低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)的研制

袁先倫+田虎+段寧+胡偉+吳保安+劉慶賓

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)通用型數(shù)控繞線機(jī)在繞制細(xì)微絲材時(shí)易斷絲、無(wú)法整齊排線等缺點(diǎn)，研制了一種新型低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)。闡述了其主要技術(shù)指標(biāo)、線圈工藝要求、設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、復(fù)合排線原理和設(shè)計(jì)思想，確保研制出來(lái)的機(jī)器適用于微細(xì)絲材。實(shí)踐證明，用它繞制的產(chǎn)品張力穩(wěn)定、排線整齊，取得了理想的使用效果。

關(guān)鍵詞：低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)；微細(xì)絲材；復(fù)合排線；產(chǎn)品張力

中圖分類(lèi)號(hào)：TH164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0007-02

低速數(shù)控繞線機(jī)主要用于繞制、生產(chǎn)科研中使用的不同規(guī)格的微細(xì)線圈，比如傳動(dòng)線圈、鉑銠合金絲材、鎢錸絲材等特種材料。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的科研企事業(yè)單位在繞制細(xì)微絲產(chǎn)品時(shí)，都希望其生產(chǎn)設(shè)備性能穩(wěn)定、操作方便、功能齊全、外型美觀。但是，我國(guó)一些企業(yè)自主研制的繞線機(jī)在繞制細(xì)微漆包線和貴金屬細(xì)絲時(shí)，會(huì)遇到一些共同的問(wèn)題，比如斷絲、排線不整齊、張力控制不穩(wěn)定等，它們嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的性能。特別是低速繞制Ф0.05 mm和外徑更小的微細(xì)絲材時(shí)，這些問(wèn)題尤為突出。針對(duì)這種情況，研制了一種適用于微細(xì)線圈的低速繞線機(jī)。實(shí)踐證明，它能很好地解決這些問(wèn)題，用它繞制的產(chǎn)品張力穩(wěn)定、排線整齊、外型美觀，外觀達(dá)到了“鏡面”的效果。

1 線圈工藝要求和主要技術(shù)指標(biāo)

線圈骨架如圖1所示。通過(guò)精確定位夾具，保證了骨架的同心度和有效運(yùn)行。在繞制線圈時(shí)，要求速度從0開(kāi)始，緩慢勻速上調(diào)，保證繞線主軸在任何速度下都能穩(wěn)定、平滑、無(wú)抖動(dòng)運(yùn)行。在繞制Ф0.05 mm的合金細(xì)微絲時(shí)，要保證其不斷絲，繞圈排線整齊、無(wú)刻傷、無(wú)明顯機(jī)械折痕、無(wú)壓疊，并且無(wú)斷開(kāi)、堆槽、松散和設(shè)備故障等情況發(fā)生。其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

2 繞線機(jī)結(jié)構(gòu)組成

繞線機(jī)主要是由機(jī)架、繞線主軸機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)、繞線夾具、張力機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成。繞線機(jī)結(jié)構(gòu)示如圖2所示。

2.1 繞線主軸機(jī)構(gòu)

該設(shè)備是由三相交流異步電機(jī)帶動(dòng)同步帶和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。這樣做，保證了繞線兩側(cè)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是等速和同步的。通過(guò)加工提高裝配精度，進(jìn)而保證線模具同心和繞線質(zhì)量。

2.2 排線機(jī)構(gòu)

排線機(jī)構(gòu)一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為低速繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源，主要采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)或采用經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)的方式。本文采用的是第一種方式，即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)的形式。由于滾珠絲桿與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸之間采用的是柔性連接方式，所以，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)座定位面的要求和滾珠絲桿與導(dǎo)向桿件的裝配要求也相應(yīng)降低了。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用復(fù)合排線法有針對(duì)性地改進(jìn)了排線機(jī)構(gòu)。排線機(jī)構(gòu)的換向控制是控制繞制線圈質(zhì)量的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)中，可通過(guò)軟件控制異步電機(jī)在換向時(shí)速度與時(shí)間的配合，這樣就不會(huì)造成壓疊或松散等情況。

2.3 張力機(jī)構(gòu)

在繞制細(xì)微漆包線和貴金屬合金細(xì)絲時(shí)，由于線徑細(xì)，如果張力太大，就會(huì)斷絲或?qū)⒕€拉長(zhǎng)，增大線圈的直流電阻；如果張力太小，就會(huì)出現(xiàn)亂排線現(xiàn)象，降低繞制品質(zhì)。因?yàn)樵撛O(shè)備的放線張力器是固定在滾珠絲桿排線桿上的，所以，采用毛氈壓緊方式控制張力。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可在重要的工藝環(huán)節(jié)中增加張力裝置，以控制張力的大小，保證排線整齊、無(wú)壓疊、無(wú)松散，經(jīng)過(guò)細(xì)致的調(diào)節(jié)完全可以滿(mǎn)足不同線徑的需求。生產(chǎn)線張力裝置如圖3所示。

*[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技支撐計(jì)劃“鉑族金屬電子信息功能材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目資助（編號(hào)：2012BAE06B07）

