臺(tái)達(dá)20PM數(shù)控功能在外繞式定子繞線機(jī)的應(yīng)用

　　多極外定子繞線機(jī)是專用于各類多極外定子繞線的專業(yè)設(shè)備。設(shè)備繞線軌跡為矩形，自動(dòng)排線，可以對(duì)槽寬較小的高槽滿率定子自動(dòng)繞線，有效提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　1.1設(shè)備結(jié)構(gòu)

　　高速繞線機(jī)如圖2所示。

圖2高速繞線機(jī)

　　(1)機(jī)架

　　機(jī)架由角鋼框架及不銹鋼臺(tái)面組成，并設(shè)置腳輪便于移動(dòng)，當(dāng)設(shè)備到位后可將支腳調(diào)低作為穩(wěn)定支撐。

　　(2)張力機(jī)構(gòu)

　　安裝于進(jìn)線部分，作為繞線張力調(diào)節(jié)，保證線圈繞制時(shí)維持張力恒定，張力調(diào)節(jié)器具有調(diào)節(jié)旋鈕可針對(duì)不同需求進(jìn)行張力調(diào)節(jié)設(shè)定，調(diào)整完畢后，張力調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制繞線張力。

　　(3)繞線機(jī)構(gòu)

　　主要由臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)、同步齒形帶、繞線飛叉組成，是繞制主軸，銅線經(jīng)過(guò)飛叉旋轉(zhuǎn)繞制于繞線模頭上，是繞線機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件之一。

　　(4)排線機(jī)構(gòu)

　　包括臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)、精密直線螺桿、精密導(dǎo)軌、氣動(dòng)滑叉等，是電子凸輪運(yùn)動(dòng)中的排線從軸，在繞線運(yùn)動(dòng)中跟隨繞線主軸正反向往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)排線動(dòng)作，是繞線機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件之一。

　　(5)工作轉(zhuǎn)臺(tái)

　　由分度步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、線叉、繞線模頭組成。

　　(6)剪線機(jī)構(gòu)

　　為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要是將繞制完成的線圈兩端引線剪斷。

　　(7)電氣控制

　　包含電氣控制箱、觸摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D運(yùn)動(dòng)控制器作為控制核心，觸摸屏作為人機(jī)交換機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與排線的精確控制，從而保證繞線的精度。

1.2設(shè)備工藝流程

　　設(shè)備控制主要分為手動(dòng)與自動(dòng)模式。在手動(dòng)模式下，可實(shí)現(xiàn)各軸歸原點(diǎn)，正反點(diǎn)動(dòng)；在自動(dòng)模式下，通過(guò)設(shè)定好相應(yīng)極數(shù)，層數(shù)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品的全自動(dòng)控制。具體相關(guān)邏輯控制這里就不在贅述，不同的繞線其控制邏輯千差萬(wàn)別，但是利用EH2強(qiáng)大的邏輯控制功能，可輕易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制。本文重點(diǎn)介紹如何用20PM的數(shù)控功能實(shí)現(xiàn)外定子線圈的繞制。因?yàn)椴徽摵畏N形式的繞線機(jī)，其最核心的控制就在于繞線與排線的精密控制。

　　1.3電氣系統(tǒng)主要配置

　　電氣控制主要包括繞排線部分、步進(jìn)分度部分、氣缸動(dòng)作控制部分。主要配置如表1所示。

表1電氣系統(tǒng)主要配置

　　2數(shù)控功能具體應(yīng)用介紹

　　本高速繞線機(jī)的主要控制功能在于20PM數(shù)控的應(yīng)用，使繞制產(chǎn)品的成品品質(zhì)及效率大大提高。以下對(duì)數(shù)控功能作簡(jiǎn)單介紹：

