一种异型线圈复合工艺绕制成型装置
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202510152027.0 | 申请日 | 2025-02-12 |
| 公开(公告)号 | CN119626770B | 公开(公告)日 | 2025-04-25 |
| 申请人 | 中国科学院合肥物质科学研究院; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 韩厚祥; 金京; 赵高攀; 武玉; 朱丽娜; 余超; | 第一发明人 | 韩厚祥 |
| 权利人 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：安徽省合肥市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：安徽省合肥市庐阳区三十岗乡古城路181号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：230031 |
| 主IPC国际分类 | H01F41/071 | 所有IPC国际分类 | H01F41/071 ; H01F41/096 ; H01F41/082 |
| 专利引用数量 | 2 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 14 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京科迪生专利代理有限责任公司 | 专利代理人 | 孔伟; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种异型线圈复合工艺绕制成型装置，涉及线圈绕线装置领域，该装置由桁架组件、成型模 块 总成、进给模块总成、导向模块总成和多 自由度 落模平台组成；桁架组件由横梁、悬吊架、立柱、预紧杆和底座等组成；成形模块总成用于成形弯曲段，包括进出口的转 角 段、大圆弧段和过渡弯曲段；进给模块总成由伺服 电机 驱动导体沿其轴线平移；导向模块总成用于引导导体平移，并防止导体扭转；多自由度落模平台为线圈绕制提供行程及角度，并在成型后对线圈进行形状比对和落模固定；本发明可实现异型线圈的连续绕制。 | ||
| 权利要求 | 1.一种异型线圈复合工艺绕制成型装置，其特征在于：包括桁架组件（1）、成型模块总成（2）、进给模块总成（3）、导向模块总成（4）、多自由度落模平台（5）； |
||
| 说明书全文 | 一种异型线圈复合工艺绕制成型装置技术领域[0001] 本发明涉及线圈绕线装置领域，具体涉及一种异型线圈复合工艺绕制成型装置。 背景技术[0002] 在托卡马克装置中线圈成型后安装在其真空室内，由于真空室内部线圈安装位置确定且不易更改，因此线圈的最终成型形状及尺寸对其安装具有重大的影响，一旦绕制过程中线圈的形状或尺寸偏差较大，则会导致线圈安装的复杂及困难程度大大提高。 [0003] 内部线圈包含多种弯段且线圈为一体成型，根据各弯段的尺寸及角度不同需要更换不同的成型组件，由于其不规则的形状导致绕制过程的复杂与困难程度显著提升，但是现有的成型技术中对于控制线圈绕制成型的形状及尺寸等较为困难，因此需要专用绕线成型装置对其进行绕制成型。 发明内容[0004] 本发明的目的是提出了一种异型线圈复合工艺绕制成型装置，用以解决异型线圈连续绕制过程中的成型技术问题。 [0006] 其中，桁架组件包括横梁、悬吊架、立柱、预紧杆、底座、进给支撑架、导向支撑架，用于绕线过程中为成型模块总成、进给模块总成、导向模块总成提供支撑；横梁与悬吊架、立柱连接；横梁与预紧杆连接；预紧杆与底座连接；底座通过安装在地面上；成型模块总成与悬吊架连接；进给模块总成与进给支撑架连接；导向模块总成与导向支撑架连接；导体经导向模块总成进入到进给模块总成，在进给电机的带动下进入到成型模块总成；成型模块总成与进给模块总成之间通过齿轮啮合，使成型模块总成转动； [0007] 成型模块总成实现导体的回弯、压弯和滚弯，包括成型安装板以及以下部件：回弯轮模组、滚轮组件、旋转组件、成型伺服电机、压弯轮模组、压下电缸；回弯轮模组、滚轮组件、旋转组件、成型伺服电机、压弯轮模组、压下电缸各部件均能够连接到成型安装板上；通过更换各部件实现导体回弯、压弯和滚弯； [0008] 进给模块总成，用于驱动导体沿其轴线平移，包括进给安装板、夹紧轮组、进给伺服电机、长度计数编码器组件、进给轮组、喷码器、旋转电机；夹紧轮组、进给伺服电机、长度计数编码器组件、进给轮组连接到进给安装板上；进给安装板与进给支撑架连接；夹紧轮组进行伸缩运动，对导体达到夹紧作用，进给伺服电机通过齿轮啮合带动进给轮组转动，从而使导体沿其轴线进行平移；长度计数编码器组件用于检测并记录导体绕制长度；喷码器用于导体划线； [0009] 导向模块总成用于引导导体平移，包括导向安装板、导轨、导向块；导轨、导向块通过螺栓连接到导向安装板上；导向安装板与导向支撑架连接；导向块进行伸缩运动，导体前进过程中导向块沿导轨移动，当移动一定距离后，拆掉前面的导向块重新装到后面； [0010] 多自由度落模平台用于为线圈绕制提供行程及角度，并在成型后对线圈进行装配包括装配平台、工作平台、转动支撑、电缸、底部支撑、X/Y平动机构；装配平台与转动支撑通过螺栓连接；工作平台与底部支撑连接；转动支撑、电缸、底部支撑连接；底部支撑与X/Y平动机构连接；X/Y平动机构连接到地面。 [0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0012] 1、本发明装置可实现异型线圈复合工艺的绕制成型，且由多自由度落模平台可以有效减少线圈成型过程中产生的内应力。 [0014] 图1为本发明装置整体正视图； [0015] 图2为本发明装置整体轴视图； [0016] 图3为桁架组件结构图； [0017] 图4为回弯轮模总成结构图； [0018] 图5为压弯轮模总成结构图； [0019] 图6为滚弯轮模总成结构图； [0020] 图7为进给模块总成结构图； [0021] 图8为导向模块总成结构图； [0022] 图9为多自由度落模平台结构图； [0023] 图10为压下电缸207结构图； [0024] 图11为装配平台501结构图。 [0025] 图中： [0026] 1‑桁架组件、2‑成型模块总成、3‑进给模块总成、4‑导向模块总成、5‑多自由度落模平台； [0027] 101‑横梁、102‑悬吊架、103‑立柱、104‑预紧杆、105‑底座、106‑进给支撑架、107‑导向支撑架； [0028] 201‑成型安装板、202‑回弯轮模组、203‑滚轮组件、204‑旋转组件、205‑成型伺服电机、206‑压弯轮模组、207‑压下电缸、207‑1‑压下轮； [0029] 301‑进给安装板、302‑夹紧轮组、303‑进给伺服电机、304‑长度计数编码器组件、305‑进给轮组、306‑喷码器、307‑旋转电机； [0030] 401‑导向安装板、402‑导轨、403‑导向块； [0031] 501‑装配平台、502‑工作平台、503‑转动支撑、504‑电缸、505‑底部支撑、506‑X/Y平动机构； [0032] 装配底座501‑1、支撑夹具501‑2。 具体实施方式[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案。 [0034] 本发明公开了一种异型线圈复合工艺绕制成型装置，如图1、图2所示，包括桁架组件1，成型模块总成2，进给模块总成3，导向模块总成4，多自由度落模平台5。根据本发明的一个实例，如图1和图2，为本发明的正式图和轴视图。使用成型模块总成2对导体进行成型，根据成型需要调整成型模块总成2中各个组件的样式，启动成型伺服电机205或进给伺服电机303带动导体成型。 [0035] 如图1‑3所示，所述桁架组件1包括横梁101、悬吊架102、立柱103、预紧杆104、底座105、进给支撑架106、导向支撑架107，用于绕线过程中为成型模块总成2、进给模块总成3和导向模块总成4提供支撑，防止各模块总成倾倒，破坏线圈的连续绕制；所述横梁101与悬吊架102、立柱103通过螺栓连接；横梁101与预紧杆104通过螺栓连接；预紧杆104与底座105通过螺栓连接；底座105通过预埋安装在地面上。所述成型模块总成2与悬吊架102通过轴承连接；所述进给模块总成3与进给支撑架106通过螺栓连接；所述导向模块总成4与导向支撑架 107通过螺栓连接；导体经导向模块总成4进入到进给模块总成3，在进给电机的带动下进入到成型模块总成2；成型模块总成2与进给模块总成3之间通过齿轮啮合，使成型模块总成2转动。 [0036] 如图4‑6所示，所述成型模块总成2包括成型安装板201、回弯轮模组202、滚轮组件203、旋转组件204、成型伺服电机205、压弯轮模组206、压下电缸207，通过更换以上不同的成型模块组件可实现导体的回弯、压弯和滚弯的功能；成型安装板201上设置成型模块组件的安装位置如图4所示，通过回弯轮模组202、旋转组件204、滚轮组件203以及压下电缸207各部件组合形成回弯轮模总成；成型安装板201上设置成型模块组件的安装位置如图5所示，通过旋转组件204、滚轮组件203、压弯轮模组206以及压下电缸207各部件组合形成压弯轮模总成；成型安装板201上设置成型模块组件的安装位置如图6所示，通过旋转组件204、两组滚轮组件203以及压下电缸207各部件组合形成滚弯轮模总成；导体由回弯轮模组件 202上夹具固定，实现导体的回弯成型功能；滚轮组件203安装于成型安装板201上，在导体成型过程中对其夹紧，防止导体产生偏移；旋转组件204通过轴承安装在成型安装板201底部，通过转动旋转电机307带动旋转组件204转动，使成型安装板201转动到所需要的角度； 