CN107976957A - 复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置及其方法，该同步控制装置可内建于自动绕线机内部，包含有一人机界面、一控制器、一绕线臂驱动器群组及一伺服张力器驱动器；使用者可根据制品需求在该人机界面编辑排程参数，使控制器产生一组绕线机指令及一组张力调整指令，其中，绕线机指令可控制绕线臂驱动器群组执行各种绕线动作，该张力调整指令控制伺服张力器驱动器而改变该复合式伺服张力器，通过同步控制自动绕线机及该复合式伺服张力器，任何的绕线需求都可同步提供合适的张力，以满足具有复合式绕线型态的制品需求。

Description

复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置及其方法

技术领域

本发明关于一种张力器及自动绕线机的控制装置及方法，特别是指一种同步控制伺服张力器及自动绕线机的控制装置及方法。

背景技术

自动绕线机根据其制作产品的种类及功能而可区分为多种机型种类，例如应用于制作直流无刷电机及磁阻伺服电机的定子，或制作直流电机及串激电机的转子电枢绕线。

在制作线圈产品时，漆包线首先经过一张力器之后再传送到自动绕线机，使漆包线在绕线的过程中维持适宜的张力，以确保绕制完成的线圈松紧适度，紧密饱满。相反的，若漆包线材在绕线过程中的张力无法维持稳定，有可能使得线圈松紧不一，无法符合制品的电气特性规范，例如电阻值、电感值未能符合规定。

传统的张力器是属于机械式张力器，内部具有供操作人员手动调整张力的元件，例如弹簧、支杆等机械元件的位置。但操作人员无法在绕线的过程中全程监控张力器，往往是每间隔一段时间才会观察是否有需要调校，且每次调校时还需要停止自动绕线机的运作，影响生产的效率。若张力器的状态发生改变，恐无法即时发现异常的张力情况，导致后续生产制造出来的成品品质不佳。

此外，机械式张力器是独立在自动绕线机之外的设备，只依据设定好的张力值固定维持线材的松紧程度，在绕线过程中并无法根据产品需要任意动态调整张力状态，对于复杂的绕线产品并不适用。例如需要在绕线过程中变化线速、张力时，即无法配合自动绕线机同步自我调整。

发明内容

鉴于传统张力器无法配合自动绕线机的绕线型态而提供不同张力值，本发明的主要目的是提供一种“用于伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置”，可同步控制伺服张力器配合自动绕线机的绕线、缠线或换极等型态而自动变化相应的张力值及绕线速度，以灵活运用于具有复合式绕线型态的产品需求。

为达成前述目的，该复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置包含有：

一人机界面，供使用者输入排程参数及显示自动绕线机的工作状态；

一控制器，连接该人机界面，根据该排程参数产生一组绕线机指令及一组张力调整指令并接收由该复合式伺服张力器提供的一反馈张力值；

一绕线臂驱动器群组，包含有多个驱动器，各驱动器连接该控制器，用于控制该自动绕线机的绕线臂；

一伺服张力器驱动器，连接该控制器，用于控制该复合式伺服张力器；

其中，该组绕线机指令传送至绕线臂驱动器群组中的各驱动器，该组张力调整指令传送至该伺服张力器驱动器，该组绕线机指令及该组张力调整指令同步控制该自动绕线机及该复合式伺服张力器执行绕线作业。

在其中一种实施例中，该组绕线机指令包含有多个在不同动作时段的作业指令，该组张力值调整指令包含有分别对应该不同动作时段的多个张力值，其中，该控制器判断该反馈张力值是否符合对应动作时段的张力值。

