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如何提升全自动绕线机的张力控制低成本

发布时间:2017-11-27 15:34:25  浏览:

      在漆包线绕制工艺中,张力是一个十分重要的参数,漆包线厂家在漆包线出厂时都提供绕行张力的参考值,在使用时必须保证工艺值满足线材要求,线材的过度受拉会对产品质量有影响。对一些总长较长的线包尤其是精密传感器用线包来说,如果对张力没有控制会造成产品电气参数分布的离散。因此张力计是全自动绕线机必不可少的,它已成为绕线机性能的一个重要指标。

 全自动绕线机,自动绕线机

随着新产品新技术的不断推出,张力计在近几年也有了迅速地发展,由以前由弹簧机械预先设定张力发展到现在的电子测量实时调节保证张力稳定。电子反馈控制张力计是在最新高档绕线机上的使用附件,它可以根据张力波动实时调节张力大小,电子张力计采用的是电磁式张力控制。这种张力计多为进口绕线机配备,附件价格昂贵,再加上需与新的主机和软件配套使用,其使用成本太高。

 

1、张力控制原理

目前国内绕线机配备的张力计大都为机械式,通过调节弹簧及摩擦片的松紧实现张力调节,由于相关机械参数的离散性,张力计上的值只能作为大致参考,在实际使用过程中,为了避免张力器的不准确,需通过拉力计钩住漆包线的一端试拉来侧定张力(如图1),根据情况调节弹力及压紧力,由于是手动侧量和调节,再加上在绕行过程中机头的移动,弹簧的跳动及摩擦片摩擦力变化,还有线包外形尺寸的累积变化均会造成张力的波动和偏离,最终造成产品的相关电气参数出现较大的离散。

 全自动绕线机的张力控制低成本

    绕线机在较高速绕行时,线材张力控制除了跟调定的相关预紧力有关外,还跟受到阻尼器及滑轮转动惯性力影响相关,在允许范围内,转速越高,张力越大。利用这个原理,可设计一套张力实现微调系统,选配带有数据输出接口的电子拉力计(非锁定式)装在机器上实现张力实时侧量,根据张力反馈情况对绕线机转速进行实时调节。

2、张力测量

    张力计安装示意图如图I所示,拉力计挂装一个滑轮拉在漆包线上,拉力计装在上面不影响绕线的进行,同时可以实时读出绕行时的张力值,根据所得张力可以进行相应调节,如果值偏差较大一般在弹簧拉力计上进行松紧调节,而如果偏差值较小,一般适当调节一下绕行速度即可。

    绕线张力F1与拉力计读数F2的关系由图2分析可得:

   F2=F1·cosФ+F 1·sinθ

为了方便侧量,拉力计滑轮位一般拉到直角位置(如图3)此时F2=F1,拉力计值即为张力值。

 全自动绕线机的张力

    拉力计作为一种通用工具其校准比较方便,定期校准可以保证张力值读数的准确。这种加装拉力计的方法可以准确反映绕线张力值,避免了张力器自身参考读数不准确,手工侧量不一致以及转速因素无法估量的问题,侧量方法简单可靠直观。

3、张力的控制

绕线的速度(线速度)与张力在一定范围内存在对应关系,速度快张力大,速度小张力小,对于张线机来说只能控制转轴的转速,但是在绕制一些层数较多的线圈时,由于绕线的积累导致骨架直径变大,会造成线速度的变快,此时应及时地放小主轴转速,维持线速度稳定,保持张力的稳定。对于长骨架来说,机头的大范围移动,线的受力也有波动,越靠边张力越大,此时也应适当调节速度的大小,将电子拉力计的拉力值与速度控制关联起来,可以制成一个具有实时调节的张力计。

 

    这种方法的使用可以提高绕线的效率,张力指标的控制更精确,线组的一致性也得到保证。控制效果与电机及整个系统的配备有很大关系,因此PID参数在每台机器上还需调整。

4、使用效果

    龙鑫对于张力的侧试和控制方法已在实际中使用,某型传感器用感应线圈在实现中需配对使用,为满足要求需提供一组(4个)阻值电感值偏差不超过0.5%的配套组合,原先每1 000个只能选出50组左右,改进后提高到200组左右,大大提高了生产效率。张力与速度PID控制在简易绕线机上实现,控制方法比较简单,笔者在实施过程中没有购置新的工具和设备,而使绕制效果大为改观,低成本的改进方案可以给其他绕线机使用者提供参考。

 

    龙鑫针对普通自动绕线机存在的张力控制不稳定问题提成本的改造解决方案,通过在绕行过程中读取张力值从而微调绕行速度达到张力的稳定控制。该改进方案实施成本低,简捷可靠,具有较好的实用价值。

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