一种导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置

技术领域

本发明属于导电滑环电刷丝成型技术领域，具体涉及一种导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置。

背景技术

导电滑环是一种电接触式输电装置，通过电刷丝与导电环之间的滑动接触，实现电信号在相对转动部件间360°无间断旋转传输的目的。动态接触电阻变化量是评价导电滑环性能优劣的关键指标之一。动态接触电阻变化量是和电刷丝与环片之间的接触压力成正相关的。为保证电刷丝与环片之间有足够的接触压力，需对电刷丝进行预变形处理，即需将电刷丝折弯成一定的角度。电刷丝一般采用U型结构形式，初始位置位于A处，理论折弯角度为β°，即将电刷丝折弯到C处。由于电刷丝为弹性体，具备一定的回弹特性，当电刷丝折弯到设计角度时，在时效作用下，会自然回弹到B处，此时实际折弯角度仅仅为α°，小于理论设计折弯角度，使接触压力难以满足设计指标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可实现电刷丝的折弯角度满足设计指标，保证成型质量的导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置。

本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置，其特征在于：包括基板、底座、左挤压板、右挤压板、电刷架组件、控制器、驱动机构；

所述控制器及底座固定安装于基板上端；所述电刷架组件沿前后方向安装于底座上端中部位置，所述左挤压块和右挤压块以沿前后上下被限位且沿左右方向可滑动的方式分别连接于底座上端位于电刷架组件的左右两边位置，在左挤压块和右挤压块靠近电刷架组件的内侧均设置有折弯作用斜面，两侧折弯作用斜面与竖直方向夹角与电刷丝理论折弯角度一致；

所述驱动机构与左、右挤压板驱动连接，用于实现左、右挤压板的同步相向而行和背向而行；

所述电刷架组件包括电刷架、金属挡片、绝缘挡片、金属挡片连接导线、电刷丝、电刷丝导线；电刷架由绝缘材料制成，与底座固定连接；多个电刷丝沿前后方向按设定间距由上至下穿装在设置于电刷架上的丝孔内，每个电刷丝的下端沿横向连接有一电刷丝导线，多个电刷丝导线一一嵌装于设置在电刷架下端的多个横向走线槽内，并通过设置于对应侧挤压块上的走线长孔引出，多个电刷丝导线的引出端与控制器上的多个I/O采集端口一一连接；在电刷架上端对应于每个电刷丝的两竖边之间的位置分别固定安装有一金属挡片，在电刷架的上端相邻的金属挡片之间固定有绝缘挡片，每个金属挡片的下端连接一金属挡片连接导线，全部金属挡片连接导线通过设置于电刷架上端的纵向走线槽向后引出，引出后合股并与控制器的I/O采集端口连接；

所述金属挡片、金属挡片连接导线、电刷丝、电刷丝导线通过控制器的I/O采集端口构成控制驱动机构运动状态的导通回路；当电刷丝的两竖边在两侧的折弯作用斜面作用下，折弯至与对应金属挡片的两侧保持稳定接触状态，所述电刷丝实现自动定型。

而且，所述驱动机构包括步进电机、传动轴、齿轮、左齿条、右齿条；在底座上沿前后方向设置有轴通孔，所述传动轴通过前后两轴承可转动式穿装于轴通孔内，传动轴的前端与齿轮驱动连接，传动轴的后端与步进电机驱动连接；齿轮的上下部分别与左齿条和右齿条啮合，左齿条和右齿条分别与左挤压板和右挤压板固定连接。

而且，在底座的上端设置有绝缘层。

而且，在底座上端的左右两边分别设置有两个导向滑槽，导向滑槽采上小下大的梯形槽，同侧的两个导向滑槽沿前后平行设置；在左、右挤压板的下端均凸出设置有前后两个导向块，两个导向块分别与底座对应侧的两个导向滑槽形成定位导向配合。

