专利名称：高温超导带材自动包绝缘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动包线装置，特别涉及一种高温超导带材的包绝缘装置。
背景技术：
自动包绝缘装置是一种高效率的装置，比一般人工操作具有更大的灵活性，并且在代替人从事恶劣(辐射、有毒等)环境作业方面，具有的很大的优势。传统的高温超导带材自动包绝缘装置一般采用圆形轨道控制kapton绝缘带的运动，其绝缘胶带卡盘单元的运动轨迹为圆形，在高速状态下会加剧高温超导带材的震动，降低高温超导带材的性能，给工程应用带来诸多的不便。如图1a所示，普通铜线或者铝线材的截面为圆形。采用传统的高温超导带材自动包绝缘装置给铜线或者铝线包绝缘时，相当于给一个圆柱体包绝缘，所以该装置的绝缘胶带卡盘单元匀速圆周运动即可。而高温超导带材的截面为矩形，如图1b所示。给高温超导带材包绝缘相当于给一个长方体包绝缘，包一圈绝缘需要经过四个平面的跳跃，A — B — C — D，如图1b所示。对于高温超导带材来说，带材的宽a远远大于高b，当包绝缘时，如果绝缘胶带卡盘匀速圆周运动的话，当从A面转到B面的时候，距离由a跳到了 b，速度不变，距离突变；当从B面转到C面的时候，距离由b跳到了 a，距离又发生了突变，对于绝缘胶带来说，时紧时松，就会带动高温超导带材沿着图示方向震动。传统的高温超导带材自动包绝缘装置的电机很难实现不断调速的过程，一是因为成本太高，二是因为效率会大大降低。
发明内容
本发明的目的是克服传统高温超导带材自动包绝缘装置在高速状态下加剧高温超导带材震动的缺点，提出一种新的椭圆轨道高温超导带材自动包绝缘装置。本发明可以在高速状态下运行，并可降低高温超导带材的震动。本发明的结构组成如下:本发明由底座框架、V带轮传动结构、两个连杆单元、椭圆盘单元、两个滚轮单元和两个绝缘胶带卡盘单元组成。底座框架位于整个自动包绝缘装置的最下方，置于工作台之上，底座框架的底板布置有双排槽孔，通过此双排槽孔用螺钉将整个自动包绝缘装置与工作台固定在一起。椭圆盘单元布置于底座框架的上方，V带轮传动结构与两个连杆单元位于椭圆盘单元的右侧。两个连杆单元对称于椭圆盘单元的中心布置，每个连杆单元由两个连杆组成；两个滚轮单元对称布置于椭圆盘单元的椭圆轨道中；两个绝缘胶带卡盘单元位于椭圆盘单元的右侧，对称布置于椭圆盘单元的中心两侧。本发明还包括控制系统，所述的控制系统布置于底座框架上，采用单片机。控制系统分别与滚轮单元的速度传感器、椭圆盘单元的震动传感器相连，采集装置的工作状态信息并发出指令控制本发明包绝缘装置。本发明还具有以下技术特征:
1.所述的底座框架为U形铝板支撑结构，采用焊接的方式与椭圆盘单元相连。2.所述的椭圆盘单元由大椭圆盘和小椭圆盘组成；椭圆盘单元的大椭圆盘与底座框架的右侧相连，小椭圆盘的轴与底座框架左侧相连；所述的大椭圆盘整体为圆形结构，大椭圆盘中心开有椭圆孔，该椭圆孔的离心率与小椭圆盘的离心率相同，小椭圆盘嵌于大椭圆盘的椭圆孔中，大椭圆盘和小椭圆盘的厚度相等。小椭圆盘与大椭圆盘椭圆孔之间的间隙构成椭圆轨道槽，所述的椭圆轨道槽内表面系凸起结构，凸起结构位于椭圆轨道槽的中心，凸起结构的宽度为大椭圆盘厚度的二分之一，主要作用是防止滚轮单元的轴向移动。3.所述的小椭圆盘中央有凸轴，凸轴的中心开有矩形通孔，矩形通孔穿过小椭圆盘的中心。4.