CN1046816C - 变压器线圈绕线装置 - Google Patents

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Abstract

把绕线(6)绕在线圈架(1)上的变压器线圈绕线装置包括：由线圈架(1)和旋转驱动装置(2C，2′C；2d，2′d)之间的摩擦力可旋转地驱动线圈架(1)的旋转驱动机构(2a至2d，2′a至2′d，3)。另外，变压器线圈绕线装置包括装在线圈架(1)上的检测装置(7)，根据检测装置(7)的输出对线圈架(1)的转数(C1)计数的转数计数装置(109)，和根据转数计数装置(109)的转数(C1)可旋转地驱动旋转驱动机构(2a至2d，2′a至2′d)的驱动装置(5)。从而降低了变压器的制造成本。

Description

变压器线圈绕线装置
本发明涉及变压器线圈的绕线装置，具体地说是涉及为制造变压器而把绕组绕在线圈架上的变压器线圈绕线装置。
在已有技术的制作变压器的方法中，例如是把一个圆柱形线圈架装到一个截面基本为圆形的非切削铁芯上，再通过线圈架的旋转使绕组(线圈)缠绕到线圈架上。在这种变压器中，线圈架的外周缘上加工有与驱动轴上的齿轮相啮合的齿，借此实现驱动马达和线圈架同步旋转，以便使绕组的匝数精确到几分之一匝的程度。
需要指出的是：在已有技术的变压器线圈绕线装置中，当绕线沿横向移动时(横向进给)，移动的幅度应根据绕线的直径确定。此外，在绕线直径可能不均匀的情况下，不能对往返操作进行细调。此外，在已有技术的变压器线圈绕线装置中，当绕线(线圈)靠近线圈架任何一端的法兰时，通过往返装置激励限位开关完成横向移动的换向操作。
在已有技术的变压器线圈绕线装置中，是在线圈架上的外周缘上加工出齿，致使线圈架的生产成本提高，从而增加变压器的生产成本。此外，因为通过啮合齿轮的旋转驱动不适于线圈架的高速旋转，所以啮合齿轮不适于批量生产，这样也会增加变压器的生产成本。
另外，当根据绕线的直径确定横向移动幅度时，由于实际绕线的不均匀而引起横向移动的偏差。还有，当通过往返移动装置激励限位开关使横向移动换向操作时，如上所述，既使是在把往返移动装置的移动幅度(横向进给的幅度)调节到一个预定的速度情况下，换向操作仍然可能在达到预设线圈宽度之前或之后发生。这是因为线圈的宽度随绕线直径而变化。
本发明的一个目的是提供一种使变压器制造成本降低的变压器线圈绕线装置。本发明的另一个目的是使在线圈架上绕线的同时使绕线的横向移动稳定。本发明另一个目的是不需要精细地调整限位开关的位置或不需要精细地调整与绕线直径变化有关的往返移动装置的移动速度就可稳定地使绕线的横向移动换向。
本发明提供了一种在线圈架上绕线的变压器线圈绕线装置，该装置包括：通过线圈架和旋转驱动机构之间的摩擦力可旋转地驱动线圈架的旋转驱动机构。
该变压器线圈绕线装置还可以包括：装在线圈架上的检测装置、根据检测装置的输出对线圈架转数计数的转数计数装置、根据转数计数装置的转数可旋转地驱动旋转驱动旋构的驱动装置。该变压器线圈绕线装置还可以包括：装在线圈架上的检测装置，用于根据检测装置的输出对线圈架转数计数的转数计数装置，用于根据转数计数装置的转数把绕线的绕线角度保持在一个预定值的绕线往返移动装置。
该变压器线圈绕线装置还可以包括：装在线圈架上的检测装置，用于根据检测装置的输出对线圈架转数进行计数的转数计数装置、装在旋转驱动机构驱动轴上的旋转编码器、根据转数计数装置的转数和旋转编码器的输出可旋转地驱动旋转驱动机构的驱动装置。该变压器线圈绕线装置还可以包括：用于存储在由转数检测装置检测线圈架的一个循环的检测周期内旋转编码器的每一个循环输出数的存储器。
在旋转编码器接收检测装置输出信号后的输出数或输出值小于一个比每一个循环的输出数或输出值小的值时，禁止对转数计数装置的转数提供增量的禁止单元。该变压器线圈绕线装置还可以包括：用于存储在由转数检测装置检测线圈架的一个循环的检测周期内旋转编码器的每一个循环的输出数的存储器。旋转编码器接收检测装置输出的信号后的输出数或输出值大于一个比每一循环的输出数或输出值大的值时，用于借助于存储器对转数计数装置上的转数提供增量的转数校正装置。
该变压器线圈绕线装置还可以包括：装在线圈架上的检测装置、根据检测装置的输出对线圈架转数计数的转数计数装置、装在旋转驱动机构的驱动轴上的旋转编码器，根据转数计数装置的转数和旋转编码器的输出使绕线的绕线角度保持在预定值上的绕线往返移动装置。