　　（1）DVP20PM特色。多段速執(zhí)行及中斷定位，利用此項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的平滑性及準(zhǔn)確定位。64k步程序容量，100段運(yùn)動(dòng)程序，滿足不同加工需求；在20PM中最大可設(shè)置100種運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)利用64k的程序容量，預(yù)先將需要執(zhí)行的各種不同運(yùn)行曲線的G碼存儲(chǔ)在PLC中，當(dāng)需要加工某種規(guī)格時(shí)，可以采用文本顯示器、觸摸屏等來(lái)調(diào)用。支持G碼的直接匯入，當(dāng)采用CAM軟件生成文本格式的G碼后，可利用PMSOFT的匯入菜單直接匯入到PLC運(yùn)動(dòng)程序中。脈沖輸入輸出采用差動(dòng)方式，最高達(dá)500kHz，滿足了絕大多數(shù)應(yīng)用中速度的要求。支持手搖輪應(yīng)用，這是運(yùn)動(dòng)控制中的一個(gè)基本功能，可做一些手動(dòng)的調(diào)整。具備電子原點(diǎn)返回模式，在20PM內(nèi)存中加入了原點(diǎn)記憶功能，只要設(shè)定了電子原點(diǎn)，即使設(shè)備斷電，在下次上電后也可以輕松找到原點(diǎn)位置。支持PLC順序語(yǔ)言及定位語(yǔ)言（G碼與M碼），實(shí)現(xiàn)了通用PLC與數(shù)控技術(shù)的一個(gè)完美結(jié)合。配置運(yùn)動(dòng)軌跡的離線仿真功能，在實(shí)際加工前利用該項(xiàng)功能可以檢查運(yùn)動(dòng)程序是否存在問(wèn)題，可及時(shí)減少錯(cuò)誤發(fā)生，如圖3所示。

圖3離線仿真器

　 （2）軸控方式。DVP20PM是實(shí)現(xiàn)兩軸（X、Y軸）聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)的產(chǎn)品，支持?jǐn)?shù)控程序中的G碼功能指令，同時(shí)可以處理第三軸的動(dòng)作。

　　20PM支持的G代碼功能如下：G0高速定位；G1雙軸聯(lián)動(dòng)直線插補(bǔ)；G2順時(shí)針圓弧插補(bǔ)（設(shè)定圓心位置）；G3逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)（設(shè)定圓心位置）；G2順時(shí)針圓弧插補(bǔ)（設(shè)定半徑長(zhǎng)度）；G3逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)（設(shè)定半徑長(zhǎng)度）；G4停頓時(shí)間；G90設(shè)定絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)；G91設(shè)定相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)。

3外定子繞排線難點(diǎn)分析及程序概要

圖4每極內(nèi)部空間小，外部空間大

　　由圖4可以看出每極內(nèi)部空間小，外部空間大，在靠近內(nèi)側(cè)要少繞，外部要多繞，如圖5為繞出效果。

圖5繞出效果

　　相應(yīng)的對(duì)每極排線要求如下：

　　排線形狀繞線結(jié)束點(diǎn)，第四層

　　——————————————

　　繞線起點(diǎn)，第一層

因?yàn)閳A形定子，外面的空間大，里面空間小，所以靠外面要多繞線，里面少繞線。如圖6所示。

圖6繞線示意圖

　　這要求每次到下一層時(shí)，先排預(yù)設(shè)的幾毫米，再按預(yù)定的匝數(shù)開始繞，每層都如圖7所示設(shè)定空位、匝數(shù)。

圖7空位、匝數(shù)設(shè)定

　　用電子凸輪方式做，存在的難點(diǎn)主要在于：主軸是繞線軸，從軸是排線軸，主軸必須運(yùn)動(dòng)，從軸才能開始運(yùn)動(dòng)，從而使排線軸每次先走，不好實(shí)現(xiàn)。而用20PM的數(shù)控功能，激活OX運(yùn)動(dòng)子程序，則可輕松實(shí)現(xiàn)。如圖8所示，每次X軸先排一空位，然后XY插補(bǔ)，繞排到預(yù)定匝數(shù)。只用了一個(gè)直線插補(bǔ)指令，解決工藝難點(diǎn)。

圖8每次X軸先排一空位，然后XY插補(bǔ)，繞排到預(yù)定匝數(shù)

用EH2作為主機(jī)執(zhí)行邏輯及順控，20PM作為從機(jī)數(shù)據(jù)交換十分便利，如圖9所示。

圖9用EH2作為主機(jī)執(zhí)行邏輯及順控

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　客戶反映繞線質(zhì)量與效率有了大幅提升，繞制產(chǎn)品品質(zhì)達(dá)到用戶需求，臺(tái)達(dá)20PM電子數(shù)控功能成功應(yīng)用于高速外定子線圈繞線機(jī)中。在后續(xù)工作中，客戶準(zhǔn)備將20PM用于如轉(zhuǎn)子等其他繞線設(shè)備上。