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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型智能低壓熔斷器微孔穿絲機(jī)的設(shè)計(jì)與研制
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 為解決熔斷絲穿絲焊接工序，普遍采用手動(dòng)操作，存在著隨機(jī)性大，效率低，質(zhì)量不能保證的缺點(diǎn)，我們結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)為一體，開(kāi)發(fā)研制了本臺(tái)新型智能低壓熔斷器微孔穿絲機(jī)。本設(shè)備由主操作臺(tái)、定長(zhǎng)校直送絲單元、高精度定位穿絲單元、控制單元和上下料單元組成，在熔斷器生產(chǎn)過(guò)程中完成熔斷絲定長(zhǎng)校直，走絲穿絲，高速焊接等功能，實(shí)現(xiàn)了低壓熔斷器生產(chǎn)線的智能化、集成化。
- 詳細(xì)介紹：
- 為了解決上述存在的各項(xiàng)問(wèn)題，我們結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)為一體，開(kāi)發(fā)研制了本臺(tái)新型智能低壓熔斷器微孔穿絲機(jī)。本設(shè)備由主操作臺(tái)、定長(zhǎng)校直送絲單元、高精度定位穿絲單元、控制單元和上下料單元組成，在熔斷器生產(chǎn)過(guò)程中完成熔斷絲定長(zhǎng)校直，走絲穿絲，高速焊接等功能，實(shí)現(xiàn)了低壓熔斷器生產(chǎn)線的智能化、集成化。與傳統(tǒng)穿絲設(shè)備相比，本設(shè)備具有定長(zhǎng)精度高、定位準(zhǔn)確、對(duì)金屬絲損傷小、管理方便等一系列特點(diǎn)，具有廣泛的推廣意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 穿絲是低壓熔斷器生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。介于當(dāng)前人工穿絲速度慢、精度低、隨機(jī)性大、成品率低等缺陷，我們?cè)O(shè)計(jì)研制了本臺(tái)微孔快速穿絲機(jī)，滿足了低壓熔斷器生產(chǎn)中高精度、快速穿絲的要求。并且，通過(guò)適當(dāng)?shù)母脑?，該設(shè)備還可以滿足各種穿絲應(yīng)用需求。 基本思路： 微孔快速穿絲機(jī)由相應(yīng)的主操作臺(tái)、定長(zhǎng)校直給絲單元、高精度定位穿絲單元、控制單元和上下料單元組成。 創(chuàng)新點(diǎn): 1. 送絲長(zhǎng)度更精確 2. 導(dǎo)向定位，精度極高 3. 校直機(jī)構(gòu)更易實(shí)現(xiàn) 4. 對(duì)金屬絲的損傷降到最小 5. 多技術(shù)交叉的高集成度設(shè)備 技術(shù)關(guān)鍵: 1. 由PLC、步進(jìn)電機(jī)和接近式傳感器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠精確地調(diào)整動(dòng)滑輪在上下?lián)鯄K間的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所送熔斷絲長(zhǎng)度精確控制。 2. 由毛細(xì)管和機(jī)械手裝置組成雙重定位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熔斷器微孔穿絲的精確定位；并利用高靈敏度光纖傳感器進(jìn)行穿絲成功與否的檢測(cè)，提高穿絲的精確度和成功率。 3. 由可調(diào)間隙對(duì)輪給絲機(jī)構(gòu)和自適應(yīng)彈簧裝置組成的送絲機(jī)構(gòu)，在送絲過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)熔斷絲的保護(hù)和快速穿絲的自動(dòng)控制。 4. 以PLC為核心的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集成控制；并通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)管理。 主要技術(shù)指標(biāo): 1. 每一個(gè)熔斷器的穿絲工序僅需6秒。 2. 送絲長(zhǎng)度精確，控制在80mm±0.1mm以內(nèi)。 3. 定位精度高，保證0.25mm的熔斷絲穿過(guò)0.35mm的微孔，單邊誤差控制在0.05mm內(nèi)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本項(xiàng)目將先進(jìn)的現(xiàn)代裝備技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)的穿絲機(jī)領(lǐng)域，賦予微孔穿絲機(jī)新的理念，開(kāi)發(fā)出一臺(tái)多功能微孔快速穿絲裝置，制得的產(chǎn)品以及加工技術(shù)同國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比亮點(diǎn)在于送絲長(zhǎng)度更精確，微孔定位準(zhǔn)確性更高，校直機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)易高效，送絲穿絲速度更快，對(duì)熔斷絲損傷更小等特點(diǎn)，而且對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和成品率有較大提高，從而極大改善了微孔穿絲的綜合性能，增加了傳統(tǒng)穿絲機(jī)構(gòu)的科技含量，拓展了微孔穿絲機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，因此技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化具有廣闊的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益，可顯著提高我國(guó)新型智能低壓熔斷器微孔快速穿絲的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。 