CN2161976Y - 一种多轴数控绕线机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种多轴数控绕线机，采用单 片机、扫描显示/键盘控制电路和接口电路，通过软 件控制绕线机构运行。该绕线机具有断线检出和记 忆、移相调速、触发同步齐整排线、正反转计数等功 能。可以通过控制盒上的一系列功能键、方便的操 作。该机具有结构简单、故障率低、噪声小、效率高、 自动化程度高、绕线质量好等优点。

Description

本实用新型涉及一种多轴数控绕线机，适于绕制各种平行绕制的线圈，特别适于绕制磁电机线圈。

目前国内使用的绕线机，大多是自己改制的，有的用一只交流电机带动一只手摇式绕线机，或带动一只机械排线的绕线机，这类绕线机噪音大，计数不准，绕线质量低，劳动量大；有的绕线机虽然也采用微机控制（西北机械厂的J－801－2型，一次绕两只线圈）但效率低，无断线检出和记忆功能，用脚踏电位器调速，自动化程度不高，故障多。

本实用新型的目的在于提供一种能克服上述不足，具有断线检出、报警和记忆线圈圈数，绕线速度可控、能整齐排线，正、反转绕线都能计数等功能的数控式绕线机。

本实用新型的解决方案，是采用微处理机作控制中心，大规模集成电路作扫描显示／键盘控制器和接口电路，完成导线线径、圈数、线圈长度等数据的输入和显示，通过执行部件和相应的软件控制主电机带动多根平行安装的绕线轴，控制步进电机带动排线架；采用光电器件作断线检出和报警装置；采用可控硅移相触发控制主电机速度；采用装在绕线轴上的光电器件控制步进电机速度，使主电机与步进电机间协调的方法，达到同步整齐排线的目的；采用脚踏光控调速装置，通过调节光通量控制主电机速度等技术，实现本实用新型的多种功能。

下面结合附图对本实用新型的结构和原理作进一步说明。

图1为四轴数控绕线机示意图。

图2为控制盒面板示意图。

图3为控制电路方框图。

图4为断线检出和报警装置示意图。

图5为断线记忆电路图。

图6为主电机正、反转计数电路原理图。

图7为正、反转计数光盘示意图。

图8为脚踏光控调速装置示意图。

在图1中给出了四轴数控绕线机示意图。该机共有四套由绕线轴（1）、排线架（2）和由选线杆（8）、滑轮（15）、断线检出和报警装置（9）、过线轮（10）、过线孔（11）、线筒（12）组成的送线机构构成的绕线系统，每次可绕4只线圈。本图中只画出一套系统。绕线轴（1）由主电机（3）通过齿皮带（图中未画出）同步带动，线圈骨架（4）由夹具（5）固定在绕线轴（1）。排线架（2）由步进电机（6）通过齿皮带同步带动，进行均匀排线，排线长度由可调的限位开关决定。导线（13）从装在线筒（12）中的线轴（14）上拉出，经过线孔（11）、过线轮（10）、断线检出和报警装置（9）、送线杆（8）端部的滑轮（15）、排线架（2），到达线圈骨架（4）上。对主电机（3）、步进电机（6）及整机运行进行控制的电子控制电路装在控制盒（16）中，控制电路以单片机8098作为控制中心，大规模集成电路8279作为扫描显示／键盘控制电路、8255作为接口电路，以及其它电路组成。将绕制线圈的导线线径、线圈圈数、线圈长度等数据，通过键盘输入到控制电路中，即可启动开关自动进行绕线。如果需要手工控制绕线速度，可通过设置在机架（17）下方的脚踏光控调速装置（18）进行控制。该绕线机具有正、反转绕线计数、排线架前送、后送、点动、检查、断线检测、记忆和报警、脚踏光控调速等功能。

图2是控制盒（16）的面板布置图。控制盒（16）中装有控制绕线机运转、实时显示绕线过程和出错报警等功能的电子线路。在控制盒（16）的面板上装有显示导线线径和圈数的显示器（19），予置导线线径和线圈圈数的键盘（20）、断线报警灯（21）、功能状态按键（22）。显示器（19）共7位，前两位显示线径，在检查断线时也显示轴号，后5位显示绕制的圈数。键盘（20）用来输入使用的导线线径和要绕制的圈数。功能键（22）在某键按下时，该键的指示灯点亮。各键的功能如下：“正转”表示启动后主电机正转；“反转”表示主电机反转；“程控”表示绕线机由程序自动控制，以程序议定的方式进行绕线，“手控”表示由操作者自控转速，此时操作者用脚踏光控调速装置（18）控制；“前送”表示排线架（2）向前移动；“后送”表示排线架（2）向后移动；“启动”表示启动机器开始运行，“刹车”表示绕制中间停车；“奌动”表示仅使排线架（2）移动一点距离；“清零”表示显示器（19）中的显示值清零，可以重新绕制；“检查”用于检查断线线圈的轴号和已绕好的圈数。

