鎢絲自動同步繞線機設計

顧偉

我國鎢絲加工業(yè)經歷了從無到有、從小到大、從少到多的發(fā)展過程。隨著經濟的高速發(fā)展，各行各業(yè)對于鎢絲需求量也在不斷增加，在這種形勢下，中國的鎢絲加工行業(yè)也進入了高速發(fā)展期。中國鎢絲加工業(yè)的現(xiàn)狀是三多三少：轉軌企業(yè)多，特色企業(yè)少；通用產品多，特種制品少；國內銷售多，出口創(chuàng)匯少。對于小型鎢絲企業(yè)而言，相互間的競爭十分激烈，導致產品的利潤十分的低廉，又不能在技術研發(fā)上投入太多。因此，很多小企業(yè)在日益激烈的競爭中被淘汰。

一、鎢絲自動同步繞線機裝置的設計

鎢絲企業(yè)中原有的鎢絲繞線機由于設備落后，自動化程度低，已經嚴重影響了產品生產的速度和精度。需要對該繞線裝置重新進行設計。設計后既能滿足鎢絲企業(yè)原來的功能需求，又改進了原有的不足，特別是在自動化生產和提高產品的精度方面。

1.操作臺設計。操作臺設計時，要考慮到操作的牢固性、穩(wěn)定性、易操作性等因素。原來的繞線機的操作臺是鐵桌子。電動機、控制電路、電源變壓器等都安裝在操作臺面上，工人操作時，比較方便。但這種設計，具有很大的缺陷和安全隱患。一是設計不美觀；二是整體設計不合理，一個工人只能操作一臺機器，利用率低。操作臺上的設備亂，影響產品的質量和精度；三是電路直接安裝在操作臺上，操作臺存在安全隱患。根據(jù)企業(yè)要求，對操作臺進行了重新設計。由于設計后的操作臺能實現(xiàn)自動化生產和空間要合理地利用。一是把整個操作臺的材料改為金屬框架，金屬框架外面覆蓋一層膠木。金屬框架具有較強的支撐強度，而膠木是一種很好的絕緣材料，且具有很好的硬度，也比較美觀；二是把操作臺設計成箱體結構。除了必須用的電器和支架放在操作臺面上，其余的電器如PLC，控制電路等全部放入到操作臺地箱體中去，這樣設計既美觀，又安全。

2.鎢絲自動同步繞線機裝置的電路設計。原來的繞線設備人工操作，設備簡陋，自動化程度低，效率低下，精度不高，使用的電路不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在幾個方面。

一是直流電動機供電是由220V的調壓器來調節(jié)，調壓器的電壓輸出后，由經橋式整流后直接供給直流電動機工作。這種電路在工作時，二極管容易燒毀；用調壓器調壓，轉速不連續(xù)、不穩(wěn)定。針對這個缺陷，設計用電子電路代替，保證直流電動機的轉速恒定，調速連續(xù)穩(wěn)定。二是設備效率低。針對不足，設計一個可以對多盤鎢絲、不種規(guī)格的鎢絲同時進行操作、且各盤鎢絲在繞線時互不干擾、獨立工作的繞線機。三是原來的鎢絲繞線機繞線時，由于是人工排絲（人工排線是指在鎢絲繞在鋁盤上時，鎢絲在均勻地、緊密地繞在鋁盤上），線軸左右移動的速度不均勻。為了解決這個問題，在鎢絲繞線機裝置上設計了自動排線裝置，用電動機來排絲。用電動機自動排絲可以既可解決排線不均勻的問題，又可以解決人工長時間排絲勞動強度大的問題。四是原有的繞線機繞線時，需要工人長時間地進行操作發(fā)絲盤（發(fā)絲盤是指鎢絲加工企業(yè)從鎢絲生產廠商處購買的各種規(guī)格的原料鎢絲）。一盤原料鎢絲通過人工發(fā)絲繞制在鋁盤上的時間較長。設計繞線機設備時，整個發(fā)絲過程不需要工人，由機器進行自動化操作。這一個設計，是整個設備的關鍵地方。設計提高鎢絲繞線機的自動化的程度時，在鎢絲繞線機裝置上增加了鎢絲斷絲報警裝置，出現(xiàn)鎢絲斷絲時，繞線機會報警提醒操作工人進行接絲。在鋁盤上裝有傳感器，鋁盤上的鎢絲繞制完成后，后自動停止且報警。

3.鎢絲自動同步繞線機的排絲裝置。鎢絲自動同步繞線機進行技術改進最關鍵的一點，就是能實現(xiàn)自動化生產。設計時，首先是排絲裝置。排絲裝置是代替繞線時工人手工排絲的部分，設計時，讓機器能模擬工人操作時的動作。設計時，用一個左右勻速移動的裝置來代替手的左右移動。且在鎢絲裝置上增加了一個導輪裝置。

（1）絲桿和導輪的設計。導輪裝置的設計時，采用交流電動機正反轉的方法來控制絲桿的往返運動，鎢絲由導輪控制左右移動進行排絲。導輪固定在絲桿上，上下角度可以調節(jié)，控制不同規(guī)格的鎢絲。導輪有兩個，一個導輪設計有U形槽，鎢絲在繞線時通過U的凹槽到鋁盤上。另一個導輪由兩片圓鐵片組成，中間有軟棉布，由彈簧壓緊，鎢絲通過軟棉布到發(fā)線盤上。兩個導輪對操作臺的角度可以自由調整。通過導輪架上的固定螺絲，調節(jié)導輪的角度。單相交流電動機固定在絲桿座上，電動機的軸和絲桿連在一起，絲桿的正反運轉控制運動桿的左右往返運動，形成自動排絲。

（2）排絲電路的設計。由于絲桿做往返運動，就是電動機自動正反轉控制。但是電動機自動往返運動電路在設計時，沒有用行程開關，而是用了接近開關來控制。因為行程開關在控制電路時，要通過碰撞才產生開關信號，這種輕微的碰撞抖動也會對鎢絲繞線產生影響，而且行程開關的精度也不是太好，特別是鋁絲盤兩端繞線時，生產繞線不均勻的情況。

4.鎢絲自動同步繞線機的報警電路設計。繞線在繞規(guī)格較細的鎢絲線時容易發(fā)生斷絲故障，需要設計自動斷絲報警裝置。當繞線機發(fā)生故障后，自動報警裝置工作報警。報警裝置利用基爾霍夫電壓定律電路制作。電路由不銹鋼圓柱、鎢絲、電源、鋁盤形成一個回路。鎢絲是否斷絲相當于一個開關，當鎢絲斷絲時，回路斷開，關斷信號傳輸?shù)絇LC，PLC通過處理，向蜂鳴器發(fā)出指令。

設計后的鎢絲自動同步繞線機安裝調試后，經鎢絲企業(yè)試用，效果較好。

二、總結

本課題雖然解決了鎢絲企業(yè)在鎢絲產品生產過程中的不足，但該設備在鎢絲企業(yè)中試用時間不長，還有待于生產的檢驗，需要在生產中不斷完善和解決。作者會在今后較長的時間對該產品進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)問題及時改進。