專利名稱：全自動數控轉子線圈成型設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及的全自動數控轉子線圈成型設備采用多點無模折彎技術，通過將管線折彎成一條連續的折線來擬合所需要的理論曲線。折線的內接圓與外切圓的半徑差，就是理論上的折彎誤差，如果折線的邊足夠多，即折彎的點數足夠多，則折線與理論曲線的逼近誤差就能夠滿足用戶折彎精度要求。根據管線折彎精度要求，計算出折線的邊數(即需要折彎的點數)，進而轉換成每次折彎動作的空間坐標和步距。 由于管線的回彈、機床的各種誤差累積，每次折彎的角度會在理論角度附近變動，這種變動如果不修正，會影響管線的折彎精度。因此，在壓頭附近設置了高精度的傳感器，用于實時測量每次折彎的實際角度，并根據該角度來修正下一個壓點的位置，從而確保管線的折彎誤差小于折彎精度要求。
本發明的有益效果 a)采用先進的多點無模折彎技術，通過多段折線擬合理論曲線，使系統具有較好的柔性和適應性。 b)采用高精度激光測距傳感器，非接觸式測量折彎誤差、并動態修正，精度高，可靠性好。 c)采用多圈編碼器作為X、Y、Z軸及壓頭的位置編碼器，全封閉結構，易防護，成本低、可靠性高。 d)采用電動壓頭，噪音低、功耗低、控制精度高。 e)全部動作采用交流伺服系統驅動，體積小。 f)良好的人機交互界面，折彎特征數據、折彎曲線實時顯示。 g)自動化程度高，管線裝夾完畢，由系統自動控制完成全部加工過程。 h)良好的安全保護措施，系統能夠對加工過程進行監測，出現異常自動實施相關
保護并提供故障信息。 i)節省大量模具費用。本發明采用無模折彎技術，只需一副通用模具，即可進行各種規格參數管線的折彎成形，特別適合單件小批生產。 j)具有良好的人機交互界面，自動化程度高。本發明采用了先進的計算機控制技術，自動化程度高。用戶只需通過觸摸屏輸入相關參數、人工完成管線裝夾后，管線成形、檢測由系統自動完成，折彎特征參數、曲線實時顯示。
k)成形精度高，并且管線無需退火。
為了控制管線回彈、提高精度，便于管線成形，有模折彎成形的管線需要先退火，而退火后的管線，剛強度無法滿足使用要求。本發明采用非接觸式激光測距傳感器，可實時檢測管線的折彎回彈數據，并進行動態修正，管線成形無需退火，并且回彈量實時可控，因而折彎精度更高。采用本發明技術的管線，其面輪廓度可小于0. 5mm。
1)可全面替代進口成形管線 采用本發明設備生產的成形管線，其精度、表面光潔度等指標均達到進口管線的技術標準，完全能夠替代進口產品。


圖1為本發明的結構示意 圖2為折彎成形裝置結構 圖3為X軸傳動鏈結構 圖4為Y軸傳動鏈結構 圖5為Z軸傳動鏈結構 圖6為工作臺結構示意 圖7為壓頭接頭示意 圖8為計算機控制裝置結構圖。 其中，l.基座，2.X軸傳動鏈，3.立柱，4.Y軸傳動鏈，5.橫梁，6. Z軸傳動鏈，7.工作轉臺，8.壓頭，9.線管固定架，IO.線管中心托架，ll.調整墊鐵，12.管線，13.伺服電機1，14.減速機I，15.絲杠螺母副I，16.滾動導軌I，17.位置編碼器I，18.安全限位裝置，19.帶外齒四點接觸球軸承，20.伺服電機IV，21.減速機IV，22.位置編碼器11,23.工作臺，24.伺服電機V，25.減速機V，26.絲杠螺母副11,27.導向機構，28.位置編碼器IV，29.激光測距傳感器，30.工業控制計算機，31.多功能板卡，32.CAN接口，33.位置編碼器III， 34.伺服電機驅動器，35.低壓電源，36.配電及安全控制系統，37.觸摸屏，38.伺服電機11,39.減速機11,40.絲杠螺母副11,41.滾動導軌11,42.位置編碼器11,43.伺服電機III，44.減速機I11，45.