在其中一种实施例中，该分别对应不同动作时段的多个张力值为根据线径所设定的安全张力值。

在其中一种实施例中，该分别对应不同动作时段的多个张力值为自订张力值。

在其中一种实施例中，该绕线臂驱动器群组中包含一换极轴驱动器、一左右轴驱动器、一上下轴驱动器、一前后轴驱动器及一绕线轴驱动器。

在其中一种实施例中，该作业指令包含绕线指令、缠线指令及换极跨线指令。

在其中一种实施例中，该组张力值调整指令包含有分别对应该不同动作时段的绕线速度。

本发明还提供一种复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制方法，包含：

根据使用者编辑的排程参数产生一组绕线机指令及一组张力调整指令；

分别传输该组绕线机指令及该组张力调整指令至一自动绕线机及一复合式伺服张力器；

其中，该组绕线机指令及该组张力调整指令同步控制该自动绕线机及该复合式伺服张力器执行绕线作业。

在其中一种实施例中，该组绕线机指令包含有多个在不同动作时段的作业指令，该组张力值调整指令包含有分别对应该不同动作时段的多个张力值。

在其中一种实施例中，该分别对应不同动作时段的多个张力值为根据线径所设定的安全张力值或自订张力值。

本发明由单一个同步控制装置来同时驱动自动绕线机及复合式伺服张力器，绕线机指令及张力调整指令根据所需的绕线型态互相对应配合，因此在不同的时机点都可准确控制伺服张力器同步提供合适的张力，以满足具有复合式绕线型态的制品需求。该同步控制装置可通过该人机界面显示该自动绕线机的即时工作数据，并加以记录存储以供需要时进行分析，该同步控制装置同时自动监控该自动绕线机的工作状况，可根据反馈张力值判断有无张力异常或断线，于发生异常时发出警告信息。

附图说明

图1：本发明同步控制装置的电路方块图。

图2：本发明的绕线机指令与张力调整指令的示意图。

附图标号

100 自动绕线机

200 复合式伺服张力器

210 交流伺服电机

10 同步控制装置

11 人机界面

12 控制器

13a 换极轴驱动器

13b 左右轴驱动器

13c 上下轴驱动器

13d 前后轴驱动器

13e 绕线轴驱动器

13f 伺服张力器驱动器

14 报警元件

具体实施方式

请参考图1所示，本发明的同步控制装置10可设置于一自动绕线机100的内部，同步控制该自动绕线机100以及一复合式伺服张力器200。该复合式伺服张力器200有别于传统机械式张力器，其内部具有一交流伺服电机210，通过改变该交流伺服电机210的运转，如转速或转向，可改变该复合式伺服张力器200施加在线材上的张力状态，该交流伺服电机210可提供一反馈张力值给自动绕线机100。在另一实施例中，在该复合式伺服张力器200内亦可设置一张力感测器，由该张力感测器检测线材的即时张力。

该同步控制装置10包含有一人机界面11、一控制器12、多个驱动器13a-13f。

该人机界面11可供操作人员输入或编辑排程参数，也可显示自动绕线机100的即时工作状态，例如显示该复合式伺服张力器200感测到的反馈张力值，本实施例该人机界面11为一触控式人机界面。

该控制器12连接该人机界面11且接收由复合式伺服张力器200提供的反馈张力值，可即时监控目前线材的张力值是否发生异常改变、断线或是未符合设定的张力值等情形，若是有异常情形发生，控制器12可发出一警告指令，由该人机界面11显示出一警告信息，或是利用该警告指令驱动设置在该自动绕线机100上的一警报元件14，由该警报元件14发出该警告信息。该控制器12亦可在绕线过程中，全程纪录反馈张力值，以供日后有需要时调阅分析，例如供研发人员分析制品或机台发生异常的可能原因。

当操作人员针对线圈产品自订排程参数，控制器12可根据该排程参数产生一组绕线机指令P1及一组张力调整指令P2，这两组指令P1、P2分别传送到该自动绕线机100及该复合式伺服张力器200，以达到同步控制自动绕线机100及该复合式伺服张力器200的机构共同执行绕线动作，制作出线圈产品。关于该控制器12所输出的绕线机指令P1、张力调整指令P2，于后文有更详细的说明。

该多个驱动器13a-13f连接该控制器12，根据控制器12输出的指令各自分别驱动该自动绕线机10内部的对应轴具，本实施例的驱动器包含有一绕线臂驱动器群组及一伺服张力器驱动器13f。绕线臂驱动器群组13a-13可包含有一换极轴驱动器13a、一左右轴驱动器13b、一上下轴驱动器13c、一前后轴驱动器13d、一绕线轴驱动器13e，当然用于制作不同种类线圈产品的自动绕线机，可具有其它不同的驱动器，在此实施例中以制作电机定子线圈的自动绕线机10作为范例说明。

其中，该伺服张力器驱动器13f根据张力调整指令P2控制该复合式伺服张力器200。绕线臂驱动器群组中的该换极轴驱动器13a、左右轴驱动器13b、上下轴驱动器13c、前后轴驱动器13d、绕线轴驱动器13e等根据绕线机指令P1共同控制该自动绕线机的100的绕线臂运作，决定绕线的速度、送线、拉线、缠线、跨极等作业。