图3为控制电路方框图。绕线机的控制部分以单片机8098为核心（23），8279为扫描显示／键盘控制器（24）、8255为接口电路（25），以及传感器和隔离电路组成的。由数字键盘（20）和功能状态键盘（22）输入的信号，经扫描显示／键盘控制器（24）输入到单片机（23）中。由单片机（23）经光电隔离器件向主电机（3）发出驱动信号，单片机（23）同时经接口电路（25）和光电隔离器件向步进电机（6）发出驱动信号。在绕制过程中的圈数计数信号、断线信号和限位信号经接口电路（25），送到单片机（23），并经扫描显示／键盘控制器（24），送到显示器（19）中显示出相应的参数。脚踏光控调速装置（18）输出的控制信号，也送到单片机（23）中，用来控制主电机（3）运转。为均匀排线，步进电机（6）的转速要与绕线轴（1）的转速相匹配，以带动排线架（2）以相应的速度移动。绕线轴（1）每转一圈输出4个信号，单片机（23）根据线径计算出两个信号间隔中步进电机（6）应走的步数（步当量为0.01mm），使步进电机（6）带动的排线架（2）在绕线轴（1）每转一圈正好走一个线径的距离，减小累计误差。

图4为断线检出和报警装置示意图，图5为断线记忆电路。该装置按装在每套送线机构的活动关节部位，由与送线杆（8）固定在一起的光电盘（27）、光电开关（28）、与光电盘（27）活动联接的固定板（31）、拉紧送线杆（8）的弹簧（30）组成。光电开关（28）的输出线接在接口电路（25）的PA0～PA3口。光电盘（27）的边缘部分有一缺口（29）、在无导线拉紧时，送线杆（8）因弹簧（30）的拉力带动光电盘（27），使缺口（29）正好对准光电开关（28），此时光电开关（28）输出高电平，报警装置处于初始合法状态。当绕线机绕线时，由于导线（13）的拉力送线杆（8）被拉下，使缺口（29）离开光电开关（28），此时光电开关（28）输出低电平，表示绕线机处于正常绕线状态。在绕线中若发生断线，送线杆（8）复位，缺口（29）又对准光电开关（28），使其输出高电平，此时发出断线声光报警信号，同时把断线轴号、绕制的圈数信息经接口电路（25）存贮到单片（23）中，没有断线的轴仍继续绕线和计数。在该组线圈绕制完毕后，可用“检查”键查出断线轴的轴号和已绕制的圈数。

图6为主电机正、反转计数电路原理图，图7为提供正、反转计数信号的光盘示意图。该装置可以在主电机正、反转时都能发出中断信号，通知单片机开始计数，并且在缺口通过时只发出一次中断和提供查询。该装置有一个光盘（32），固定在绕线轴（1）上，在其圆周边缘上均匀分布有四个缺口（33），在一块固定板上装有2只光电开关（34、35），其输出线接在接口电路（25）的PA6、PA7口。缺口（33）的宽度比两只光电开关（33、35）的间距稍宽。绕线轴（1）转动时带动光盘（32）转动，当一个缺口（33）转到第一只光电开关（34）时，该光电开关导通，输出“0”电平，同时与非门（26）输出高电平，产生单片机所需的中断信号。当第二只光电开关（35）也在缺口内时，该光电开关导通，输出“0”电平，此时两只光电开关处于同时导通的阶段，与非门（26）仍输出高电平。当光盘（32）继续转动，使光电开关（34）关断，输出高电平时，因光电开关（35）仍输出低电平，故与非门（26）仍输出高电平。当光电开关（35）被关断，也输出高电平时，与非门（26）输出低电平，为下一次计数中断作好了准备。为消除接口电路8255（25）与与非门CD4093（26）间阈值电平不一致而引起的计数误差，采用软件中断与延时查询相结合的方法。在收到中断请求信号后，查询8255（25）的PA6、PA7口，若无一为低电平，就延时等待，直到某一口降为低电平为止。根据两只光电开关发出信号先后、可以判断出主电机是正转还是反转，相应的进行加计数或减计数。