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)通用型數(shù)控繞線機(jī)在繞制細(xì)微絲材時(shí)易斷絲、無(wú)法整齊排線等缺點(diǎn)，研制了一種新型低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)。闡述了其主要技術(shù)指標(biāo)、線圈工藝要求、設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、復(fù)合排線原理和設(shè)計(jì)思想，確保研制出來(lái)的機(jī)器適用于微細(xì)絲材。實(shí)踐證明，用它繞制的產(chǎn)品張力穩(wěn)定、排線整齊，取得了理想的使用效果。

關(guān)鍵詞：低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)；微細(xì)絲材；復(fù)合排線；產(chǎn)品張力

中圖分類(lèi)號(hào)：TH164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0007-02

低速數(shù)控繞線機(jī)主要用于繞制、生產(chǎn)科研中使用的不同規(guī)格的微細(xì)線圈，比如傳動(dòng)線圈、鉑銠合金絲材、鎢錸絲材等特種材料。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的科研企事業(yè)單位在繞制細(xì)微絲產(chǎn)品時(shí)，都希望其生產(chǎn)設(shè)備性能穩(wěn)定、操作方便、功能齊全、外型美觀。但是，我國(guó)一些企業(yè)自主研制的繞線機(jī)在繞制細(xì)微漆包線和貴金屬細(xì)絲時(shí)，會(huì)遇到一些共同的問(wèn)題，比如斷絲、排線不整齊、張力控制不穩(wěn)定等，它們嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的性能。特別是低速繞制Ф0.05 mm和外徑更小的微細(xì)絲材時(shí)，這些問(wèn)題尤為突出。針對(duì)這種情況，研制了一種適用于微細(xì)線圈的低速繞線機(jī)。實(shí)踐證明，它能很好地解決這些問(wèn)題，用它繞制的產(chǎn)品張力穩(wěn)定、排線整齊、外型美觀，外觀達(dá)到了“鏡面”的效果。

1 線圈工藝要求和主要技術(shù)指標(biāo)

線圈骨架如圖1所示。通過(guò)精確定位夾具，保證了骨架的同心度和有效運(yùn)行。在繞制線圈時(shí)，要求速度從0開(kāi)始，緩慢勻速上調(diào)，保證繞線主軸在任何速度下都能穩(wěn)定、平滑、無(wú)抖動(dòng)運(yùn)行。在繞制Ф0.05 mm的合金細(xì)微絲時(shí)，要保證其不斷絲，繞圈排線整齊、無(wú)刻傷、無(wú)明顯機(jī)械折痕、無(wú)壓疊，并且無(wú)斷開(kāi)、堆槽、松散和設(shè)備故障等情況發(fā)生。其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

2 繞線機(jī)結(jié)構(gòu)組成

繞線機(jī)主要是由機(jī)架、繞線主軸機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)、繞線夾具、張力機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成。繞線機(jī)結(jié)構(gòu)示如圖2所示。

2.1 繞線主軸機(jī)構(gòu)

該設(shè)備是由三相交流異步電機(jī)帶動(dòng)同步帶和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。這樣做，保證了繞線兩側(cè)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是等速和同步的。通過(guò)加工提高裝配精度，進(jìn)而保證線模具同心和繞線質(zhì)量。

2.2 排線機(jī)構(gòu)

排線機(jī)構(gòu)一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為低速繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源，主要采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)或采用經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)的方式。本文采用的是第一種方式，即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)的形式。由于滾珠絲桿與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸之間采用的是柔性連接方式，所以，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)座定位面的要求和滾珠絲桿與導(dǎo)向桿件的裝配要求也相應(yīng)降低了。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用復(fù)合排線法有針對(duì)性地改進(jìn)了排線機(jī)構(gòu)。排線機(jī)構(gòu)的換向控制是控制繞制線圈質(zhì)量的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)中，可通過(guò)軟件控制異步電機(jī)在換向時(shí)速度與時(shí)間的配合，這樣就不會(huì)造成壓疊或松散等情況。

2.3 張力機(jī)構(gòu)

在繞制細(xì)微漆包線和貴金屬合金細(xì)絲時(shí)，由于線徑細(xì)，如果張力太大，就會(huì)斷絲或?qū)⒕€拉長(zhǎng)，增大線圈的直流電阻；如果張力太小，就會(huì)出現(xiàn)亂排線現(xiàn)象，降低繞制品質(zhì)。因?yàn)樵撛O(shè)備的放線張力器是固定在滾珠絲桿排線桿上的，所以，采用毛氈壓緊方式控制張力。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可在重要的工藝環(huán)節(jié)中增加張力裝置，以控制張力的大小，保證排線整齊、無(wú)壓疊、無(wú)松散，經(jīng)過(guò)細(xì)致的調(diào)節(jié)完全可以滿(mǎn)足不同線徑的需求。生產(chǎn)線張力裝置如圖3所示。

*[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技支撐計(jì)劃“鉑族金屬電子信息功能材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目資助（編號(hào)：2012BAE06B07）

