TW201813908A - 複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本創作為一種用於複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置及其控制方法，該同步控制裝置可內建於自動繞線機內部，包含有一人機介面、一控制器、一繞線臂驅動器群組及一伺服張力器驅動器；使用者可根據製品需求在該人機介面編輯排程參數，使控制器產生一組繞線機指令及一組張力調整指令，其中，繞線機指令可控制繞線臂驅動器群組執行各種繞線動作，該張力調整指令控制伺服張力器驅動器而改變該複合式伺服張力器，藉由同步控制自動繞線機及該複合式伺服張力器，任何的繞線需求都可同步提供合適的張力，以滿足具有複合式繞線型態的製品需求。

Description

複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置及其控制方法

本創作關於一種張力器及自動繞線機的控制裝置及方法，特別是指一種同步控制伺服張力器及自動繞線機的控制裝置及方法。

自動繞線機根據其製作產品的種類及功能而可區分為多種機型種類，例如應用於製作直流無刷馬達及磁阻伺服馬達之定子，或製作直流馬達及串激馬達之轉子電樞繞線。

在製作線圈產品時，漆包線首先經過一張力器之後再傳送到自動繞線機，使漆包線在繞線的過程中維持適宜的張力，以確保繞製完成的線圈鬆緊適度，緊密飽滿。相反的，若漆包線材在繞線過程中的張力無法維持穩定，有可能使得線圈鬆緊不一，無法符合製品的電氣特性規範，例如電阻值、電感值未能符合規定。

傳統的張力器是屬於機械式張力器，內部具有供操作人員手動調整張力的元件，例如彈簧、支桿等機械元件的位置。但操作人員無法在繞線的過程中全程監控張力器，往往是每間隔一段時間才會觀察是否有需要調校，且每次調校時還需要停止自動繞線機的運作，影響生產的效率。若張力器之狀態發生改變，恐無法即時發現異常的張力情況，導致後續生產製造出來的成品品質不佳。

此外，機械式張力器是獨立在自動繞線機之外的設備，只依據設定好的張力值固定維持線材的鬆緊程度，在繞線過程中並無法根據產品需要任意動態調整張力狀態，對於複雜的繞線產品並不適用。例如需要在繞線過程中變化線速、張力時，即無法配合自動繞線機同步自我調整。

鑑於傳統張力器無法配合自動繞線機的繞線型態而提供不同張力值，本創作之主要目的是提供一種"用於伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置"，可同步控制伺服張力器配合自動繞線機的繞線、纏線或換極等型態而自動變化相應的張力值及繞線速度，以靈活運用於具有複合式繞線型態的產品需求。

為達成前述目的，該複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置包含有： 一人機介面，係供使用者輸入排程參數及顯示自動繞線機之工作狀態； 一控制器，係連接該人機介面，根據該排程參數產生一組繞線機指令及一組張力調整指令並接收由該複合式伺服張力器提供之一反饋張力值； 一繞線臂驅動器群組，係包含有複數個驅動器，各驅動器係連接該控制器，用於控制該自動繞線機之繞線臂； 一伺服張力器驅動器，係連接該控制器，用於控制該複合式伺服張力器； 其中，該組繞線機指令係傳送至繞線臂驅動器群組中的各驅動器，該組張力調整指令係傳送至該伺服張力器驅動器，該組繞線機指令及該組張力調整指令係同步控制該自動繞線機及該複合式伺服張力器執行繞線作業。

本創作由單一個同步控制裝置來同時驅動自動繞線機及複合式伺服張力器，繞線機指令及張力調整指令根據所需的繞線型態互相對應配合，因此在不同的時機點都可準確控制伺服張力器同步提供合適的張力，以滿足具有複合式繞線型態的製品需求。該同步控制裝置可藉由該人機介面顯示該自動繞線機的即時工作數據，並加以記錄儲存以供需要時進行分析，該同步控制裝置同時自動監控該自動繞線機的工作狀況，可根據反饋張力值判斷有無張力異常或斷線，於發生異常時發出警告訊息。

