专利名称：复合材料锥形电线杆缠绕机的制作方法
技术领域：
复合材料锥形电线杆缠绕机技术领域实用新型涉及一种用于缠绕锥形电 线杆的复合材料锥形电线杆缠绕机。
背景技术：
传统的输电杆塔普遍存在笨重、易腐烂、锈蚀或开裂、寿命不长的缺点，施工运输和运行维护困难，容易出现各种安全隐患，随着新材料技术及其制备工艺的发展，复合材料得到了快速发展，复合材料电线杆具有质量轻、耐腐蚀、强度高、寿命更长等优点，维护成本低且能够承受极端的气候条件，在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的木杆、钢筋混凝土杆和铁塔。目前复合材料电线杆在输电杆塔中已经得到应用，然而复合材料锥形电线杆加工工艺还存在许多关键的问题仍未解决，导致生产的锥形电线杆厚度不均匀、生产效率低。实用新型内容实用新型的目的是提供一种能够提高复合材料锥形电线杆加工效率、制造的电线杆壁厚均匀，强度高的复合材料锥形电线杆缠绕机。上述的目的通过以下的技术方案实现一种复合材料锥形电线杆缠绕机，其组成包括主轴伺服电机,所述的主轴伺服电机通过减速器连接主轴，所述的主轴连接锥形管状芯模，所述的锥形管状芯模通过玻璃纤维浸溃树脂连接导丝头，所述的导丝头连接具有伸臂机构的缠绕小车，所述的缠绕小车具有沿着小车轨道左右平移的车体，运动控制器Trio控制所述的主轴伺服电机，运动控制器Trio控制缠绕小车跟踪主轴的单轴伺服运动、伸臂机构跟踪缠绕小车的单轴伺服运动和导丝头跟踪缠绕小车的单轴伺服运动。所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，所述的运动控制器Trio包括主轴AxisO、小车轴Axisl、伸臂轴Axis2、导丝头轴Axis3，所述的运动控制器Trio具有串行通讯口、电源模块、I/O模块、模拟量输出模块、编码器输入口，所述的主轴AxisO通过主轴伺服驱动器连接主轴伺服电机，所述的小车轴Axisl通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接所述的缠绕小车，所述的伸臂轴Axis2通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接所述的缠绕小车，所述的导丝头轴Axis3通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接导丝头。所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，所述的小车轴Axisl连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接减速器，所述的减速器连接所述的缠绕小车，所述的伸臂轴Axis2连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接减速器，所述的减速器连接所述的伸臂机构，所述的导丝头轴Axis3连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接减速器，所述的减速器连接导丝头。所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，所述的运动控制器Trio控制具有四个自由度的控制机构，所述的主轴和所述的缠绕小车与所述的伺服电机连接、所述的伸臂机构与所述的伺服电机连接，所述的导丝头与所述的伺服电机连接，以实现所述的主轴旋转、所述的缠绕小车沿与所述的小车轨道左右平移、所述的伸臂机构沿与所述的主轴垂直方向前后平移、所述的导丝头绕竖直方向旋转。有益效果I.本实用新 型能够提高复合材料锥形电线杆加工效率，采用变缠绕角工艺可以保证生产的锥形电线杆壁厚均匀，强度高。本实用新型利用电子齿轮方式将四个轴协调运动简化为缠绕小车跟踪主轴的单轴伺服运动、伸臂机构跟踪缠绕小车的单轴伺服运动和导丝头跟踪缠绕小车的单轴伺服运动，这种基于TRIO嵌入式运动控制器Trio的电子凸轮CAMBOX方式实现的电子齿轮位置跟踪控制方式只和从动轴与被跟随轴之间位置有关系，可以确保纱片搭接良好，在纤维缠绕过程中，主轴和小车要根据工艺要求随时进行加减速、停留和反向启动等操作，同时这种通过电子齿轮的控制方法大大简化了缠绕设备的机械结构，避免了复杂的缠绕轨迹规划、线型设计和计算控制。极大地降低了弯管缠绕设备的复杂性和成本。本实用新型采用变缠绕角工艺实现锥形电线杆等厚缠绕，解决了复合材料电线杆缠绕厚度不均匀电线杆强度低、生产效率低的问题，采用四轴缠绕机控制机构，可以提高复合材料锥形电线杆加工效率。本实用新型所生产的复合材料锥形电线杆具有质量轻、耐腐蚀、强度高、寿命更长等优点，维护成本低且能够承受极端的气候条件，在输配电线路、通讯线路、通讯塔等工程中可以很好地取代传统的木杆、钢筋混凝土杆和铁塔。