絲杠螺母副I11，46.滾動導軌III。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。 圖1中，它包括兩套折彎系統，管線12通過線管中心托架IO安裝在兩套折彎系統之間。所述折彎系統如圖2所示，它包括折彎成形裝置和計算機控制裝置，其中折彎成形裝置包括基座1，在基座1上設有X軸傳動鏈2，基座1的一端設有立柱3，立柱3上安裝有Y軸傳動鏈4 ;在立柱3上安裝有橫梁5，橫梁5上設有工作轉臺7，工作轉臺7與Z軸傳動鏈6連接，同時在工作轉臺7上還設有壓頭8。基座1兩側上設有滾動導軌116，在基座1底部設有多個調整墊鐵ll。 圖3中，X軸傳動鏈2包括伺服電機113，它通過減速機114與X軸絲杠連接，在X軸絲杠上設有絲杠螺母副115 ;同時在X軸絲杠的另一端設有位置編碼器117，在X軸絲杠兩端還設有安全限位裝置18，位置編碼器117與計算機控制裝置連接。X軸傳動鏈2采用梯形X軸絲杠傳動，在X軸向運動到位后、管線12成形過程中，能反向自鎖和位置保持。
圖4中，Y軸傳動鏈4包括伺服電機I1 38，它通過減速機I1 39與Y軸絲杠連接，在Y軸絲杠上設有絲杠螺母副II 40 ;同時在Y軸絲杠的另一端設有位置編碼器II 42，位置編碼器1142與計算機控制裝置連接。Y軸傳動鏈4采用帶預緊的FFZL型滾珠絲杠螺母副傳動，位置保持依靠電機抱閘。Y軸導向采用2根直線滾動導軌1141。
圖5中，Z軸傳動鏈包括6包括伺服電機III 43，它通過減速機III44與Z軸絲杠連接，在Z軸絲杠上設有絲杠螺母副ni45;同時在Z軸絲杠的另一端設有位置編碼器ni33，位置編碼器I1 33與計算機控制裝置連接。Z軸傳動鏈包括6采用帶預緊的FFZL型滾珠絲杠螺母副傳動，位置保持依靠電機抱閘。Z軸導向采用2根直線滾動導軌11146。
圖6中，工作轉臺7包括伺服電機IV20，它與減速機IV21連接，減速機IV21與齒輪連接，齒輪與帶外齒四點接觸球軸承19嚙合；帶外齒四點接觸球軸承19安裝在工作臺23上，工作臺23上還設有位置編碼器I1 22，位置編碼器I1 22與計算機控制裝置連接。
圖7中，壓頭8包括伺服電機V24，它與減速機V25連接，減速機V25與壓頭絲杠連接，壓頭絲杠上設有絲杠螺母副IV26 ;壓頭絲杠一端設有位置編碼器IV28，在壓頭絲杠末端設有導向機構27，同時還有激光測距傳感器29，位置編碼器IV28和激光測距傳感器29分別與計算機控制裝置連接。激光測距傳感器29的測量范圍為80士15mm，精度0. Olmm，用于實時測量每次折彎動作后的管線變形，通過與理論曲線比對，來修正下一步壓頭折彎的位置。 圖8中，計算機控制裝置包括工業控制計算機30和多功能板卡31，多功能板卡31設有至少一個CAN接口 32，工業控制計算機30與觸摸屏37和激光測距傳感器29連接，觸摸屏37和激光測距傳感器29分別與低壓電源35和配電及安全控制系統36連接，同時工業控制計算機30也與低壓電源35和配電及安全控制系統36連接；CAN接口 32與位置編碼器117、位置編碼器II 42、位置編碼器11133、位置編碼器IV28連接，位置編碼器117、位置編碼器1142、位置編碼器11133、位置編碼器IV28與低壓電源35和配電及安全控制系統36連接；CAN接口 32還與伺服電機驅動器34和安全限位裝置18連接，伺服電機驅動器34與配電及安全控制系統36連接，安全限位裝置18與低壓電源35連接。
本發明的全自動數控轉子線圈成型設備由兩套完全相同的折彎系統組成，可同時對發電機管線兩端進行不同曲線的獨立折彎。使用時，用戶只需輸入管線的編號(或技術參數)并完成管線的裝夾固定，其余的折彎、檢測工作均由本設備自動完成。
