繞線機作為繞制線圈生產(chǎn)的電子專用設備, 它集中應用機械、電氣、氣壓、電子、計算機等技術于一體的機電設備, 主要用于各類電磁線圈 (如電磁線圈、電機轉(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, 對于小型、細線徑、高質(zhì)量的線圈的需求量越來越大�，F(xiàn)在國內(nèi)繞線機已有了全自動、多功能、高效自動化產(chǎn)品。實現(xiàn)自動排線、自動纏腳、自動剪線、自動裝卸骨架等功能, 生產(chǎn)效率極高。但是目前的全自動繞線機會出現(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)控全自動繞線機的繞制過程中, 當出現(xiàn)斷料和斷線的情況, 圖像監(jiān)控系統(tǒng)做出判別, 及時反饋停機。
1 圖像監(jiān)控全自動繞線機的結構設計
圖像監(jiān)控全自動繞線機機械部分主要有主軸機構總成、排線機構、線夾機構、張力控制器、上下料機構等組成 (如圖1所示) 。通過圖中主軸機構總成、排線機構以及線夾機構等的配合動作來完成實現(xiàn)線圈繞制。
下面對線圈繞制過程以及繞線機主要結構進行詳細分析。
主軸機構總成由主軸伺服電機、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)控制伺服電機帶動主軸組件旋轉(zhuǎn), 每個主軸上安裝工件夾具夾緊繞線工件骨架, 帶動其進行旋轉(zhuǎn)繞線。
排線機構由線嘴、排線軸、X, Y, Z三軸繞線驅(qū)動裝置組成 (如圖3所示) 。線嘴安裝在排線軸上, X, Y, Z三軸繞線驅(qū)動裝置由三組的滾珠絲杠機構和伺服電機組成, 伺服電機在控制系統(tǒng)指令的驅(qū)使下驅(qū)動滾珠絲杠機構運動, 從而精確控制排線軸的X, Y, Z三個軸向的運動。經(jīng)X, Y, Z三軸繞線驅(qū)動裝置驅(qū)動排線軸進行三維運動, 配合主軸機構總成帶動線圈工件骨架旋轉(zhuǎn), 電磁線經(jīng)過線嘴引導精確繞在線圈工件骨架上, 完成排線動作。
高精密排線系統(tǒng)是實現(xiàn)線圈高質(zhì)量精確繞制的關鍵總成, 繞線過程中, 通過數(shù)控系統(tǒng)的圓弧插補、直線插補等插補方式使得排線機構和主軸機構總成能夠精確配合運動, 實現(xiàn)精密排線。保證線圈繞組繞制均勻嚴實, 線匝排列緊密。避免出現(xiàn)錐形、塌陷和凸起等缺陷。同時能夠正確完成纏頭、纏尾等動作。
線夾機構由線夾組件、驅(qū)動氣缸等機構組成 (如圖4所示) , 線夾驅(qū)動氣缸完成夾緊打開線夾頭, 上下、前后驅(qū)動氣缸完成線夾組件相應移動。擺動驅(qū)動氣缸通過齒輪齒條機構帶動線夾組件做擺動運動。上下料機構把線圈工件骨架送入主軸上夾具夾緊之后, 首先進行纏頭動作, 線夾氣缸驅(qū)動線夾頭夾住電磁線的線頭, 移動到合適位置, 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下進行纏腳運動。線夾機構松開電磁線的線頭, 排線機構和主軸機構進行繞線。
繞線結束完成纏尾動作, 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)動下閉合線夾頭, 之后在線夾機構的驅(qū)動氣缸的作用之下, 拖拽電磁線完成剪線動作, 線夾機構繼續(xù)夾緊電磁線, 等待為下一個工件骨架進行纏頭。整個夾線繞制過程連續(xù)重復進行, 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, 保證線圈技術指標的一致性。應該使電磁線繞制時帶有適宜的張力。磁阻尼張力器則是繞線機在繞線時產(chǎn)生可調(diào)性張力的關鍵部件, 它以磁場為媒介, 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構上的線嘴, 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。
上下料機構通過氣缸驅(qū)動, 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, 實現(xiàn)自動下料。
2 全自動繞線機圖像監(jiān)控的工作機理
為了在出現(xiàn)斷料和斷線時, 圖像監(jiān)控系統(tǒng)能做出判別。繞線工作開始啟動時, 攝像頭對工件進行拍攝, 并將圖像傳輸給控制器由圖像處理芯片進行處理, 圖像處理芯片生成各工件初始骨架模型;繞線工作進行時, 攝像頭每隔3秒對工件進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行骨架模型, 并將該運行骨架模型與初始骨架模型進行比對;兩骨架模型間的誤差處于允許誤差范圍內(nèi)時, 說明繞線工作正常進行, 當兩骨架模型間的誤差超過允許誤差范圍內(nèi)時, 說明繞線工作出現(xiàn)異常, 該異�？赡苡捎陔姶啪�斷裂而引起, 進而控制器暫停整機工作并觸發(fā)聲光報警器, 等待由操作人員進行檢查處理或工件更換。
3 總結
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, 都實現(xiàn)了過程自動化。同時, 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)順利進行。
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