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)通用型數(shù)控繞線機(jī)在繞制細(xì)微絲材時(shí)易斷絲、無(wú)法整齊排線等缺點(diǎn)，研制了一種新型低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)。闡述了其主要技術(shù)指標(biāo)、線圈工藝要求、設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、復(fù)合排線原理和設(shè)計(jì)思想，確保研制出來(lái)的機(jī)器適用于微細(xì)絲材。實(shí)踐證明，用它繞制的產(chǎn)品張力穩(wěn)定、排線整齊，取得了理想的使用效果。

關(guān)鍵詞：低轉(zhuǎn)速數(shù)控繞線機(jī)；微細(xì)絲材；復(fù)合排線；產(chǎn)品張力

中圖分類(lèi)號(hào)：TH164 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）24-0007-02

低速數(shù)控繞線機(jī)主要用于繞制、生產(chǎn)科研中使用的不同規(guī)格的微細(xì)線圈，比如傳動(dòng)線圈、鉑銠合金絲材、鎢錸絲材等特種材料。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的科研企事業(yè)單位在繞制細(xì)微絲產(chǎn)品時(shí)，都希望其生產(chǎn)設(shè)備性能穩(wěn)定、操作方便、功能齊全、外型美觀。但是，我國(guó)一些企業(yè)自主研制的繞線機(jī)在繞制細(xì)微漆包線和貴金屬細(xì)絲時(shí)，會(huì)遇到一些共同的問(wèn)題，比如斷絲、排線不整齊、張力控制不穩(wěn)定等，它們嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的性能。特別是低速繞制Ф0.05 mm和外徑更小的微細(xì)絲材時(shí)，這些問(wèn)題尤為突出。針對(duì)這種情況，研制了一種適用于微細(xì)線圈的低速繞線機(jī)。實(shí)踐證明，它能很好地解決這些問(wèn)題，用它繞制的產(chǎn)品張力穩(wěn)定、排線整齊、外型美觀，外觀達(dá)到了“鏡面”的效果。

1 線圈工藝要求和主要技術(shù)指標(biāo)

線圈骨架如圖1所示。通過(guò)精確定位夾具，保證了骨架的同心度和有效運(yùn)行。在繞制線圈時(shí)，要求速度從0開(kāi)始，緩慢勻速上調(diào)，保證繞線主軸在任何速度下都能穩(wěn)定、平滑、無(wú)抖動(dòng)運(yùn)行。在繞制Ф0.05 mm的合金細(xì)微絲時(shí)，要保證其不斷絲，繞圈排線整齊、無(wú)刻傷、無(wú)明顯機(jī)械折痕、無(wú)壓疊，并且無(wú)斷開(kāi)、堆槽、松散和設(shè)備故障等情況發(fā)生。其主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

2 繞線機(jī)結(jié)構(gòu)組成

繞線機(jī)主要是由機(jī)架、繞線主軸機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)、繞線夾具、張力機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成。繞線機(jī)結(jié)構(gòu)示如圖2所示。

2.1 繞線主軸機(jī)構(gòu)

該設(shè)備是由三相交流異步電機(jī)帶動(dòng)同步帶和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。這樣做，保證了繞線兩側(cè)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是等速和同步的。通過(guò)加工提高裝配精度，進(jìn)而保證線模具同心和繞線質(zhì)量。

2.2 排線機(jī)構(gòu)

排線機(jī)構(gòu)一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為低速繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源，主要采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)或采用經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)的方式。本文采用的是第一種方式，即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒型帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)的形式。由于滾珠絲桿與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸之間采用的是柔性連接方式，所以，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)座定位面的要求和滾珠絲桿與導(dǎo)向桿件的裝配要求也相應(yīng)降低了。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用復(fù)合排線法有針對(duì)性地改進(jìn)了排線機(jī)構(gòu)。排線機(jī)構(gòu)的換向控制是控制繞制線圈質(zhì)量的關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)中，可通過(guò)軟件控制異步電機(jī)在換向時(shí)速度與時(shí)間的配合，這樣就不會(huì)造成壓疊或松散等情況。

2.3 張力機(jī)構(gòu)

在繞制細(xì)微漆包線和貴金屬合金細(xì)絲時(shí)，由于線徑細(xì)，如果張力太大，就會(huì)斷絲或?qū)⒕€拉長(zhǎng)，增大線圈的直流電阻；如果張力太小，就會(huì)出現(xiàn)亂排線現(xiàn)象，降低繞制品質(zhì)。因?yàn)樵撛O(shè)備的放線張力器是固定在滾珠絲桿排線桿上的，所以，采用毛氈壓緊方式控制張力。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可在重要的工藝環(huán)節(jié)中增加張力裝置，以控制張力的大小，保證排線整齊、無(wú)壓疊、無(wú)松散，經(jīng)過(guò)細(xì)致的調(diào)節(jié)完全可以滿(mǎn)足不同線徑的需求。生產(chǎn)線張力裝置如圖3所示。

*[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技支撐計(jì)劃“鉑族金屬電子信息功能材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目資助（編號(hào)：2012BAE06B07）