• 臺(tái)達(dá)20PM數(shù)控功能在外繞式定子繞線機(jī)的應(yīng)用———臺(tái)達(dá)20PM數(shù)控功能在外繞式定子繞線機(jī)的應(yīng)用
    中達(dá)電通股份有限公司

             本文介紹的是全自動(dòng)多極外定子繞線機(jī),可以繞制不同規(guī)格的外定子線圈,外定子線圈如圖1所示。由于工藝比較特殊(每個(gè)極內(nèi)部空間小,外部空間大,在靠近內(nèi)側(cè)要少繞,外部要多繞),用過(guò)去20PM常用的電子凸輪功能實(shí)現(xiàn)繞排線,比較困難。用20PM的強(qiáng)大的數(shù)控功能實(shí)現(xiàn),簡(jiǎn)單可靠。全程序只用一個(gè)G01直線插補(bǔ)功能,就實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的工藝控制。

             

     

     

     


             一般普通繞線機(jī)采用內(nèi)置脈沖功能的小型PLC,通過(guò)繞線軸編碼器速度輸出到PLC內(nèi)置高速輸入點(diǎn),將繞線軸與排線軸的速比進(jìn)行簡(jiǎn)單速度同步,這種方法受PLC運(yùn)算影響,同步精度差、計(jì)算量大、CPU處理時(shí)間較長(zhǎng),因此會(huì)出現(xiàn)繞線不均勻、堆積、塌陷等問(wèn)題。
             還有的繞線機(jī)控制方式,是用現(xiàn)在具有高速脈沖輸出,具有直線插補(bǔ)指令的定位型PLC控制。一是現(xiàn)在市面上類似的PLC大多單獨(dú)高速輸出可達(dá)100K,但一旦用插補(bǔ)指令速度都在10k左右,速度較低。再就是利用電腦數(shù)控板卡,數(shù)控系統(tǒng)控制,一是成本比較貴,在系統(tǒng)抗擾方面也需要謹(jǐn)慎處理,不利于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。另外,現(xiàn)場(chǎng)編程人員不僅需要具有工業(yè)控制方面的經(jīng)驗(yàn),更需要有計(jì)算機(jī)軟件如C語(yǔ)言等知識(shí)。
            臺(tái)達(dá)DVP-20PM00D是一款專用運(yùn)動(dòng)控制型PLC,采用高速雙CPU結(jié)構(gòu)形式,利用獨(dú)立CPU處理運(yùn)動(dòng)控制算法,可以很好地實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)軌跡控制、邏輯動(dòng)作控制、直線/圓弧插補(bǔ)控制等,在高速繞線機(jī)中正是利用了20PM運(yùn)動(dòng)控制器的直線插補(bǔ)功能很好的解決了上述繞線在換向時(shí)出現(xiàn)的繞制不均勻、堆積、不平整等問(wèn)題。
            過(guò)去用繞線機(jī)都用的20PM電子凸輪方式比較多,因?yàn)楸竟に嚤容^特殊,采用20PM數(shù)控功能實(shí)現(xiàn)。


    1高速多極外定子繞線機(jī)簡(jiǎn)介

             多極外定子繞線機(jī)是專用于各類多極外定子繞線的專業(yè)設(shè)備。設(shè)備繞線軌跡為矩形,自動(dòng)排線,可以對(duì)槽寬較小的高槽滿率定子自動(dòng)繞線,有效提高生產(chǎn)效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
    1.1  設(shè)備結(jié)構(gòu)
             高速繞線機(jī)如圖2所示。

    (1)  機(jī)架
    機(jī)架由角鋼框架及不銹鋼臺(tái)面組成,并設(shè)置腳輪便于移動(dòng),當(dāng)設(shè)備到位后可將支腳調(diào)低作為穩(wěn)定支撐。
    (2)  張力機(jī)構(gòu)
    安裝于進(jìn)線部分,作為繞線張力調(diào)節(jié),保證線圈繞制時(shí)維持張力恒定,張力調(diào)節(jié)器具有調(diào)節(jié)旋鈕可針對(duì)不同需求進(jìn)行張力調(diào)節(jié)設(shè)定,調(diào)整完畢后,張力調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制繞線張力。
    (3)  繞線機(jī)構(gòu)
    主要由臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)、同步齒形帶、繞線飛叉組成,是繞制主軸,銅線經(jīng)過(guò)飛叉旋轉(zhuǎn)繞制于繞線模頭上,是繞線機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件之一。
    (4)  排線機(jī)構(gòu)
    包括臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)、精密直線螺桿、精密導(dǎo)軌、氣動(dòng)滑叉等,是電子凸輪運(yùn)動(dòng)中的排線從軸,在繞線運(yùn)動(dòng)中跟隨繞線主軸正反向往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)排線動(dòng)作,是繞線機(jī)主要運(yùn)動(dòng)部件之一。
    (5)  工作轉(zhuǎn)臺(tái)
    由分度步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、線叉、繞線模頭組成。
    (6)  剪線機(jī)構(gòu)
    為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),主要是將繞制完成的線圈兩端引線剪斷。
    (7)  電氣控制
    包含電氣控制箱、觸摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D運(yùn)動(dòng)控制器作為控制核心,觸摸屏作為人機(jī)交換機(jī)構(gòu),伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸與排線的精確控制,從而保證繞線的精度。

