基于台达电子凸轮器的卷绕机

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1、基于台达运动控制PLC电子凸轮的高速绕线机2008-12-1510:40:00来源：摘要：介绍台达DVP-20PM00D运动控制器电子凸轮（CAM）功能，阐述高速绕线机工作原理、工艺要求及相关控制程序概要。关键词：运动控制电子凸轮主轴从轴CAMTable1引言　　本文介绍的全自动无骨架系列空心电磁线圈高速绕线机，可以绕制传动线圈，扬声器线圈，天线线圈以及各种无骨架通用线圈。设备具有性能可靠，高速高效率，自动化程度高，适合于线圈制造业的批量生产，如图1所示。图1空心电磁线圈　　一般普通绕线机采用内置脉冲功能的小型PLC，通过绕线轴编码器速度输出到PLC内置高速输入点，将绕线轴与排线轴

2、的速比进行简单速度同步，这种方法受PLC运算影响，同步精度差，计算量大，CPU处理时间较长，因此会出现绕线不均匀，堆积，塌陷等问题，严重影响绕线成品的质量，举例来说，PLC对绕线轴编码器作高速计数，当到达计数值时利用中断方式控制排线轴电机反向绕制，但受CPU运算处理时间的影响会出现滞后产生误差，在低速的情况下尚可基本达到绕制要求，但是对于高速绕制多层线圈时就会出现线圈端面不齐整，成品品质下降。　　台达DVP-20PM00D是一款专用运动控制型PLC，采用高速双CPU结构形式，利用独立CPU处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线/圆弧插补控制等，在高速绕

3、线机中利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了绕线换向出现的绕制不均匀、堆积、不平整等问题，如图2所示。图2运动控制器DVP-20PM00D2高速绕线机2.1设备结构简介高速绕线机共包含九部分机构，如图3所示。图3高速绕线机（1）机架。机架由角钢框架及不锈钢台面组成，并设置脚轮便于移动，当设备到位后可将支脚调低作为稳定支撑。（2）张力机构。安装于进线部分，作为绕线张力调节，保证线圈绕制时维持张力恒定，张力调节器具有调节旋钮可针对不同需求进行张力调节设定，调整完毕后，张力调节器自动控制绕线张力。（4）绕线机构。主要由台达B系列200W伺服电机、同步齿形带、绕线飞叉组成，是电

4、子凸轮运动中的绕制主轴，铜线经过飞叉旋转绕制于绕线模头上，是绕线机主要运动部件之一。（5）排线机构。包括台达B系列100W伺服电机、精密直线螺杆、精密导轨、气动滑叉等，是电子凸轮运动中的排线从轴，在绕线运动中跟随绕线主轴正反向往复运动实现排线动作，是绕线机主要运动部件之一。（6）工作转台由分度步进电机、旋转台、线叉、绕线模头组成，该设备为多任务位绕线机，在绕线同时执行模头预热、剪线、加热、脱模等工艺动作，这需要工作转台按不同工位动作完成。（7）剪线机构。为气动执行机构，主要是将绕制完成的线圈两端引线剪断。（8）脱模机构。由分度步进电机、气动脱模组成，将绕制完成的成品从绕线模头取下。

5、（9）热风系统。设备配置两个可调温度220V热风枪，在绕线前将模头预热，绕线后对线圈进行热风处理便于脱模。（10）电气控制。包含电气控制箱、触摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D运动控制器作为控制核心，触摸屏作为人机交换，伺服电机作为执行机构，实现转轴与排线的精确控制，从而保证绕线的精度。电气控制系统框图如图4所示。图4电气控制系统框图2.2工艺流程绕线头回原点→进给至起绕点→张力调节→模头预热→绕线、排线→加热→剪线→脱模→成品→退至脱模点→进给至起绕点循环生产。2.3电气系统配置电气控制主要包括绕排线部分、步进分度部分、气缸动作控制部分。具体配置如表1所示。表1绕线机电控配置

6、运动控制器台达DVP-20PM00D可编程控制器台达DVP-32EH00T2触摸屏台达DOP-A57BSTD绕线伺服电机及驱动器台达ECMA-C30602ES、ASD-B0221-A排线伺服电机及驱动器台达ECMA-C30401ES、ASD-B0121-A旋转台分度步进电机脱模分度步进电机3台达PLC电子凸轮功能　　高速绕线机的主要控制功能基于台达20PM电子凸轮的应用，使绕制产品的成品品质及效率大大提高。以下对电子凸轮功能作简单介绍：3.1什么是电子凸轮　　参见图5，凸轮是用于实现机械三维空间联动传动关系与控制的机械结构。自动化运动控制系统用软件程序与伺服电机实现三维空间联动传动

7、关系与控制的软件系统就是电子凸轮功能。从图5可以看到，左边是我们常见的机械式凸轮方式，而右边就是电子凸轮方式。也就是说利用程序的方式（配合伺服单元）完成机械凸轮控制所需要的轨迹，实现主轴和从轴的啮合运动。图5电子凸轮功能3.2电子凸轮的实现（1）获取主轴位置。获取主轴位置有多种方法：一是采用虚拟轴，计算简单准确；二是从主轴编码器或伺服脉冲获取，将主轴编码器信号进行处理；三是从测量编码器获取。获得编码器信号之后，将其换算成主轴位置。（2）实现主从轴的啮合。实际上是定义主