線圈放線機構控制系統(tǒng)設計【包含CAD高清圖紙及說明書】【YC系列】

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學號：10406329 常州大學 畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 （2014屆） 題 目 線圈放線機構控制系統(tǒng)設計 學 生 王持濤 學 院 懷德學院 專 業(yè) 班 級 機制（懷）010 校內指導教師 孫波 專業(yè)技術職務 講師 校外指導老師 專業(yè)技術職務 二○一三年十一月 常州大學本科生畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 題目：線圈放線機構控制系統(tǒng)設計 一、前言 1．課題研究的意義；國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1.1課題研究的意義 目前電源線的傳統(tǒng)捆扎一般都是完全靠手工操作，這種方式效率低、繞線質量參差不齊、人力成木高，勞動強度大。電源線繞線扎線機是一種電線繞線和捆扎機器，尤其是對各種電器的電源線進行繞線和扎線，代替了傳統(tǒng)的人工繞線和捆扎。電源線繞線扎線控制系統(tǒng)采用PLC模塊、交流步進控制系統(tǒng)和觸摸屏相結合的方式可使電控系統(tǒng)簡潔緊湊，控制系統(tǒng)故障率低，軟硬件模塊維護方便，從而實現(xiàn)電源線繞扎的高程度自動化，提高生產效率，降低生產成木，適合應用于流水線進行生產。 繞線機主要用于AC, DC電機，傳感器機芯等電器線圈的繞制，是電子工業(yè)中重要專用設備。隨著電子電器工業(yè)的迅速發(fā)展，線圈的需求量越來越大、品種越來越多、要求也越來越高。老式繞線機使用時存在匝數記數不清，繞制細微漆包線時無法整齊排線，繞線張力無法控制等問題，這些嚴重影響了繞線的質量。本文旨在從繞線機的控制形式上改善繞線質量，提高繞線機的可靠性。跟蹤自動控制技術的發(fā)展趨勢，雙飛叉繞線機控制系統(tǒng)采用PLC:模塊、交流伺服控制系統(tǒng)和觸摸屏相結合的方式可使電控系統(tǒng)簡潔緊湊，控制系統(tǒng)故障率低，軟、硬件模塊便于修改和維護，可大大提高生產率，實現(xiàn)全自動流水線的監(jiān)控生產。繞線機作為電子工業(yè)專用設備之一，在我國已生產和使用了多年，改革開放以來，我國元器件廠也引進了許多國外的繞線機常見的有平行繞線機、環(huán)行繞線機及各種特種繞線機等在繞制細微漆包線時，這些機器都會遇到共同的問題，如無法達到整齊排線，繞線張力無法控制等，特別是繞制0 lmm以下的一些音圈、傳感器機芯等線圈時，問題尤為突出。針對這種情況，我們研制了這種適用于細微漆包線的繞線機，很好地解決了這個問題，用它繞制的磁電式測振傳感器機芯線圈，張力穩(wěn)定，線圈直流電阻一致性好，排線整齊，外觀達到了“鏡面”效果。 1.2國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 繞線機在電子電器行業(yè)運用十分廣泛，它是將線狀的物體纏繞到特定的工件上的機器，例如在生產環(huán)形變壓器時，繞線機的任務就是將銅線繞制成線圈后套到變壓器的鐵芯柱上。