全功能型包带回转盘.doc

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1、说明书全功能型包带回转盘技术领域（如有问题，请用红色字体修改，谢谢！）本发明涉及一种全功能性包带回转盘，属于数控包带机技术领域。背景技术随着国内风力发电产业的逐步扩大，风力机组的单机容量也朝中大型方向发 展，目前单机容量为MW级风力发电机组技术日益成熟，已达到批量化、商业化 生产的水平，并成为当前风力发电的主力机型，为了满足风电工业的快速发展， 电机制造企业就必须更新相关的生产设备以提高产品质量和加工效率。风电电机的高压定子绕组线圈和转子线圈的主绝缘是由云母带（即绝缘带） 半叠包绕形成，目前国内普遍采用的包绕方法大多数仍是纯人工、简易手动或半自动包带。少数大型电机厂为解决由于过多手工操作造成的

2、线圈质量不稳定的情 况，从国外引进了多轴数控线圈包带机，从而克服人为因素对线圈绝缘带包绕质 量的影响和提高生产率。下面就国内包带机现状作以说明：1简易手动包带机：简易手动包带机主要应用于大、中型高压框形线圈及各种条形线圈绝缘层的 包绕。采用台式操作、脚踏开关控制、通过链条传动，工作时需操作者手持电机 线圈、慢速通过包带回转中心，配合脚踏开关控制进行包绕。简易手动包带机与纯人工包带比只是实现了带盘旋转的机械化，包带的叠 包比靠人工移动速度决定，作为包绕专用设备还是相当落后的，但因其结构简单、 操作方便、制造容易，目前在小型电机企业中广泛使用。2、半自动包带机：半自动包带机是在操作平台上铺设与线圈

3、轨迹相同的导向轨道， 包带机置于 平台之上，并可沿此轨道机动移动。包带时先将包带头中心与线圈中心重合， 并 通过支架固定保持包带回转盘平面与线圈的横截面在同一平面内。 包带回转盘的 外壳是固定的，当包带回转盘和底座沿导轨移动时包带回转盘旋转， 将包带缠绕 在线圈上。该设备采用了机械夹持线圈、带盘旋转与轨迹进给为集中传动，包带时的叠 包比可以保证；缺点是每更换一种线圈，就要调换一种导轨以适应不同轨迹， 其 产品受局限性较大，且带盘为机械端面夹紧，涨紧力不能改变，云母片极易被拉 断，包绕质量不易保证。但其制造成本相对较低、操作简单、适于普及使用，所 以被各中大型电机企业应用在大批量生产中。3、全自

4、动包带机：高端数控包带机目前在国际市场上主要有龙门架结构和机器人结构这两种 形式，这两种包带机都是采用空间6轴自由度联动，来实现包带回转盘在空间任 意位置运动，并可自动跟踪线圈中心位置，实现对线圈的全自动包绕。作为包带 机的核心部件，包带回转盘的内部结构特别复杂，它能够自动调整包带的带盘倾 角，防止包带时出现褶皱而影响绝缘效果； 还可以实现绝缘带包扎时的恒定涨紧 力控制，这样在保证绝缘带的紧密包绕外， 还能确保云母片不被撕裂拉断；包带 回转盘内还设有断带保护装置，在绝缘带意外拉断后会立即发出信号，使包带机 停止。数控包带机因其性能完备、自动化程度高、效率高、包带质量可靠而逐渐受 到电机行业关注

5、，但由于进口包带机价格过于昂贵、 操作复杂且维护成本高，目 前还无法在行业内普及。国内针对数控包带机系统的研究开发也有十几年的历史 了，但在技术上始终落后于国外，现有自行研制的包带机产品也主要参考国外先 进机型，并通过缩减配置、降低技术难度和成本来适应国内企业制造， 虽然实现 了多轴动作，但最核心的包带回转盘制造技术始终无法实现。发明内容鉴于现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种功能完备、 质量好、效率高的包带回转盘。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种全功能性包带回 转盘，其特征在于，包括齿盘组件、前挡环组件和后挡环组件，齿盘组件的前后 两侧分别通过前挡环组件和

6、后挡环组件与包带头壳体相连，齿盘组件、前挡环组件和后挡环组件皆具有径向开口结构， 齿盘组件的外圆周上设有同步带齿槽， 齿 盘组件通过同步带连接设于包带头壳体上的伺服电机；齿盘组件内部对称设置有两个腰形支架，腰形支架通过上、下两个轴承支座与齿盘组件固定连接， 腰形支 架的芯部设有绝缘带固定盘，绝缘带固定盘的前侧连接可拆卸压紧盖。所述的腰形支架的上端设有蜗轮， 蜗轮通过微电机行星齿轮箱连接微型直流 电机，腰形支架连接带盘倾角调整装置。 所述的带盘倾角调整装置包括带盘接近 传感器和角度编码器， 带盘接近传感器设于腰形支架的上轴承支座上， 角度编码 器设于腰形支架的下出轴端。绝缘带固定盘的后端连接锥齿