附图I是本产品的结构示意图。附图2是控制方法框图。附图3是变缠绕角实现等厚缠绕原理图。
具体实施方式
实施例I :一种复合材料锥形电线杆缠绕机，其组成包括复合材料锥形电线杆缠绕机，其组成包括主轴伺服电机，其特征是所述的主轴伺服电机通过减速器连接主轴，所述的主轴连接锥形管状芯模，所述的锥形管状芯模通过玻璃纤维浸溃树脂连接导丝头，所述的导丝头连接具有伸臂机构的缠绕小车，所述的缠绕小车具有沿着小车轨道左右平移的车体，运动控制器Trio控制所述的主轴伺服电机，运动控制器Trio控制缠绕小车跟踪主轴的单轴伺服运动、伸臂机构跟踪缠绕小车的单轴伺服运动和导丝头跟踪缠绕小车的单轴伺服运动。实施例2 实施例I所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，所述的小车轴Axisl连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接减速器，所述的减速器连接所述的缠绕小车，所述的伸臂轴Axis2连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接减速器，所述的减速器连接所述的伸臂机构，所述的导丝头轴Axis3连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接减速器，所述的减速器连接导丝头。具有主轴AxisO件号为I、小车轴Axisl件号为2、伸臂轴Axis2件号为3、导丝头轴Axis3件号为4的运动控制器Trio件号为5，所述的主轴AxisO通过主轴伺服驱动器6连接主轴伺服电机7，所述的主轴伺服电机通过减速器8连接主轴9，所述的主轴连接锥形管状芯模10，所述的锥形管状芯模通过玻璃纤维浸溃树脂11连接导丝头12，所述的导丝头连接具有伸臂机构13的 缠绕小车14，所述的缠绕小车沿着小车轨道15左右平移，所述的小车轴Axisl通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接所述的小车轨道，所述的伸臂轴Axis2通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接所述的缠绕小车，所述的导丝头轴Axis3通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接导丝头。实施例3 所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，所述的运动控制器Trio包括主轴AxisO、小车轴Axisl、伸臂轴Axis2、导丝头轴Axis3，所述的运动控制器Trio具有串行通讯口 16、电源模块17、I/O模块18、模拟量输出模块19、编码器输入口 20。所述的主轴AxisO通过主轴伺服驱动器连接主轴伺服电机，所述的小车轴Axisl通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接所述的缠绕小车，所述的伸臂轴Axis2通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接所述的缠绕小车，所述的导丝头轴Axis3通过伺服驱动器、伺服电机、减速器连接导丝头。实施例4 实施例I或2所述的复合材料电线杆缠绕机，所述的运动控制器Trio控制具有四个自由度的控制机构，所述的主轴和所述的缠绕小车与所述的伸臂机构与所述的导丝头分别与所述的伺服电机连接，可以实现所述的主轴旋转、所述的缠绕小车沿与所述的小车轨道左右平移、所述的伸臂机构沿与所述的主轴垂直方向前后平移、所述的导丝头绕竖直方向旋转。实施例5 一种复合材料电线杆的缠绕方法，由玻璃纤维浸溃树脂复合材料制造的锥形管状结构，以四轴缠绕机控制机构为加工设备，采用变缠绕角缠绕工艺将玻璃纤维浸溃树脂缠绕在锥形管状芯模表面实现等壁厚缠绕，内固化完毕后脱模形成锥形管状结构电线杆。实施例6 实施例5所述的复合材料电线杆的缠绕方法，所述的变缠绕角缠绕工艺，锥形管状等厚缠绕的条件为(I )，其中D为锥形管状芯模大端直径与管壁厚度之和、d为锥形管状芯模小端直径与管壁厚度之和、为对应直径处的缠绕角；由锥形管状几何关系可知(2)，其中为锥形管状芯模某i位置的直径、L为芯模长度、为i处长度；由公式(I)和公式(2)得到i处缠绕角为(3)，设芯模的转速为n r/min，当缠绕锥形管状芯模时，i处缠绕小车的运动速度()(4)则为随变化而变化的变量；缠绕小车根据公式(3)和公式(4)计算得到的速度运动，四轴缠绕机控制机构就会缠绕出等壁厚的电线杆。实施例7 上述实施例所述的四轴缠绕机控制机构的控制方法，运动控制器Trio以发模拟量电压的方式对主轴转速进行闭环控制，6V电压对应电机转速为1500r/min，则模拟量电