成型伺服电机205安装在成型安装板201下方，用于带动回弯轮模组件202转动；压弯轮模组件206安装在成型安装板201上，用于导体压弯成型；压下电缸207如图10所示，其安装在成型安装板201上，如图5所示为导体的压弯成型，压下电缸207由电缸带动压下轮207‑1做伸缩运动，压下轮207‑1推动导体产生压下量，当导体与压弯轮模组206贴合时，压下轮207‑1停止运动，进给模块总成3带动导体移动，从而实现导体的压弯成型，压下轮207‑1还能实现绕电缸主轴的转动；如图6所示为导体的滚弯成型，导体滚弯成型与压弯成型原理基本一致，其中滚弯成型中不包含轮模组，压下电缸207推动导体产生压下量，不同的压下量使得成型后的导体半径不同；轮模为槽轮结构，安装位置如图4所示，根据轮模半径及周向截面半径的不同，可实现不同弯曲半径及导体尺寸的弯段。所述成型伺服电机205通过齿轮啮合带动轮模转动，滚轮组件203通过螺杆进行伸缩运动，从而达到夹紧的功能对导体成型时产生的反作用力起到缓冲作用。所述旋转组件204通过旋转电机307带动成型安装板201沿其长轴转动，根据导体成型各弯段的空间角度，将成型安装板201转动到所需角度，为后续导体的成型做准备。 [0037] 如图7所示，所述进给模块总成3包括进给安装板301、夹紧轮组302、进给伺服电机303、长度计数编码器组件304、进给轮组305、喷码器306、旋转电机307，用于驱动导体沿其轴线平移；所述夹紧轮组302、进给伺服电机303、长度计数编码器组件304、进给轮组305通过螺栓连接到进给安装板301上；所述进给安装板301与进给支撑架106通过螺栓连接；所述夹紧轮组302通过螺杆进行伸缩运动，从而对导体达到夹紧作用，进给伺服电机303通过齿轮啮合带动进给轮组305转动，从而使导体沿其轴线进行平移。长度计数编码器组件304用于检测并记录导体绕制长度；在绕制过程中根据弯段的不同需要在导体轴向划长线，在导体轴向划环线等，因此需要使用喷码器306用于导体划线。 [0038] 如图8所示，所述导向模块总成4包括导向安装板401、导轨402、导向块403，用于引导导体平移，并防止弯曲过程中产生扭转；所述导轨402通过螺栓连接到导向安装板401上；所述导向安装板401与导向支撑架107通过螺栓连接；所述导向块403通过螺杆进行伸缩运动，对导体达到夹紧作用，用于引导导体平移，并防止弯曲过程中产生扭转。导体前进过程中导向块403沿导轨402移动，当移动一定距离后，拆掉前面的导向块403重新装到后面。 [0039] 如图9所示，所述多自由度落模平台5包括装配平台501、工作平台502、转动支撑503、电缸504、底部支撑505、X/Y平动机构506，用于为线圈绕制提供行程及角度，并在成型后对线圈进行装配；所述装配平台501与转动支撑503通过螺栓连接；所述工作平台502与底部支撑505通过螺栓连接；所述转动支撑503、电缸504、底部支撑505通过螺栓连接；所述底部支撑505与X/Y平动机构506通过螺栓连接；所述X/Y平动机构506通过螺栓连接到地面。所述转动支撑503通过电机带动装配平台501转动，对线圈成型轨迹进行匹配。所述电缸504进行伸缩运动，改变装配平台501转动角度。所述X/Y平动机构506通过电机带动底部支撑505在X、Y方向进行平动。装置下方为多自由度落模平台5，导体通过支撑夹具固定在装配平台 501上，在成型模块总成2转动后，由于导体成型姿态的不同，使用转动支撑503、电缸504、X/Y平动机构506来调节装配平台501与线圈之间的位置关系。装配平台501如图11所示，包含装配底座501‑1及支撑夹具501‑2，装配底座501‑1与支撑夹具501‑2通过螺栓连接，其中支撑夹具为分层结构。导体经成型模块总成2绕制成型后，为了避免由于导体自身重力导致线圈形状产生变化，因此需要使用装配平台501接住导体，根据线圈已成型部分安装支撑夹具 501‑2，并对导体进行固定。 [0040] 所述成型伺服电机205经齿轮啮合带动成型轮模转动，线圈外部一匝成型后开始落模在装配平台501上，线圈成型部分由装配平台501上装配支撑固定，线圈固定长度随之成型长度增加直到整体落模完成。 [0041] 所述装配平台501在电缸及电机的作用下进行转动，X/Y平动机构506在电机的作用下进行移动。所述多自由度落模平台5与导体成型轨迹同步进行，减少导体成型过程中的内应力。所述多自由度落模平台5中心点建立相对坐标系，根据导体不同的成型方式建立不同的数学关系，并使用MATLAB模拟导体成型轨迹，所述多自由度落模平台5与导体成型轨迹同步进行，减少导体成型过程中的内应力。 [0042] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。 |
||