变压器线圈绕线装置可以包括：检测绕线的绕线角度的绕线角度检测器，把检测到的绕线角度保持在预定值上的绕线往返移动装置。该变压器线圈绕线装置可以包括：用于判断被测绕线角度发生意外变化的绕线角度意外变化判断装置，当检测到的绕线角度发生意外变化时，由绕线往返移动装置使绕线角度逆动的逆动装置。
另外，本发明还提供一种变压器的线圈架，借助于一个变压器线圈绕线装置通过线圈架和变压器线圈绕线装置的旋转驱动机构之间的摩擦力使该线圈架可旋转地驱动而把绕组绕在该线圈架上，其中线圈架包括：一个借助转数计数装置对线圈架转数计数的检测装置，该线圈架是根据转数计数装置的转数由旋转驱动机构可旋转地驱动。
线圈架可以有两个法兰，检测装置可以至少有一个设在线圈架一个法兰上的光标记以及一个用于检测线圈每转一圈时的光标记的光检测器，每一个光标记的光反射系数可以同法兰上没有光标的其它区域的光反射系数不同，光检测器可以检测出由光标记反射出的光强。每个光标记的独特颜色不同于法兰上无标记的其他区域的颜色，光检测器可以检测光标记的颜色。
线圈架可以包括两个由绝缘材料制成的法兰，检测装置至少包括一个装在线圈架的一个法兰上的金属标记和一个用于在线圈架每转一个循环时检测金属标记的金属检测器。
金属检测器可以由一个磁性传感器组成。
下面通过结合附图描述较佳实施例以便进一步理解本发明。
图1为已有技术线圈架和传动机构一个实施例的示意图；
图2A和2B为说明已有技术的问题的线圈架的平面图；
图3为说明本发明变压器线圈绕线装置主要结构的方框图；
图4为说明本发明变压器线圈绕线装置一个实例的正视图；
图5为图4所示变压器线圈绕线装置的平面图；
图6A至6C为说明用于本发明变压器线圈绕线装置的线圈架的一些实例的剖视图；
图7为用于本发明变压器线圈绕线装置的角度检测器的一个实施例剖视图；
图8A和8B为说明本发明变压器线圈绕线装置所用的往返装置的操作所给出的线圈架的平面图；
图9说明本发明变压器线圈绕线装置所用的线圈架检测器的输出和步进式旋转编码器的输出的一个实施例的定时图；
图10至17为说明本发明变压器线圈绕线装置的控制电路的操作过程。
为了更好地理解较佳实施例，首先参考图1和图2说明一下已有技术存在的问题。
在已有技术的变压器线圈绕线装置中，把一个圆柱形线圈架装到一个基本为圆形截面的非切削的铁芯上，通过旋转线圈架使绕线(线圈)缠绕在它的上面。
图1为已有技术线圈架和传动机构的一个实例，图2A和2B分别为用来说明已有技术中所存在的问题的线圈架。在图1,2A和2B中标号201表示线圈架，202表示驱动轴，206表示绕线(线圈)。
如图1所示，在已有技术的变压器线圈绕线装置中，线圈架201的外周缘上加工有齿，以便能与驱动轴202的齿轮啮合，由此可以使驱动马达和线圈架201保持同步，这样就可以使线圈匝数精确到几分之一匝。例如，即使绕线起始处和绕线终止处偏差1/4匝或1/2匝时，绕组匝数仍可精确到1/4和1/2。
此外在已有技术的变压器线圈绕线装置中，当绕线(线圈)206横向移动时，移动幅度视绕组206的绕线直径而定。需指出的是，绕组206的线径可能增减或偏差±20％。在已有技术的变压器线圈绕线装置中，实验中进行的绕线工作可以精确地调节横向移动的幅度，这样就可以得到合适的绕线角度，但绕组206所用线径有偏差时就不能完成精确的调节。
具体地说，如图2A所示，当绕组206的线径在部位206a处较大时，绕线(线圈)206相应的部位AA变密，即当绕组206的线径较大时在部位AA处的线圈宽度变长，因此在下面把线206绕在部位AA上的绕线工作就不能有顺序地或精确地进行，使生产出的变压器变成劣质变压器。
另外，如图2B所示，当绕组206的直径在206b处较小时，绕组206相应的部位BB也变稀。即当绕组206的线径变小时，线圈在BB处的宽度变窄，所以在下面把线206绕在部位BB上的绕线工作就不能有顺序或精确地进行，使生产出的变压器变成劣质变压器。
还有，在已有技术的变压器线圈绕线装置中，当绕线(线圈)靠近线圈架201任何一端的法兰时，借助于往返移动装置激励限位开关完成横向移动的换向。然而在已有技术的变压器线圈绕线装置中，因为在线圈架201的外周缘上要加工齿，致使线圈架201的生产成本变高，从而使变压器的生产成本增加。另外，采用啮合齿轮的旋转轴不适于线圈架的高速旋转，所以啮合齿轮不适于批量生产，这又使变压器的生产成本增高。
