铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机，它涉及一种超导螺线管线圈绕制机。本发明解决了现有的超导螺线管线圈绕制机存在的绕线过程复杂、操作人员的劳动强度大和设备空间利用率低的问题。本发明的L形龙门架上平行设置有两个第一滑块直线导轨和第一滚珠丝杠，双轨道滑轮安装在排线臂上，排线臂的排线支臂上设置有排线滑轮，排线臂的放线支臂上设置有放线滑轮，动滑轮安装在动滑轮轴心支架上，放线线盘转动安装在放线支架上，待绕超导螺线管线圈转动安装在绕线支架上，导线由放线线盘引出，绕过放线滑轮、双轨道滑轮的一个滑道、动滑轮、双轨道滑轮的另一个滑道和排线滑轮缠绕在待绕超导螺线管线圈上。本发明适用于铌钛-铜超导螺线管线圈的绕制。
1.一种铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机，其特征在于：它包括待绕超导螺线管线圈(2)、L形龙门支架(3)、配重盘(4)、配重砝码(5)、动滑轮轴心支架(6)、动滑轮(7)、直线位移传感器(9)、排线小车(10)、第一滚珠丝杠(11)、第一驱动电机(30)、第一套筒(31)、托架(32)、排线臂(13)、双轨道滑轮(14)、排线滑轮(15)、放线滑轮(16)，皮带轮(17)、放线线盘(18)、传动皮带(19)、减速器(20)、放线支架(21)、第二滚珠丝杠(22)、绕线支架(24)、绕线驱动控制器(25)、第一转动轴(26)、第二转动轴(27)、第二套筒(28)、第二驱动电机(29)、两个滑动臂(8)、两个第一滑块直线导轨(12)和两个第二滑块直线导轨(23)；
所述L形龙门架(3)的竖直部分的上端面上平行设置有两个第一滑块直线导轨(23)，所述第一滚珠丝杠(11)转动安装在L形龙门架(3)的竖直部分，且位于两个第一滑块直线导轨(23)之间，第一滚珠丝杠(11)与两个第一滑块直线导轨(23)平行设置，所述排线小车(10)套装在L形龙门架(3)竖直部分的横梁上，且排线小车(10)与两个第一滑块直线导轨(23)相配合，排线小车(10)的上框板的下端面上固定安装有第一套筒(31)，且第一套筒(31)套装在第一滚珠丝杠(11)上，第一驱动电机(30)固定安装在第一滚珠丝杆(11)上，用于驱动第一滚珠丝杠(11)转动，所述L形龙门架(3)竖直部分的横梁上固定安装有排线臂(13)，排线臂(13)与L形龙门架(3)竖直部分的横梁垂直设置，所述双轨道滑轮(14)安装在排线臂(13)的中心位置上，所述排线臂(13)的排线支臂(13-1)上设置有排线滑轮(15)，排线臂(13)的放线支臂(13-2)上设置有放线滑轮(16)，所述排线小车(10)的下端面上竖直平行安装有两个滑动臂(8)，两个滑动臂(8)的下端安装有托架(32)，所述动滑轮轴心支架(6)套在滑动臂(8)上，动滑轮轴心支架(6)沿滑动臂(8)上下滑动，所述动滑轮(7)安装在动滑轮轴心支架(6)上，配重盘(4)固定安装在动滑轮轴心支架(6)的下端面上，所述配重砝码(5)安装在配重盘(4)上，所述直线位移传感器(9)安装在滑动臂(8)的上端，用于测量动滑轮(7)的垂直位移；
所述L形龙门架(3)的水平部分平行设置有两个第二滑块直线导轨(23)，所述第二滚珠丝杠(22)转动安装在L形龙门架(3)的水平部分，且位于两个第二滑块直线导轨(23)之间，第二滚珠丝杠(22)与两个第二滑块直线导轨(23)平行设置，所述放线支架(21)安装在第二滑块直线导轨(23)上，且放线支架(21)在两个第二滑块直线导轨(23)上滑动，所述放线支架(21)的下端面上固定安装有第二套筒(28)，且第二套筒(28)套装在第二滚珠丝杠(22)上，第二驱动电机(29)安装在第二滚珠丝杠(22)上，用于驱动第二滚珠丝杠(22)转动，所述放线线盘(18)通过第一转动轴(26)转动安装在放线支架(21)上，所述减速器(20)固定安装在放线支架(21)上，第一转动轴(26)上固定安装有皮带轮(17)，皮带轮(17)与减速器(20)的输出端通过传动皮带(19)连接；
