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基本信息

项目名称:
新型智能低压熔断器微孔穿丝机的设计与研制
小类:
机械与控制
简介:
为解决熔断丝穿丝焊接工序,普遍采用手动操作,存在着随机性大,效率低,质量不能保证的缺点,我们结合计算机技术、智能技术、现代控制技术、现代机械设计与制造技术为一体,开发研制了本台新型智能低压熔断器微孔穿丝机。本设备由主操作台、定长校直送丝单元、高精度定位穿丝单元、控制单元和上下料单元组成,在熔断器生产过程中完成熔断丝定长校直,走丝穿丝,高速焊接等功能,实现了低压熔断器生产线的智能化、集成化。
详细介绍:
为了解决上述存在的各项问题,我们结合计算机技术、智能技术、现代控制技术、现代机械设计与制造技术为一体,开发研制了本台新型智能低压熔断器微孔穿丝机。本设备由主操作台、定长校直送丝单元、高精度定位穿丝单元、控制单元和上下料单元组成,在熔断器生产过程中完成熔断丝定长校直,走丝穿丝,高速焊接等功能,实现了低压熔断器生产线的智能化、集成化。与传统穿丝设备相比,本设备具有定长精度高、定位准确、对金属丝损伤小、管理方便等一系列特点,具有广泛的推广意义和巨大的经济价值。

作品图片

  • 新型智能低压熔断器微孔穿丝机的设计与研制
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

设计目的: 穿丝是低压熔断器生产过程中的重要环节。介于当前人工穿丝速度慢、精度低、随机性大、成品率低等缺陷,我们设计研制了本台微孔快速穿丝机,满足了低压熔断器生产中高精度、快速穿丝的要求。并且,通过适当的改造,该设备还可以满足各种穿丝应用需求。 基本思路: 微孔快速穿丝机由相应的主操作台、定长校直给丝单元、高精度定位穿丝单元、控制单元和上下料单元组成。 创新点: 1. 送丝长度更精确 2. 导向定位,精度极高 3. 校直机构更易实现 4. 对金属丝的损伤降到最小 5. 多技术交叉的高集成度设备 技术关键: 1. 由PLC、步进电机和接近式传感器组成的闭环控制系统能够精确地调整动滑轮在上下挡块间的位置,从而实现对所送熔断丝长度精确控制。 2. 由毛细管和机械手装置组成双重定位机构,实现对熔断器微孔穿丝的精确定位;并利用高灵敏度光纤传感器进行穿丝成功与否的检测,提高穿丝的精确度和成功率。 3. 由可调间隙对轮给丝机构和自适应弹簧装置组成的送丝机构,在送丝过程中,实现对熔断丝的保护和快速穿丝的自动控制。 4. 以PLC为核心的控制系统,实现对整个系统的集成控制;并通过人机界面实现生产过程的实时监控和动态管理。 主要技术指标: 1. 每一个熔断器的穿丝工序仅需6秒。 2. 送丝长度精确,控制在80mm±0.1mm以内。 3. 定位精度高,保证0.25mm的熔断丝穿过0.35mm的微孔,单边误差控制在0.05mm内。

科学性、先进性

本项目将先进的现代装备技术应用在传统的穿丝机领域,赋予微孔穿丝机新的理念,开发出一台多功能微孔快速穿丝装置,制得的产品以及加工技术同国内外同类产品相比亮点在于送丝长度更精确,微孔定位准确性更高,校直机构更简易高效,送丝穿丝速度更快,对熔断丝损伤更小等特点,而且对产品的生产效率和成品率有较大提高,从而极大改善了微孔穿丝的综合性能,增加了传统穿丝机构的科技含量,拓展了微孔穿丝机的应用领域,因此技术的产业化具有广阔的应用前景和经济效益,可显著提高我国新型智能低压熔断器微孔快速穿丝的国际竞争力。 本项目在设计中,运用PLC、步进电机和接近传感器构成闭环反馈控制系统,突破了传统定长机构普遍采用开环控制的局限性,以更低的成本获得了更高的送丝精度;采用双重定位机构获得了更高的定位准确性。 另外,本设计融入了人机界面来实现对系统的动态管理和实时监控。根据调查,以上技术在我国穿丝机研制领域均属首创,该项目的研制成功对我国智能电网的发展具有重要意义。

获奖情况及鉴定结果

本作品在第二届上海国际工业博览会获创新奖 2011年获得本校“挑战杯”优秀奖 本作品在上海电气陶瓷厂有限公司装配完成,运行稳定,并获得该厂的认可与好评

作品所处阶段

已完成并处于生产阶段

技术转让方式

合作开发

作品可展示的形式

实物、产品、现场演示

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

本作品具有定长精度高、定位精确、校直简单、对熔断丝损伤小等一些列特点,并且融入了人机界面监控系统是系统更智能、更友好、更易于管理。 据市场报告分析,截至年底,我国低压熔断器的年销售量将接近20亿人民币。随着智能电网的飞速发展,对低压熔断器的需求还会进一步提高。然而,我国目前生产低压熔断器的方式方法落后,急需升级改造。本作品可以达到年产熔断器252万只,成品率达到99%,有效地提高熔断器生产中穿丝的生产效率,对熔断器产业、智能电网产业都有重要的积极意义。 另外,对主操作台进行适当改造,修改相应的控制逻辑,还可以使本设备适用于各种穿丝生产工序,具有极大的推广前景。

同类课题研究水平概述

低压熔断器是现代智能电网的重要组成部分,而熔断丝穿丝是熔断器生产过程中的重要环节。现存低压熔断器生产过程中主要依靠手工完成穿丝工序,如何克服由此带来的穿丝速度慢、精度低、随机性大、成品率低等缺陷,是当前国内外先进制造领域和工业自动化领域的研究热点。 目前国内外研究者对上述问题进行了深入的探索,但仍有以下技术壁垒没有突破性的解决方案。 1.定长机构精度不够高,成本高昂 一般的穿丝机定长机构采用伺服电机来实现经精确的定长送丝。虽然伺服电机有很高的理论精度,但是在实际中伺服电机的成本昂贵、调试复杂,而且易产生累积误差,从而影响定长的实际精度。 2.定位机构精度较低 传统穿丝过程中,熔丝经过双曲面给丝对轮直接送至微孔,熔断丝容易产生形变,且不利于与微孔的定位。如何实现精确定位一直是穿丝机的核心技术壁垒,是整个穿丝机系统的关键。但是现今为止,仍没有一种精度高、结构简单、经济可靠的定位方法。 3.校直机构结构复杂 对熔断丝的校直是实现精确、快速穿丝的基础。当前各种穿丝机的设计中,校直功能有两种实现方法。一是设计复杂的校直机构,但是提高了设备成本,同时复杂的机械机构会对熔断丝产生挤压而形成损伤。二是利用两个电机之间的力矩作用来校直,但是电机的转动累积误差会使熔断丝上的应力增加,最终拉断熔断丝。 4.不能有效减小金属丝的损伤 穿丝机的机械部件在穿丝过程中会不可避免地使熔断丝产生形变,这种损伤超出一定范围后会很大程度上影响熔断器的产品质量。据调查,目前的穿丝机在此方面考虑较少,对熔断器的生产效率和成品率产生了不利影响。
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