绕线机的设计与开发【文献综述】.doc

毕业设廿文献综述机械设廿制造及其自动化绕线机的投廿与开发刖吞绕线机：顾名思义就是把线状的物体缠绕到特定的工件上的机器我国是绕线机的生产大国也是需求大国，然而在关键技术上我国却始终无法与国外的厂 家相竞争即使经历了 08、09年的经济衰退，绕线机产业在2010年得到了快速发展，各绕 线机厂家的定单量大幅提升，原木己经半倒闭的中小型绕线机企业又重新1川到了绕线机制造 的大军中，但是目前国内绕线机产业的前景仍非常的严峻，主要来H于国外进口品牌的压力 及国内低端机型市场的萎缩，今年绕线机产业的技术发展出现了新的格局，多方的努力拉近 了国产绕线机与进口绕线机的技术羌距但是关键技术还需要我国技术人员的努力，依靠自 己的力量，解决关键部位技术难题国内绕线机的发展现状首先说说技术发展，我国的绕线机产业起步于改革开放的初期，从原始的机械齿轮手摇 式到现在的全自动绕线机，期间经历了多次产业升级和改革，从2010年的市场需求分析可 以看出，国内市场正从半自动机型转向全自动、高效、高科技含量的机型，随着现代电气技 术的不断提升，对线圈品质的要求也在增加，忖前各绕线机厂家的技术开发主要集中在精密 排线、闭环式张力控制、多功能等机型的研发，大量的技术投入快速拉近了与进口绕线机的 技术差距。

2010年随着经济冋暖，绕线机的市场需求量大大的增加，许多企业都在加班加点的赶 制设备，其中箔绕机的增长幅度最为明显；其次是多头绕线机，可以满足高产量要求的机型; 全自动绕线机的开发大大提高了机器的工作效率，减少了人为操作由于备种线圈产品的功 能要求不同，使得绕线机的种类也多样化了，目前常见绕线机的有全白动绕线机、半白动绕 线机、环行绕线机、伺服精密绕线机、变压器绕线机等机种由于备种线圈产品的功能要求 不同，使得绕线机的种类也多样化了，目前常见绕线机的有全自动绕线机、半fl动绕线机、 坏行绕线机、伺服精密绕线机、变圧器绕线机等几种全白动绕线机是近几年才发展起来的新机种，为了适应高效率、高产量的要求，全白动 机种一般都采用多头联动设计，国内的生产厂家大多都是参照了台湾等地的进I」机型的设 计，采用可编程控制器作为设备的控制核心，配合机械手、气动控制元件和执行附件来完成 自动排线、白动缠脚、自动剪线、H动装卸骨架等功能，这种机型的生产效率极高，大大的 降低了对人工的依赖，一个操作员工可以同时照看几台这样的设备，生产品质比较稳定，非 常适合产量要求高的加工场合但是，这种机型由于集成了数控、气动、光控许多的新技术, 所以价格小则几万元高则十几力•元，价格也使得许多的用户望而叹步，另外由于功能要求决 定了该设备的零部件采用了大量非标准件和定制件,所以一旦出现故障相对的维修过稈将会 很复杂，周期也会比较长。

它的先进性和高产量还是吸引了客户半自动绕线机是目前使用最广泛的机型也称为CNC自动绕线机，该能够自动排线，加上 不同的机械结构即可完成不同的绕制要求具有高效、维护方便、性价比高等诸多优点，国内 厂家一般都采用CNC控制器，也有部分厂家采用H行开发的控制器作为控制核心，CNC机型 已经是一种非常成熟的机种了，许多厂家在功能和用途上都作了创新和升级，使用产品的系 列不断的得到延伸，作为市场上应用最广泛的机型，该机型的价格比起全自动绕线机动则儿 力元的价格，就低了很多，根据用途的不同有几下到上力-不等的价格，该机种的缺点就是一 台必须配一名操作人员目前在镇流器、电感线圈生产等一些场合都能看该机型的应用环行绕线机是特殊专用机型，常见的有边滑式和皮带式，是绕制环行线圈的专用机型, 该机型从出现到现在没有很大的技术变动，目前，机头部分主要还是以进口为主，比较常见 的有美国高曼等品牌，进口机头相对于国产机头有许多优点，做工都比较的精细，材质一般 都采用特殊合金，耐磨表现优异，机头都能承受长时间的作业加工要求，有些机头采用了分 体式结构设计，上下储线环变得更为方便快捷环行绕线机一般都为台式机构，设备主要以 机械构造为主，价格主要区分为进口机头和国产机头两类。