每套折彎裝置均可實現5軸運動，分別是X、Y、Z平動，繞X軸工作臺的轉動，以及壓頭伸縮動作。通過這5個運動，可完成Y、Z平面內指定范圍內任意曲線的彎曲成形。座標系的定義如附圖l所示。 X向運動用于實現對不同長度管線的折彎；Y向和Z向平動以及繞X軸的旋轉運動，主要是用于調節壓頭的折彎位置和角度。 X、 Y、 Z軸傳動鏈結構基本相同，可實現三軸的直線運動。各位置編碼器與相應絲杠同軸安裝，用于代替通常的感應同步尺，檢測各軸位置等參數。 繞X軸的工作轉臺7采用帶外齒四點接觸球軸承19作為回轉支承，傳動鏈主要由伺服電機IV20、減速機IV21、齒輪、位置編碼器I1 22組成。位置編碼器II 22安裝于工作轉臺7中心，用于轉角測量。齒輪與帶外齒四點接觸球軸承19采用了一體化結構，以使結構更緊湊。
在工作轉臺7上安裝有管線折彎壓頭8，由于液壓系統存在耗油、耗電(空載時油泵電機仍運轉)，噪音大(通常達70dB以上)的缺點，本設備舍棄了通常的液壓壓頭方案，而采用了電動壓頭方案。壓頭8由伺服電機V24、減速機V25、絲杠螺母副II 26、導向機構27、位置編碼器IV 28組成，可以實現一維的伸縮動作。與壓頭絲杠同軸安裝的位置編碼器IV 28用于檢測壓頭8位置、控制壓頭8的行程。此外，在工作轉臺7上、壓頭8附近設置了非接觸式的激光測距傳感器29，用于實時測量每次折彎動作后的管線變形，通過與理論曲線比對，來修正下一步壓頭折彎的位置。 計算機控制部分如附圖6所示，工業控制計算機30主要完成系統總體控制，包括加工過程控制、傳感器數據采集、數據人工交互及存儲等功能；觸摸屏37主要完成加工過程人工交互；多功能板卡31完成工業控制計算機30與外部數據交互；伺服電機驅動器34完成對各伺服電機的控制；各位置編碼器實現對各軸位置的精確檢測；激光測距傳感器29作為折彎過程中對加工精度的檢測，并實時傳遞到工業控制計算機30進行修正；低壓電源35提供系統控制部分的低壓電源；配電及安全控制系統36負責系統的配電和安全運行。
權利要求
一種全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，它包括一對折彎系統，兩者間設有線管中心托架(10)，線管(12)穿過線管中心托架(10)后兩端安裝在折彎系統內；所述折彎系統包括折彎成形裝置和計算機控制裝置，其中，折彎成形裝置包括基座(1)，在基座(1)上設有X軸傳動鏈(2)，基座(1)上安裝有立柱(3)，立柱(3)上安裝有Y軸傳動鏈(4)；在立柱(3)上安裝有橫梁(5)，橫梁(5)上安裝有z軸傳動鏈(6)和工作轉臺(7)，工作轉臺(7)與Z軸傳動鏈(6)連接，同時在工作轉臺(7)上還設有壓頭(8)。
2. 如權利要求l所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述基座(1)兩側上 設有滾動導軌I(16)，在基座(1)底部設有多個調整墊鐵(11)。
3. 如權利要求1所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述X軸傳動鏈(2) 包括伺服電機I (13)，它通過減速機I (14)與X軸絲杠連接，在X軸絲杠上設有絲杠螺母副 I (15);同時在X軸絲杠的另一端設有位置編碼器I (17)，在X軸絲杠兩端還設有安全限位 裝置(18)，位置編碼器I(17)與計算機控制裝置連接。
4. 如權利要求1所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述Y軸傳動鏈(4) 包括伺服電機II (38)，它通過減速機II (39)與Y軸絲杠連接，在Y軸絲杠上設有絲杠螺母 副11(40);同時在Y軸絲杠的另一端設有位置編碼器II(42)，位置編碼器I1(42)與計算機 控制裝置連接；Y軸絲杠兩側還設有滾動導軌II (41)。
