顧名思義，繞線機(jī)就是把現(xiàn)狀的物體纏繞到固定工件上的機(jī)器。主要以漆包線為主，廣泛應(yīng)用在各種電子類線圈行業(yè)；如繼電器、各種微電機(jī)、電子變壓器、電感線圈、高壓點(diǎn)火線圈、空心線圈、磁石定子電機(jī)、充電鐵芯等。

       對于目前繞線機(jī)這個(gè)行業(yè)來說，有著很光明的前景，因?yàn)槲覀冇玫降南喈?dāng)多的電子產(chǎn)品都需要用到線圈，小到一個(gè)耳機(jī)，大到汽車電子，都離不開線圈這個(gè)必不可少的電子部件。隨著對產(chǎn)品卓越性能的不斷追求，對各個(gè)部件質(zhì)量的要求也在不斷提高，那就需要加工部件的機(jī)械加工出來的產(chǎn)品不但要符合應(yīng)用上的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要美觀。

       臺達(dá)目前生產(chǎn)的總線型運(yùn)動控制器10MC就很適合在繞線機(jī)上應(yīng)用，它不但能滿足高速數(shù)據(jù)處理的要求，而且有很高的響應(yīng)速度，其主要特點(diǎn)如下：

       內(nèi)建高速總線（CANOPEN），可控制高達(dá)16實(shí)軸；

       內(nèi)部可構(gòu)建虛軸以及外部編碼器虛主軸（虛軸及外部編碼器主軸范圍為1~18，不可與實(shí)軸編號重復(fù)）；
強(qiáng)大的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)支持（DeviceNet主從站，CanOpen主從站以及Profibus-DP從站），可組建功能復(fù)雜的控制系統(tǒng)；

       支持眾多的I/O擴(kuò)展（左側(cè)高速AIAO,右側(cè)低速AIAO以及DIDO,溫度模塊等）；

       使用簡單，功能完整，方便應(yīng)用的軟件界面；

       提供標(biāo)準(zhǔn)的總線電纜，中斷電阻等，配線簡單，即插即用，無需用戶自己加工。

1  繞線機(jī)臺達(dá)方案

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2實(shí)物照以及產(chǎn)品照片

圖2 繞線機(jī)實(shí)物照
 
圖3 臺達(dá)產(chǎn)品

1.3繞線功能實(shí)現(xiàn)

       在繞線功能的實(shí)現(xiàn)中，首先要能準(zhǔn)確的計(jì)算出每一層需要繞線的圈數(shù)，不同的骨架，對應(yīng)的繞線圈數(shù)也不同；其次要保證在繞線的過程中讓機(jī)器能暫停，重啟之后在原來的基礎(chǔ)上繼續(xù)運(yùn)行；最后，要保證繞出來的線圈的美觀性以及線圈表面的平整度。

       在這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，繞線功能是通過10MC強(qiáng)大的電子凸輪來實(shí)現(xiàn)的，為保證繞線的精度以及穩(wěn)定性，通過10MC內(nèi)建虛軸的功能，讓兩個(gè)繞線軸依照凸輪表的關(guān)系，跟隨虛主軸動作，這樣能在很大程度上降低系統(tǒng)誤差。

       假設(shè)：骨架長度為L、漆包線線徑為R、每層繞線圈數(shù)為N，則N=L/R。

       凸輪曲線如圖4和圖5所示。

圖4 繞線軸凸輪表
 
 圖5 旋轉(zhuǎn)軸凸輪表

       根據(jù)以上凸輪表的關(guān)系，在10MC電子凸輪關(guān)系指令（MC_CanIn）中填入已經(jīng)計(jì)算好的主軸放大倍率（MasterScaling）和從軸放大倍率（SlaveScaling）,可以輕松實(shí)現(xiàn)繞線功能，相應(yīng)MC運(yùn)動程序如下圖。

圖6 虛軸的建立
 
圖7 繞線功能的MC運(yùn)動程序

        繞線過程中的暫停以及重啟，可以通過絕對位移指令（MC_MoveAbsolute）,停止指令（MC_Stop）以及使能指令（MC_Power）來輕松實(shí)現(xiàn)，相應(yīng)MC運(yùn)動程序如下圖所示：

圖8 繞線過程中暫停和重啟的MC運(yùn)動程序

       暫停時(shí)，使用MC_Stop,使建立的虛主軸停止運(yùn)行，那么跟它建立了凸輪關(guān)系的兩個(gè)繞線的從軸也將停止運(yùn)行。

       啟動時(shí)，使用MC_Power使能伺服驅(qū)動器，然后再用它的完成未去使能絕對位移指令，那么伺服會從暫停的位置開始，重新跑完未完成的距離。

1.4纏腳功能的實(shí)現(xiàn)

       在繞線開始時(shí)和繞線結(jié)束后，要把漆包線纏繞在相應(yīng)骨架的Pin腳上，那么就需要進(jìn)行纏腳的動作，此功能也是通過電子凸輪來實(shí)現(xiàn)，首先建立一個(gè)虛軸，讓這個(gè)虛軸作為主軸，以X,Y,Z三個(gè)實(shí)軸作為從軸，從軸與主軸之間通過凸輪表建立相應(yīng)關(guān)系，主軸運(yùn)動時(shí)，從軸跟隨主軸做相關(guān)動作。

       纏腳的模式分為兩種，一種是以Z軸為纏繞軸，以X,Y軸作為平面軸進(jìn)行纏腳；一種是以X軸作為纏繞軸，以Y,Z軸作為平面軸進(jìn)行纏腳，纏腳的框圖如圖9所示。

圖9 纏腳框圖

       當(dāng)以Z軸作為纏繞軸，以X、Y軸作為平面軸時(shí)，各個(gè)軸相對應(yīng)的凸輪曲線如圖10、圖11以及圖12所示。

 圖10 Z軸凸輪曲線

 圖11 X軸凸輪曲線 

圖12 Y軸凸輪曲線

       當(dāng)以X軸作為纏繞軸，以Y、Z軸作為平面軸時(shí)，各個(gè)軸相對應(yīng)的凸輪曲線如下圖所示。

圖13 X軸凸輪曲線

 圖14 Z軸凸輪曲線

圖15 Y軸凸輪曲線

       纏腳動作對應(yīng)的MC程序如下所示：

       虛軸建立之后，讓其進(jìn)行絕對位移，各從軸會跟隨這個(gè)虛軸進(jìn)行運(yùn)動。

圖16 纏腳動作MC程序

       在虛軸建立完成之后，開始進(jìn)行纏腳時(shí)，各從軸要和虛軸建立凸輪關(guān)系，這部分的執(zhí)行就是通過圖17中的程序來完成。

圖17 從軸和虛軸建立凸輪關(guān)系執(zhí)行程序

       纏腳的第二種方式在程序上的實(shí)現(xiàn)，與上面的程序類似，只是將軸號稍做修改，這里就不再重復(fù)說明了。

2  總結(jié)

       在繞線機(jī)行業(yè)里面，采用的Solution主要是以YASKAWA，MITSUBISHI等廠家的為主，相信在以后的發(fā)展中，臺達(dá)的Solution在這個(gè)行業(yè)里面也會有其一片廣闊的天空。

作者簡介：

       張兵輝，男，畢業(yè)于蘭州大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)任中達(dá)電子應(yīng)用技術(shù)中心專案工程師，具有豐富的專案開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的自動化解決方案。