所述的V带轮传动结构采用双V带结构，V带轮传动结构通过两个深沟球轴承与小椭圆盘的轴相连，深沟球轴承位于小椭圆盘轴的两端。5.所述的连杆单元由第一连杆和第二连杆，以及一个轴销组成，两个连杆之间采用轴销连结；其中第一连杆采用焊接的方式与V带轮传动结构相连。6.所述的滚轮单元由两个滚轮和四个固定销组成，每个滚轮上对称布置四个孔，采用过盈配合的方式与固定销连结在一起，两个滚轮之间间隙的宽度略大于椭圆盘单元的椭圆轨道槽内表面的凸起结构的宽度，两个滚轮嵌入椭圆轨道槽内，围绕椭圆盘单元中心转动。7.所述的绝缘胶带卡盘单元由线圈头、线圈盖板和六角头螺母组成；线圈头外侧表面为凸台结构，以限制绝缘胶带的径向位移，凸台结构上焊接有螺纹杆，以装配螺母；线圈盖板中心开有圆孔，线圈盖板盖在线圈头上，六角头螺母布置在线圈盖板的外侧，紧固线圈盖板。本发明在V带轮传动结构在角速度不变，匀速圆周运动的前提下，通过连杆单元的调节功能实现减震:当滚轮单元运动至长轴端点时，第一连杆和第二连杆之间的夹角为180度，滚轮单元绕椭圆盘单元的中心转动的半径最长，此时滚轮单元的切线速度最大；当滚轮单元运动至短轴端点时，第一连杆和第二连杆之间的夹角小于180度，滚轮单元绕椭圆盘单元的中心转动的半径最短，此时滚轮单元的切线速度最小，因而降低第二连杆端点的切线速度。如此实现调速的作用，也即实现了减震的功能。如果需要增加工作效率，可提高V带轮的转速，需要降低震动，可以改变椭圆的离心率或者控制系统微调速度实现。本发明采用椭圆轨道控制kapton膜绝缘带的运动，可以有效的降低高温超导带材在高速运动状态下产生的震动，在提高工作效率的同时有效的保护了高温超导带材。
图1a普通铝线或铜线的截面示意图，图1b高温超导带材截面示意图；图2是本发明自动包绝缘装置的正视图；图3是本发明自动包绝缘装置的俯视图；图4是本发明自动包绝缘装置的右视图；图5是本发明自动包绝缘装置的三维图；图6是本发明自动包绝缘装置连杆单元、滚轮单元、绝缘胶带卡盘单元连接处局部放大图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。如图2-图6所示，本发明实施例由底座框架17、V带轮传动结构11、两个连杆单元、椭圆盘单元、两个滚轮单元和两个绝缘胶带卡盘单元等组成。底座框架17是整个包绝缘装置的基础，为U形铝板支撑结构。V带轮传动结构11、两个连杆单元、椭圆盘单元、两个滚轮单元和两个绝缘胶带卡盘单元均安装于底座框架17上。底座框架17位于整个包绝缘装置的最下方，置于工作台之上。所述的V带轮传动结构11和两个连杆单元位于所述椭圆盘单元的右侧；两个连杆单元对称于椭圆盘单元的中心布置。两个滚轮单元对称布置于椭圆盘单元的椭圆轨道中。两个绝缘胶带卡盘单元位于椭圆盘单元的右侧，对称布置于椭圆盘单元的中心两侧。所述的包绝缘装置还包括控制系统，所述的控制系统布置于底座框架17上，控制系统分别与滚轮单元的速度传感器、椭圆盘单元的震动传感器相连，采集包绝缘装置的工作状态信息并发出指令控制所述的包绝缘装置。所述的椭圆盘单元由大椭圆盘4和小椭圆盘20组成；大椭圆盘4与底座框架17的左侧相连，小椭圆盘20的轴与底座框架17的右侧相连。所述的大椭圆盘4整体为圆形，大椭圆盘4的中心开有椭圆孔，该椭圆孔的离心率与小椭圆盘20的离心率相同。小椭圆盘20嵌于大椭圆盘4的椭圆孔中，小椭圆盘20中央有凸轴16，凸轴16的中心开有矩形通孔15，矩形通孔15穿过小椭圆盘20的中心。