伺服精密绕线机是当今高新技术结合的产物也是目前最先进、功能嚴为强犬的机型，高 端机型可以完全模拟人手的排线动作，主轴和排线均采用高精度伺服电机，控制系统采用具 有极高运算能力的PLC系统，具有自动运算、自动判别、误并修正等功能，由于采用了闭环 控制，所以当出现排线失步等现象时设备可以H动修正，高分辨率的伺服电机可以保证在高 低速时设备运转的稳定性，该机型的附件装置也是比较先进的，比如有辅助卸模装置，主动 式张力放线架，电磁自动调节式张力雅等，由于使用了大量的高新技术，所以价格要比CNC 自动绕线机高不少，一般使用在对线圈参数有特定要求的场合变压器绕线机是比较常见的机型，结构形式来分有卧式和立式，我们一般比较常见的是 卧式绕线机是用来绕制变压器线圈的专用设备，传统的变压器绕线机比较单一均为人工排线 整形的机型，现代机型己经有白动扌非线系列了，变压器是大型电气件，所以绕线机的结构都 比较大，重量也根据绕线机的级别从儿百公斤到儿千公斤，由于现代技术不断在变压器绕线 机上的应用，新的机型功能上也变得更强大，柔性预压紧装置的出现代替了传统的人工敲打 整形的烦琐工艺，使变压器绕制过程变得更为简单近年来，国内绕线机的制造水平和引进绕线机制造水平看，己形成了全白动、多功 能、高效白动化的生产能力。

从线圈生产的上线、馈线、端头绕制到线圈绕制和下线等，都 要实现了过稈的白动化从绕线机的控制形式上看，由单一的开环控制发展到使用直流伺服 系统和交流伺服系统的闭环控制，其中交流伺服系统的采用已相当普遍，已形成了由单轴绕 制线圈到多轴同时绕制多个线圈的一系列产品丁在绕线机的结构形式上，根据所绕制的线 圈的铁芯或骨架结构形式的不同，又研制出有梭式的绕线机，以适应环形或其它封闭式铁芯 或骨架的线圈的绕制需求⑵在2008年里，由保定天威卓创电工设备科技有限公司白行硏 制，具有完全自主知识产权的首台承重量最大和输出扭矩最大的一型大型立式绕线 机，该绕线机各项试验参数均符合设计技术指标和工艺要求，达到国内同行业领先水平业 内人士称，该产品的研制成功，是变压器制造专用设备行业发展的一次新突破，同时也标 点肴天威卓创公司己形成了大型电力变压器线生产设备产品的系列化并全血掌握了国内电 力变压器制造专用设备研制领域的先进技术，其白主创新能力和企业核心竞争力跃居同行业 之首绕线机按自动化程度又可分为简易型、半自动型、全自动型电了控制方式有数控式 微电脑单片机及IBM电脑控制按安装方式分类为桌面式和落地式机常用绕线机绕制的线 多为漆包铜线（绕制电了、电器产品的电感线圈），纺织线（绕制纺织机用的纱绽、线团），还 有绕制电热器具用的电热线以及焊锡线，电线，电缆等。

绕线机的种类繁多，按其用途分类, 可分为通用型和专用型；通用型--由1根或数根线适合安装多种框架绕线的绕线机常见的 通用型漆包线绕线机有；装有1根园形绕轴的叫〃单头机〃，依此类堆有〃双头机头机 ” 〃6头机专用型一是装有同定的专用绕线夹头，只能绕制一种线圈的绕线机图1.1多头自动绕线机国外的绕线机的发展状况在西徳意大利，绕线、绕嵌设备己由电器白动控制发展到微机控制，有些还具备关键部 位的状态见识和故障诊断功能，现在正向3000r/min以上的高速绕线发展⑶从大型的电力 变压器、牵引电机绕组到充电用的微型线圈、节能灯具用线圈，以及备类电了设备目前， 发达国家生产的绕线设备已基木实现自动化、智能化、网络化⑷在亚洲，LI木某些公司 在关键领域也在技术领先我国举个例子，就拿LI木的米特绕线机来说，他在几个方面相对 我国绝大部分生产绕线机的企业具有创新性也算是其技术优势：1）人机界面友好，独创简易的中文编程操作系统（可选择英文操作系统）2） H带128K 的快速闪存（30个产品），可扩展USB移动存储下次使用只需调出对应的程序名称即可, 简单快速3）排线、上下料、缠脚及绞线等动作均为全自动，用微电脑控制，无需人工操 作，定位更精确，性能更稳定。

