機床用隔離變壓器自動繞線裝置設計與研究

 本文設計了一種CNC自動繞線裝置，專門用于機床隔離變壓器線圈自動繞線。本裝置的創新點在于：應用普通的車床CNC系統作為自動繞線機的控制編程單元，糅合了伺服馬達和滾珠絲杠作排線機構和繞線機構。本機具有廣泛的市場需求和工業應用前景。
    隔離變壓器繞線機主要應用于變壓器線包初級和次級線圈的繞制工藝環節。目前行業上一般使用的繞線機90%以上都是普通繞線機，需要由人工來完成漆包線線頭壓緊和整齊排列漆包線這兩個動作。本文提出一種能自動壓緊線頭，自動排線和通過調用程序直接實現換產品生產的CNC自動繞線裝置。這種裝置利用普通的車床數控系統作編程和控制單元，用CNC編程語言來實現動作，不必記住各種繁瑣的參數設定，設備通用多款隔離變壓的生產，能有效提高繞線工序的效率減輕工人勞動強度和對熟練工的依賴程度。
    CNC自動繞線機的原理
CNC自動繞線裝置利用GSK96普通車床CNC系統作為編程和動作控制單元，通過調用預先編好的程序實現不同產品的生產。由于繞線的線徑，速度，排線距離等參數已經通過CNC程序編好，所以在自動繞線過程中，工人可以解放出來，干別的工序。自動繞線機的工作流程
    CNC自動繞線機的結構
    自動繞線機主要由自動繞線單元，自動排線單元，自動壓線單元，CNC裝置電箱單元和機架單元這五個單元組成。
    2.1自動排線單元
    排線單元主要由：廣數80SJT伺服電機，滾珠絲桿，軸承，聯軸器，直線導軌，導線輪組合，導線輪支撐架，松下PML53傳感器等零部件組成。排線單元的工作原理是：利用電機的旋轉運動通過滾珠絲桿變成直線運動，完成隔離變壓器的準確排線動作。本自動繞線機的MAX最大排線距離為190mm，排線精度達±0.02mm，通過導線輪組的調整，可令漆包線達到要求的張緊力，以滿足排線繞線之用。可廣泛用于0.8kV，1.2kv，3kv，4kv，10kv等多款隔離變壓器的生產，設備通用性強，排線質量優良。
    2.2自動壓緊單元
    壓緊單元主要由：氣缸，可調支撐架，傳感器和自動壓緊機構等零部件組成。壓緊機構的工作原理是：接收來自CNC系統的指令，氣缸啟動，自動壓緊漆包線線頭和固定工裝，之后壓緊機構上的傳感器將壓緊信息反饋給CNC系統，在CNC系統確認了到位后，設備壓緊動作完成并通過CNC系統顯示出準備自動繞線排線的信號。
    2.3自動繞線單元
    繞線單元主要由廣數130SJT伺服電機，同步帶，同步帶輪，主軸，可方便更換工裝等零部件組成。繞線單元的工作原理是：通過電機的轉動，帶動主軸和工裝的旋轉，因為漆包線線頭通過壓緊單元已經壓緊在工裝上，在纏繞力和摩擦力的作用下，漆包線就會按設計好的速度繞著工裝進行自動繞線的動作。繞線單元通過接收來自CNC系統的指令，按預先編好的CNC程序完成繞線動作。
    2.4機架單元
    架單元主要由：操作面板，主體機架，漆包線放置架，電箱放置架，CNC系統放置架，安全防護罩，氣壓回路等零部件組成。它主要為繞線設備提供一個基座，方便各執行單元和控制單元的合理布置和固定。
    2.5 CNC裝置電箱單元
    CNC裝置電箱單元主要由：GSK96普通車床數控系統，廣數SJT系列電機驅動器和各按鈕開關等電器部件組成。我們利用CNC系統作為設備的控制，編程系統，柔性地控制了設備的動作和編程。優點是：操作工人只需簡單的編程知識，輸入常用的CNC代碼就能控制整臺設備，也能通過CNC顯示屏達到人機交換互動的效果。該裝置控制原理是：通過調用CNC程序，由CNC裝置發出相應的信號給驅動器，驅動器再控制電機作相應的動作。
    本文針對機床用隔離變壓的繞線效率低，自動化程度不高，工人勞動量大，產品更換時人工輸入調機調參數麻煩等問題。設計出一款結合了CNC系統，伺服電機和滾珠絲桿的高精度，操作簡便的自動繞線機。本機通用性比較好，可通用于0.8kv-10kv的隔離變壓器生產，操作簡單，產品質量統一，提高生產效率和勞動強度明顯。通過設備的小批量投產試驗和在實際生產中的應用檢驗，得出的結果是：效率明顯提升，質量穩定，對熟手工人的依賴程度降低，復雜動作和勞動量大的動作都交給了設備來完成。這對企業應對產品多樣化，勞動力流動率大，產品質量統一等方面有比較好的幫助作用。