在漆包線繞制工藝中，張力是一個(gè)十分重要的參數(shù)，漆包線廠家在漆包線出廠時(shí)都提供繞行張力的參考值，在使用時(shí)必須保證工藝值滿足線材要求，線材的過度受拉會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有影響。對(duì)一些總長(zhǎng)較長(zhǎng)的線包尤其是精密傳感器用線包來說，如果對(duì)張力沒有控制會(huì)造成產(chǎn)品電氣參數(shù)分布的離散。因此張力計(jì)是全自動(dòng)繞線機(jī)必不可少的，它已成為繞線機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。
隨著新產(chǎn)品新技術(shù)的不斷推出，張力計(jì)在近幾年也有了迅速地發(fā)展，由以前由彈簧機(jī)械預(yù)先設(shè)定張力發(fā)展到現(xiàn)在的電子測(cè)量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)保證張力穩(wěn)定。電子反饋控制張力計(jì)是在最新高檔繞線機(jī)上的使用附件，它可以根據(jù)張力波動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)張力大小，電子張力計(jì)采用的是電磁式張力控制。這種張力計(jì)多為進(jìn)口繞線機(jī)配備，附件價(jià)格昂貴，再加上需與新的主機(jī)和軟件配套使用，其使用成本太高。
1、張力控制原理
目前國(guó)內(nèi)繞線機(jī)配備的張力計(jì)大都為機(jī)械式，通過調(diào)節(jié)彈簧及摩擦片的松緊實(shí)現(xiàn)張力調(diào)節(jié)，由于相關(guān)機(jī)械參數(shù)的離散性，張力計(jì)上的值只能作為大致參考，在實(shí)際使用過程中，為了避免張力器的不準(zhǔn)確，需通過拉力計(jì)鉤住漆包線的一端試?yán)瓉韨?cè)定張力(如圖1)，根據(jù)情況調(diào)節(jié)彈力及壓緊力，由于是手動(dòng)側(cè)量和調(diào)節(jié)，再加上在繞行過程中機(jī)頭的移動(dòng)，彈簧的跳動(dòng)及摩擦片摩擦力變化，還有線包外形尺寸的累積變化均會(huì)造成張力的波動(dòng)和偏離，最終造成產(chǎn)品的相關(guān)電氣參數(shù)出現(xiàn)較大的離散。
繞線機(jī)在較高速繞行時(shí)，線材張力控制除了跟調(diào)定的相關(guān)預(yù)緊力有關(guān)外，還跟受到阻尼器及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力影響相關(guān)，在允許范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，張力越大。利用這個(gè)原理，可設(shè)計(jì)一套張力實(shí)現(xiàn)微調(diào)系統(tǒng)，選配帶有數(shù)據(jù)輸出接口的電子拉力計(jì)(非鎖定式)裝在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)張力實(shí)時(shí)側(cè)量，根據(jù)張力反饋情況對(duì)繞線機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
2、張力測(cè)量
張力計(jì)安裝示意圖如圖I所示，拉力計(jì)掛裝一個(gè)滑輪拉在漆包線上，拉力計(jì)裝在上面不影響繞線的進(jìn)行，同時(shí)可以實(shí)時(shí)讀出繞行時(shí)的張力值，根據(jù)所得張力可以進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，如果值偏差較大一般在彈簧拉力計(jì)上進(jìn)行松緊調(diào)節(jié)，而如果偏差值較小，一般適當(dāng)調(diào)節(jié)一下繞行速度即可。
繞線張力F1與拉力計(jì)讀數(shù)F2的關(guān)系由圖2分析可得:
F2=F1·cosФ+F 1·sinθ
為了方便側(cè)量，拉力計(jì)滑輪位一般拉到直角位置(如圖3)此時(shí)F2=F1，拉力計(jì)值即為張力值。
拉力計(jì)作為一種通用工具其校準(zhǔn)比較方便，定期校準(zhǔn)可以保證張力值讀數(shù)的準(zhǔn)確。這種加裝拉力計(jì)的方法可以準(zhǔn)確反映繞線張力值，避免了張力器自身參考讀數(shù)不準(zhǔn)確，手工側(cè)量不一致以及轉(zhuǎn)速因素?zé)o法估量的問題，側(cè)量方法簡(jiǎn)單可靠直觀。
3、張力的控制
繞線的速度(線速度)與張力在一定范圍內(nèi)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，速度快張力大，速度小張力小，對(duì)于張線機(jī)來說只能控制轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，但是在繞制一些層數(shù)較多的線圈時(shí)，由于繞線的積累導(dǎo)致骨架直徑變大，會(huì)造成線速度的變快，此時(shí)應(yīng)及時(shí)地放小主軸轉(zhuǎn)速，維持線速度穩(wěn)定，保持張力的穩(wěn)定。對(duì)于長(zhǎng)骨架來說，機(jī)頭的大范圍移動(dòng)，線的受力也有波動(dòng)，越靠邊張力越大，此時(shí)也應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)速度的大小，將電子拉力計(jì)的拉力值與速度控制關(guān)聯(lián)起來，可以制成一個(gè)具有實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的張力計(jì)。
這種方法的使用可以提高繞線的效率，張力指標(biāo)的控制更精確，線組的一致性也得到保證。控制效果與電機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的配備有很大關(guān)系，因此PID參數(shù)在每臺(tái)機(jī)器上還需調(diào)整。
4、使用效果
龍?chǎng)螌?duì)于張力的側(cè)試和控制方法已在實(shí)際中使用，某型傳感器用感應(yīng)線圈在實(shí)現(xiàn)中需配對(duì)使用，為滿足要求需提供一組(4個(gè))阻值電感值偏差不超過0.5%的配套組合，原先每1 000個(gè)只能選出50組左右，改進(jìn)后提高到200組左右，大大提高了生產(chǎn)效率。張力與速度PID控制在簡(jiǎn)易繞線機(jī)上實(shí)現(xiàn)，控制方法比較簡(jiǎn)單，筆者在實(shí)施過程中沒有購(gòu)置新的工具和設(shè)備，而使繞制效果大為改觀，低成本的改進(jìn)方案可以給其他繞線機(jī)使用者提供參考。
龍?chǎng)吾槍?duì)普通自動(dòng)繞線機(jī)存在的張力控制不穩(wěn)定問題提成本的改造解決方案，通過在繞行過程中讀取張力值從而微調(diào)繞行速度達(dá)到張力的穩(wěn)定控制。該改進(jìn)方案實(shí)施成本低，簡(jiǎn)捷可靠，具有較好的實(shí)用價(jià)值。
更多關(guān)于如何提升全自動(dòng)繞線機(jī)的張力控制低成本，請(qǐng)下載附件：
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