需要指出，正如上面参照图2A和2B所述的那样，当横向移动的幅度由绕组线径确定时，实际绕组线径的不均匀性会对横向移动产生干扰，因此在检验绕线过程中，这个影响不能由精密的调整得到补偿，此外，如上所述，当借助往返移动装置激励限位开关而使横向移动换向时，即使把往返移动装置的移动幅度(横向移动幅度)调节到预定速率时，由于线圈宽度随绕线的直径而变，所以在达到预定绕组宽度之前或之后都可能发生换向，为了避免此现象的发生，需要经常对限位开关的位置或往返移动装置的移动速率进行精细的调整。
下面将结合附图对本发明的变压器线圈绕线装置的较佳实施例进行描述。
图3为本发明变压器线圈绕线装置主要结构的方框图。在图3中，标号1表示线圈架，6表示绕线(线圈)，7表示线圈架检测器。另外，标号5表示驱动装置，8表示往返移动装置，20表示旋转驱动机构，109表示转数计数装置，5a表示旋转编码器。
如图3所示，在使绕线(线圈)6绕在绕圈架1上的变压器线圈绕线装置中，旋转驱动机构20借助摩擦力可旋转地驱动线圈架1。此外线圈架1的检测装置(线圈架检测器)7设置在线圈架1上。需指出的是，转数计数装置109根据检测装置7的输出对线圈架1的转数C1进行计数。
还有，把旋转式编码器5a例如可以装在旋转驱动机构20的传动轴上。驱动装置5根据转数计数器109的转数C1和旋转式编码器5a的输出C2驱动旋转驱动机构20旋转。需要指出的是，绕线往返移动装置8把线圈(线圈)的绕线角度保持在预定值上。即绕线往返移动装置8根据旋转编码器5a的输出将线6的绕线角度保持在预定值上，或者按另一种方案根据检测线6绕线角度的绕线角度检测器的输出把线6的绕线角度保持在预定值上，这将在后面详细描述。
在上述变压器线圈绕线装置中，因为是通过采用摩擦驱动，所以线圈架1的外周缘上就不需加工齿，线圈架1上只装有检测装置(线圈架检测器)7。所以线圈架1不需要太高的精度，其生产成本即可降低。此外，由于不存在用齿轮啮合的旋转驱动，所以可使线圈架1高速旋转，从而可以实现批量生产。
另外，即使线圈架1和传动轴之间的同步性能较低，仍可通过线圈架1的转数和旋转编码器5a的输出精确地检测出绕线(线圈)6的圈数，此外，借助于旋转式编码器5a的输出或绕线角度检测器的输出可以保持绕线角度的稳定。
图4为本发明变压器线圈绕线装置的一个实施例，图5为图4变压器线圈绕线装置的平面图。
在图4和图5中，把线圈架1装在两对线圈架传动橡胶滚轮2a、2b、2c、2d和2′a、2′b、2′c、2′d之间，这两对滚轮以合适的间隔对置地装在一对主动轴2和2′上。另外线圈架1被一对定位滚轮3从上方压下，需要指出的是，用一个气缸4使线圈架定位滚轴3沿上下方向移动，即线圈架定位滚轮3降低时，靠气缸4的压力在线圈架1和线圈架传动橡胶滚轮2a到2d及2′a到2′d之间产生适当的摩擦力。
用驱动主轴马达5的主动轴来驱动主轴2和2′，该主动轴上装有步进旋转编码器5a，线圈架1被驱动旋转后绕组就绕在该线圈架上。
应指出，变压器线圈绕线装置装有往返移动装置8，该装置8包括一个为线圈提供适当张力的转矩控制装置(未示出)。
图6A到6C说明了用于本发明变压器线圈绕线装置的线圈架的实施例。
如图6A和6B所示，线圈架1上装有一个线圈架检测器7，用以对线圈架1旋转的一个循环进行检测，线圈架1上有两个法兰，这两个法兰(或线圈架1)是由绝缘材料，例如塑料制成。
具体地说，如图6A所示，线圈架检测器7包括一个装在线圈架1一个法兰上的光标记7a和一个光敏元件7b，注意，光敏元件7b固定在变压器线圈绕线装置上，线圈架1旋转一周，它对光标记7进行检测。在这种情况下用涂黑标记制成光标记7a，法兰由白色(或淡色)线圈架构成，这样使光敏元件7b通过在光标记7a(小的反射光强度)和无光标记的法兰的其余部位(大的反射光强度)之间的反射光强度便可检测光标记7a。需指出的是，光标记7a可用白色标记构成，而法兰可以由黑色(或深色)线圈架构成。
另外，光标记7a也可以由特殊颜色的标号构成，例如红色和兰色标号。在这种情况下，法兰上无光标7a的其他部位用别的颜色构成，例如绿色或黄色。还有就是光敏元件7b可以检测到光标7a(例如红色部位)和法兰其它部位(例如绿色部位)之问的颜色差别。所以，光敏元件7b在线圈架1旋转一周时便能检测到光标记7a。