請參考圖1所示，本創作的同步控制裝置10可設置於一自動繞線機100的內部，同步控制該自動繞線機100以及一複合式伺服張力器200。該複合式伺服張力器200有別於傳統機械式張力器，其內部具有一交流伺服馬達210，藉由改變該交流伺服馬達210的運轉，如轉速或轉向，可改變該複合式伺服張力器200施加在線材上的張力狀態，，該交流伺服馬達210可提供一反饋張力值給自動繞線機100。在另一實施例中，在該複合式伺服張力器200內亦可設置一張力感測器，由該張力感測器偵測線材的即時張力。

該同步控制裝置10包含有一人機介面11、一控制器12、複數個驅動器13a-13f。

該人機介面11可供操作人員輸入或編輯排程參數，也可顯示自動繞線機100之即時工作狀態，例如顯示該複合式伺服張力器200感測到的反饋張力值，本實施例該人機介面11係為一觸控式人機介面。

該控制器12連接該人機介面11且接收由複合式伺服張力器200提供的反饋張力值，可即時監控目前線材的張力值是否發生異常改變、斷線或是未符合設定的張力值等情形，若是有異常情形發生，控制器12可發出一警告指令，由該人機介面11顯示出一警告訊息，或是利用該警告指令驅動設置在該自動繞線機100上的一警報元件14，由該警報元件14發出該警告訊息。該控制器12亦可在繞線過程中，全程紀錄反饋張力值，以供日後有需要時調閱分析，例如供研發人員分析製品或機台發生異常的可能原因。

當操作人員針對線圈產品自訂排程參數，控制器12可根據該排程參數產生一組繞線機指令P1及一組張力調整指令P2，這兩組指令P1、P2分別傳送到該自動繞線機100及該複合式伺服張力器200，以達到同步控制自動繞線機100及該複合式伺服張力器200的機構共同執行繞線動作，製作出線圈產品。關於該控制器12所輸出的繞線機指令P1、張力調整指令P2，於後文有更詳細的說明。

該複數個驅動器13a-13f係連接該控制器12，根據控制器12輸出的指令各自分別驅動該自動繞線機10內部之對應軸具，本實施例的驅動器包含有一繞線臂驅動器群組及一伺服張力器驅動器13f。繞線臂驅動器群組13a-13可包含有一換極軸驅動器13a、一左右軸驅動器13b、一上下軸驅動器13c、一前後軸驅動器13d、一繞線軸驅動器13e，當然用於製作不同種類線圈產品的自動繞線機，可具有其它不同的驅動器，在此實施例中係以製作馬達定子線圈之自動繞線機10作為範例說明。

其中，該伺服張力器驅動器13f根據張力調整指令P2控制該複合式伺服張力器200。繞線臂驅動器群組中的該換極軸驅動器13a、左右軸驅動器13b、上下軸驅動器13c、前後軸驅動器13d、繞線軸驅動器13e等根據繞線機指令P1共同控制該自動繞線機的100的繞線臂運作，決定繞線的速度、送線、拉線、纏線、跨極等作業。

請參考圖2所示，係表示本創作的繞線機指令P1與張力調整指令P2的示意圖。在製作線圈產品時，不同的線圈產品有其特定的繞線排程，所謂的繞線排程是指複數個動作時段的組合。舉例來講，欲進行製作時，可能是重複或交替在不同動作時段T1~T4中執行繞線、纏線、換極跨線等作業，其中繞線機指令P1即包含可以控制對應的驅動器執行相關的送線、拉線、纏線、跨極等作業指令。繞線排程即是這些動作時段T1~T4的依序組合，例如，操作人員可在每個動作時段T1~T4中指定對應的張力值及繞線速度，該張力值可以是一預設張力值或是一自訂張力值。預設張力值是預先儲存在控制器12的內部，可供使用者直接選用，預設張力值是針對不同線徑的線材分別預設合理的安全張力值，例如在研究開發新製品時，可供研發人員先以安全張力值執行繞線作業。自訂張力值是由操作人員根據線材的實際情況 而自行設定。

本創作因為可允許操作人員編輯同步執行的排程參數，故具有以下特點：

一、在進行繞線時，可依拐彎抹角的多段繞線路徑分別設定合適的多段張力。例如在使用較粗的線徑時，使用較大的張力配合模具設定多段張力，可使模具不易搖晃，製品上的線包會更加整齊。

