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

       對于目前繞線機這個行業來說，有著很光明的前景，因為我們用到的相當多的電子產品都需要用到線圈，小到一個耳機，大到汽車電子，都離不開線圈這個必不可少的電子部件。隨著對產品卓越性能的不斷追求，對各個部件質量的要求也在不斷提高，那就需要加工部件的機械加工出來的產品不但要符合應用上的標準，同時也要美觀。

       臺達目前生產的總線型運動控制器10MC就很適合在繞線機上應用，它不但能滿足高速數據處理的要求，而且有很高的響應速度，其主要特點如下：

       內建高速總線（CANOPEN），可控制高達16實軸；

       內部可構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，不可與實軸編號重復）；
強大的現場網絡支持（DeviceNet主從站，CanOpen主從站以及Profibus-DP從站），可組建功能復雜的控制系統；

       支持眾多的I/O擴展（左側高速AIAO,右側低速AIAO以及DIDO,溫度模塊等）；

       使用簡單，功能完整，方便應用的軟件界面；

       提供標準的總線電纜，中斷電阻等，配線簡單，即插即用，無需用戶自己加工。

1  繞線機臺達方案

1.1系統架構

圖1 系統架構圖

1.2實物照以及產品照片

圖2 繞線機實物照
 
圖3 臺達產品

1.3繞線功能實現

       在繞線功能的實現中，首先要能準確的計算出每一層需要繞線的圈數，不同的骨架，對應的繞線圈數也不同；其次要保證在繞線的過程中讓機器能暫停，重啟之后在原來的基礎上繼續運行；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。

       在這個系統當中，繞線功能是通過10MC強大的電子凸輪來實現的，為保證繞線的精度以及穩定性，通過10MC內建虛軸的功能，讓兩個繞線軸依照凸輪表的關系，跟隨虛主軸動作，這樣能在很大程度上降低系統誤差。

       假設：骨架長度為L、漆包線線徑為R、每層繞線圈數為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 旋轉軸凸輪表

       根據以上凸輪表的關系，在10MC電子凸輪關系指令（MC_CanIn）中填入已經計算好的主軸放大倍率（MasterScaling）和從軸放大倍率（SlaveScaling）,可以輕松實現繞線功能，相應MC運動程序如下圖。

圖6 虛軸的建立
 
圖7 繞線功能的MC運動程序

        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）來輕松實現，相應MC運動程序如下圖所示：

圖8 繞線過程中暫停和重啟的MC運動程序

       暫停時，使用MC_Stop,使建立的虛主軸停止運行，那么跟它建立了凸輪關系的兩個繞線的從軸也將停止運行。

       啟動時，使用MC_Power使能伺服驅動器，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纏腳功能的實現

       在繞線開始時和繞線結束后，要把漆包線纏繞在相應骨架的Pin腳上，那么就需要進行纏腳的動作，此功能也是通過電子凸輪來實現，首先建立一個虛軸，讓這個虛軸作為主軸，以X,Y,Z三個實軸作為從軸，從軸與主軸之間通過凸輪表建立相應關系，主軸運動時，從軸跟隨主軸做相關動作。

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

圖9 纏腳框圖

       當以Z軸作為纏繞軸，以X、Y軸作為平面軸時，各個軸相對應的凸輪曲線如圖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

       當以X軸作為纏繞軸，以Y、Z軸作為平面軸時，各個軸相對應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

       纏腳動作對應的MC程序如下所示：

       虛軸建立之后，讓其進行絕對位移，各從軸會跟隨這個虛軸進行運動。

圖16 纏腳動作MC程序

       在虛軸建立完成之后，開始進行纏腳時，各從軸要和虛軸建立凸輪關系，這部分的執行就是通過圖17中的程序來完成。

圖17 從軸和虛軸建立凸輪關系執行程序

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

2  總結

       在繞線機行業里面，采用的Solution主要是以YASKAWA，MITSUBISHI等廠家的為主，相信在以后的發展中，臺達的Solution在這個行業里面也會有其一片廣闊的天空。

作者簡介：

       張兵輝，男，畢業于蘭州大學電子信息科學與技術專業，現任中達電子應用技術中心專案工程師，具有豐富的專案開發經驗，為客戶提供優質的自動化解決方案。