5. 如權利要求1所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述Z軸傳動鏈(6) 包括伺服電機III (43)，它通過減速機III (44)與Z軸絲杠連接，在Z軸絲杠上設有絲杠螺 母副111(45);同時在Z軸絲杠的另一端設有位置編碼器III(33)，位置編碼器I11(33)與 計算機控制裝置連接；Z軸絲杠兩側還設有滾動導軌III (46)。
6. 如權利要求l所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述工作轉臺(7)包 括伺服電機IV(20)，它與減速機IV(21)連接，減速機IV(21)與齒輪連接，齒輪與帶外齒四 點接觸球軸承(19)嚙合；帶外齒四點接觸球軸承(19)安裝在工作臺(23)上，工作臺(23) 上還設有位置編碼器IV(22)，位置編碼器IV (22)與計算機控制裝置連接。
7. 如權利要求l所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述壓頭(11)包括 伺服電機V(24)，它與減速機V(25)連接，減速機V(25)與壓頭絲杠連接，壓頭絲杠上設有 絲杠螺母副IV(26);壓頭絲杠一端設有位置編碼器V(28)，在壓頭絲杠末端設有導向機構 (27)，同時還有激光測距傳感器(29)，位置編碼器V(28)和激光測距傳感器(29)分別與計 算機控制裝置連接。
8. 如權利要求1或3或6或7所述的全自動數控轉子線圈成型設備，其特征是，所述計 算機控制裝置包括工業控制計算機(30)和多功能板卡(31)，多功能板卡(31)設有至少一 個CAN接口 (32)，工業控制計算機(30)與觸摸屏(37)和激光測距傳感器(29)連接，觸摸 屏(37)和激光測距傳感器(29)分別與低壓電源(35)和配電及安全控制系統(36)連接， 同時工業控制計算機(30)也與低壓電源(35)和配電及安全控制系統(36)連接；CAN接口 (32)與位置編碼器I(17)、位置編碼器II(42)、位置編碼器III(33)、位置編碼器IV(28)連 接，位置編碼器I (17)、位置編碼器II (42)、位置編碼器III (33)、位置編碼器IV (28)與低壓 電源(35)和配電及安全控制系統(36)連接；CAN接口 (32)還與伺服電機驅動器(34)和 安全限位裝置(18)連接，伺服電機驅動器(34)與配電及安全控制系統(36)連接，安全限 位裝置(18)與低壓電源(35)連接。
全文摘要
本發明涉及一種全自動數控轉子線圈成型設備。它采用多點無模折彎技術，可對13.5萬千瓦及更大功率的發電機硬化態管線進行全自動折彎成形，成形后轉子線圈能滿足發電機技術指標及性能要求，填補了國內空白，全面替代進口成形轉子線圈，降低制造成本，其結構為它包括一對折彎系統，兩者間設有線管中心托架，線管穿過線管中心托架后兩端安裝在折彎系統內；所述折彎系統包括折彎成形裝置和計算機控制裝置，其中，折彎成形裝置包括基座，在基座上設有X軸傳動鏈，基座上安裝有立柱，立柱上安裝有Y軸傳動鏈；在立柱上安裝有橫梁，橫梁上安裝有z軸傳動鏈和工作轉臺，工作轉臺與Z軸傳動鏈連接，同時在工作轉臺上還設有壓頭。
文檔編號H02K15/04GK101777817SQ200910215690
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者萬其, 張傳林, 王興波, 瞿亦峰, 胡乃琴, 陳亞峰, 陳江 申請人:山東齊魯電機制造有限公司