另一方面，如图6B所示，线圈架检测器7在线圈架1的一个法兰上有一个金属标记7′a和一个金属检测器7′b。需要指出的是，金属检测器7′b固定在变压器线圈绕线装置上，线圈架1每旋转一周，它就检测到金属标记7′a。还要指出的是，金属标记7′a由粘到线圈架1法兰上的金属膜或固定到线圈架1法兰上的金属膜或固定到线圈架1法兰上的金属片构成。此外，金属检测器7′b例如是能检测金属标记的磁性检测器。在这种情况下，金属检测器7′b灵敏度应该较低，或者金属检测器7′b的固定位置位于离开线圈架1有某一距离处，以防止错误地检测到绕在线圈架1上的绕线(金属线)。所以，线圈架1每旋转一周，金属检测器7′b就可检测到金属标记7′a。
另外，如图6C所示，在线圈架1的法兰上有四个光标记7a作为多个光标记。即法兰上的光标记7a(参照图6A)并不限于一个，而在法兰上可以有多个光标记7a。在这种情况下，线圈架1每转一周则光检测器7b检测四个光标记7a。同样，在法兰上的金属标记7′a(参照图6B)也不限于一个，而在法兰上可以有多个金属标记7′a。
如上所述，在线圈架1法兰上至少可以有一个光标记7a或至少一个金属标记7′a。在此情况下，线圈架每旋转一周，则检测光标7a的次数与光标7a或金属标记7′a的个数相应。此外，如图6A至6C所示，光标记7a为矩形，金属标记7′a为圆形，而标记7a和7′a并不限于矩形和圆形，它们可以为各种形状。
图7为用于本发明变压器线圈绕线装置的线圈角度检测器实施例的剖视图。如图4,5和7所示，往返移动装置8有一个由转矩控制装置控制的胀紧轮81(图4所示)、基准轮82和检测绕线6缠绕角度的绕线角度检测器83。如图5所示。基准轮82和绕线角度检测器83借助于往返移动驱动马达(步进马达)9通过滚珠丝杆11驱动。所以每缠绕一层绕线都应对绕线进行校准。
如图7所示，在绕线角度检测器83的轴上有一块片簧84，以及在顶端有一个带有V型槽的导向板85。绕线6穿过基准轮82的V型槽后再通过导向板85的V型槽，最后再把绕线6供给线圈架1。
图8A和8B为说明用于本发明变压器线圈绕线装置的往返移动装置工作的线圈架的平面图。需指出的是，当往返移动装置8的传送速度和绕线6在线圈架1上的缠绕速度彼此间变得不协调时，如图8A和8B所示，其结果是绕线的取向相对于由基准轮82的中心和绕线角度检测器的轴心所确定的直线L之间的夹角为+θ(图8A)或-θ(图8B)。在此情况下的绕线角度检测器83最好是具有旋转运动摩擦阻力小并具有大的输出。同时该检测器最好是体积小，价格低。例如可以使用采用非线性磁阻元件的绕线角度检测器。
下面将描述图4中控制电路(微机)10的工作程序。
如图4所示，控制电路10包括A/D转换器101，输入接口102、中心处理单元(CPU)103，只读存储器104、随机存取存储器105、备用随机存取存储器(b-RAM)106，输出接口107和时钟脉冲发生器108。
A/D转换器101接收绕线角度检测器83的输出。计数器109的输出输入到输入接口102中。计数器109用于对步进式旋转编码器5a的脉冲计数并由线圈架，检测器7的输出清零，即线圈架每转一周都如此。此外，计数器109还由中心处理单元(CPU)103清零，这将在后面说明。
输入接口102接收线圈架检测器7的输出和来自控制板上各个开关信号、这些开关例如有总开关12，压力开关13、起动开关14、停止开关15、右移开关(右开关)16和左移开关(左开关)17等。
只读存储器ROM104预先储存有后面要描述的程序、常数等，随机存取存储器RAM105也临时储存数据。另外，在备用随机存取存储器b-ROM106中存有永久性的重写数据，该存储器106直接连到电池(未示出)。例如，备用随机存取存储器b-ROM106中储备有所用各个绕线架的代号数据、线圈号、每个线圈要绕的圈数、绕线的直径(在该情况下为标定线圈直径)、起始缠绕位置、结束缠绕位置、缠绕开始时的慢速绕线数，在此时绕线以慢速进行、线圈架两端的低速绕线与最高速之比(％)、线圈架两端换向时角度的变化(θmin)、固定绕线角度(θR)、停止时速度降低的程度、指令等。即在绕线操作时，通过访问编码号，可以调整相应绕线的电气条件。
如图4所示，一个控制主动轴的主轴马达5的速率110和控制驱动主动轴主轴马达5的驱动电路111的D/A转换器连到输出接口107。驱动电路111包括一个比较器，该比较器把D/A转换器110的输出和可变电阻18所测定的电压进行比较，这个电压值设定一个最大的速度。当D/A转换器110的输出低于最大速度值时，主动轴的主轴马达5被以对应于D/A转换器110的输出的速度驱动。另一方面，当D/A转换器110的输出大于最大速度值时，驱动主动轴的主轴马达被以对应于最大速度值的速度驱动。