二、在對接腳(PIN腳)進行纏線時，可設定向前寸送線，產生穩定的微張力。因為不合適的纏線張力容易造成接腳歪斜，若設定伺服寸送，可提供合適的微張力。

三、換極跨線時，可設定不同於繞線、纏線的張力。因為在換極抽頭時，使用較小的張力可避免定子取出不易的問題。

四、依據線速快慢，自動補償張力。線包越大或線速越快時，可根據線速自動調整張力，避免線材因張力過大而過度拉伸導致斷線或表面絕緣漆破裂，例如圖2在動作時段T2中，可對應高速繞線及低速繞線分別指定張力值B1、張力值B2。

五、可記錄異常斷線位置。因為同步控制裝置10是同步控制自動繞線機100及複合式伺服張力器200進行作業，在任何一個動作時段發生斷線問題時，即可得知該動作時段對應的繞線作業，從而分析出製品容易發生繞線異常的部位。

六、操作人員不必手動調校張力，減少停機調校機率，可提高生產效率。

七、同步控制裝置10可以同時間顯示自動繞線機100之工作數據及記錄該工作數據，當判斷自動繞線機100發生異常時，也可立即顯示異常警告。

100‧‧‧自動繞線機

200‧‧‧複合式伺服張力器

210‧‧‧交流伺服馬達

10‧‧‧同步控制裝置

11‧‧‧人機介面

12‧‧‧控制器

13a‧‧‧換極軸驅動器

13b‧‧‧左右軸驅動器

13c‧‧‧上下軸驅動器

13d‧‧‧前後軸驅動器

13e‧‧‧繞線軸驅動器

13f‧‧‧伺服張力器驅動器

14‧‧‧警報元件

圖1：本創作同步控制裝置的電路方塊圖。 圖2：本創作的繞線機指令與張力調整指令的示意圖。

Claims (10)

1. 一種複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，包含有： 一人機介面，係供使用者輸入排程參數及顯示自動繞線機之工作狀態； 一控制器，係連接該人機介面，根據該排程參數產生一組繞線機指令及一組張力調整指令，且接收並儲存由該複合式伺服張力器提供的一反饋張力值； 一繞線臂驅動器群組，係包含有複數個驅動器，各驅動器係連接該控制器，用於控制該自動繞線機之繞線臂； 一伺服張力器驅動器，係連接該控制器，用於控制該複合式伺服張力器； 其中，該組繞線機指令係傳送至繞線臂驅動器群組中的各驅動器，該組張力調整指令係傳送至該伺服張力器驅動器，該組繞線機指令及該組張力調整指令係同步控制該自動繞線機及該複合式伺服張力器執行繞線作業。
2. 如請求項1所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該組繞線機指令包含有複數個在不同動作時段的作業指令，該組張力值調整指令包含有分別對應該不同動作時段的複數個張力值，其中，該控制器判斷該反饋張力值是否符合對應動作時段的張力值。
3. 如請求項2所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該分別對應不同動作時段的複數個張力值為根據線徑所設定的安全張力值。
4. 如請求項2所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該分別對應不同動作時段的複數個張力值為自訂張力值。
5. 如請求項1至4中任一項所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該繞線臂驅動器群組中包含一換極軸驅動器、一左右軸驅動器、一上下軸驅動器、一前後軸驅動器及一繞線軸驅動器。
6. 如請求項5所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該作業指令包含繞線指令、纏線指令及換極跨線指令。
7. 如請求項5所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該組張力值調整指令包含有分別對應該不同動作時段的繞線速度。
8. 一種複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制方法，包含： 根據使用者編輯之排程參數產生一組繞線機指令及一組張力調整指令； 分別傳輸該組繞線機指令及該組張力調整指令至一自動繞線機及一複合式伺服張力器； 其中，該組繞線機指令及該組張力調整指令係同步控制該自動繞線機及該複合式伺服張力器執行繞線作業。
9. 如請求項8所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制方法，該組繞線機指令包含有複數個在不同動作時段的作業指令，該組張力值調整指令包含有分別對應該不同動作時段的複數個張力值。
10. 如請求項9所述複合式伺服張力器及自動繞線機的同步控制裝置，該分別對應不同動作時段的複數個張力值為根據線徑所設定的安全張力值或自訂張力值。