一种用于超导线材制备的双层箔绕机制造技术

本发明专利技术属于超导材料制备设备技术领域，涉及一种用于超导线材制备的双层箔绕机，包括机体，双放料机构，收料机构，双放料机构所放双层箔料卷经过各自的张力检测单元与对应的制动器、整机控制系统连接；双张力检测单元的前方设有双纠偏系统，双纠偏系统与整机控制系统连接，且与各自对应的纠偏执行机构连接；双纠偏系统的前方设置夹紧机构，夹紧机构的前端安装找正机构，找正机构的前端安装有剪切机构，剪切机构位于母材棒的后端；双层箔料卷经找正机构后经过夹紧机构汇合重叠形成双层箔卷，双层箔卷经过剪切机构卷到母材棒上，再通过压料机构压紧形成母材棒‑双层箔卷。整机控制系统集成所有的控制单元以及逻辑控制，自动化程度高，成品致密性高。

A double-layer foil winding machine for superconducting wire

【技术实现步骤摘要】
一种用于超导线材制备的双层箔绕机
本专利技术属于超导材料制备设备
，涉及一种用于超导线材制备的双层箔绕机。
技术介绍
超导是金属或合金在较低温度下电阻变为零的性质。超导材料除零电阻特性外，还具有完全抗磁性和宏观量子效应等诸多常规材料所不具备的奇特性质。利用超导体的这些特性可以传输大电流、获得强磁场等，因此超导材料在许多领域有重要应用。Bi系的材料作为超导材料中重要的材料之一，如何制备出高性能的超导线材成为近些年来各个科研机构的研究热点，卷绕-挤压-拉拔-轧制作为其中一种重要的制备方法，一直备受关注。采用此法制备过程中，在挤压拉拔后进行采样分析，常会发现各种缺陷产生：第一，由于在卷绕时，采用人工手压Nb棒进行Nb箔和Al箔卷绕，在它们层层叠加时，无法达到工艺要求的致密性和端面平整性，缺陷会在挤压拉拔后显现出来，最终导致在生产超导线材时极易出现断裂。第二，由于Nb和Al两种材料的材料特性、强度和材料厚度有很大差异：Al箔薄且软，极容易起褶皱，抗拉强度较小；Nb箔厚且硬，回弹较为明显。目前，市场上大多数生产的Nb箔，应力分布不均，表面不平整。在这样的情况下：手工卷绕对两种材料施加的压力相同，Al箔在Nb箔之下容易出现不平整以及褶皱的现象；此外，开始卷绕时，箔材头部边沿并不能保证和Nb棒轴线垂直关系，在卷绕后偏角累积，出现塔型端面；未卷箔材均处于自由状态，卷成料致密性不好，卷取方向不可控，容易出现塔形端面。第三，由于Nb箔不易屈服，在卷取完之后容易出现回弹的现象；并且在整个卷取过程中，人手不能离开Nb棒卷料的，否则也容易出现回弹松散的现象，人手工作后出现疲劳也会导致此类问题出现。第四，由于此卷料不能含有任何杂质，遂不能借助粘连方式进行辅助卷绕；目前，市面上的一些双层或者多层箔绕机，基本是双层或者多层相同的材料，并且其力学性能没有像此类情况的，通常情况下可以借助一些其他方式进行粘连或者连接，然而并不适合于本工况下的卷绕工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于超导线材制备的双层箔绕机，用于解决现有Al箔在Nb箔之下容易出现不平整以及褶皱；箔材与Nb棒不垂直导致偏角积累，容易出现塔型断面；卷取完之后Nb箔容易出现回弹的问题；解放人手，防止疲劳等问题，具有结构紧凑，张力可调，卷成成品致密性优越，端面平整性良好，无噪音污染。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于超导线材制备的双层箔绕机，包括机体，所述机体包括，位于该机体后端的双放料机构，位于该机体前端的收料机构，所述双放料机构所放双层箔料卷经过各自的张力检测单元与对应的制动器、整机控制系统连接；所述张力检测单元的前方设有双纠偏系统，所述双纠偏系统与整机控制系统连接，并且与各自对应的纠偏执行机构连接；所述双纠偏系统的前方设置夹紧机构，所述夹紧机构的前端安装找正机构，所述找正机构的前端安装有剪切机构，所述剪切机构位于母材棒的后端；所述双层箔料卷经找正机构找正后经过夹紧机构汇合重叠形成双层箔卷，所述双层箔卷经过剪切机构卷到母材棒上，再通过压料机构压紧形成母材棒-双层箔卷。进一步，所述双放料机构包括，用于夹持Nb箔卷的第一机械胀轴和用于夹持Al箔卷的第二机械胀轴，所述第一机械胀轴通过联轴器和第一制动器连接，所述第二机械胀轴通过联轴器和第二制动器相连；所述Nb箔卷通过第一张力检测单元与整机控制系统和第一制动器连接；所述Al箔卷通过第二张力检测单元与整机控制系统和第二制动器连接；所述Nb箔卷通过第一纠偏系统与整机控制系统和第一纠偏执行机构连接；所述Al箔卷通过第二纠偏系统与整机控制系统和第二纠偏执行机构连接；所述Nb箔卷、Al箔卷经找正机构找正后经过夹紧机构汇合重叠形成Nb/Al箔卷，所述Nb/Al箔卷经过剪切机构卷到Nb棒母材上，再通过压料机构压紧形成Nb棒-Al箔-Nb箔卷。