请参考图2所示，表示本发明的绕线机指令P1与张力调整指令P2的示意图。在制作线圈产品时，不同的线圈产品有其特定的绕线排程，所谓的绕线排程是指多个动作时段的组合。举例来讲，欲进行制作时，可能是重复或交替在不同动作时段T1～T4中执行绕线、缠线、换极跨线等作业，其中绕线机指令P1即包含可以控制对应的驱动器执行相关的送线、拉线、缠线、跨极等作业指令。绕线排程即是这些动作时段T1～T4的依序组合，例如，操作人员可在每个动作时段T1～T4中指定对应的张力值及绕线速度，该张力值可以是一预设张力值或是一自订张力值。预设张力值是预先存储在控制器12的内部，可供使用者直接选用，预设张力值是针对不同线径的线材分别预设合理的安全张力值，例如在研究开发新制品时，可供研发人员先以安全张力值执行绕线作业。自订张力值是由操作人员根据线材的实际情况而自行设定。

本发明因为可允许操作人员编辑同步执行的排程参数，故具有以下特点：

一、在进行绕线时，可依拐弯抹角的多段绕线路径分别设定合适的多段张力。例如在使用较粗的线径时，使用较大的张力配合模具设定多段张力，可使模具不易摇晃，制品上的线包会更加整齐。

二、在对接脚(PIN脚)进行缠线时，可设定向前寸送线，产生稳定的微张力。因为不合适的缠线张力容易造成接脚歪斜，若设定伺服寸送，可提供合适的微张力。

三、换极跨线时，可设定不同于绕线、缠线的张力。因为在换极抽头时，使用较小的张力可避免定子取出不易的问题。

四、依据线速快慢，自动补偿张力。线包越大或线速越快时，可根据线速自动调整张力，避免线材因张力过大而过度拉伸导致断线或表面绝缘漆破裂，例如图2在动作时段T2中，可对应高速绕线及低速绕线分别指定张力值B1、张力值B2。

五、可记录异常断线位置。因为同步控制装置10是同步控制自动绕线机100及复合式伺服张力器200进行作业，在任何一个动作时段发生断线问题时，即可得知该动作时段对应的绕线作业，从而分析出制品容易发生绕线异常的部位。

六、操作人员不必手动调校张力，减少停机调校机率，可提高生产效率。

七、同步控制装置10可以同时间显示自动绕线机100的工作数据及记录该工作数据，当判断自动绕线机100发生异常时，也可立即显示异常警告。

Claims (10)

1.一种复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，包含有：

一人机界面，供使用者输入排程参数及显示自动绕线机的工作状态；

一控制器，连接该人机界面，根据该排程参数产生一组绕线机指令及一组张力调整指令，且接收并存储由该复合式伺服张力器提供的一反馈张力值；

一绕线臂驱动器群组，包含有多个驱动器，各驱动器连接该控制器，用于控制该自动绕线机的绕线臂；

一伺服张力器驱动器，连接该控制器，用于控制该复合式伺服张力器；

其中，该组绕线机指令传送至绕线臂驱动器群组中的各驱动器，该组张力调整指令传送至该伺服张力器驱动器，该组绕线机指令及该组张力调整指令同步控制该自动绕线机及该复合式伺服张力器执行绕线作业。

2.如权利要求1所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，该组绕线机指令包含有多个在不同动作时段的作业指令，该组张力值调整指令包含有分别对应该不同动作时段的多个张力值，其中，该控制器判断该反馈张力值是否符合对应动作时段的张力值。

3.如权利要求2所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，该分别对应不同动作时段的多个张力值为根据线径所设定的安全张力值。

4.如权利要求2所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，该分别对应不同动作时段的多个张力值为自订张力值。

5.如权利要求1至4中任一项所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，该绕线臂驱动器群组中包含一换极轴驱动器、一左右轴驱动器、一上下轴驱动器、一前后轴驱动器及一绕线轴驱动器。

6.如权利要求5所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，该作业指令包含绕线指令、缠线指令及换极跨线指令。

7.如权利要求5所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制装置，其特征在于，该组张力值调整指令包含有分别对应不同动作时段的绕线速度。

8.一种复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制方法，其特征在于，包含：

根据使用者编辑的排程参数产生一组绕线机指令及一组张力调整指令；

分别传输该组绕线机指令及该组张力调整指令至一自动绕线机及一复合式伺服张力器；

其中，该组绕线机指令及该组张力调整指令同步控制该自动绕线机及该复合式伺服张力器执行绕线作业。

9.如权利要求8所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制方法，其特征在于，该组绕线机指令包含有多个在不同动作时段的作业指令，该组张力值调整指令包含有分别对应该不同动作时段的多个张力值。

10.如权利要求9所述的复合式伺服张力器及自动绕线机的同步控制方法，其特征在于，该分别对应不同动作时段的多个张力值为根据线径所设定的安全张力值或自订张力值。