所述待绕超导螺线管线圈(2)通过第二转动轴(27)转动安装在绕线支架(24)上，绕线驱动控制器(25)的电机输出轴与第二转动轴(27)固定连接，待绕超导螺线管线圈(2)与放线线盘(18)平行设置；
铌钛-铜超导线(1)由放线线盘(18)引出，依次绕过放线滑轮(16)、双轨道滑轮(14)的一个滑道、动滑轮(7)、双轨道滑轮(14)的另一个滑道和排线滑轮(15)缠绕在待绕超导螺线管线圈(2)上。
2.根据权利要求1所述的铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机，其特征在于：动滑轮(7)的直径与双轨道滑轮(14)的直径相等，且动滑轮(7)位于双轨道滑轮(14)的正下方。
3.根据权利要求1或2所述的铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机，其特征在于：排线臂(13)包括主支撑臂(13-3)、排线支臂(13-1)和放线支臂(13-2)，所述主支撑臂(13-3)的一端连接有排线支臂(13-1)，所述主支撑臂(13-3)的另一端连接有放线支臂(13-2)。
铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超导螺线管线圈绕制机，具体涉及一种铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机，属于超导电工技术领域。
背景技术
[0002] 使用铌钛-铜超导线缠绕的螺线管线圈工作温度一般在4.2K左右，所以这一类超导线圈从常温降到工作温度时由于线圈内部各种材料不同的冷缩率而产生内部热应力，在励磁到工作电流的过程中超导线会承受越来越大的洛仑兹力。在设计这一类超导线圈时，通常通过选择合适的绕制预应力来控制这一类超导线圈在上述两个过程中产生的热应力和洛仑兹力不超过线圈内部各材料的容许应力。
[0003] 为了保证这一类超导线圈的绕制预应力基本保持恒定，目前的绕制机采用下述两种方法。一种方法是采用磁粉制动器作为执行装置，通常采用应力传感器检测线上张力，利用线上张力测量值与设定值之间的差值控制磁粉制动器作用力的大小。该方法的缺点之一是不允许反向绕制(绕线轴放线而放线轴绕线)，这给制定以及执行这一类超导线圈的绕制工艺带来了相当的困难。该方法的缺点之二是需要为绕制机增加一套独立的线上张力缓冲装置以防止系统急停时引起拉断和松线事故。另一种方法是采用力矩电机作为执行装置，通常采用一套弹簧和动滑轮的组合作为线上张力的指示装置，当动滑轮偏离设定位置时调节力矩电机的电流使得动滑轮回到设定位置。该方法允许反向绕制，但仍然不能克服前一种方法的第二个缺点，同时手动调节力矩电机电流增加了绕线过程的复杂性和操作人员的劳动强度。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决现有的超导螺线管线圈绕制机存在的绕线过程复杂、操作人员的劳动强度大和设备空间利用率低的问题，进而提供一种铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机。
[0005] 本发明的技术方案是：铌钛铜超导螺线管线圈恒张力绕制机包括待绕超导螺线管线圈、L形龙门支架、配重盘、配重砝码、动滑轮轴心支架、动滑轮、直线位移传感器、排线小车、第一滚珠丝杠、第一驱动电机、第一套筒、托架、排线臂、双轨道滑轮、排线滑轮、放线滑轮，皮带轮、放线线盘、传动皮带、减速器、放线支架、第二滚珠丝杠、绕线支架、绕线驱动控制器、第一转动轴、第二转动轴、第二套筒、第二驱动电机、两个滑动臂、两个第一滑块直线导轨和两个第二滑块直线导轨；