4） 3GT同步带及带轮的全面使用，最大程度地降低了噪音 和温升，并将主轴转速提高到20, 000RPM,极大提升了效率5）独创热量排放系统，温 度可维持在40 C以下，使设备不会因摩擦产生的高温而降低性能或发生故障6）卸料装 置设置在上料装置上对于电木材质的骨架，卸料平稳轻柔，不会破坏骨架，合格率达到 99.9%o而国外产品卸料力较大，电木骨架易被卸料装置推破，无法实现全H动该设备能进行白动切断线头、白动接入线头的装置组成7）张力器为H主研发的气动电子 式张力器，将张力参数导入到程序中，可以在程序中根据漆包线特点自动设定张力，简单方 便，快捷准确而传统的张力器为机械式，根据漆包线特点手工调节张力，不但操作繁琐困 难，而且准确度偏低⑸该工作系统的成功研制并推广使用会显著提高绕线的速度，缩短绕 线的周期，减少人员配置，缩短作业时间，提高生产效率因而此设备对于提高生产效率有 看重要的点义图1.2米特绕线机发展趋势现在绕线机主要是利用步进电机变细分驱动排线机构、右•流电机调速驱动绕头，以单片 机作为控制微机开发新型白动绕线机要求能在有效长度不同的绕线骨架上，对不同线径的 绕线实现定圈数高质量绕排，具有结构简单，变通性强，性能价格比较高等优点。

这些部 是今示绕线机发展所需考虑的主要因素国内立式绕线机技术处于起步阶段，技术较为薄弱, 品种也很少，主要用于绕制大型变压器线圈，同时为了改变传统落后的人工切断接入方法, 研究推广先进的自动切断接入工法技术要求，开发设计一种能自动切断接入线头米特绕线 机、的人员也可轻松掌握新型白动绕线机大致的主体机构体现如下特点：（1）采用了高性 能的无级变速主轴及步进传动系统，绕线机的传动结构简化，传动机构也大大缩小（2）为 适应连续白动化加工及提高加工生产率，该类绕线机的机械结构具有较高的静动态刚度和阻 尼精度及耐磨寿命•（ 3）采用了高效传动部件.如滚珠丝杠副和滚动导轨消隙齿轮传动副， 目的是减小摩擦消除传动间隙及获得更高的绕线精度（4）采川了快捷式芯棒装卸气动顶 针等辅助装置以减少辅助时间改善操作性提高生产率虽然目前与西徳意大利乃至口木相比在绕线机的技术差距还是比校明显的在白动 剪切上，在绕线机上安装一个光电感应器，当线圈线满时通过反馈使线被光剪断，在白动接 入方面，可以在圈旁设置一个小型风力装匱，风向沿线圈的径向，使线头紧紧的贴住线 圈然麻利川轴的转动绕转线条存在的问题我国一些企业白主研制的绕线机，在绕制细微漆包线和贵金属细丝时，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，夹具设计不够合理等，特别是绕 制0. 15mm以下的丝材时，问题尤为突出汽 ①排线所需要的肓线运动,仍然要通过一台旋转 运动的步进电动机，再加上一套价格昂贵的滚珠丝杆和配套的螺帽精密地啮合，才能把旋转 运动转换成所需要的直线运动②滚珠丝杆与其配套螺帽Z间的啮合,总是存在着一定的间 隙,这个间隙由于运行中的磨损，会变得越来越大,因此很难保证0. 15mm以下线径线圈的白 动排线精度。

我国在这类设备的控制方面，还是基本采川传统的电器控制，生产效率低，线圈绕制. 因此白动式绕线机是一种控制部分和机械质量差，属于半手工半机械的操作方式“虽然近 年来采用了微机和PI.C对这类设备进行了一些改造，但是还是存在着白动化程度不高、参数 设定复杂、操作不方便、成木高等缺点而口绕线机的绕线后期，大多采取人工操作，费时 费力，而且精度低，存在安全隐患，不能满足要求【参考文献】[I] 赵松年.机电一体化系统设计[M].北京:机械工业出版社,2004..⑵何立民.单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996..[3] 余永权。