小椭圆盘20与大椭圆盘椭圆孔之间的间隙构成椭圆轨道槽。所述的椭圆轨道槽内表面系凸起结构，凸起结构位于椭圆轨道槽的中心，凸起结构的宽度为大椭圆盘厚度的二分之一。小椭圆盘20与V带轮传动结构11之间通过两个深沟球轴承14连结,两个深沟球轴承14分别布置在小椭圆盘20凸轴16的两端,小椭圆盘20凸轴16的右侧使用轴承端盖12限制深沟球轴承14的轴向移动，轴承端盖12与V带轮传动结构11之间采用螺钉13连接。两个连杆单元对称于椭圆盘单元的中心布置，每个连杆单元24由第一连杆21、第二连杆7和轴销10组成。第一连杆21与V带轮传动结构采用焊接的方式连结，两个连杆之间采用轴销10连结，第二连杆7通过连接轴9与滚轮单元相连。连杆单元的结构如图6所示。所述的两个滚轮单元对称布置于椭圆盘单元的椭圆轨道中，两个滚轮单元的中心与大椭圆盘4中心的圆心连线之间的夹角为180度。两个绝缘胶带卡盘单元位于椭圆盘单元的左侧，对称布置于椭圆盘单元中心的上下两侧。绝缘胶带卡盘单元22由V带轮传动结构11和连杆单元带动，在所述的椭圆轨道上运动。绝缘胶带卡盘单元22由线圈头2、线圈盖板I和六角头螺母18组成，线圈头2外侧表面为凸台结构，kapton膜绝缘胶带套在线圈头2的凸台之上,所述的凸台结构用以限制kapton膜绝缘胶带的径向位移。凸台结构上焊接有螺纹杆，用以安装螺母。线圈盖板I的中心开有圆孔，线圈盖板I盖在线圈头2上，六角头螺母18布置在线圈盖板I的外侧，紧固线圈盖板I。两个滚轮单元对称布置于小椭圆盘20中心的两侧。每个滚轮单元23由两个滚轮8和四个固定销19组成，每个滚轮8上对称布置四个孔，固定销19与两个滚轮8上的孔过盈配合，通过固定销19将两个滚轮8装配在一起，两个滚轮8之间间隙的宽度略大于椭圆盘单元的椭圆轨道槽中凸起的宽度，两个滚轮嵌入椭圆轨道槽内，围绕椭圆盘单元中心转动。
连杆单元24、滚轮单元23以及绝缘胶带卡盘单元22通过连接轴9和套环6连结在一起，由右至左依次为连杆单元24、连接轴9、滚轮单元23、套环6、绝缘胶带卡盘单元22，如图2所示。其中连接轴9与套环6通过螺纹方式连结，为保证连结的强度，采用紧定螺钉5加固；套环6与线圈头2之间采用螺钉3连结；线圈头2与线圈盖板I用螺母18固定在一起。如图6所示,一个连杆单元24、一个滚轮单元23以及一个绝缘胶带卡盘单元22通过连接轴9和套环6连结在一起，形成超导带材的一路输出路径，另一个连杆单元、滚轮单元和绝缘胶带卡盘单元通过连接轴和套环以相同的连接方式对称布置在椭圆盘单元中心的另一侧，形成超导带材的另一路输出路径。两个连杆单元结构相同，两个滚轮单元的结构相同，两个绝缘胶带卡盘单元、两个连接轴、两个套环的结构相同。小椭圆盘20矩形孔上方安装有震动传感器，在滚轮8上安装有速度传感器。控制系统采用单片机，接收来自所述的震动传感器和速度传感器采集的信息，控制本发明装置完成高温超导带材包绝缘工作。本发明包绝缘装置的工作台上固定有电机，电机通过V带轮传动机构11输入动力，所述的动力在V带轮传动机构11处沿两路并行的超导带材输出路径传送至两个绝缘胶带卡盘单元，其中一路动力经由第一连杆21、第二连杆7、滚轮单元23、连接轴9和套环6传送至一个绝缘胶带卡盘单元22，另一路动力经由对称布置在椭圆盘单元中心另一侧的另一超导带材输出路径传送至另一个绝缘胶带卡盘单元。两个绝缘胶带卡盘单元相对于大椭圆盘4的中心呈180度角布置。