【正文】 常，穩(wěn)定工作。這樣就得大量的從國(guó)外進(jìn)口。 它可以克服人為因素對(duì)線圈絕緣帶包繞質(zhì)量的影響。云母帶即絕緣帶的包繞就是由包帶機(jī)來(lái)完成的?！笆濉逼陂g，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展 階段 ，能源 問(wèn)題 是電力供應(yīng)雖然十分緊張，但電力建設(shè)規(guī)模之大，速度之快，是世界罕見(jiàn)的。 為了滿足電力工業(yè)的發(fā)展需要，相關(guān)的設(shè)備就必須能跟上形勢(shì)的發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)采用的包帶方法大多數(shù)仍是手動(dòng)包帶或半自動(dòng)包帶。在國(guó)內(nèi)，數(shù)控包帶機(jī)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)已有十多年的歷史，哈爾濱電機(jī)廠、上海電機(jī)廠等做出了一定的產(chǎn)品，但是由于設(shè)計(jì)和技術(shù)的一些問(wèn)題，相關(guān)部分并沒(méi)有完全國(guó)產(chǎn)化。如在 2020 年 9月“江西特種電機(jī)股份有限公司首次公開(kāi)發(fā)行股票招股意向書(shū)”中，其主要設(shè)備選型中就向股民聲明要引進(jìn)瑞士依索拉公司的數(shù)控包帶機(jī) . 除過(guò)大型發(fā)電機(jī)外，一些大、中型的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)線圈也需要用包帶機(jī)來(lái)包繞絕******* II 緣帶。 在電氣元件的選擇方面，選擇了各個(gè)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的不同型號(hào)電動(dòng)機(jī)。s rare. In order to meet the development needs of the electric power industry, related equipment must be able to keep pace with the development of the situation. Largescale hydropower and thermal power sector, will need to use largescale generators. Highvoltage motor stator windings of the main insulation from the formation of mica tape surrounded a half stack. Mica tape insulation zone that is surrounded by a belt pack to be pleted. At present, methods used to bring the package is still the majority of packages with manual or semiautomatic belt pack. In order to overe the many manmade factors on the quality of coil insulation wrapping with the impact and improve the productivity, the need to package with the use of CNC machine! At present, many largescale water, fire generator manufacturing pany has been using a package with multiaxis CNC machine, it can overe the manmade factors on the quality of coil insulation wrapping the impact zone. Germany, Switzerland and the technology level of the world39。Electric。初步預(yù)測(cè)“十一五”期間，全社會(huì)需電量增長(zhǎng)平均將達(dá) %、發(fā)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)速度可望達(dá)到 %。在大型發(fā)電機(jī)中電機(jī)的定子線圈稱線棒，需要包扎絕緣帶才能夠在實(shí)際生產(chǎn)中使 用。為了克服許多 的 人為因素對(duì)線圈絕緣帶包繞質(zhì)量的影響及 能夠有效 提高生產(chǎn)率，需要使用數(shù)控包帶機(jī)。目前國(guó)內(nèi)所用的多軸數(shù)控包帶機(jī)基本都是從國(guó)外進(jìn)口的，產(chǎn)品主要來(lái)自于瑞士依索拉等公司。像中國(guó)北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)改造項(xiàng)目的“數(shù)控包帶機(jī)、全自動(dòng)漲型機(jī)招標(biāo)公告中，要求滿足線圈直線段長(zhǎng) 1 501 500mm。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、腳踏開(kāi)關(guān)、鏈條傳動(dòng)、臺(tái)式操作。包帶時(shí)，要保持包帶頭中心時(shí)刻與電機(jī)線圈中心重合，并保持包帶盤平面與線圈橫截面在同一平面上。其產(chǎn)品適應(yīng)面窄，并目包絡(luò)質(zhì)量不易保證。它可以實(shí)現(xiàn) 6軸聯(lián)動(dòng)，從而可以改變包帶盤的空間位置，自動(dòng)跟蹤線圈中心位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈的包繞。機(jī)器人結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī)基本上是進(jìn)口產(chǎn)品。 數(shù)控包帶機(jī) ： 包帶機(jī)工作原理：數(shù)控包帶機(jī)工作原理數(shù)控包帶機(jī)現(xiàn)在市場(chǎng)上主要有龍門架結(jié)構(gòu)和機(jī)器人結(jié)構(gòu)兩種形式，下面以龍門架結(jié)構(gòu)為例，介紹數(shù)控包帶機(jī)的工作原理。包帶小車所帶動(dòng)的 機(jī)械部分被稱為包帶盤，包帶盤升降定義為 Z 軸， Z軸回轉(zhuǎn)為 C軸，包帶盤繞 B 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)為 D軸，包帶盤自轉(zhuǎn)為 A軸。 圖 15 龍門架結(jié)構(gòu)數(shù)控包帶機(jī) 圖 16龍門架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 車 3 包帶盤包帶機(jī)工作時(shí)，線圈被線圈堅(jiān)固系統(tǒng)固定。線圈的中心線是一個(gè)空間曲線，所以包帶過(guò)程中要不斷調(diào)整包帶盤的空間位置和姿態(tài)。 本系統(tǒng)采用在包帶盤上安裝示教叉的方法 ， 通過(guò)與示教叉相連接 ， 傳感器獲得位移數(shù)據(jù)，結(jié)自動(dòng)示教算法自動(dòng)地獲得線棒的中心線軌跡 。 