7、反馈盘。 所述的齿盘组件内还设有涨紧力控制 装置，所述的涨紧力控制装置包括磁滞离合器， 磁滞离合器连接锥齿反馈盘。 所 述的齿盘组件内还设有断带保护装置， 锥齿反馈盘的外端设有等分缺口， 所述的 断带保护装置包括设于腰形支架底部的接近传感器， 接近传感器径向对应锥齿反 馈盘的缺口。所述的齿盘组件内还设有半径检测装置， 所述的半径检测装置包括光电传感 器，光电传感器固定在腰形支架上位于绝缘带固定盘一侧的位置处。所述的齿盘组件的同步带齿槽的一侧设有导电滑环组件。 所述的齿盘组件内的上部狭长空间设有由铝制散热片三面围成电气盒， 电气 盒内设有逻辑控制模块和无线通讯模块。本发明将最先进的机电设计理念融

8、于实践， 将机械结构设计、 电气控制、 光 电技术和无线通讯技术完美地结合。 从而解决了作为包带机核心部件包带回转 盘的所有制造难点， 在极有限的空间内装入所有功能部件， 从而真正实现包带回 转盘的功能多样化、 结构最优化和全智能化， 极大程式度地减小了人为因素对线 圈质量的影响。 此发明如在外部按座标轴配置进给和增加自动装夹装置， 完全可 以达到国外同类产品的技术性能，在国内具有很大的发展空间。与国内现有包带机的包带回转盘相比，本发明具有以下优点：1、功能完备：包带回转盘内配置了绝缘带自动包扎所需的全部功能，在力量 控制、角度控制和智能识别上都达到拟人化效果， 可实现恒涨紧力控制、 叠包角

9、度自动调整、断带保护、带盘直径检测和全数字化控制。2、包扎质量好：目前国内大多采用少胶带包扎，当主绝缘厚度减薄后，包带 工艺对绝缘的影响最为重要，极易发生云母层损伤、分层和玻璃布抽丝等现象， 影响包带质量。 本带盘是通过电磁自动控制涨紧力， 并根据速度自动调节叠包角 度，与现有的机械式涨紧和固定式叠包角相比， 包带质量有明显提高， 避免了包 带拉力不均和曲线段包扎出皱现象。3、加工效率高：包带回转盘的自动化程度高，无需人为调节，操作者只需输 入线圈参数，即可由系统自动设定涨力和叠包角， 进行快速包扎。通过调整包带 回转盘的转速还可改变工作节拍，效率较人工提作提高十倍以上。4、适用范围广：本机适

10、用于风电电机的转子线棒和定子封闭线圈包扎，其结 构精巧、功能齐全、实用性强，可以功能部件方式配备于各国内现有包带机上， 大幅提高国产包带机档次，逐步替代进口，缩短与国外先进设备的距离。5、安全可靠：线圈包扎过程为全自动完成不需人工参与，避免了因疲劳和重 复劳动而引发的各种意外伤害。机床操作简便，所有动作件均由光电传感器保护 发讯，自动操控避免误操作。附图说明图1为全功能型包带回转盘侧视图；图2为全功能型包带回转盘结构示意图；图3为全功能型包带回转盘内部示意图。具体实施方式参照图1所示，为全功能型包带回转盘侧视图，所述的全功能型包带回转盘 是数控包带机的核心组件，安装于数控包带机的包带头壳体内，

11、其外型为盘状中 空结构，径向设有开口，工件可从开口直接装入。包带回转盘包括前挡环组件1、 后挡环组件2和齿盘组件3。由于定子绕组的线圈为封闭结构，包带回转盘工作时只能在线圈的开档中移 动，为防止与对面线圈干涉和满足近鼻端的包扎，包带回转盘就必须按最小回转 半径和最小厚度来设计。齿盘组件3与包带头壳体是通过前挡环组件1和后挡环 组件2相联的，前挡环组件1和后挡环组件2的内侧安装有精密滚动轴承组，用 来提高齿盘组件3的回转精度并轴向定位。包带回转盘的主运动是依靠包带头壳体上的伺服电机驱动，由两个胀紧轮将同步带紧贴包在齿盘组件3的外齿上同步旋转，并通过调整进给速度和齿盘转速 来满足叠包比率要求。前挡