滚轮单元、绝缘胶带卡盘单元22沿椭圆轨道运行。运行包绝缘装置之前，手动将高温超导带材的一头从小椭圆盘20凸轴16中心的矩形孔15送入，穿过小椭圆盘20,将套在两个绝缘胶带卡盘单元的线圈头2的凸台上的kapton膜绝缘胶带的头拉出，粘贴在高温超导带材上。所述的高温超导带材为扁带。启动电机，包绝缘装置运行，未包绝缘胶带的高温超导带材从包绝缘装置右侧匀速进入小椭圆盘20凸轴16中心的矩形孔15,自右向左运动,粘贴在高温超导带材上的kapton膜绝缘胶带随绝缘胶带卡盘单元22在椭圆轨道上的运动，自动包裹在高温超导带材上。所述的控制系统中预先设定滚轮单元通过椭圆长短轴端点时的速度。在装置运行过程中，控制系统根据小椭圆单元20上震动传感器与滚轮单元上速度传感器收集到的信息，及时作出调整，控制滚轮单元的速度。如图1b所示，当绝缘胶带从高温超导带材的A面转到B面时,增加绝缘胶带卡盘的速度，当绝缘胶带从高温超导带材的B面转到C面时,减小绝缘胶带卡盘的速度，以降低震动的幅度。本发明包绝缘装置运行过程中，当绝缘胶带从高温超导带材的A面转到B面时，正好与椭圆轨道槽短轴的端点相对应，绝缘胶带卡盘单元的出线速度减小；当绝缘胶带从高温超导带材的B面转到C面时，正好与椭圆轨道槽长轴的端点相对应，绝缘胶带卡盘单元的出线速度增大，因此，当高温超导带材的震动加大时，控制系统通过增加滚轮单元通过椭圆轨道槽短轴端点的速度，同时减小滚轮单元通过椭圆轨道槽长轴端点的速度的方法，达到减震的目的。
权利要求
1.一种高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的包绝缘装置由底座框架(17)、V带轮传动结构(11)、两个连杆单元、椭圆盘单元、两个滚轮单元和两个绝缘胶带卡盘单元组成；所述的底座框架(17)为U形铝板支撑结构，所述的V带轮传动结构(11)、两个连杆单元、椭圆盘单元、两个滚轮单元和两个绝缘胶带卡盘单元均安装于底座框架(17)上；所述的椭圆盘单元布置于底座框架(17)的上方；所述的V带轮传动结构(11)和两个连杆单元位于所述椭圆盘单元的右侧；两个连杆单元对称于椭圆盘单元的中心布置；两个滚轮单元对称布置于椭圆盘单元的椭圆轨道中；两个绝缘胶带卡盘单元位于椭圆盘单元的右侧，对称布置于椭圆盘单元的中心两侧；所述的包绝缘装置还包括控制系统，所述的控制系统布置于底座框架(17)上，控制系统分别与滚轮单元的速度传感器、椭圆盘单元的震动传感器相连，采集包绝缘装置的工作状态信息并发出指令控制所述的包绝缘装置。
2.如权利要求1所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的椭圆盘单元由大椭圆盘(4)和小椭圆盘(20)组成；所述的大椭圆盘(4)整体为圆形；大椭圆盘(4)的中心开有椭圆孔，小椭圆盘(20)嵌于大椭圆盘(4)的椭圆孔中，所述椭圆孔的离心率与小椭圆盘(20)的离心率相同；小椭圆盘(20)中央有凸轴(16)，凸轴(16)的中心开有矩形通孔(15)，所述的矩形通孔(15 )穿过小椭圆盘(20 )的中心；小椭圆盘(20 )与大椭圆盘椭圆孔之间的间隙构成椭圆轨道槽。
3.如权利要求2所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的椭圆轨道槽内表面系凸起结构，凸起结构位于椭圆轨道槽的中心，凸起结构的宽度为大椭圆盘(4)厚度的二分之一。
