繞線機(jī)作為繞制線圈生產(chǎn)的電子專用設(shè)備, 它集中應(yīng)用機(jī)械、電氣、氣壓、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的機(jī)電設(shè)備, 主要用于各類電磁線圈 (如電磁線圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、數(shù)碼產(chǎn)品用線圈等) 的制造。隨著科技發(fā)展, 電器產(chǎn)品不斷在向小型、輕便、智能的方向發(fā)展, 對(duì)于小型、細(xì)線徑、高質(zhì)量的線圈的需求量越來越大。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)繞線機(jī)已有了全自動(dòng)、多功能、高效自動(dòng)化產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排線、自動(dòng)纏腳、自動(dòng)剪線、自動(dòng)裝卸骨架等功能, 生產(chǎn)效率極高。但是目前的全自動(dòng)繞線機(jī)會(huì)出現(xiàn)斷料和斷線現(xiàn)象, 這不僅大大影響了產(chǎn)品的質(zhì)量, 而且使得生產(chǎn)難以為繼, 甚至造成停產(chǎn)。圖像監(jiān)控全自動(dòng)繞線機(jī)的繞制過程中, 當(dāng)出現(xiàn)斷料和斷線的情況, 圖像監(jiān)控系統(tǒng)做出判別, 及時(shí)反饋停機(jī)。
1 圖像監(jiān)控全自動(dòng)繞線機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖像監(jiān)控全自動(dòng)繞線機(jī)機(jī)械部分主要有主軸機(jī)構(gòu)總成、排線機(jī)構(gòu)、線夾機(jī)構(gòu)、張力控制器、上下料機(jī)構(gòu)等組成 (如圖1所示) 。通過圖中主軸機(jī)構(gòu)總成、排線機(jī)構(gòu)以及線夾機(jī)構(gòu)等的配合動(dòng)作來完成實(shí)現(xiàn)線圈繞制。
下面對(duì)線圈繞制過程以及繞線機(jī)主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。
主軸機(jī)構(gòu)總成由主軸伺服電機(jī)、主軸組件、繞線工件夾具組成 (如圖2所示) , 其工作原理為控制系統(tǒng)控制伺服電機(jī)帶動(dòng)主軸組件旋轉(zhuǎn), 每個(gè)主軸上安裝工件夾具夾緊繞線工件骨架, 帶動(dòng)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)繞線。
排線機(jī)構(gòu)由線嘴、排線軸、X, Y, Z三軸繞線驅(qū)動(dòng)裝置組成 (如圖3所示) 。線嘴安裝在排線軸上, X, Y, Z三軸繞線驅(qū)動(dòng)裝置由三組的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)和伺服電機(jī)組成, 伺服電機(jī)在控制系統(tǒng)指令的驅(qū)使下驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng), 從而精確控制排線軸的X, Y, Z三個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)X, Y, Z三軸繞線驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)排線軸進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng), 配合主軸機(jī)構(gòu)總成帶動(dòng)線圈工件骨架旋轉(zhuǎn), 電磁線經(jīng)過線嘴引導(dǎo)精確繞在線圈工件骨架上, 完成排線動(dòng)作。
高精密排線系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)線圈高質(zhì)量精確繞制的關(guān)鍵總成, 繞線過程中, 通過數(shù)控系統(tǒng)的圓弧插補(bǔ)、直線插補(bǔ)等插補(bǔ)方式使得排線機(jī)構(gòu)和主軸機(jī)構(gòu)總成能夠精確配合運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)精密排線。保證線圈繞組繞制均勻嚴(yán)實(shí), 線匝排列緊密。避免出現(xiàn)錐形、塌陷和凸起等缺陷。同時(shí)能夠正確完成纏頭、纏尾等動(dòng)作。