此外，输出接口107还与比率发生器112相连该比率发生器对于步进式旋转编码器5a每次所给定的脉冲数产生一个脉冲，出口107还与驱动电路113相连。预定脉冲数首先由中心处理单元(CPV)1.03予设在比率发生器112中。驱动电路113根据比率发生器112在响应来自输出接口107的旋转方向指令信号后发出的脉冲数向左手方向或向右手方向驱动步进马达9，比率发生器112的操作由计算机软件控制。
需指出的是，发生器电路108设定的时间间隔内接收到线圈架检测器7的输出时，例如每4ms接受一个脉冲时，在经A/D转换器101变换以后，CPU定时发生中断，例如线圈架检测器7在线圈架1每旋转一周时便发出一个脉冲。
下面将描述图4控制电路的工作情况。需指出，在控制电路10初始接到操作之前，先准备进行机械状态的调节，例如与线圈架的尺寸相应的线圈架传动橡胶滚轮的宽度、调节线圈架定位滚轮3的压力、调整铁芯座的角度、调节绕组、调节转矩控制装置的转矩、调节用于获得主动轴2和2′的最高速率的可变电阻。
图10(图10-1和图10-2)为电源开关合上时初始化阶段的主要程序。这些主要程序为包括初始化程序的步骤801以及与用于响应各个开关12-15步骤802至811的空载循环。
在初始化程序的步骤801中，待用的线圈架的编码由键盘(未示出)输入，根据输入表示上述电状况的数据编码数例如线圈号、每个线圈要绕的圈数、绕线直径(在此为线的标称直径)、起始时缠绕位置、结束时缠绕位置、绕线开始时的慢速绕组数，对这些绕组的绕线以慢速进行、线圈架两端低速绕线与最高速度之比(％)、线圈架两端换向时角度的变化(θmin)、保持绕组角度(θR)、停止时速度降低的程度等均输入到随机存取存储器105中。随机存取存储器的计数器的C1的初始化(清零)等也输入到该存储器中。另外，步进马达9的每个脉冲使步进式旋转编码器5a产生的脉冲数n被预先计算出。
在步骤802时，判断总开关12是否合上，只要总开关12合上，过程就进行到步骤803，白步进马达9使往返装置8移到绕线的起始位置。总开关12如果根据在步骤802核准为断开的，则过程直接前进到步骤804，需要指出的是，总开关12在断开位置时绕线(电线)6的一端嵌入线圈架中。另外，当往返移动装置8位于不适当位置时，向右移动开关(右开关)16或向左移动开关(左开关)17被合上，以便由一个程序(未示出)调节往返移动装置8的位置。
在步骤804中进行核查以确定压力开关13是否合上，只要压力开关13合上，过程前进到步骤805，以确定线圈架定位滚轮3是否以预定的压力压住线圈架1，即压力开关13用于使线圈架定位滚轮3对线圈架1施加作用力(定位)和使定位滚轮3与线圈架1脱离(释放)。因此，随着压力开关13的第一次转换到接通状态，线圈架定位滚轮3压住线圈架1，而随着压力开关13的第二次转换到接通状态时线圈架定位滚轮3脱开线圈架1。所以，在步骤805，如果检测出线圈架定位滚轮3没有压住线圈架1，过程前进到步骤806以驱动线圈架定位滚轮3把需要压在它下面的线圈架1压住。反之，当测定出线圈架定位滚轮3已经压住线圈架1时，过程前进到步骤807以驱动线圈架定位滚轮3离开要松开的线圈架1。当压力开关13在步骤804检查出为切断状态时，过程直接前进到步骤808中。
在步骤808中，确定起动开关14是否接通。只要起动开关14接通，过程前进到步骤809以使主动轴马达的ON的标志FX置“1”该标志使主动轴的主轴马达5接通(FX=1)。另外，在步骤810确定停止开关15是否处于接通状态。只要停止开关15接通，过程前进到步骤811以使主动轴马达的ON标志FX置“0”使主动轴的主轴马达5切断(FX=0)，紧接着过程返回到步骤202。需提出的是，主动轴的主轴马达5根据标志FX由程序控制，该程序将在下面描述。
图11为对用于驱动主轴马达的主动轴进行控制的程序，该程序在设定的时间间隔，例如每4ms执行一次。在步骤901，确定主动轴马达的ON标志FX是“1”(主动轴接通控制)还是“0”(主动轴切断控制)。当FX=“1”时，由步骤902到906对驱动主轴马达5的主动轴作接通控制，当FX=“0”时，由步骤907至909对驱动主轴马达5的主动轴作切断控制。
需指出：在步骤902中根据下面将要描述的程序算出的线圈架绕线数计数器的C1确定绕线开始位置是否处于绕线初始阶段的以慢速开始的限度内〔C1＜C(以慢速开始的绕线数)〕。在步骤903确定绕线数计数器的C1是否表示线圈架1两个端部区域。当C1＜C(以慢速开始的绕线数)所在步骤904，通过D/A转换器提供给驱动电路111一个慢速开始的绕线速度SP1作为驱动主轴马达5的主动轴的速度SP。