4.如权利要求2所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的小椭圆盘(20)与V带轮传动结构(11)之间通过两个深沟球轴承(14)连结；两个深沟球轴承(14)分别布置在小椭圆盘(20)的凸轴(16)的两端，小椭圆盘(20)的凸轴(16)的右侧通过轴承端盖(12)限制深沟球轴承(14)的轴向移动，轴承端盖(12)与V带轮传动结构(11)之间通过螺钉(13)连接。
5.如权利要求1所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的连杆单元(24)由第一连杆(21)、第二连杆(7)和轴销(10)组成；第一连杆(21)与V带轮传动结构(11)焊接连结，第一连杆(21)和第二连杆(7)之间采用轴销(10)连结，第二连杆(7)通过连接轴(9)与滚轮单元相连。
6.如权利要求1所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的滚轮单元(23)由两个滚轮(8)和四个固定销(19)组成，每个滚轮(8)上对称布置有四个孔，固定销(19)与滚轮上的孔过盈配合，将两个滚轮装配在一起。
7.如权利要求3或7 所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的两个滚轮之间间隙的宽度略大于椭圆盘单元的椭圆轨道槽中凸起结构的宽度；两个滚轮嵌入所述的椭圆轨道槽内，围绕所述椭圆盘单元中心转动。
8.如权利要求1所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的绝缘胶带卡盘单元(22)由线圈头(2)、线圈盖板(I)、六角头螺母(18)组成；线圈头外侧表面系凸台结构；线圈盖板(I)的中心开有圆孔，线圈盖板(I)盖在线圈头(2)上，六角头螺母(18)布置在线圈盖板(I)的外侧。
9.如权利要求1所述的高温超导带材自动包绝缘装置，其特征是:所述的控制系统预先设定有滚轮单元通过椭圆长短轴端点时的速度；在所述的包绝缘装置运行过程中，控制系统根据小椭圆单元(20)上的震动传感器与滚轮单元上速度传感器收集到的信息，及时调整、控制滚轮单元的速度:增加滚轮单元通过椭圆轨道槽短轴端点的速度，同时减小滚轮单元通过椭圆轨道槽长轴端点的 速度；以达到减震的目的。
全文摘要
一种高温超导带材自动包绝缘装置，其椭圆盘单元的大椭圆盘(4)的中心开有椭圆孔，小椭圆盘(20)嵌于大椭圆盘(4)的椭圆孔中，小椭圆盘(20)中央有凸轴(16)，凸轴(16)中心开有矩形通孔；小椭圆盘(20)与大椭圆盘椭圆孔之间的间隙构成椭圆轨道槽。V带轮传动结构(11)和两个连杆单元位于所述椭圆盘单元的右侧；两个连杆单元对称于椭圆盘单元的中心布置；两个滚轮单元对称布置于椭圆盘单元的椭圆轨道中；两个绝缘胶带卡盘单元位于椭圆盘单元的右侧，对称布置于椭圆盘单元的中心两侧；控制系统采集包绝缘装置的工作状态信息并发出指令控制所述的包绝缘装置。
文档编号H01B13/10GK103208338SQ201310116928
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者王磊, 冯忠奎, 王晖, 王秋良 申请人:中国科学院电工研究所