靈活 · 高速 · 精密臺達繞線技術介紹

文:臺達集團2022年第六期

導語:內繞機是直流無刷電機的關鍵設備之一,繞制線圈廣泛應用于汽車、家電等行業。像日常中可見到的家用電器,包括風扇電機、 洗衣機等,以及汽車行業輪轂電機等,這些產品的電機定子都需要用內繞機來繞,是定子生產中重要的設備之一,因為市場需求量大,有很高的推廣價值。

  1 內繞機設備簡介

  圖 1 為 內 繞 機 繞 線 示 意 圖 , 主 要 適 用 于 線 徑 為 0 . 1~1 . 5mm的電機定子線圈繞線,根據不同的標準可將 內繞機進行以下分類:

  ? 按照工位數分為:單工位、兩工位、四工位、六工 位定子內繞機;

  ? 按照定子類型分為:定子內繞機、定子外繞機;

  ? 按照上下軸傳動方式分為:上下電子凸輪型、上下 機械凸輪型;

  ? 按照上下運動形式分為:上下同動型、上下交替型。

  

圖 1 內繞機繞線示意圖.png

  圖 1 內繞機繞線示意圖

圖 2 內繞機繞線工藝流程圖.png

  圖 2 內繞機繞線工藝流程圖

圖 3 內繞機繞線工藝現場圖.png

  圖 3 內繞機繞線工藝現場圖

圖 4 自動排線工藝.png

  圖 4 自動排線工藝

  2 內繞機繞線工藝

  內繞機繞線工藝流程如圖2所示,現場圖如圖3所示。

  普通細線只需滿足繞線圈數即可,對于較粗線徑和有 特殊繞線工藝要求的,需要采用精密排線功能(圖4 )。

  3 內繞機繞線原理

  內繞機主要由上下軸、分度軸、排線軸三軸構成,主軸帶動三個軸跑不同的凸輪曲線,配合形成內繞機繞線動作工藝,電子凸輪架構如圖5所示。

圖 5 電子凸輪架構.png

  圖 5 電子凸輪架構

  4 繞線工藝算法

  (1)普通排線算法

  內繞機支持普通排線與精密排線靈活切換;普通繞 線 大多 數用于: 匝數 相 對較 多 , 線徑 在0 . 1~0 . 5mm 等 繞線設備; 精密繞線大多用于: 匝數相對較少, 線徑在 0. 5~1. 5mm等繞線設備。

  

圖 6 普通排線.png

  圖 6 普通排線

  普通排線用在線圈匝數多,線經細,排線整密性要求 不高的場合,根據設定的幅寬、線徑、總匝數進行排線。

  (2)精密排線算法

  精密排線用在匝數少、線經粗、排線每層匝數有明確 要求且排線整密性要求高的場合,線圈每一槽的每一層都 可以設定繞線匝數與進給量。

  

圖 7 精密排線.png

  圖 7 精密排線

  精密排線編輯時先進行槽數選擇,選擇完畢后可進行 每一槽中的每一層的匝數與進給設定,每一層匝數與進給 的大小可設定不一,依據客戶現場工藝進行一槽各層的修 改,從而達到客戶工藝要求。

  

圖 8 精密排線設置.png

  圖 8 精密排線設置

  (3)直線插補算法

  定子繞線生產工藝流程中需要進行各軸定位、過線等 工藝動作;直線插補功能,利用插值器帶動各軸實現同起 同停,可方便實現各軸定位。

  

圖 9 直線插補.png

  圖 9 直線插補

  (4)纏腳算法

  定子繞線生產工藝流程中需要進行纏腳工藝動作;通 過插值器、螺旋算法實現兩個軸畫圓弧,另外一個軸做直 線定位,以實現纏腳功能。

  

圖 10 纏腳功能.png

  圖 10 纏腳功能

  (5)氣缸控制算法

  定子繞線生產工藝流程中,需要實現擺桿的翻轉、定 子夾緊、剪刀剪線等動作,通過選擇氣缸和氣缸的狀態, 方便客戶靈活選擇需要的多組氣缸及相應的狀態。

圖 11 氣缸組合.png

  圖 11 氣缸組合

  (6)停止角度算法

  定子繞線生產工藝流程中,需要繞線指令具備四段停止角度設定(后續已開放可在任意角度停止),目的是為了 繞線結束后方便進行掛線、纏腳、過線等工藝流程動作。

  

停止角度.jpg

圖 12 停止角度

  5 繞線技術特色

  ? 客制化編輯動作邏輯

  由于繞線機針對不同的工件,需要的程序都不一樣, 因此需要操作人員能夠靈活進行程序設計,而臺達伺服驅 動器ASDA - M - R系列提供了一套完整的方案來解決這個 問題,方案中我們借助人機的行列式列表功能,由客戶去 設定程序設計步序。

  ? 程序管理功能

  ASDA - M - R系列三次平臺支持程序管理功能,預留 了20種程序空間,每一種程序最大支持500步序,足以滿 足繞線客戶的需求。

  ? 程序編輯簡單易學

  相比較傳統繞線機的CNC操作系統G代碼程序的編輯 方式,ASDA - M - R系列針對客戶要求以及繞線工藝需求

圖 13 系統界面圖2.png

  圖 13 系統界面圖

  客制化繞線機所需的功能塊(繞線指令、圓弧插補、纏腳 功能、氣缸控制等),程序編輯更加簡單易學,更加符合 現場員工的操作習慣。

  6 繞線技術優勢

  ? 繞線速度更快

  最大速度可達900~1200匝/min,實際速度依結構 的負載和產品工藝規格決定。

  ? 快速響應

  ASDA - M - R系列多任務任務機制,可做1ms同步通訊 程序,快速的掃描周期能夠實現高精、高效的設備機臺。

  ? 靈活的繞線工藝

  電子凸輪同動,系統含有普通繞線及精密繞線功能, 可滿足不同繞線工藝的不同需求,并保證排線精度。

  ? 三次平臺可編步序

  ASDA - M - R系列采用行列式列表功能,三次平臺可 編步序實現類似CNC的操作系統,可應對客制化的繞線工 藝需求。

  ? 程序管理功能

  ASDA - M - R系列三次平臺支持程序管理功能,預留 了20種程序空間,每一種程序最大支持500步序,以滿足 客戶繞線工藝需求。

  ? 性能卓越

  電機定子繞線機方案主控制器采用臺達驅控一體三軸 伺服驅動器 —— ASDA - M - R系列,驅控一體,同時具備 PLC與運動控制器功能,高效的開發平臺與多任務的工作 環境保證設備控制精度與運行穩定性。

  ? 單機產品價值高

  ASDA - M - R控制器為三合一智能伺服,相當于三個 伺服控制器+PLC+運動控制器,單機產品價值高。


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