另一方面，当绕线数计数器的C1表示线圈架两端范围时，则在步骤905通过D/A转换器110提供给驱动电路一个较低的速度SP2作为驱动主轴马达5的主动轴的速度SP，低速相对于最高速SPmax为一个给定比值(％)。当绕线数计数器的C1值既不是在慢速开始的限度内也不是线圈架1两端范围内，在步骤906通过D/A转换器110提供给驱动电路一个最高速度SPmax作为驱动主轴马达5的主动轴的速度SP。值得指出的是，在这种情况下，由于最大速度SPmax是由可变电阻18限定的，所以在步骤806中CPU103提供给D/A转换器110的指令实际上是一个比SPmax大得多的值。
此外，在步骤907中，根据主动轴的转动情况确定绕线数是否达到设定值，并确定转数的ON标志FX是否置“0”，在步骤908中，在绕线数尚未达到预定值时，把驱动主轴马达5的主动轴的速度调在慢速SP2上，在步骤909中，当匝数的预定值达到时，驱动主轴马达5的主动轴的速度SP，设定到零以使马达停止转动。也就是说，当主动轴马达ON的标志从“1”转换到“0”时，驱动主轴马达5的主动轴停止转动，从而使其转动逐渐地停止下来。然后，在步骤910该程序结束。
图9为用于本发明变压器绕线装置的线圈架检测器的输出和步进式旋转编码器的输出的一个实施例。从图9可以清楚地看到，当线圈架检测器7和旋转编码器5a在精确地工作时，线圈架检测器7输出的脉冲数与旋转编码器5a输出的脉冲数之间的关系保持在一个特定的恒定值上。
图12表示线圈架检测器7每输出一次，即线圈架1每旋转一周时就完成一个中断程序，步进式旋转编码器5a的最大输出值C2max在步骤1001和步骤1002中被设定。即在步骤1001确定值C2max是否已经设定，只要C2max未被设定，计数器的C2值在步骤1002中就被设定成值C2max。在步骤1003中确定计数器109的值C2是否大于比上述值C2max小的值C2max-α。当C2＜C2max-α时，就要考虑到线圈架检测器7上产生了振动。然后，程序跳到步骤1009。发生振动时会发出警报。
在与结束线圈1的一周旋转有关的步骤1004中计数器109的值C2就被清除。在步骤1005中计数器C1的记数增加到+1。在步骤1006确定值C1是否达到线圈架1的线圈架停止转数C1max。当C1＞C1max，主动轴马达的ON标记FX就在步骤7置零(FX=0),C1在步骤108中被清除掉。需指出的是当主动轴马达转动的ON的标记FX置零时，驱动主轴马达5的主动轴通过图11的步骤901、907、908和909被慢慢地停止下来。然后程序在步骤1009中结束。
图13为处理编码器输出的程序，即处理计数器109的数值C2。所示的程序在每个预定时间例如每4ms完成一次。计数器的值C2在步骤1001读出。在步骤1102，根据值C2控制往返移动装置8的变化。步骤1102的详细讨论将在下面进行。应指出，当线圈架检测器7由于失灵没产生输出时，用步骤1003至1005进行补偿。即在步骤1003，当计数器109的值C2大于线圈架1的设定输出值C2max的值C2max+β还要大时，即发现线圈架检测器7的输出出现失灵，之后在步骤1004，绕线计数器的C1就增加+1，而计数器109的值C2在步骤1105则被清除。需指出，在该情况下会发生报警。尔后程序在步骤1106结束。
图14为图13的住返移动变换控制步骤1102的详细程序。即在步骤1201，编码器输出值C2的步进值C2由ΔC2←C2-C20算出，这里C20是值C2紧前面的数。在步骤1202确定步进值ΔC2是否大于图10(图10-1)初始程序步骤801中预先已算出的脉冲数n。只要ΔC2＞n，在步骤1203中就有一个脉冲从步进马达9输出。然后在步骤1204中将步进值ΔC2清除以进行下一步循环。
另外，在步骤1205，为准备下一步循环，把计数器C2的值调成上述循环值C20，在步骤1206，确定往返移动装置8是否换向，即步进马达9的驱动方向是否要换向，这通过检验绕线计数器C1的值C1是否达到换向值来确定。只要判断出往返移动装置需要换向，程序就前进到步骤1207使步进马达5a的旋转方向倒过来。此后程序在步骤1208结束。
