机床用隔离变压器自动绕线装置设计与研究

 本文设计了一种CNC自动绕线装置，专门用于机床隔离变压器线圈自动绕线。本装置的创新点在于：应用普通的车床CNC系统作为自动绕线机的控制编程单元，糅合了伺服马达和滚珠丝杠作排线机构和绕线机构。本机具有广泛的市场需求和工业应用前景。
    隔离变压器绕线机主要应用于变压器线包初级和次级线圈的绕制工艺环节。目前行业上一般使用的绕线机90%以上都是普通绕线机，需要由人工来完成漆包线线头压紧和整齐排列漆包线这两个动作。本文提出一种能自动压紧线头，自动排线和通过调用程序直接实现换产品生产的CNC自动绕线装置。这种装置利用普通的车床数控系统作编程和控制单元，用CNC编程语言来实现动作，不必记住各种繁琐的参数设定，设备通用多款隔离变压的生产，能有效提高绕线工序的效率减轻工人劳动强度和对熟练工的依赖程度。
    CNC自动绕线机的原理
CNC自动绕线装置利用GSK96普通车床CNC系统作为编程和动作控制单元，通过调用预先编好的程序实现不同产品的生产。由于绕线的线径，速度，排线距离等参数已经通过CNC程序编好，所以在自动绕线过程中，工人可以解放出来，干别的工序。自动绕线机的工作流程
    CNC自动绕线机的结构
    自动绕线机主要由自动绕线单元，自动排线单元，自动压线单元，CNC装置电箱单元和机架单元这五个单元组成。
    2.1自动排线单元
    排线单元主要由：广数80SJT伺服电机，滚珠丝杆，轴承，联轴器，直线导轨，导线轮组合，导线轮支撑架，松下PML53传感器等零部件组成。排线单元的工作原理是：利用电机的旋转运动通过滚珠丝杆变成直线运动，完成隔离变压器的准确排线动作。本自动绕线机的MAX最大排线距离为190mm，排线精度达±0.02mm，通过导线轮组的调整，可令漆包线达到要求的张紧力，以满足排线绕线之用。可广泛用于0.8kV，1.2kv，3kv，4kv，10kv等多款隔离变压器的生产，设备通用性强，排线质量优良。
    2.2自动压紧单元
    压紧单元主要由：气缸，可调支撑架，传感器和自动压紧机构等零部件组成。压紧机构的工作原理是：接收来自CNC系统的指令，气缸启动，自动压紧漆包线线头和固定工装，之后压紧机构上的传感器将压紧信息反馈给CNC系统，在CNC系统确认了到位后，设备压紧动作完成并通过CNC系统显示出准备自动绕线排线的信号。
    2.3自动绕线单元
    绕线单元主要由广数130SJT伺服电机，同步带，同步带轮，主轴，可方便更换工装等零部件组成。绕线单元的工作原理是：通过电机的转动，带动主轴和工装的旋转，因为漆包线线头通过压紧单元已经压紧在工装上，在缠绕力和摩擦力的作用下，漆包线就会按设计好的速度绕着工装进行自动绕线的动作。绕线单元通过接收来自CNC系统的指令，按预先编好的CNC程序完成绕线动作。
    2.4机架单元
    架单元主要由：操作面板，主体机架，漆包线放置架，电箱放置架，CNC系统放置架，安全防护罩，气压回路等零部件组成。它主要为绕线设备提供一个基座，方便各执行单元和控制单元的合理布置和固定。
    2.5 CNC装置电箱单元
    CNC装置电箱单元主要由：GSK96普通车床数控系统，广数SJT系列电机驱动器和各按钮开关等电器部件组成。我们利用CNC系统作为设备的控制，编程系统，柔性地控制了设备的动作和编程。优点是：操作工人只需简单的编程知识，输入常用的CNC代码就能控制整台设备，也能通过CNC显示屏达到人机交换互动的效果。该装置控制原理是：通过调用CNC程序，由CNC装置发出相应的信号给驱动器，驱动器再控制电机作相应的动作。
    本文针对机床用隔离变压的绕线效率低，自动化程度不高，工人劳动量大，产品更换时人工输入调机调参数麻烦等问题。设计出一款结合了CNC系统，伺服电机和滚珠丝杆的高精度，操作简便的自动绕线机。本机通用性比较好，可通用于0.8kv-10kv的隔离变压器生产，操作简单，产品质量统一，提高生产效率和劳动强度明显。通过设备的小批量投产试验和在实际生产中的应用检验，得出的结果是：效率明显提升，质量稳定，对熟手工人的依赖程度降低，复杂动作和劳动量大的动作都交给了设备来完成。这对企业应对产品多样化，劳动力流动率大，产品质量统一等方面有比较好的帮助作用。