TW201521329A - 繞線機主動式張力控制裝置 - Google Patents

Abstract

本創作是關於一種繞線機主動式張力控制裝置，係用以設置於一包含有控制裝置的繞線機上，該繞線機主動式張力控制裝置包含一繞線張力控制組與一繞線張力感測組，藉由控制裝置依據繞線張力感測組之感測器感測繞線線材張力量值，主動改變繞線張力控制組之伺服馬達繞線之轉速而即時地調整繞線線材之張力大小值，使繞線之張力控制穩定，並藉由適當地繞線張力量值之供給，避免線材於繞線過程中斷裂或被過度拉伸，且能免除習知被動式張力控制裝置需經驗法則調整適當張力量值之問題。

Description

繞線機主動式張力控制裝置

本創作係關於一種馬達定子/轉子繞線機之繞線張力控制裝置，尤指一種應用於所述馬達定子/轉子繞線機上之主動式張力控制裝置之創作。

在馬達的製造的過程中，馬達定子/轉子的自動化繞線，向來為馬達製程中相當重要的一環，除了可以提高整體產能外，亦可達到穩定的繞線品質要求。因此，專用於馬達定子/轉子繞線之繞線機良劣，對於馬達繞線品質具有舉足輕重之影響。尤其是，欲使馬達定子/轉子之繞線呈現緊緻並排以期達到高佔槽率時，除了繞線機必需具備良好的定位控制，另需考慮繞線過程中繞線張力對於繞線品質之影響。換言之，適當的繞線張力量值可使捲繞線材平順地被拉引至欲繞線的定子/轉子溝槽內，且使捲線線圈排列更為緊實，而達到高佔槽率之目的。同時，亦可藉由適當地繞線張力量值供給，避免線材於繞線過程中斷裂或被過度拉伸造成阻抗增加的情形。

目前馬達定子/轉子自動化捲繞設備中，傳統使用的張力控制/調節裝置多為被動式型態，即為配置機械式張力裝置(如跳動臂)。使用者可依馬達之規格及線材線徑調整繞線張力大小值。此種被動式張力控制架構之張力大小值，一經設定後，即無法隨著捲繞狀態來調整，僅可透過其機械架構中之彈簧緩衝來微調，而使用者大多需要依據經驗法則來調整繞線張力之範圍。

前述傳統機械式繞線張力控制/調節裝置，尚無法達到高繞線精度。如圖5所示，係揭示目前使用傳統被動式繞線張力控制裝置產生的張力變動圖，由圖式揭示的張力變動情形可知，其真實張力量值約介於0.6kgw~1.2kgw之間，其張力量值變動幅度偏大。因此，對於某些較高產品規格要求馬達產品，該繞線機則須使用可調整磁滯煞車之張力調節裝置來控制張力值大小，方能提升馬達之繞線精度。如我國公告I225263號發明專利案揭示之「繞線機之張力裝置及磁滯制動器之控制器」，其相較於傳統機械式張力裝置，該可調整磁滯煞車之張力調整裝置雖提供多段不同之張力量值設定功能，然而，對於張力調節上仍需透過輔助跳動臂等機構來進行張力微調。一般而言，此類型裝置張力設定係以開迴路型態為主，存在無法即時調變張力值之缺點，此外，進行繞線張力調整時，仍需由使用者依靠經驗法則或對照表來手動調整，而屬被動式型態，難以達到較佳的繞線張力控制效果。

本創作之主要目的在於提供一種繞線機主動式張力控制裝置，希藉此創作，解決現有繞線機被動式張力控制效果不佳之缺點。

為達成前揭目的，本創作所提出之繞線機主動式張力控制裝置係用以設置於一包含有控制裝置的繞線機上，該繞線機主動式張力控制裝置係包含：一繞線張力控制組，其包含有一第一滾輪、一第二滾輪以及一伺服馬達，所述伺服馬達電性連接所述控制裝置，且具有一驅動軸連接第一滾輪，第二滾輪設置於第一滾輪上方，用以驅動第一滾輪輸送繞線機之繞線線材；一繞線張力感測組，係接續於繞線張力控制組之後，該繞線張力感測組包含一被動滾輪以及一感測器，感測器結合被動滾輪，感測器電性連接所述控制裝置，被動滾輪提供通過繞線張力控制組之繞線線材繞設其上，使控制裝置能依據感測器感測繞線線材張力量值，而改變伺服馬達驅動第一滾輪之轉速以調整繞線線材之張力。

藉由前揭繞線機主動式張力控制裝置之創作，其相較於先前技術之優點是：本創作係透過結合一繞線張力控制組與一繞線張力感測組，利用該繞線張力控制組中之伺服馬達在繞線機之控制裝置之控制下，依據繞線張力感測組所感測繞線線材張力量值，而改變伺服馬達驅動第一滾輪之轉速，以主動型態即時調整繞線時之張力大小值。相較於傳統被動類型裝置，本創作除了能避免繞線線材因張力過大斷裂外，亦可免除被動式裝置需經驗法則調整適當張力量值之問題。