[0006] 所述L形龙门架的竖直部分的上端面上平行设置有两个第一滑块直线导轨，所述第一滚珠丝杠转动安装在L形龙门架的竖直部分，且位于两个第一滑块直线导轨之间，第一滚珠丝杠与两个第一滑块直线导轨平行设置，所述排线小车套装在L形龙门架竖直部分的横梁上，且排线小车与两个第一滑块直线导轨相配合，排线小车的上框板的下端面上固定安装有第一套筒，且第一套筒套装在第一滚珠丝杠上，第一驱动电机固定安装在第一滚珠丝杆上，用于驱动第一滚珠丝杠转动，所述L形龙门架竖直部分的横梁上固定安装有排线臂，排线臂与L形龙门架竖直部分的横梁垂直设置，所述双轨道滑轮安装在排线臂的中心位置上，所述排线臂的排线支臂上设置有排线滑轮，排线臂的放线支臂上设置有放线滑轮，所述排线小车的下端面上竖直平行安装有两个滑动臂，两个滑动臂的下端安装有托架，所述动滑轮轴心支架套在滑动臂上，动滑轮轴心支架沿滑动臂上下滑动，所述动滑轮安装在动滑轮轴心支架上，配重盘固定安装在动滑轮轴心支架的下端面上，所述配重砝码安装在配重盘上，所述直线位移传感器安装在滑动臂的上端，用于测量动滑轮的垂直位移；
[0007] 所述L形龙门架的水平部分平行设置有两个第二滑块直线导轨，所述第二滚珠丝杠转动安装在L形龙门架的水平部分，且位于两个第二滑块直线导轨之间，第二滚珠丝杠与两个第二滑块直线导轨平行设置，所述放线支架安装在第二滑块直线导轨上，且放线支架在两个第二滑块直线导轨上滑动，所述放线支架的下端面上固定安装有第二套筒，且第二套筒套装在第二滚珠丝杠上，第二驱动电机安装在第二滚珠丝杠上，用于驱动第二滚珠丝杠转动，所述放线线盘通过第一转动轴转动安装在放线支架上，所述减速器固定安装在放线支架上，第一转动轴上固定安装有皮带轮，皮带轮与减速器的输出端通过传动皮带连接；
[0008] 所述待绕超导螺线管线圈通过第二转动轴转动安装在绕线支架上，绕线驱动控制器的电机输出轴与第二转动轴固定连接，待绕超导螺线管线圈与放线线盘平行设置；
[0009] 铌钛铜超导线由放线线盘引出，依次绕过放线滑轮、双轨道滑轮的一个滑道、动滑轮、双轨道滑轮的另一个滑道和排线滑轮缠绕在待绕超导螺线管线圈上。
[0010] 本发明与现有技术相比具有以下效果：1、设备采用龙门架结构，空间安排紧凑，极大地减小了设备的占地面积。
[0011] 2、在垂直方向上移动的动滑轮为铌钛-铜超导线提供足够的缓冲长度，绕制机无需设置独立的线上张力缓冲装置。
[0012] 3、绕线过程简单，操作人员的劳动强度小。
[0013] 4.线上张力通过改变砝码重量方便设置，张力控制的稳定性由动滑轮垂直位置的稳定性可靠直观看出。
[0014] 5.在铌钛-铜超导线从放线线盘缠绕到待绕超导螺线管线圈的过程中保证导线只向下表面弯曲，避免了导线由于向上下表面反复弯曲而引起导线内部疲劳应力。
附图说明
[0015] 图1是本发明的主视示意图，图2是本发明的立体结构示意图(待绕超导螺线管线圈2呈现在该立体图的前侧)，图3是本发明的立体结构示意图(放线线盘18呈现在该立体图的前侧)，图4是导线的缠绕路径示意图，图5是本发明恒张力控制原理示意图(图中F为线上张力，Mg为动滑轮7、动滑轮轴心支架6、配重盘4和配重砝码5的重量之和)，图6是本发明的排线臂13的立体结构及排线臂13与双轨道滑轮14、排线滑轮15和放线滑轮16的位置关系示意图，图7是图1的a处局部放大图，图8是图3的b处局部放大图，图9是图2的c处局部放大图，图10是图3的d处局部放大图，图11是图3的e处局部放大图。
具体实施方式
[0016] 具体实施方式一：结合图1-图11说明本实施方式，本实施方式的铌钛-铜超导螺线管线圈恒张力绕制机包括待绕超导螺线管线圈2、L形龙门支架3、配重盘4、配重砝码5、动滑轮轴心支架6、动滑轮7、直线位移传感器9、排线小车10、第一滚珠丝杠11、第一驱动电机30、第一套筒31、托架32、排线臂13、双轨道滑轮14、排线滑轮15、放线滑轮16，皮带轮17、放线线盘18、传动皮带19、减速器20、放线支架21、第二滚珠丝杠22、绕线支架24、绕线驱动控制器25、第一转动轴26、第二转动轴27、第二套筒28、第二驱动电机29、两个滑动臂
8、两个第一滑块直线导轨12和两个第二滑块直线导轨23；