压dac与主轴转速n r/min的关系为(5),利用运动控制器Trio中指令电子齿
轮指令Connect (k，O)将缠绕小车运动连接到主轴上，实现缠绕小车以速比跟随主轴运动，由缠绕小车的运动速度()(4)和主轴转速n r/min (5)得到参数，参数是一个随缠绕小车位置而变化的值，从而实现变齿轮控制，其中为主轴减速比，含义为主轴转I周对应编码器的脉冲数，为缠绕小车减速比，含义为缠绕小车走I毫米对应的对应编码器的脉冲数。同理利用运动控制器Trio中电子齿轮指令CONNECT (kl，I)将伸臂机构运动连接到缠绕小车上，实现伸臂机构跟随缠绕小车运动，参数，其中为伸臂机构减速比，含义为伸臂机构走I毫米对应的对应编码器的脉冲数，为缠绕小车减速比，含义为缠绕小车走I毫米对应的对应编码器的脉冲数。然后利用运动控制器Trio中绝对位置指令M0VEABS ()实现导丝头跟踪缠绕小车旋转保持纱宽不变，确保纱片搭接良好，其中=
权利要求1.一种复合材料锥形电线杆缠绕机，其组成包括主轴伺服电机，其特征是所述的主轴伺服电机通过减速器连接主轴，所述的主轴连接锥形管状芯模，所述的锥形管状芯模通过玻璃纤维浸溃树脂连接导丝头，所述的导丝头连接具有伸臂机构的缠绕小车，所述的缠绕小车具有沿着小车轨道左右平移的车体，运动控制器TriO控制所述的主轴伺服电机，运动控制器Trio控制缠绕小车跟踪主轴的单轴伺服运动、伸臂机构跟踪缠绕小车的单轴伺服运动和导丝头跟踪缠绕小车的单轴伺服运动。
2.根据权利要求I所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，其特征是所述的运动控制器Trio包括主轴AxisO、小车轴Axisl、伸臂轴Axis2、导丝头轴Axis3,所述的运动控制器Trio具有串行通讯ロ、电源模块、I/O模块、模拟量输出模块、编码器输入ロ，所述的主轴AxisO通过主轴伺服驱动器连接主轴伺服电机，所述的小车轴Axisl通过伺服驱动器、伺服电机、減速器连接所述的缠绕小车，所述的伸臂轴Axis2通过伺服驱动器、伺服电机、減速器连接所述的缠绕小车，所述的导丝头轴Axis3通过伺服驱动器、伺服电机、減速器连接导丝头。
3.根据权利要求2所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，其特征是所述的小车轴Axisl连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接減速器，所述的减速器连接所述的缠绕小车，所述的伸臂轴Axis2连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接減速器，所述的减速器连接所述的伸臂机构，所述的导丝头轴Axis3连接伺服驱动器，所述的伺服驱动器连接伺服电机，所述的伺服电机连接減速器，所述的减速器连接导丝头。
4.根据权利要求I或2或3所述的复合材料锥形电线杆缠绕机，其特征是所述的运动控制器Trio控制具有四个自由度的控制机构，所述的主轴和所述的缠绕小车与所述的伺服电机连接、所述的伸臂机构与所述的伺服电机连接，所述的导丝头与所述的伺服电机连接，以实现所述的主轴旋转、所述的缠绕小车沿与所述的小车轨道左右平移、所述的伸臂机构沿与所述的主轴垂直方向前后平移、所述的导丝头绕竖直方向旋转。
专利摘要复合材料锥形电线杆缠绕机。传统的输电杆塔普遍存在笨重、易腐烂、锈蚀或开裂、寿命不长的缺点.本实用新型其组成包括主轴伺服电机(7)，所述的主轴伺服电机通过减速器(8)连接主轴(9)，所述的主轴连接锥形管状芯模(10)，所述的锥形管状芯模通过玻璃纤维浸渍树脂(11)连接导丝头(12)，所述的导丝头连接具有伸臂机构(13)的缠绕小车(14)，所述的缠绕小车(15)具有沿着小车轨道(15)左右平移的车体，运动控制器Trio控制所述的主轴伺服电机。本实用新型用于缠绕电线杆。
文档编号B29C53/66GK202439222SQ20112057227
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者乔明, 尤波, 张增超, 徐家忠, 沈爱华 申请人:哈尔滨理工大学