其后，参照附图15-17对图12-14的改型实施例进行描述。图15至17表示在线圈架1上绕线开始时的位置和绕线结束时的位置存在差别时的状态。即绕线的开始位置和绕线的结束位置之间有差别。在这种情况下，由绕线计数器C1的值C1max和计数器109的值C2s确定对驱动主轴马达5的主动轴的OFF控制。因此，在图15的程序中，没采用图12的步骤1006至1008，而在图16中采用了步骤1401至1404，往返移动转换控制步骤1102′也不同于图13的往返移动转换控制步骤1102，因此图14至图17的程序彼此间并不相同。
在步骤1401中，进行检测以确定绕线数计数器C1是否达到设定值C1max。在步骤1402中进行检验以确定编码器的输出值C2是否达到设定值C2s，只要C1＞C1max和C2＞C2s，主动轴马达的ON标记置“0”(FX=“0”)，以完成图11对驱动主轴马达5的主动轴的OFF的控制程序。
图17为说明图16的往返移动转换控制步骤1102′的详细过程的流程图。用图17的程序代替图14的程序来作往返移动变化控制。
在图17的步骤1501中，通过A/D转换器读出绕线角度检测器83的绕线角度θ。然后在步骤1502中，由Δθ←θ-θi-1计算出绕线角θ的变化值Δθ，这里θi-1为绕线角度θ紧前面的值。
在步骤1503中，确定绕线角度θ的变化值Δθ的绝对值是否大于换向角的变化值θmin。即判断绕线角θ的意外变化，由此即可确定绕线6是否与绕圈架1的一个法兰接触。只要测到绕线角θ有意外变化，过程就前进到步骤1504中，使步进马达9的旋转方向换向，因此使往返移动装置8换向。
在步骤1506和1507中，步进马达9进行稳定状态的工作。即在步骤1506中确定绕线角度θ的绝对值｜θ｜是否大于固定绕线角度θR。只要｜θ｜＞θR时，就给步进马达9发送一个脉冲，使绕线角度θ变成大致等于θR。在步骤1508中，所述的程序结束。
步骤1506和1507可以在一个比图14的步骤1206和1207更稳定的状态下定成往返移动的换向，因为步骤1206和1207中的往返移动换向取决于绕线的直径。需指出，尽管图17的步骤1503中的横向移动与绕线角度θ的意外变化有关，但可以加上一个用来确定绕线数是否达到比换向时的绕线计数器的值C1稍小的值的条件。
在上面描述的本发明的变压器线圈绕线装置的实施例中，采用了步进式旋转编码器，但也可以用绝对式旋转编码器。在这种情况下，图4的计数器9就不需要了。而旋转编码器本身的输出代表值C2(仅对特定码而言)。
如上所述，根据本发明，采用了摩擦旋转机构可使线圈架的生产成本降低，还可以以高速完成线圈的绕线操作，这有助于批量生产。所以也可以降低变压器的生产成本。另外，横向移动转变可以稳定进行，并且便于稳定地使横向移动转变换向。
在不超出本发明设想和构思的范围内，还可以构成本发明的许多不同实施例，应当指出的是本发明除了包括从属权利要求中限定的实施例之外还包括不局限于本说明书中所述的特定实施例。

Claims (17)

1．一种用于将绕线(6)绕在线圈架(1)上的变压器线圈绕线装置，包括：
通过线圈架(1)和旋转驱动机构(2c,2’c；2d,2’d)之间的摩擦力可旋转地驱动所述线圈架(1)的旋转驱动机构(2a至2d,2’a至2’d,3)；
装在线圈架(1)上的检测装置(7)；
根据检测装置(7)的输出对所述线圈架(1)的转数(C1)计数的计数装置(109)；
其特征在于还包括：
根据转数计数装置(109)的转数(C1)旋转地驱动所述旋转驱动机构(2a至2d,2’a至2’d)的驱动装置(5)；以及
根据所述转数计数装置(109)的转数(C1)，将所述绕线(6)的绕线角度保持在预定值的绕线往返移动装置(8,9,11)，其中所述线圈架(1)包括两个法兰，所述检测装置(7)包括在所述线圈架(1)的所述法兰之一上的至少一个标记(7a,7’a)，以及在所述线圈架(1)转动的一周内检测所述标记(7’a,7a)的检测器(7’b,7b)。
2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述的每个标记(7a)可以有由所述法兰上不设有所述标记(7a)的其它区域构成的不同的光反射系数，所述检测器(7b)检测由所述标记(7a)反射出的光强。
3．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述的每一个标记(7a)都有不同于所述法兰的其它无标记(7a)区域的特定颜色，所述检测器(7b)检测所述标记(7a)的颜色。