图8为脚踏光控调速装置示意图。该装置是通过控制光电开关光通量的大小来调节电位输出，以代替常用的电位器调速的方法，达到电机调速的目的。该装置是由带狭缝（36）的圆盘（37）、光电开关（38）、拉紧圆盘（37）的弹簧（39）、连接圆盘（37）和脚踏板（40）的带子（41）组成。狭缝（36）的宽度由小逐渐增大，光电开关（38）位于狭缝（36）的窄小端，狭缝（36）的中心线与光电开关（38）在圆盘（37）的同一圆周上。当踏动脚踏板（40）带动圆盘（37）转动时，光通量逐渐改变，使控制主电机转速的电压随之改变，达到调速的目的。

本实用新型采用光电隔离器件将电机与控制电路分开，使强电与弱电隔离，以确保人身安全。

本实用新型的实施例是四轴数控绕线机，一次可绕4只线圈；线圈的圈数可到99999±5圈；平绕无层间绝缘线圈时，排线长度为7－40mm；适应导线线径为0.08－－0.3mm；电机的最大转速为5000转／分，可无级调速。本实用新型的多轴数控绕线机，与现有技术相比具有操作简单，自动化程度高；噪声低；效率高；劳动强度低；绕制质量高等优点，并且有断线检出、记忆和报警；正反转计数、光控调速等多种功能。

Claims (5)

1、一种多轴数控绕线机，有多根平行安装的绕线轴(1)，由一只主电机(3)通过齿皮带同步带动；在每根绕线轴(1)的上方都有一只排线架(2)，由同步电动机(6)通过齿皮带同步带动，前后纵向移动；与每一组绕线轴和排线架对应的都有一套送线机构，送线机构由送线杆(8)、断线检出和报警装置(9)、过线轮(10)、过线孔(11)、线筒(12)组成；在绕线机机架(17)的下方装有用于手动调速的脚踏光控调速装置(18)；在绕线机的控制盒(16)中装有以单片机为控制中心，采用大规模集成电路作为扫描显示/键盘控制电路和接口电路，进行实时显示、报警、输入数据和操作的键盘装置；线圈骨架(4)由夹具(5)固定在绕线轴(1)上，其特征是：单片机(23)通过扫描显示/键盘控制器(24)与输入线径、圈数、的数字键盘和输入工作状态的功能键盘以及脚踏光控调速装置(18)连接，通过光电隔离器件连接主电机(3)；单片机(23)通过接口电路(25)与断线检出和报警装置(9)、限位器、主电机的正反转计数电路连接；单片机(23)通过接口电路(25)，经光电隔离电路与步进电机(6)相联。

2、根据权利要求1所述的一种多轴数控绕线机，其特征是：断线检出和报警装置（9）装在送线机构的关节处，由带缺口（29）的光电盘（27）、光电开关（28）、弹簧（30）组成，光电盘（27）与送线杆（8）固定在一起，光电盘（27）与关节间是活动连接的，在没有导线牵动的状态下，由于弹簧（30）拉紧送线杆（8），使缺口（29）对准光电开关（28），光电开关（28）的输出端连接在接口电路（25）的PA0－PA3口。

3、根据权利要求1所述的一种多轴数控绕线机，其特征是：脚踏光控调速装置（18）是由带狭缝（36）的圆盘（37）、光电开关（38）、拉紧圆盘（37）的弹簧（39）、连接圆盘（37）与脚踏板（40）的带子（41）组成，狭缝（36）的中心线与光电开关（38）位于圆盘（37）的同一圆周上，狭缝（36）的宽度由小逐渐变大，光电开关（38）在初始状态下位于狭缝（36）的窄小端，其输出线与单片机（23）的ACH6口连接。

4、根据权利要求1所述的一种多轴数控绕线机，其特征是：主电机正、反转计数装置是由固定在绕线轴（1）上的光盘（32）、光电开关（34、35、）组成的，光盘（32）的圆周上均匀分布有4个缺口（33），其宽度比两只光电开关（34、35）的间距稍大，光电开关的输出线接到接口电路（25）的PA6、PA7口。

5、根据权利要求1所述的一种多轴数控绕线机，其特征是：采用光电隔离器件对强电和弱电电路进行隔离。

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