    1.2  設(shè)備工藝流程
              設(shè)備控制主要分為手動(dòng)與自動(dòng)模式。在手動(dòng)模式下,可實(shí)現(xiàn)各軸歸原點(diǎn),正反點(diǎn)動(dòng);在自動(dòng)模式下,通過(guò)設(shè)定好相應(yīng)極數(shù),層數(shù)等參數(shù),實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品的全自動(dòng)控制。具體相關(guān)邏輯控制這里就不在贅述,不同的繞線其控制邏輯千差萬(wàn)別,但是利用EH2強(qiáng)大的邏輯控制功能,可輕易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制。本文重點(diǎn)介紹如何用20PM的數(shù)控功能實(shí)現(xiàn)外定子線圈的繞制。因?yàn)椴徽摵畏N形式的繞線機(jī),其最核心的控制就在于繞線與排線的精密控制。

    1.3  電氣系統(tǒng)主要配置
              電氣控制主要包括繞排線部分、步進(jìn)分度部分、氣缸動(dòng)作控制部分。主要配置如表1所示。

    2 數(shù)控功能具體應(yīng)用介紹

            本高速繞線機(jī)的主要控制功能在于20PM數(shù)控的應(yīng)用,使繞制產(chǎn)品的成品品質(zhì)及效率大大提高。以下對(duì)數(shù)控功能作簡(jiǎn)單介紹:
    (1)DVP20PM特色。多段速執(zhí)行及中斷定位,利用此項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的平滑性及準(zhǔn)確定位。64k步程序容量,100段運(yùn)動(dòng)程序,滿足不同加工需求;在20PM中最大可設(shè)置100種運(yùn)動(dòng)軌跡,同時(shí)利用64k的程序容量,預(yù)先將需要執(zhí)行的各種不同運(yùn)行曲線的G碼存儲(chǔ)在PLC中,當(dāng)需要加工某種規(guī)格時(shí),可以采用文本顯示器、觸摸屏等來(lái)調(diào)用。支持G碼的直接匯入,當(dāng)采用CAM軟件生成文本格式的G碼后,可利用PMSOFT的匯入菜單直接匯入到PLC運(yùn)動(dòng)程序中。脈沖輸入輸出采用差動(dòng)方式,最高達(dá)500kHz,滿足了絕大多數(shù)應(yīng)用中速度的要求。支持手搖輪應(yīng)用,這是運(yùn)動(dòng)控制中的一個(gè)基本功能,可做一些手動(dòng)的調(diào)整。具備電子原點(diǎn)返回模式,在20PM內(nèi)存中加入了原點(diǎn)記憶功能,只要設(shè)定了電子原點(diǎn),即使設(shè)備斷電,在下次上電后也可以輕松找到原點(diǎn)位置。支持PLC順序語(yǔ)言及定位語(yǔ)言(G碼與M碼),實(shí)現(xiàn)了通用PLC與數(shù)控技術(shù)的一個(gè)完美結(jié)合。配置運(yùn)動(dòng)軌跡的離線仿真功能,在實(shí)際加工前利用該項(xiàng)功能可以檢查運(yùn)動(dòng)程序是否存在問(wèn)題,可及時(shí)減少錯(cuò)誤發(fā)生,如圖3所示。


    (2)軸控方式。DVP 20PM是實(shí)現(xiàn)兩軸(X、Y軸)聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)的產(chǎn)品,支持?jǐn)?shù)控程序中的G碼功能指令,同時(shí)可以處理第三軸的動(dòng)作。
    20PM支持的G代碼功能如下:G0高速定位;G1雙軸聯(lián)動(dòng)直線插補(bǔ);G2順時(shí)針圓弧插補(bǔ)(設(shè)定圓心位置);G3逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)(設(shè)定圓心位置);G2順時(shí)針圓弧插補(bǔ)(設(shè)定半徑長(zhǎng)度);G3逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)(設(shè)定半徑長(zhǎng)度);G4停頓時(shí)間;G90設(shè)定絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng);G91設(shè)定相對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)。


     3  外定子繞排線難點(diǎn)分析及程序概要

    由圖4可以看出每極內(nèi)部空間小,外部空間大,在靠近內(nèi)側(cè)要少繞,外部要多繞,如圖5為繞出效果。

    相應(yīng)的對(duì)每極排線要求如下:
    排線形狀  繞線結(jié)束點(diǎn),第四層
     ——————————————
               繞線起點(diǎn),第一層
    因?yàn)閳A形定子,外面的空間大,里面空間小,所以靠外面要多繞線,里面少繞線。如圖6所示。

     

    這要求每次到下一層時(shí),先排預(yù)設(shè)的幾毫米,再按預(yù)定的匝數(shù)開(kāi)始繞,每層都如圖7所示設(shè)定空位、匝數(shù)。

            用電子凸輪方式做,存在的難點(diǎn)主要在于:主軸是繞線軸,從軸是排線軸,主軸必須運(yùn)動(dòng),從軸才能開(kāi)始運(yùn)動(dòng),從而使排線軸每次先走,不好實(shí)現(xiàn)。而用20PM的數(shù)控功能,激活OX運(yùn)動(dòng)子程序,則可輕松實(shí)現(xiàn)。如圖8所示,每次X軸先排一空位,然后XY插補(bǔ),繞排到預(yù)定匝數(shù)。只用了一個(gè)直線插補(bǔ)指令,解決工藝難點(diǎn)。

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