[0017] 所述L形龙门架3的竖直部分的上端面上平行设置有两个第一滑块直线导轨23，所述第一滚珠丝杠11转动安装在L形龙门架3的竖直部分，且位于两个第一滑块直线导轨23之间，第一滚珠丝杠11与两个第一滑块直线导轨23平行设置，所述排线小车10套装在L形龙门架3竖直部分的横梁上，且排线小车10与两个第一滑块直线导轨23相配合，排线小车10的上框板的下端面上固定安装有第一套筒31，且第一套筒31套装在第一滚珠丝杠
11上，第一驱动电机30固定安装在第一滚珠丝杆11上，用于驱动第一滚珠丝杠11转动，所述L形龙门架3竖直部分的横梁上固定安装有排线臂13，排线臂13与L形龙门架3竖直部分的横梁垂直设置，所述双轨道滑轮14安装在排线臂13的中心位置上，所述排线臂13的排线支臂13-1上设置有排线滑轮15，排线臂13的放线支臂13-2上设置有放线滑轮16，所述排线小车10的下端面上竖直平行安装有两个滑动臂8，两个滑动臂8的下端安装有托架
32，所述动滑轮轴心支架6套在滑动臂8上，动滑轮轴心支架6沿滑动臂8上下滑动，所述动滑轮7安装在动滑轮轴心支架6上，配重盘4固定安装在动滑轮轴心支架6的下端面上，所述配重砝码5安装在配重盘4上，所述直线位移传感器9安装在滑动臂8的上端，用于测量动滑轮7的垂直位移；
[0018] 所述L形龙门架3的水平部分平行设置有两个第二滑块直线导轨23，所述第二滚珠丝杠22转动安装在L形龙门架3的水平部分，且位于两个第二滑块直线导轨23之间，第二滚珠丝杠22与两个第二滑块直线导轨23平行设置，所述放线支架21安装在第二滑块直线导轨23上，且放线支架21在两个第二滑块直线导轨23上滑动，所述放线支架21的下端面上固定安装有第二套筒28，且第二套筒28套装在第二滚珠丝杠22上，第二驱动电机29安装在第二滚珠丝杠22上，用于驱动第二滚珠丝杠22转动，所述放线线盘18通过第一转动轴26转动安装在放线支架21上，所述减速器20固定安装在放线支架21上，第一转动轴26上固定安装有皮带轮17，皮带轮17与减速器20的输出端通过传动皮带19连接；
[0019] 所述待绕超导螺线管线圈2通过第二转动轴27转动安装在绕线支架24上，绕线驱动控制器25的电机输出轴与第二转动轴27固定连接，待绕超导螺线管线圈2与放线线盘18平行设置；
[0020] 铌钛-铜超导线1由放线线盘18引出，依次绕过放线滑轮16、双轨道滑轮14的一个滑道、动滑轮7、双轨道滑轮14的另一个滑道和排线滑轮15缠绕在待绕超导螺线管线圈2上。
[0021] 线上张力F由动滑轮7、动滑轮轴心支架6、配重盘4和配重砝码5的重量Mg产生，且为此重量Mg的1/2。当绕制机紧急停车或遭遇停电故障时，动滑轮7在垂直方向上的滑动范围为铌钛-铜超导线1提供了缓冲长度，避免了断线和松线事故。
[0022] 具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的动滑轮7的直径与双轨道滑轮14的直径相等，且动滑轮7位于双轨道滑轮14的正下方。如此设置，便于线圈绕制。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
[0023] 具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的放线线盘18位于放线滑轮16的正下方。如此设置，便于线圈绕制。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
[0024] 具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式的排线臂13包括主支撑臂13-3、排线支臂13-1和放线支臂13-2，所述主支撑臂13-3的一端连接有排线支臂13-1，所述主支撑臂13-3的另一端连接有放线支臂13-2。如此设置，排线臂13制成分体结构，便于调整放线滑轮16与放线线盘18之间的位置关系。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