进一步，所述机体的侧面还设置二次收紧机构，所述二次收紧机构与所述双放料机构、收料机构相对独立，且与整机控制系统连接。进一步，所述二次收紧机构由三个辊子组成，一个压辊、两个固定辊，所述压辊和固定辊之间的距离可根据不同直径的要求进行调节，可以适应不同直径的Nb棒-Al箔-Nb箔卷成料，有效避免了Nb箔的回弹特性，使卷成料更加平整，并且达到更高的致密性。进一步，所述剪切机构采用弹簧式的压紧方式，所述弹簧式的压紧方式采用销式导向结构，两组弹簧保证压块可以牢牢将双层箔料更加平整地固定在剪切面，销式导向结构保证在进行剪切时，保证了箔料切口的平整。进一步，所述找正机构位于夹紧机构和剪切机构之间。进一步，所述找正机构的工作范围为夹紧机构到张力检测单元之间。进一步，所述夹紧机构包括过料上辊和夹料下辊，其中，过料上辊可以转动，夹料下辊不可转动，在一个卷取过程完成时，可以将箔料固定住，并且过料上辊和夹料下辊可进行相互调换，可以适用不同直径的Nb棒以及不同直径的Nb箔料卷和Al箔料卷。进一步，所述第一机械胀轴和第二机械胀轴均采用开口空心螺栓式机械胀轴结构，很大程度简化了夹持结构，方便拆卸，提高效率。进一步，所述整机控制系统将第一纠偏系统、第二纠偏系统、第一张力检测单元、第二张力检测单元、第一纠偏执行机构、第二纠偏执行结构、第一制动器、第二制动器、二次收紧机构、压料机构气缸、离合器、伺服电机、电磁抱闸、剪切机构、夹紧机构集成于一体。进一步，所述离合器对应的收料结构由伺服电机、离合器、滑台、电磁抱闸、手轮组成，所述滑台可调节行程以满足不同长度Nb棒的工作需求。进一步，所述压料气缸对应的压料机构采用的是可调式结构，保证不同直径的Nb棒均可以达到压紧效果。进一步，所述Nb棒母材仅一端采用三爪卡盘夹持，另一端采用锥面固定夹持，一方面可以减少卷成后去除多余料的长度，另一方面可以高效地使Nb棒对中。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：Nb箔卷和Al箔卷分别由单独的张力检测单元结合整机控制系统控制，可根据Nb箔和Al箔不同的强度特性调节到合适的张力，使得双层材料始终以同样的张力，并且平整无褶皱的卷入Nb棒，尤其是较薄的Al箔，大大提高了卷成料的均匀性；Nb箔卷和Al箔卷分别由一套纠偏系统控制，并且佐以找正机构，使得Nb箔和Al箔都能以对中的姿态的卷入Nb棒，避免了偏向的问题；Nb箔卷和Al箔卷分别由机械胀轴夹持，很大程度简化了夹持结构，方便拆卸，提高效率；通过双放料系统、双纠偏系统、双张力控制系统、收料系统，将Nb箔和Al箔准确无误地送到Nb棒表面，并且在找正机构的作用下，实时监测箔料纠偏系统的可靠性，压料机构和二次收紧机构增加了收取成卷的致密性。此外，二次收紧机构由三个辊子组成，一个压辊，两个固定辊，压辊和固定辊之间的距离可根据不同直径要求进行调节，可以适应不同直径的Nb棒-Al箔-Nb箔卷成料，有效避免了Nb箔的回弹特性，使卷成料更加平整，并且达到更高的致密性；剪切机构采用弹簧式的压紧方式，采用的是销式导向结构，两组弹簧保证压块可以牢牢将双层箔料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超导线材制备的双层箔绕机，包括机体，其特征在于，所述机体包括，位于该机体后端的双放料机构，位于该机体前端的收料机构，所述双放料机构所放双层箔料卷经过各自的张力检测单元与对应的制动器、整机控制系统(15)连接；所述张力检测单元的前方设有双纠偏系统，所述双纠偏系统与整机控制系统(15)连接，并且与各自对应的纠偏执行机构连接；所述双纠偏系统的前方设置夹紧机构(10)，所述夹紧机构(10)的前端安装找正机构(9)，所述找正机构(9)的前端安装有剪切机构，所述剪切机构位于母材棒的后端；所述双层箔料卷经找正机构(9)找正后经过夹紧机构(10)汇合重叠形成双层箔卷，所述双层箔卷经过剪切机构(8)卷到母材棒上，再通过压料机构(5)压紧形成母材棒-双层箔卷。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于超导线材制备的双层箔绕机，包括机体，其特征在于，所述机体包括，位于该机体后端的双放料机构，位于该机体前端的收料机构，所述双放料机构所放双层箔料卷经过各自的张力检测单元与对应的制动器、整机控制系统(15)连接；所述张力检测单元的前方设有双纠偏系统，所述双纠偏系统与整机控制系统(15)连接，并且与各自对应的纠偏执行机构连接；所述双纠偏系统的前方设置夹紧机构(10)，所述夹紧机构(10)的前端安装找正机构(9)，所述找正机构(9)的前端安装有剪切机构，所述剪切机构位于母材棒的后端；所述双层箔料卷经找正机构(9)找正后经过夹紧机构(10)汇合重叠形成双层箔卷，所述双层箔卷经过剪切机构(8)卷到母材棒上，再通过压料机构(5)压紧形成母材棒-双层箔卷。