12、环组件1和后挡环组件2也同为径向开口结构，前挡 环组件1的内侧装有一个可滑移挡环，当工件由开口装入后，气缸会推动挡环将 开口封闭，起到保护作用，到位后发讯。齿盘组件3也设计为径向开口结构，在外圆周上加工有同步带齿槽，用于包 带回转盘的动力传递，齿槽的侧面安装有导电滑环组件 4，主要用于内部各功能 部件的电力供给。 由于齿盘组件 3 径向的开口处滑环需断开， 为保证旋转过程中 电力传输的连续性， 在前挡环组件 1 和后挡环组件 2 开口外对称布置两套弹性滚 轮电刷组件。参照图 2和图 3所示，齿盘组件 3内设有涨紧力控制装置、断带保护装置、 带盘倾角调整装置、绝缘带直径检测装置、电气控制模块和无

13、线传输模块等。齿盘组件 3 内部对称设置有两个腰形支架 5，均由上、下两个轴承支座固定。 腰形支架 5 的上出轴端固定有蜗轮，由微型直流电机驱动、微电机行星齿轮箱 7 减速，通过蜗杆蜗轮带动腰形支架 5，可沿两支座轴心线向左、右对称各摆动一 定角度，在上轴承支座上还设有带盘接近传感器， 用于摆角的初始零位检测； 腰 形支架 5 的下出轴端安装有角度编码器 6，带盘接近传感器和角度编码器 6 构成 带盘倾角调整装置， 用来精确控制支架的摆动角度。 为保证线圈的绝缘效果， 工 作时可先输入叠包比数值， 由系统自动调整腰形支架 5 倾斜角度，这样可完全杜 绝包带过程中的褶皱现象发生； 如采用交替方式

14、包扎时， 腰形支架 5 可根据运动 方向自动更换倾角方向，实现往复包扎。腰形支架 5 的芯部设有绝缘带固定盘 10，用于安装绝缘胶带，绝缘带固定 盘 10 是通过空心轴与腰形支架 5 芯部的轴承座相联接的。 绝缘带固定盘 10 的前 侧连接可拆卸压紧盖 9，在绝缘带固定盘 10 的空心轴的芯孔内装入快卸柱销， 用于可拆卸压紧盖 9 的快速锁紧。更换绝缘胶带时，首先按下绝缘带固定盘 10 上的放松按钮，可拆卸压紧盖 9 会弹开，在绝缘带固定盘 10上放入绝缘带盘， 以空心轴的对称键联接定心， 然后将可拆卸压紧盖 9 轴端推入空心轴孔， 按下锁 紧按钮即可夹紧绝缘胶带盘。绝缘带固定盘 10 是空心

15、环形结构，后端安装有一锥齿反馈盘 11，锥齿反馈 盘 11 的外端加工若干等分缺口，里侧则加工出圆锥齿用于绝缘带盘传动。在腰 形支架 5 的底部装有接近传感器 8，径向对应锥齿反馈盘 11 的缺口构成断带保 护装置，接近传感器 8 以及可对断带故障进行时实监测。 工作过程中如出现绝缘 带用尽或绝缘带突然断裂情况， 带盘固定架会由制动器作用立即停止转动， 这时 传感器读取的反馈盘缺口数据会发生变化， 系统即辨定此为断带状态， 报警并停 止工作。包带的涨紧力控制装置和半径检测装置也安装在腰形支架 5 上，位于绝缘带 固定盘 10 径向的侧下方。涨紧力控制装置包括磁滞离合器 12，涨紧力是由电流 控

16、制磁滞离合器 12产生的，磁滞离合器 12经一对齿轮传递、 通过圆锥齿轮换向 与锥齿反馈盘 11 相接，将所需制动力作用在绝缘带盘上；半径检测装置包括光 电传感器 13，使用光学方法对绝缘带直径进行距离检测，并根据直径变化值来 自动调节电流，控制磁滞离合器以恒定的扭矩输出。由于磁滞离合器 12 的扭矩 特性与滑差转速无关， 主要是利用电磁非接触方式获得与励磁电流成正比的传递 扭矩，所以其扭矩极其稳定， 反复操作都能准确传递扭矩， 特别适用于线圈绝缘 带包扎这种高速、高精度场合下的恒涨紧力控制。齿盘组件 3 内的上部狭长空间设有由铝制散热片三面围成电气盒 14，用于 放置电气元件， 逻辑控制模块

