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数控细微线绕线机控制系统的设计

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日期:2007-1-17 18:11:45     来源:   作者: 点击:
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      1.引言

       绕线机作为电子工业专用设备之一,在我国已生产和使用了多年,改革开放以来,我国元器件厂也引进了许多国外的绕线机。常见的有平行绕线机、环行绕线机及各种特种绕线机等。在绕制细微漆包线时,这些机器都会遇到共同的问题,如无法达到整齐排线,绕线张力无法控制等,特别是绕制0.1mm以下的一些音圈、传感器机芯等线圈时,问题尤为突出。针对这种情况,我们研制了这种适用于细微漆包线的绕线机,很好地解决了这个问题,用它绕制的磁电式测振传感器机芯线圈,张力稳定,线圈直流电阻一致性好,排线整齐,外观达到了“镜面”效果。

       2.实现原理

       与普通绕线机一样,精密绕线机的排线也是用步进电机来实现的,放线张力的控制也用了弹簧摩擦片张力器,但为了达到设计要求,有针对性地进行了许多改进,采用复合排线法,加装了张

力指示仪,大大地改进了整机性能,提高了产品质量。

       2.1放线张力

       在绕制细微漆包线时,由于线径细,如果张力太大,就会将线拉长,使线圈的直流电阻增大。在成批生产中,张力的不稳定还会造成线圈与线圈之间较大的直流电阻差异,所以要严格控制张力。为此,在普通放线张力仪与宝石针之间加装了一个张力指示仪,它是一个机械式张力指示仪,通过指针刻度即可知道绕线张力是多少克,避免了操作工人凭经验调节所带来的偏差,张力指示仪的加装对减少高速绕线时产生的线的抖动也有好处。细线的放线张力器一般都是弹簧摩擦片式,经过细致调节完全可以满足要求。

       2.2排线原理

       绕细线线圈时一般采用两种排线方式,即自由排线和强制排线。这两种排线方法各有千秋,自由排线靠线的张力及摆动轮或摆锤的摆动来排线,导轮与线圈骨架之间的距离较远,只要调节得当,每匝线都能紧密排绕,完全可以使绕出的线圈达到“镜面”效果,但是调节起来比较困难,主要是机械方面的调试量太多;强制排线利用绕线主轴与排线轴的同步运动技术,使每绕一圈,排线机构步进一定的距离,一般是步进一个线径的距离,在电子数控技术发展的今天,实现起来并不困难,只要事先设置好绕线参数,不需要太多的调试即可绕线,但经过我们反复试验,强制排线方式用于高速绕制0.1mm以下的线圈时非常困难,经常出现乱绕现象。

       新方案采用将两种方式复合,取其长补其短,以强制排线为主,自由排线为辅,宝石针与线圈骨架的距离拉大,控制系统根据这一距离和设定的绕线参数,计算出实际的排线参数,再根据实际调试加以修正,由于控制系统有掉电保护功能,对每一种规格的线圈,经过几次调整,都可以很快得到理想的绕线参数并保存。绕线时,宝石针的摆动与绕线主轴同步,不过其摆动幅度比单独采用强制排线时小,留出了一定的余地让自由排线来发挥其紧密排绕特长。

      3.控制系统原理

   

控制系统原理图


       如图1所示的以AT89C52单片机为中心构成的控制系统,由于程序存储器在单片机内部,四个口都可以作为I/O使用,大大简化了外围电路,提高了系统的可靠性。
   
       3.1单片机电路

       本系统的单片机电路是一典型的单片机最小应用系统,四个口均未用作数据口或地址口,其中,P0口工作为基本输入输出方式,控制LED显示及EEPROM的读写,串行EEPROM电路用了一块X25045,它既能存储绕线参数,防止掉电丢失,又担当了监控CPU的看门狗。P1口工作在输出状态,控制主轴电机M1变频器,排线步进电机M2驱动器,电磁制动器和蜂鸣器。P2口专门控制4×4监控键盘,采用了常规的行列矩阵扫描原理。P3口用于操作按钮和绕线传感信号的输入,其中,计数传感信号连到外部中断INT0端,它是正确绕线的关键信号。复位

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