3 ) 自動(dòng)傾角纏繞絕緣帶要滿足一定的疊繞比 ， 才能滿足生產(chǎn)工藝要 ，要讓對(duì)稱安裝在包帶盤上的包帶卷和包帶盤平面之間有一個(gè)夾角 ， 即傾角，而且在換向時(shí)要自動(dòng)翻轉(zhuǎn) 。 5 ) 故障自動(dòng)檢測(cè)主要檢測(cè)系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和氣頂支撐系統(tǒng)的故障，大部分功 能由 P L C 完成 ，并向上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào) 。 確定機(jī)械、電氣設(shè)計(jì)方案。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成。 寬度（ Y 軸） 長(zhǎng)度：總的有效長(zhǎng)度為 600mm ，運(yùn)動(dòng)軌跡為“ U”型軌跡。 測(cè)速裝置：采用計(jì)數(shù)編碼器。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用 4極異步減速電動(dòng)機(jī)，輸出功率為 200W，運(yùn)行頻率是 50Hz，直線運(yùn)動(dòng)速度是 500 minmm 。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)：電動(dòng)機(jī)類型及輸出功率滿足使用要求即可，可自行進(jìn)行選取，運(yùn)行頻率為 50Hz，轉(zhuǎn)速為 240 minr . 測(cè)速裝置：采用計(jì)數(shù)編碼器。蝸輪，蝸桿零件圖如圖 21，圖 22。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成。 機(jī)械工作原理 本自動(dòng)包帶機(jī)采用雙軸式包膠帶，膠帶軸心距離按實(shí)際需要可以調(diào)整，山帶有兩個(gè)材 料夾具的圓盤通過(guò)翻轉(zhuǎn)交林使用，此圓盤內(nèi)側(cè)有兩個(gè)減速卡口，由移位電機(jī)帶動(dòng) 。自動(dòng)包膠帶機(jī)下而有一個(gè)踏板鍵，當(dāng)工人裝好了材料后，腳踏踏板鍵完成一次包膠帶操作。 包膠帶機(jī)控制器設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 控制硬件山以 89C51 為核心，主 要山單片機(jī)控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息顯示、操作鍵盤和隔離驅(qū)動(dòng)等五部分組成，并且配置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器掉電保護(hù)電路、地址譯碼電路和功能擴(kuò)展接日。隔離驅(qū)動(dòng)部分通過(guò)光電禍介與繼電器控制移位、切貼、卷付電機(jī)的啟停，有效隔離了電機(jī)與單片機(jī)之間的沖擊十?dāng)_。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元使用了 16K的 62128 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 用于保存系統(tǒng)參數(shù)和每次生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息，該部分配置了掉電保護(hù)電路如圖三， 62128 的片選端為高電平時(shí)，即進(jìn)入微功耗狀態(tài)。由于 2CP 兩個(gè)二極管的端電壓小于 ，兩個(gè)二極管均小工作，則備用電源小提供電壓。 圖 23 單片機(jī)控制電路框圖 圖 24 掉電保護(hù) 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)主要山主程序和設(shè)置、生產(chǎn)、系統(tǒng)設(shè)置、信息查詢、 顯示、鍵盤等子程序構(gòu)成。 顯示子程序在生產(chǎn)工作時(shí)動(dòng)態(tài)顯示包扎圈數(shù)、當(dāng)前生產(chǎn)產(chǎn)量，在設(shè)置狀態(tài)下顯示各黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 種設(shè)置和操作信息，管理狀態(tài)下顯示各種系統(tǒng)信息和生產(chǎn)資料 。 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇與設(shè)計(jì) 在本次的設(shè)計(jì)中我們所用到的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有實(shí)現(xiàn) X 軸、 Y 軸和 Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) A軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；實(shí)現(xiàn) B 軸、 C軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)：和實(shí)現(xiàn)張力的恒力距電動(dòng)機(jī)。 由于所有的阻力載荷都是滾動(dòng)摩擦，唯獨(dú)驅(qū)動(dòng) Z軸方向的直線運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠的滾動(dòng)摩擦要比沿 X軸、 Y 軸方向的滾動(dòng)導(dǎo)軌以及 B軸、 C軸方向滾動(dòng)軸承所產(chǎn)生的摩擦要大得多。 主要的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的確定 旋轉(zhuǎn)角度系數(shù) Lf 的確定： 我們選用的是 STK32054R 型號(hào)的滾珠絲杠，與之配合的螺母型號(hào)是 STK3205FKP3型，所以我們查得其基本動(dòng)載荷率 KNCam ? 。 ?0d 滾珠絲杠的公稱直徑，我們?cè)谥耙呀?jīng)對(duì)其值進(jìn)行選擇過(guò)，我們查本次設(shè)計(jì)的表 取其值為 。 %%5 ????? ?? （ 3）計(jì)算理論傳動(dòng)效率 ? 計(jì)算： ? ? ? ? a n a nt a n t a n 00 039。 ?p? 滾珠絲杠的實(shí)際傳動(dòng)效率，我們所得其值為 。 而且， Z 軸方向的負(fù)載在突然斷電是要馬上自鎖，所以要求電動(dòng)機(jī)本身帶有斷電負(fù)載保護(hù)的作用。 電流 額定轉(zhuǎn)矩 mN圖 31為電動(dòng)機(jī)示意圖 圖 31 電動(dòng)機(jī)示意圖 減速箱的選擇 根據(jù) Z 軸方向 min/500mm 的移動(dòng)速度，我們算得滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速要求是100 min/r ，而電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 1300 min/r 。而且在運(yùn)行頻率為 50Hz 時(shí)，額定輸出轉(zhuǎn)速為 120 min/r ，額定轉(zhuǎn)矩為 mN 即可。 