如圖1所示，係揭示本創作繞線機主動式張力控制裝置之一實施例的示意圖。所述繞線機主動式張力控制裝置係用以設置於一包含有控制裝置的繞線機上，該繞線機主動式張力控制裝置係包含一繞線張力控制組10與一繞線張力感測組20，使所述控制裝置能依據繞線張力感測組20所感測之繞線線材張力量值，而控制繞線張力控制組10調整繞線線材之張力。

如圖1所示，所述繞線張力控制組10係包含一第一滾輪11、一第二滾輪14以及一伺服馬達12，所述伺服馬達12電性連接所述控制裝置，使伺服馬達12能由控制裝置控制其啟動旋轉的時機及轉速。伺服馬達12具有一驅動軸，驅動軸連接第一滾輪11，第二滾輪14設置於第一滾輪11的上方，第一滾輪11及第二滾輪14以其外輪面提供繞線表面，使伺服馬達12能驅動第一滾輪11並配合第二滾輪14輸送繞線機之繞線線材。於本實施例中，所述繞線張力控制組10係組設於一機架13上，該機架13可為繞線機之機台的一部分；或者，機架13亦可為一獨立的部件，再設置於繞線機之機台上或機台一側。

如圖1及圖2所示，所述繞線張力控制組10之第一滾輪11及第二滾輪14係繞線表面為橡膠材質的滾輪，所述繞線張力控制組10還包含有一驅動器15，驅動器15連接第二滾輪14，且受控於所述控制裝置而能帶動第二滾輪14相對於第一滾輪11位移。於本實施例中，所述驅動器15為受控於控制裝置的氣壓閥，所述驅動器15亦可以其他可驅動第二滾輪14位移的驅動構件取代之。

如圖1所示，所述繞線張力感測組20係接續於繞線張力控制組10之後，該繞線張力感測組20包含一被動滾輪21以及一感測器22，感測器22結合被動滾輪21，感測器22電性連接所述控制裝置，被動滾輪21提供通過繞線張力控制組10之繞線線材繞設其上，使控制裝置能依據感測器22感測繞線線材張力量值，而改變伺服馬達12驅動第一滾輪11之轉速以調整繞線線材之張力。於本實施例中，繞線張力感測組20可與繞線張力控制組10一同組設於該機架13上，或者，繞線張力感測組20設置於一基座27上，藉由該基座27設置於繞線機之機台上或機台一側。

如圖1所示，前述之繞線張力感測組20中，所述感測器22可為荷重式感測元件，並設於被動滾輪21下方連接被動滾輪21，用以感測繞線線材施加於被動滾輪上的張力；或者，所述感測器亦可改用如光學尺等感測元件，並連接被動滾輪，達到感測繞線線材施加於被動滾輪上的張力之目的。

如圖1所示，所述繞線張力感測組20還包含有複數輔助滾輪23，所述複數輔助滾輪23分別設置於被動滾輪21鄰近繞線張力控制組10之一側與遠離繞線張力控制組10之一側，提供繞線線材繞過於輔助滾輪23上。再者，所述繞線張力感測組20還包含有一惰輪24與一具有彈性元件26的輔助跳動臂25，惰輪24裝設於輔助跳動臂25上，惰輪24位於被動滾輪21鄰近繞線張力控制組10之一側且位於被動滾輪21的下方位置，使繞線線材先繞過惰輪24再繞設於被動滾輪21上。

藉由前揭主動式張力控制裝置之創作，當其應用於馬達定子/轉子繞線製程的繞線機時，該主動式張力控制裝置係設置於繞線機之線材供給機構與繞線機構之間，如圖3所示，線材供給機構所輸出的繞線線材30依序通過該主動式張力控制裝置的繞線張力控制組10與繞線張力感測組20後，再連接至繞線機構處，另於繞線機之控制裝置中依據馬達產品之規格及線材線徑等條件設定繞線張力命令。於進行繞線過程中，利用控制裝置依據繞線張力感測組20之感測器22所感測到施力於被動滾輪21上的真實繞線線材張力量值，與控制裝置設定的繞線張力命令比較，再由控制裝置依據真實繞線材張力量值相對於張力命令之差值，而即時改變伺服馬達12驅動第一滾輪11輸送繞線線材30之轉速，以主動型態即時調整繞線時之張力大小值。

