5用于调整偏转部1在平面中的位置。平面移动部5进一步包括沿水平方向移动的水平移动部，和沿与水平方向垂直的方向移动的垂直移动部。水平移动部包括第一滑轨51和设置于第一滑轨51上的第一滑块52；垂直移动部包括第二滑轨53和设置于第二滑轨53上的第二滑块54；第一滑块52上设置第二滑轨53，第二滑轨53的设置方向与第一滑轨51的设置方向垂直，第二滑块54上设有偏转部1。
为了使基体4穿过中空通道，且不与中空通道的内壁接触，故线圈成型装置还包括一基体支撑部6，用于支撑基体4。优选基体支撑部6为两个，并分别设置于旋转部1两侧，以防基体4掉落。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种线圈成型装置，其特征在于，包括：偏转部、旋转部、末端执行部和控制部；
所述偏转部连接所述旋转部，用于带动所述旋转部转动预设角度；
所述旋转部设置一中空通道，用于供待缠绕线圈的基体通过；所述中空通道的内壁和所述基体外壁之间具有间隙；
所述末端执行部连接在所述旋转部侧壁上，沿所述中空通道周向运动，用于将线圈绕制于所述基体上；
所述控制部连接所述偏转部、旋转部和末端执行部，用于控制所述末端执行部的运动轨迹。
2.如权利要求1所述的线圈成型装置，其特征在于，所述中空通道的横截面形状与所述基体相同，且所述中空通道与所述基体同轴。
3.如权利要求2所述的线圈成型装置，其特征在于，所述中空通道的横截面形状为圆形。
4.如权利要求1或2所述的线圈成型装置，其特征在于，所述偏转部为中空旋转台，所述中空旋转台上设有载物平台，所述载物平台上设有固定件，所述固定件与所述旋转部固定连接。
5.如权利要求1或2所述的线圈成型装置，其特征在于，还包括一平面移动部，所述平面移动部设于所述偏转部下方，并与所述偏转部固定连接，所述平面移动部带动所述偏转部在平面内移动。
6.如权利要求5所述的线圈成型装置，其特征在于，所述平面移动部包括沿水平方向移动的水平移动部；和沿与水平方向垂直的方向移动的垂直移动部。
7.如权利要求6所述的线圈成型装置，其特征在于，水平移动部包括第一滑轨和设置于第一滑轨上的第一滑块；垂直移动部包括第二滑轨和设置于第二滑轨上的第二滑块；所述第二滑轨设置于所述第一滑块上，所述第二滑轨的设置方向与所述第一滑轨的设置方向垂直，所述第二滑块上设有所述偏转部。
8.如权利要求1或2所述的线圈成型装置，其特征在于，还包括一基体支撑部，用于支撑所述基体。
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