基于臺達運動控制型PLC 電子凸輪功能的高速繞線機

1引言

本文介紹的全自動無骨架系列空心電磁線圈高速繞線機，可以繞制傳動線圈，揚聲器線圈，天線線圈以及各種無骨架通用線圈。設備具有性能可靠，高速高效率，自動化程度高，適合于線圈制造業的批量生產，如圖1所示。


圖1空心電磁線圈

一般普通繞線機采用內置脈沖功能的小型PLC，通過繞線軸編碼器速度輸出到PLC內置高速輸入點，將繞線軸與排線軸的速比進行簡單速度同步，這種方法受 PLC運算影響，同步精度差，計算量大，CPU處理時間較長，因此會出現繞線不均勻，堆積，塌陷等問題，嚴重影響繞線成品的質量，舉例來說，PLC對繞線軸編碼器作高速計數，當到達計數值時利用中斷方式控制排線軸電機反向繞制，但受CPU運算處理時間的影響會出現滯后產生誤差，在低速的情況下尚可基本達到繞制要求，但是對于高速繞制多層線圈時就會出現線圈端面不齊整，成品品質下降。

臺達DVP-20PM00D是一款專用運動控制型PLC，采用高速雙CPU結構形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等，在高速繞線機中利用了20PM運動控制器的電子凸輪功能很好的解決了繞線換向出現的繞制不均勻、堆積、不平整等問題，如圖2所示。



圖2運動控制器DVP-20PM00D

2高速繞線機

2.1設備結構簡介

高速繞線機共包含九部分機構，如圖3所示。



圖3高速繞線機

（1）機架。機架由角鋼框架及不銹鋼臺面組成，并設置腳輪便于移動，當設備到位后可將支腳調低作為穩定支撐。

（2）張力機構。安裝于進線部分，作為繞線張力調節，保證線圈繞制時維持張力恒定，張力調節器具有調節旋鈕可針對不同需求進行張力調節設定，調整完畢后，張力調節器自動控制繞線張力。

（3）繞線機構。主要由臺達B系列200W伺服電機、同步齒形帶、繞線飛叉組成，是電子凸輪運動中的繞制主軸，銅線經過飛叉旋轉繞制于繞線模頭上，是繞線機主要運動部件之一。

（4）排線機構。包括臺達B系列100W伺服電機、精密直線螺桿、精密導軌、氣動滑叉等，是電子凸輪運動中的排線從軸，在繞線運動中跟隨繞線主軸正反向往復運動實現排線動作，是繞線機主要運動部件之一。

（5）工作轉臺

由分度步進電機、旋轉臺、線叉、繞線模頭組成，該設備為多任務位繞線機，在繞線同時執行模頭預熱、剪線、加熱、脫模等工藝動作，這需要工作轉臺按不同工位動作完成。

（6）剪線機構。為氣動執行機構，主要是將繞制完成的線圈兩端引線剪斷。

（7）脫模機構。由分度步進電機、氣動脫模組成，將繞制完成的成品從繞線模頭取下。

（8）熱風系統。設備配置兩個可調溫度220V熱風槍，在繞線前將模頭預熱，繞線后對線圈進行熱風處理便于脫模。

（9）電氣控制。包含電氣控制箱、觸摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D運動控制器作為控制核心，觸摸屏作為人機交換，伺服電機作為執行機構，實現轉軸與排線的精確控制，從而保證繞線的精度。電氣控制系統框圖如圖4所示。



圖4電氣控制系統框圖

2.2工藝流程

繞線頭回原點→進給至起繞點→張力調節→模頭預熱→繞線、排線→加熱→剪線→脫模→成品→退至脫模點→進給至起繞點循環生產。