17、和无线通讯模块的控制板 （请给出型号） 都安装于 此，考虑到电气元件的通风散热要求，在模块控制板的外侧还要增加微型风扇。 由于结构限制， 包带回转盘内各功能部件尽量使用相同电压， 供电可由导电滑环 组件 4 导入，以节省轴向尺寸；逻辑控制模块的输入端分别连接无线通讯模块、 带盘接近传感器、 接近传感器 8 和光电传感器 13，输出端连接角度编码器 6、磁 滞离合器 12 和微型直流电机。各功能部件所用的数据信号，全部通过无线通讯 模块来传输，用设于外围的系统控制柜内的无线接收模块接收，由中央处理器 CPU卖取并处理数据，通过人机界面直观查看张力数值以及设定所需张力，进行 遥控操作，通过以上措施

18、就可将包带回转盘内的电气元件和线缆数量最大程度压 缩，高效地利用有限空间。本发明所述全功能型包带回转盘，已试制成功，首台应用于在 1500KW风电 机组的线圈绝缘带包扎工艺中， 经反复测试基本达到了预期的效果， 今后还将陆 续在其它规格风电机组中普及应用。权利要求书1、 一种全功能性包带回转盘，其特征在于，包括齿盘组件（3）、前挡环组 件（1）和后挡环组件（2），齿盘组件（3）的前后两侧分别通过前挡环组件（1） 和后挡环组件（2）与包带头壳体相连，齿盘组件（3）、前挡环组件（1）和后挡 环组件（2）皆具有径向开口结构，齿盘组件（3）的外圆周上设有同步带齿槽， 齿盘组件（3）通过同步带连接设于包

19、带头壳体上的伺服电机；齿盘组件（3）内 部对称设置有两个腰形支架（5），腰形支架（5）通过上、下两个轴承支座与齿 盘组件（3）固定连接，腰形支架（5）的芯部设有绝缘带固定盘（10），绝缘带 固定盘（10）的前侧连接可拆卸压紧盖（9）。2、如权利要求1所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，所述的腰形支 架（5）的上端设有蜗轮，蜗轮通过微电机行星齿轮箱（7）连接微型直流电机， 腰形支架（5）连接带盘倾角调整装置。3、如权利要求2所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，所述的带盘倾角调整装置包括带盘接近传感器和角度编码器（6），带盘接近传感器设于腰形支架（5）的上轴承支座上，角度编码器（6）设于腰形支

20、架（5）的下出轴端。4、如权利要求1所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，绝缘带固定盘（10）的后端连接锥齿反馈盘（11）。5、如权利要求4所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，所述的齿盘组件（3）内还设有涨紧力控制装置，所述的涨紧力控制装置包括磁滞离合器 （12）， 磁滞离合器（12）连接锥齿反馈盘（11）。&如权利要求4所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，所述的齿盘组 件（3）内还设有断带保护装置，锥齿反馈盘（11）的外端设有等分缺口，所述 的断带保护装置包括设于腰形支架 （5）底部的接近传感器（8），接近传感器（8） 径向对应锥齿反馈盘（11）的缺口。7、如权利要求1所述的全功

21、能性包带回转盘，其特征在于，所述的齿盘组件（3）内还设有半径检测装置，所述的半径检测装置包括光电传感器（ 13），光 电传感器（13）固定在腰形支架（5）上位于绝缘带固定盘（10） 一侧的位置处。8、如权利要求1所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，所述的齿盘组件（ 3）的同步带齿槽的一侧设有导电滑环组件（ 4）9、如权利要求 1 所述的全功能性包带回转盘，其特征在于，所述的齿盘组 件（3）内的上部狭长空间设有由铝制散热片三面围成电气盒 （14），电气盒（ 14） 内设有逻辑控制模块和无线通讯模块。说明书摘要本发明涉及一种全功能性包带回转盘， 其特征在于，包括齿盘组件、前挡环 组件和后挡环组件，齿盘组件的前后两侧分别通过前挡环组件和后挡环组件与包 带头壳体相连，齿盘组件、前挡环组件和后挡环组件皆具有径向开口结构， 齿盘 组件的外圆周上设有同步带齿槽，齿盘组件通过同步带连接设于包带头壳体上的 伺服电机；齿盘组件内部对称设置有两个腰形支架， 腰形支架通过上、下两个轴 承支座与齿盘组件固定连接，腰形支架的芯部设有绝缘带固定盘， 绝缘带固定盘 的前侧连接可拆卸压紧盖。本发明的优点是功能完备、质量好、效率高。说明书附图2 34765O821 42图131181251011812142I 321413