而且，在左挤压块和右挤压块的折弯作用斜面上分别涂覆有绝缘层，通过绝缘层与电刷丝相接触。

本发明具有的优点和积极效果为：

本发明设计一种导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置，通过左右挤压板内侧的折弯作用斜面配合电刷组件中的金属挡片，实现电刷丝按照设计折弯角度自动挤压折弯，并通过由所述金属挡片、金属挡片连接导线、电刷丝、电刷丝导线通过控制器的I/O采集端口构成控制驱动机构运动状态的导通回路的导通状态，通过控制器自动判断电刷丝预变形量是否满足设计指标；当折弯后发生回弹，导致折弯定型角度小于小于设计角度时，自动进行多次折弯作业，直至电刷丝折弯定型角度满足设计角度为止，从而较好的实现了电刷丝的自动折弯定型，实现了电刷丝折弯后角度满足设计指标。

附图说明

图1是本发明电刷丝预变形示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明底座的结构示意图；

图4是本发明涉及的电刷架组件的结构示意图；

图5是本发明涉及的电刷架的结构示意图，5a为正面图；5b为背面图；

图6是本发明左挤压板的结构示意图(右挤压板结构参见左挤压板)；

图7是本发明传动部分的剖面示意图；

图8是本发明电刷丝与金属挡板接触状态示意图；

图9是本发明进行步进电机控制的原理图；

图10是本发明的控制方案流程图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置，请参见图1-图10，其发明点为：包括基板9、底座7、步进电机1、传动轴13、齿轮6、左齿条8、右齿条5、左挤压板10、右挤压板4、电刷架组件3、控制器11。

所述步进电机、控制器及底座固定安装于基板上端。所述步进电机、传动轴、齿轮、左齿条、右齿条、左挤压板及右挤压板组合构成丝定型执行机构。所述电刷架组件用于实现电刷丝的定位安装。所述控制器用于控制步进电机的运动。

所述底座用于安装电刷架组件和传动轴及实现与左挤压板和右挤压板的导向配合。底座的下部两边设置有外沿，在外沿上设置有螺钉穿装孔7.5，通过穿装螺钉，实现将底座固定于基板上。在基座的上端面涂覆有绝缘层，在基座的上端中部为电刷架组件安装位7.1，用于通过螺钉固定安装电刷架组件。在基座上端位于电刷架组件安装位的左右两边分别设置有两个导向滑槽7.2，导向滑槽采用但不限于梯形槽，同侧的两个导向滑槽沿前后平行设置。其中左侧的导向滑槽用于与左挤压板的下部形成沿左右方向的导向配合，右侧的导向滑槽用于与右挤压板的下部形成左右方向的导向配合。

在底座上位于两侧导向滑槽的下方中部位置沿前后方向设置有轴通孔，所述轴通孔由位置中部的轴孔7.3和设置于两端的轴承安装孔7.4构成，在两端的轴承安装孔内分别安装有一轴承12，用于实现传动轴的安装。

所述电刷架组件沿前后方向固定安装于底座上端的电刷架组件安装位，包括电刷架3.2、金属挡片3.4、绝缘挡片3.5、金属挡片连接导线3.3、电刷丝3.1、电刷丝导线3.6。所述电刷丝为待折弯成型件。

所述电刷架采用长方向平板支架，由绝缘材料制成。电刷架上端中部沿前后方向设置有纵向走丝槽3.2.1，用于金属挡片连接导线走线。在电刷架上位于走线槽的左右两边分别设置有沿前后方形均布设置且一一对正的多组丝孔3.2.2，并在电刷架的下端对应于每组丝孔的位置分别设置有一沿左右方向的横向走线槽3.2.3。电刷丝的初始形成呈U形，多个电刷丝由上至下一一穿装在多组丝孔内，电刷丝导线为多根，多个电刷丝导线一一嵌装于多个横向走线槽内，并与对应的电刷丝的下端焊接连接，多个电刷丝导线从底座上端一侧引出后与控制器上的多个I/O采集端口一一连接。