輸出功率的校核 ： 由于我們選擇的扭矩合理，輸出功率肯定滿足要求，故不必進(jìn)行校核 。 實(shí)現(xiàn)包帶頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與設(shè)計(jì) 該部分的電動(dòng)機(jī)我們已經(jīng)在進(jìn)行包帶頭帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中完成了選擇，以下是選擇過(guò)程： 我們已經(jīng)在本章第 1節(jié)中的第 8 部分已經(jīng)對(duì)包帶環(huán)的質(zhì)量進(jìn)行了精確估算，大約為黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 67kg ，重力為 670N 。 故我們?nèi)∮蜐?rùn)滑的滑動(dòng)摩擦系數(shù) ?? 。 所以我們計(jì)算包帶環(huán)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)力矩 1T ： RFT 39。 故我們算得： mNT 其技術(shù)參數(shù)如下表： 表 32 110STM4010型伺服電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表 額定功率 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 4N m N本章就是通過(guò)對(duì)包帶機(jī)進(jìn)行細(xì)致的黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 分析之后，選擇了與各軸工作時(shí)相配合的不同型號(hào)的電機(jī)。由于機(jī)床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運(yùn)動(dòng)速度，因此機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速，主軸調(diào)速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的主軸的交流拖動(dòng)，同樣能夠很好滿足需要。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（ DC）。用于 電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。 例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動(dòng)及電源的瞬間斷電。這時(shí)可以用估算 : 變頻器容量（ KW） 60 [W] 因?yàn)楦髯冾l器廠家的硬件都差不多 , 所以上式可以針對(duì)各品牌的產(chǎn)品 . 注意： 如果有制動(dòng)電阻的話，因?yàn)橹苿?dòng)電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開(kāi)， 如裝在柜子上面或旁邊等。如果在變頻器安裝時(shí)，把變頻器的散熱器部分放到控制機(jī)柜的外面，將會(huì)使變頻器有 70％的發(fā)熱量釋放到控制機(jī)柜的外面。變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫著放散熱會(huì)變差的 ! 關(guān)于冷卻風(fēng)扇一般功率稍微大一點(diǎn)的變頻器， 都帶有冷卻風(fēng)扇。 另外，散熱問(wèn)題還要注意以下兩個(gè)問(wèn)題： （ 1）在海拔高于 1000m 的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档?，因此?yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。 （ 2）開(kāi)關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來(lái)自于 IGBT， IGBT 的發(fā)熱有集中在開(kāi)和關(guān)的瞬間。改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) ,使用 矢量控制 ，可以使電機(jī)在低速 ,如 (無(wú)速度傳感器時(shí) )1Hz（對(duì) 4極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為 30r/min）時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在 50Hz 供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的 150％）。轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。 矢量控制 可以通過(guò)對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增 加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。在 用于提升類負(fù)載 ,在下降時(shí) , 能量 (勢(shì)能 )也要返回到變頻器 (或電源 )側(cè) ,進(jìn)行制動(dòng) .這種操作方法被稱作 再生制動(dòng) ，而該方法可應(yīng)用于變頻器制動(dòng)。為了改善制動(dòng)能力，不能制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。如果用大的電壓和頻率起動(dòng)電機(jī)，例如使用工頻電網(wǎng)直接供電，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)沖擊（大的起動(dòng)電流 (*2) ）。通過(guò)使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。舉例，電機(jī)在 100Hz時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降 低到 50Hz時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的 1/2。 （ 2）在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)要小 。 另外，還要了解 數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式 ，我們?cè)跁?shū)上能得到 主軸變頻控制的基本原理 ， 由異步電 機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為 : n=（ 60f/p） （ 1s） （ 41） 其中 p— 電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)， s— 轉(zhuǎn)差率， f— 供電 電源 的頻率， n— 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （ 2）數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號(hào) 。分為直流和交流伺服電