本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中，運(yùn)用PLC、步進(jìn)電機(jī)和接近傳感器構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)定長(zhǎng)機(jī)構(gòu)普遍采用開(kāi)環(huán)控制的局限性，以更低的成本獲得了更高的送絲精度；采用雙重定位機(jī)構(gòu)獲得了更高的定位準(zhǔn)確性。 另外，本設(shè)計(jì)融入了人機(jī)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控。根據(jù)調(diào)查，以上技術(shù)在我國(guó)穿絲機(jī)研制領(lǐng)域均屬首創(chuàng)，該項(xiàng)目的研制成功對(duì)我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品在第二屆上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)獲創(chuàng)新獎(jiǎng) 2011年獲得本校“挑戰(zhàn)杯”優(yōu)秀獎(jiǎng) 本作品在上海電氣陶瓷廠有限公司裝配完成，運(yùn)行穩(wěn)定，并獲得該廠的認(rèn)可與好評(píng)
作品所處階段
- 已完成并處于生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開(kāi)發(fā)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品具有定長(zhǎng)精度高、定位精確、校直簡(jiǎn)單、對(duì)熔斷絲損傷小等一些列特點(diǎn)，并且融入了人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)是系統(tǒng)更智能、更友好、更易于管理。 據(jù)市場(chǎng)報(bào)告分析，截至年底，我國(guó)低壓熔斷器的年銷售量將接近20億人民幣。隨著智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，對(duì)低壓熔斷器的需求還會(huì)進(jìn)一步提高。然而，我國(guó)目前生產(chǎn)低壓熔斷器的方式方法落后，急需升級(jí)改造。本作品可以達(dá)到年產(chǎn)熔斷器252萬(wàn)只，成品率達(dá)到99%，有效地提高熔斷器生產(chǎn)中穿絲的生產(chǎn)效率，對(duì)熔斷器產(chǎn)業(yè)、智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)都有重要的積極意義。 另外，對(duì)主操作臺(tái)進(jìn)行適當(dāng)改造，修改相應(yīng)的控制邏輯，還可以使本設(shè)備適用于各種穿絲生產(chǎn)工序，具有極大的推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 低壓熔斷器是現(xiàn)代智能電網(wǎng)的重要組成部分，而熔斷絲穿絲是熔斷器生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)存低壓熔斷器生產(chǎn)過(guò)程中主要依靠手工完成穿絲工序，如何克服由此帶來(lái)的穿絲速度慢、精度低、隨機(jī)性大、成品率低等缺陷，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造領(lǐng)域和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 目前國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了深入的探索，但仍有以下技術(shù)壁壘沒(méi)有突破性的解決方案。 1.定長(zhǎng)機(jī)構(gòu)精度不夠高，成本高昂 一般的穿絲機(jī)定長(zhǎng)機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)精確的定長(zhǎng)送絲。雖然伺服電機(jī)有很高的理論精度，但是在實(shí)際中伺服電機(jī)的成本昂貴、調(diào)試復(fù)雜，而且易產(chǎn)生累積誤差，從而影響定長(zhǎng)的實(shí)際精度。 2.定位機(jī)構(gòu)精度較低 傳統(tǒng)穿絲過(guò)程中，熔絲經(jīng)過(guò)雙曲面給絲對(duì)輪直接送至微孔，熔斷絲容易產(chǎn)生形變，且不利于與微孔的定位。如何實(shí)現(xiàn)精確定位一直是穿絲機(jī)的核心技術(shù)壁壘，是整個(gè)穿絲機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵。但是現(xiàn)今為止，仍沒(méi)有一種精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可靠的定位方法。 3.校直機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 對(duì)熔斷絲的校直是實(shí)現(xiàn)精確、快速穿絲的基礎(chǔ)。當(dāng)前各種穿絲機(jī)的設(shè)計(jì)中，校直功能有兩種實(shí)現(xiàn)方法。一是設(shè)計(jì)復(fù)雜的校直機(jī)構(gòu)，但是提高了設(shè)備成本，同時(shí)復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)熔斷絲產(chǎn)生擠壓而形成損傷。二是利用兩個(gè)電機(jī)之間的力矩作用來(lái)校直，但是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)累積誤差會(huì)使熔斷絲上的應(yīng)力增加，最終拉斷熔斷絲。 4.不能有效減小金屬絲的損傷 穿絲機(jī)的機(jī)械部件在穿絲過(guò)程中會(huì)不可避免地使熔斷絲產(chǎn)生形變，這種損傷超出一定范圍后會(huì)很大程度上影響熔斷器的產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)調(diào)查，目前的穿絲機(jī)在此方面考慮較少，對(duì)熔斷器的生產(chǎn)效率和成品率產(chǎn)生了不利影響。