2.根据权利要求1所述的用于超导线材制备的双层箔绕机，其特征在于，所述双放料机构包括：用于夹持Nb箔卷(26)的第一机械胀轴(25)和用于夹持Al箔卷(22)的第二机械胀轴(23)，所述第一机械胀轴(25)通过联轴器和第一制动器(28)连接，所述第二机械胀轴(23)通过联轴器和第二制动器(27)相连；
所述Nb箔卷(26)通过第一张力检测单元(19)与整机控制系统(15)和第一制动器(28)连接；所述Al箔卷(22)通过第二张力检测单元(17)与整机控制系统(15)和第二制动器(27)连接；
所述Nb箔卷(26)通过第一纠偏系统(18)与整机控制系统(15)和第一纠偏执行机构(24)连接；所述Al箔卷(22)通过第二纠偏系统(16)与整机控制系统(15)和第二纠偏执行机构(21)连接；
所述Nb箔卷(26)、Al箔卷(22)经找正机构(9)找正后经过夹紧机构(10)汇合重叠形成Nb/Al箔卷，所述Nb/Al箔卷经过剪切机构(8)卷到Nb棒母材(4)上，再通过压料机构(5)压紧形成Nb棒-Al箔-Nb箔卷。


3.根据权利要求1所述的用于超导线材制备的双层箔绕机，其特征在于，所述机体的侧面还设置二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬扬，贾庆功，杜亚宁，马乐，王锦群，方向明，张嘉，张磊，张弛，王志杰，王一帆，张蕾，
申请(专利权)人：西安聚能装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61