本創作經實際測試，該主動式張力控制裝置所產生之繞線張力控制變動情形如圖4所示，其中控制裝置設定之張力命令為繞線張力量值為1kgw之條件下（圖4中指向張力1kgw位置的水平線A），實際測試的真實張力（圖4所示的連續曲線B）變動情形可控制於0.8kgw~1.2kgw之間，特別是，經過數秒（如第8秒後）之後，其控制後的真實張力量值已達到驅近於張力命令（1kgw）之穩定張力量值。相較於圖5揭示之傳統被動式繞線張力控制裝置所產生之張力變動幅度（0.6kgw~1.2kgw），本創作以其主動式張力控制手段確可穩定的張力控制，達到提升繞線張力控制之精度，有效改善馬達繞線品質之功效目的。同時也能夠避免繞線線材於繞線過程中因張力過大而斷裂或被過度拉伸造成阻抗增加等情形。

10‧‧‧繞線張力控制組
11‧‧‧第一滾輪
12‧‧‧伺服馬達
13‧‧‧機架
14‧‧‧第二滾輪
15‧‧‧驅動器
20‧‧‧繞線張力感測組
21‧‧‧被動滾輪
22‧‧‧感測器
23‧‧‧輔助滾輪
24‧‧‧惰輪
25‧‧‧輔助跳動臂
26‧‧‧彈性元件
27‧‧‧基座
30‧‧‧繞線線材
A‧‧‧水平線
B‧‧‧連續曲線

圖1係本創作繞線機主動式張力控制裝置之一實施例的平面示意圖。圖2係圖1所示繞線機主動式張力控制裝置實施例中，第二滾輪受驅動器帶動與第一滾輪脫離之平面示意圖。圖3係圖1所示繞線機主動式張力控制裝置實施例之使用狀態參考圖。圖4係本創作繞線機主動式張力控制裝置實際測試之張力變動圖。圖5係傳統被動式張力控制裝置實際測試之張力變動圖。

10‧‧‧繞線張力控制組

11‧‧‧第一滾輪

12‧‧‧伺服馬達

13‧‧‧機架

14‧‧‧第二滾輪

15‧‧‧驅動器

20‧‧‧繞線張力感測組

21‧‧‧被動滾輪

22‧‧‧感測器

23‧‧‧輔助滾輪

24‧‧‧惰輪

25‧‧‧輔助跳動臂

26‧‧‧彈性元件

27‧‧‧基座

30‧‧‧繞線線材

Claims (10)

1. 一種繞線機主動式張力控制裝置，係用以設置於一包含有控制裝置的繞線機上，該繞線機主動式張力控制裝置係包含：一繞線張力控制組，其包含有一第一滾輪、一第二滾輪以及一伺服馬達，所述伺服馬達電性連接所述控制裝置，且具有一驅動軸連接第一滾輪，第二滾輪設置於第一滾輪上方，用以驅動第一滾輪輸送繞線機之繞線線材；一繞線張力感測組，係接續於繞線張力控制組之後，該繞線張力感測組包含一被動滾輪以及一感測器，感測器結合被動滾輪，感測器電性連接所述控制裝置，被動滾輪提供通過繞線張力控制組之繞線線材繞設其上，使控制裝置能依據感測器感測繞線線材張力量值，而改變伺服馬達驅動第一滾輪之轉速以調整繞線線材之張力。
2. 如請求項1所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述感測器為荷重式感測元件，並設於被動滾輪下方連接被動滾輪。
3. 如請求項1所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述感測器為光學尺，並連接被動滾輪。
4. 2或3所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述繞線張力感測組還包含有複數輔助滾輪，所述複數輔助滾輪分別設置於被動滾輪鄰近繞線張力控制組之一側與遠離繞線張力控制組之一側，提供繞線線材繞過於輔助滾輪上。
5. 如請求項4所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述繞線張力感測組還包含有一惰輪與一具有彈性元件的輔助跳動臂，惰輪裝設於輔助跳動臂上，惰輪位於被動滾輪鄰近繞線張力控制組之一側且位於被動滾輪的下方位置，繞線線材先繞過惰輪再繞設於被動滾輪上。
6. 2或3所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述繞線張力控制組之第一滾輪及第二滾輪係繞線表面為橡膠材質的滾輪，所述繞線張力控制組還包含有一驅動器，驅動器連接第二滾輪，驅動器受控於所述控制裝置且能帶動第二滾輪相對於第一滾輪位移。
7. 如請求項6所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述驅動器為氣壓閥。
8. 如請求項4所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述繞線張力控制組之第一滾輪及第二滾輪係繞線表面為橡膠材質的滾輪，所述繞線張力控制組還包含有一驅動器，驅動器連接第二滾輪，驅動器受控於所述控制裝置且能帶動第二滾輪相對於第一滾輪位移。
9. 如請求項5所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述繞線張力控制組之第一滾輪及第二滾輪係繞線表面為橡膠材質的滾輪，所述繞線張力控制組還包含有一驅動器，驅動器連接第二滾輪，驅動器受控於所述控制裝置且能帶動第二滾輪相對於第一滾輪位移。
10. 如請求項9所述之繞線機主動式張力控制裝置，其中，所述驅動器為氣壓閥。