在电刷架的上端位于纵向走线槽上方对应于每个电刷丝的两竖向之间的位置通过粘接方式分别固定安装一金属挡片，所述金属挡片的下部为长方形上部为半圆形。金属挡片尺寸是由电刷丝理论折弯角度β°来决定的，通过计算电刷丝及金属挡片在电刷架上安装的相对位置尺寸，来保证当电刷丝与金属挡片上端圆弧表面相切时，电刷丝与竖直方向之间的夹角为β°。金属挡片材质为金属，可导电。在每个金属挡片的下端焊接一金属挡片连接导线，金属挡片连接导线通过电刷架上的纵向走线槽向后引出，并在合股后与控制器的I/O采集端口连接。当电刷丝与金属挡片表面接触时(类似开关闭合)，金属挡片导线与电刷丝导线之间形成导通回路。

在电刷架的上端位于每相邻的两个金属挡片中间均通过粘接方式固定安装一绝缘挡片，绝缘挡片采用非金属绝缘材料，起到将相邻两个金属挡片隔开的作用，禁止相邻金属挡片导通。

所述左挤压板和右挤压板对称设置于底座上方位于电刷架组件的两侧。左、右挤压板相对于电刷架组件的外侧设置有走线长孔10.1，用于实现全部电刷丝导线的向外引出。在左、右挤压板的下端凸出设置有前后两个导向块10.2，两个导向块分别与底座对应侧的两个导向滑槽形成定位导向配合，实现左挤压板和右挤压板沿前后和上下方向的定位及沿左右方向的导向。左、右挤压板相对于电刷架组件的内侧设置有折弯作用斜面10.3，所述折弯作用斜面的与竖直方向夹角为β°与电刷丝理论折弯角度保持一致。在折弯作用斜面上涂覆有塑料绝缘层2，起到绝缘作用的同时能够保护挤压电刷丝时不对电刷丝表面造成损伤。

所述传动轴13通过安装于底座上的前后两个轴承可转动式穿装于轴通孔内，且沿轴向被限位，可采用的限位方式为：在传动轴的前端设置限位台，限位台与前轴承的内圈形成限位配合，在底座的后侧对应于轴通孔的位置通过螺钉固定安装轴承压板14，对后轴承的内圈进行限位。所述传动轴的后端与步进电机的输出轴驱动连接，所述传动轴的前端与所述齿轮驱动连接。所述齿轮的上部和下部分别与左齿条和右齿条形成齿啮合。所述左齿条和右齿条分别与左挤压板的前侧和右挤压板的前侧通过螺纹固定连接。

采用上述丝定型执行机构，步进电机驱动传动轴带动齿轮转动，齿轮与左、右齿条相互啮合，同步带动左、右挤压板向里移动，从而挤压电刷丝发生折弯变形，当电刷丝与金属挡片接触时，即达到额定折弯角度，电机停止转动。当电刷丝定型完成后，步进电机反向转动，同步带动左、右挤压板向外移动，将电刷丝取出即完成定型折弯工作。

本导电滑环用电刷丝自动折弯定型装置的工作原理为：

控制器发出控制指令，控制步进电机带动齿轮转动，齿轮驱动左右齿条相向运动，从而带左右挤压板相向运动，左右挤压板通过折弯作用斜面分别挤压电刷丝的两竖边发生折弯靠近金属挡板，直至等效开关闭合，I/O采集端口将闭合信息反馈给控制器，控制器控制电机停转30min，使电刷丝持续受力，开始定型，然后电机开始反转，完成定型工作。当电机反转一定角度后，电刷丝不再受到左、右挤压板的压力，可能发生回弹现象，此时等效开关断开，I/O采集端口将断开信息再次反馈给控制器，控制器再次控制电机正转，再次开始定型流程，直至电刷丝不再发生回弹现象，达到设计折弯角度时停止。

电刷丝自动折弯定型后，将金属挡片、绝缘挡片和金属挡片连接导线从电刷架组件上拆卸下来即可。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。