数控定子绕线机伺服系统应用实例

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1、数控定子绕线机伺服系统应用实例中达电通股份有限公司        利用中达CNC数控系统强大的轴控功能和台达伺服系统快速精准的运动响应，使绕线机的工作效率得到了很大的提高。  本文主要介绍了数控定子绕线机功能的需求，以及系统操作界面和I/O的规划。  一、前言图1  数控定子绕线机外观   目前绕线机的市场可谓庞大，品种繁多，有平行绕线机、环型绕线机、定转子绕线机、纺织绕线机等。本文主要介绍的是利用中达CNC数控系统和伺服产品构建出的设备：数控定子绕线机。他的最大特点是可以自动变换绕线方向，所绕的线圈整齐

2、且圈数准确。操作简便，节省人工，提高产量，产品品质好，其绕线、排线、停车、换槽，完全按程序自动执行。排线宽幅可调，圈数准确。生产速度快，并大量节省线材。下面概述如何利用中达的数控和台达的伺服整合此方案。 二、技术和精度要求   客户原用PLC+伺服控制整台设备，因其加工出来的产品的合格率较低，且一些功能无法实现，满足不了市场上需求，故提出开发数控定子绕线机，并且需要控制系统和伺服满足如下条件：1．伺服运动轴   在机械上，需要三轴的控制坐标系。其中，排线X轴采用伺服电机直接驱动螺距为4mm的滚珠丝杠，在连

3、接工作台做直线运动；飞叉Y轴采用伺服电机驱动1：2的齿轮箱间接传动，做360度的圆周运动；分度Z轴采用伺服电机驱动1：9的齿轮箱间接传动，做360度的圆周运动。这3个轴要求能够联动。   此外，对于飞叉轴来说，由于在运动过程中，机械负载惯量会因为绕线的速度的不同而发生较大的变化，这就要求伺服系统具有优异的稳定性、相应性和对负载变化自适应能力。2．精度要求   机械回零精度：排线轴0.005mm飞叉轴+/-1度分度轴+/-1度   定位精度：0.02mm  +/-1度   要求控制系统和伺服系统能够具有检测

4、反馈，来保证机械运动精度。3．CNC控制系统   因定子绕线机不仅讲究绕的匝数要准确，而且排线出来的密度要均匀，即最少需要两轴之间做插补运算，实现联动；画面可以自由规划；要给客户方便传输加工程序，并且可以对NC程序编辑和存储；控制系统要提供一个D/A口，实现恒张力控制功能。   另外，客户希望数控系统再开放一个轴，以备后用。 三、方案可行性分析   通过对机械设计和控制技术的要求分析，确定采用一台中达电通通用的四轴H4-4上位机控制系统+3套台达B系列交流伺服ASD-B做下位机控制的控制架构。具体分析如下

5、：1．中达电通通用数控H4的主要特点：   （1）   独立的伺服接口，可以实现多轴联动。   （2）   电压命令型（V-Comnand）伺服接口，最小解析精度0.001mm，可配合光栅尺或旋转编码器实现闭环、半闭环控制，能够满足精度要求。   （3）   最大响应速度500KPPS编码器反馈，能够满足快速定位的要求。   （4）   控制器内存512K的存储空间，可存储1000个NC加工程序，配合标准的CNC键盘可以轻松的编写加工程序。   （5）   通过CNC简易I/O控制命令和内制PLC开发，能

6、够灵活的实现辅助机能。   （6）   内置可编程PLC，标准配置为24INPUT/16OUTPUT，最大可以在增加32INPUT/32OUTPUT。   （7）   2组D/A输出，2组A/D输入，完全可以满足实现恒张力的控制要求。     通过比较分析，完全可以满足做为上位机的控制要求。2．台达交流伺服系统的主要特点：   （1）   具有多种控制模式，可与上位控制器灵活配合，应用广泛。   （2）   具有位置P-CURVE和速度S-CURVE功能。   （3）   强健式的控制模式，在负载惯量大范

7、围的变化时，系统仍然可以保持优异的性能。   （4）   丰富的软件功能，方便用户调试。   通过比较分析，台达交流伺服系统完全可以满足做为下位机的控制要求。通过对机械结构、负载惯量、输出扭矩的分析计算，故选用：ASDB400W*1颗、ASDB750W*2颗做为下位控制器。     四、功能设计1、系统架构2、外观和功能需求   绕线机具有寻原点、点动模式、单次模式、自动模式、编程模式、参数设定、测试输出点功能等多项功能。（1）   系统操作界面规划   操作界面主要分为以下几个功能区块：开机画面：   

8、系统在上电后，进入此画面。此时为待机状态，画面的最下一排是功能显示区。 原点模式：   当画面在原点模式下，分别按下X、Y、Z功能键，在按下启动键可以顺次执行回原点；或者可以按下X&Y&Z功能键，在按下启动键三轴同时回原点。手动模式：   到进入手动模式后，可以分别按下X、Y、Z三轴按键，在按 可以实现前后移动或正反转。速度值的大小可以设定。自动模式：   在自动模式下，当程式正在运行时，可以观察到目前的各轴的行进情况，目前的