線夾機(jī)構(gòu)由線夾組件、驅(qū)動(dòng)氣缸等機(jī)構(gòu)組成 (如圖4所示) , 線夾驅(qū)動(dòng)氣缸完成夾緊打開線夾頭, 上下、前后驅(qū)動(dòng)氣缸完成線夾組件相應(yīng)移動(dòng)。擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣缸通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)帶動(dòng)線夾組件做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。上下料機(jī)構(gòu)把線圈工件骨架送入主軸上夾具夾緊之后, 首先進(jìn)行纏頭動(dòng)作, 線夾氣缸驅(qū)動(dòng)線夾頭夾住電磁線的線頭, 移動(dòng)到合適位置, 電磁線另一端由排線軸線嘴牽引, 在X, Y, Z三軸排線裝置的帶動(dòng)下進(jìn)行纏腳運(yùn)動(dòng)。線夾機(jī)構(gòu)松開電磁線的線頭, 排線機(jī)構(gòu)和主軸機(jī)構(gòu)進(jìn)行繞線。
繞線結(jié)束完成纏尾動(dòng)作, 電磁線在線嘴的牽引下移至線夾頭中間, 線夾組件在氣缸驅(qū)動(dòng)下閉合線夾頭, 之后在線夾機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)氣缸的作用之下, 拖拽電磁線完成剪線動(dòng)作, 線夾機(jī)構(gòu)繼續(xù)夾緊電磁線, 等待為下一個(gè)工件骨架進(jìn)行纏頭。整個(gè)夾線繞制過程連續(xù)重復(fù)進(jìn)行, 無需人工參與操作, 大大提高生產(chǎn)效率。
為了使繞制的線圈松緊適宜, 緊固飽滿, 保證線圈技術(shù)指標(biāo)的一致性。應(yīng)該使電磁線繞制時(shí)帶有適宜的張力。磁阻尼張力器則是繞線機(jī)在繞線時(shí)產(chǎn)生可調(diào)性張力的關(guān)鍵部件, 它以磁場(chǎng)為媒介, 通過磁阻尼產(chǎn)生恒定阻力矩確保放線過程恒定張力, 且其張力控制極其穩(wěn)定。電磁線穿過張力控制器和固定在排線軸機(jī)構(gòu)上的線嘴, 高精度張力控制器就確保電磁線能緊密地繞制在工件骨架上。
上下料機(jī)構(gòu)通過氣缸驅(qū)動(dòng), 將工件骨架送到夾具夾緊, 并能把完成繞線的工件從夾具上卸下, 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料。
2 全自動(dòng)繞線機(jī)圖像監(jiān)控的工作機(jī)理
為了在出現(xiàn)斷料和斷線時(shí), 圖像監(jiān)控系統(tǒng)能做出判別。繞線工作開始啟動(dòng)時(shí), 攝像頭對(duì)工件進(jìn)行拍攝, 并將圖像傳輸給控制器由圖像處理芯片進(jìn)行處理, 圖像處理芯片生成各工件初始骨架模型;繞線工作進(jìn)行時(shí), 攝像頭每隔3秒對(duì)工件進(jìn)行一次拍攝并將圖像傳輸至控制器, 圖像處理芯片將該圖片生成運(yùn)行骨架模型, 并將該運(yùn)行骨架模型與初始骨架模型進(jìn)行比對(duì);兩骨架模型間的誤差處于允許誤差范圍內(nèi)時(shí), 說明繞線工作正常進(jìn)行, 當(dāng)兩骨架模型間的誤差超過允許誤差范圍內(nèi)時(shí), 說明繞線工作出現(xiàn)異常, 該異�？赡苡捎陔姶啪�斷裂而引起, 進(jìn)而控制器暫停整機(jī)工作并觸發(fā)聲光報(bào)警器, 等待由操作人員進(jìn)行檢查處理或工件更換。
3 總結(jié)
本產(chǎn)品采用多主軸一次完成多工件精密繞線, 從線圈生產(chǎn)的上料繞線到線圈繞制下線, 都實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化。同時(shí), 圖像監(jiān)控系統(tǒng)能判別斷料和斷線的情況發(fā)生, 有效保持生產(chǎn)順利進(jìn)行。
精密平行繞線機(jī)
精密環(huán)型繞線機(jī)
自動(dòng)飛叉繞線機(jī)
全自動(dòng)設(shè)備系列
精密線圈
包膠線圈
精密馬達(dá)線圈
空芯線圈
變壓器線圈