4．根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述的检测器(7’b)包括一磁性传感元件。
5．根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括：
检测所述绕线(6)的绕线角度的绕线角度检测器(83)；和
用于将检测的绕线角度保持在预定值上的绕线往返移动装置(9、11)。
6．根据权利要求5所述的装置，其特征在于还包括：
用以判断所述绕线角度发生意外变化的绕线角度意外变化判断装置；和
当检测到的绕线角度发生意外时，由所述绕线往返移动装置(9、11)使绕线角度换向的换向装置。
7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于还包括：
装在所述旋转驱动机构(2a-2d,2’a-2’d)驱动轴上的旋转编码器(5a)，根据所述旋转编码器(5a)的输出(C2)，可旋转地驱动所述旋转驱动机构(2a至2d,2’a至2’d)。
8．根据权利要求7所述的装置，其特征在于还包括：
在借助所述转数计数装置(109)检测对所述线圈架(1)每一周的检测时间内，对所述旋转编码器(5a)每一循环的输出数(C2max)进行存储的存储装置(105、106)；和
在所述旋转编码器(5a)接收所述检测装置(7)的输出信号后的输出数(C2)或输出值小于一个比每一循环的输出数(C2max)或输出值小的值(C2max-α)时，禁止所述转数计数装置(109)的转数增加的禁止装置(103)。
9．根据权利要求8所述的装置，其特征在于还包括：
用于对所述转数计数装置(109)的转数提供增量的转数校正装置(103)，在接收所述检测装置(7)的输出信号时，如果所述的旋转编码器(5a)的输出数(C2)或输出值大于一个比每个循环输出数(C2MAX)或输出值大的值(C2MAX+β)时，所述转数校正装置提供上述增量。
10．根据权利要求1-8所述的装置，其特征在于还包括：
装在所述旋转驱动机构(2a-2d,2’a-2’d)的驱动轴上的旋转编码器(5a)，根据所述旋转编码器(5a)的输出(C2)把所述绕线(6)保持在绕线角度。
11．根据权利要求9所述的装置，其特征在于还包括：
装在所述旋转驱动机构(2a-2d,2’a-2’d)的驱动轴上的旋转编码器(5a)，根据所述旋转编码器(5a)的输出(C2)把所述绕线(6)保持在绕线角度。
12．根据权利要求1-8所述的装置，其特征在于所述旋转驱动机构包括两对线圈架驱动滚轮(2a,2b,2c,2d,2a’,2b’,2c’,2d’)、一对线圈架定位滚轮(3)以及用于在上和下方向上移动所述线圈架定位滚轮(3)的定位滚轮移动装置(4)。
13．根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述旋转驱动机构包括两对线圈架驱动滚轮(2a、2b,2c,2d,2a’,2b’,2c’,2d’)、一对线圈架定位滚轮(3)以及用于在上和下方向上移动所述线圈架定位滚轮(3)的定位滚轮移动装置(4)。
14．根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述旋转驱动机构包括两对线圈架驱动滚轮(2a,2b,2c,2d,2a’,2b’,2c’,2d’)、一对线圈架定位滚轮(3)以及用于在上和下方向上移动所述线圈架定位滚轮(3)的定位滚轮移动装置(4)。
15．根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述定位滚轮移动装置包括气缸(4)。
16．根据权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述线圈架定位滚轮(3)被降低时，借助所述气缸(4)中的压力，使所述线圈架(1)和所述线圈架驱动滚轮(2a、2b、2c、2d；2a’、2b’、2c’、2d’)之间产生合适的磨擦力。
17．根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，当所述线圈架定位滚轮(3)被降低时，借助所述定位滚轮移动装置(4)的压力使所述线圈架(1)和所述线圈架驱动滚轮(2a、2b、2c、2d；2a’、2b’、2c’、2d’)之间产生合适的磨擦力。
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