目前市場上對繞線機的控制常見的有兩種，一種是由PLC控制，另一種是由單片機控制，本文采用的是由單片機控制繞線機這種方式，它可以實現(xiàn)繞線機工作狀態(tài)的自動控制和精確控制，精確控制體現(xiàn)在精密排線和閉環(huán)反饋檢測系統(tǒng)，精密排線通過單片機發(fā)出CP脈沖和方向信號，準確控制步進電機的步進和跳段等工作狀態(tài)來實現(xiàn)。閉環(huán)反饋檢測是將光電計數器測出電機轉速，發(fā)出計數脈沖送到單片機控制系統(tǒng)，再通過變頻器控制電機轉軸轉速。除此之外，單片機繞線機體積小、價格低、自動化程度高、控制精確、能節(jié)省許多人力、物力、財力，能很好的滿足機電產品對繞組質量的高要求，具有良好的推廣市場和廣闊的發(fā)展前景。 國內立式繞線機技術處于起步階段，技術較為薄弱，品種也很少，主要用于繞制大型變壓器線圈，生產廠家主要有沈陽電工、西安啟源等，還沒有專門用于繞制大容量并聯(lián)空心電抗器的立式繞線機。 2．課題的研究目標、內容和擬解決的關鍵問題 2.1課題的研究目標、內容 隨著生產自動化和無人化以及批量化的發(fā)展，越來越多的生產環(huán)節(jié)使用自動化機器操縱。本次課題是針對ABB公司在生產變壓器線圈時，需要將原始線圈通過一個放線裝置將線圈按照合理的速度放線，在這個過程中要求線圈速度既不能過快也不能過慢，過快會導致線圈打結無法順利切削，過慢會使線圈拉力增大，如何使線圈保持在一個合理的速度變化范圍之內是本次設計所要解決的重點也是難點問題。 通過PLC裝置控制電機的轉速，從而獲得一個較穩(wěn)定的放線速度，同時對放線過快或者過慢能夠報警，從而調整電機轉速。 2.2擬解決的關鍵問題 動手設計實現(xiàn)變壓器線圈放線裝置的設計以及如何利用PLC控制裝置來實現(xiàn)對電機轉速的控制。 二、設計方案的確定 1．方案的原理、特點與選擇依據 1.1原理 繞線扎線系統(tǒng)包含繞線單元、取線單元、抓線單元、送扎帶單元，扭線單元，原理如圖1所示。首先根據需要在觸摸屏上設定好繞線的圈數、送扎帶長度，左右行程的速度以及扭線的圈數，然后將線的一頭固定在繞線裝置上，啟動開始按鈕，就可以全自動完成完成電線的繞線和扎線。 工作過程為:繞線~取線~送扎帶~送線~扭扎帶~結束。 開機啟動后，繞線電機通過傳動帶帶動繞線盤，繞線完畢后;取線爪通過氣缸驅動向卜運行，取線爪合攏取線，取傳動電機通過傳動帶驅使兩個機械手移動裝置向左移動(兩個機械手移動裝置是連動的)，在兩個機械手移動裝置在左移的過程中，送扎帶電機驅動送扎帶滾輪轉動，帶動扎帶導輪向右出扎帶，到達規(guī)定扎帶長度時，切扎帶刀動作，規(guī)定長的扎帶剛好送到抓線爪上面的橡皮條上。當取線爪的機械手移動裝置向左移動到抓線爪的正上方時停卜來，取線爪通過氣缸驅動向卜送線，抓線爪上的橡皮條受到繞好的線的壓力而向卜彎曲，橡皮條上的扎帶也彎曲，抓線爪合攏露出扎帶兩頭等待扭線夾扭扎帶(同時取線爪也張開)，然后氣缸驅動取線爪向上回升。傳動電機通過傳動帶驅使兩個機械手移動裝置向右移動(兩個機械手移動裝置是連動的)。當扭線夾的機械手移動裝置向左移動到抓線爪的正上方時停卜來(取線爪也正好在繞線盤的正上方停卜來，這時候如果又有繞線完畢的話，取線爪又可以向卜去取線進行卜一次的扎線)，扭線夾通過氣缸驅動向卜運行;接著扭線夾夾緊扎帶，扭線電機驅動扭線夾進行扭扎帶，扭線夾扭完線后，抓線爪松開，扭線夾通過氣缸馬區(qū)動向上回升。傳動電機通過傳動帶驅使兩個機械手移動裝置向左移動(兩個機械手移動裝置是連動的)，當扭線夾的機械手移 動裝置向左移動到最左邊時停卜來，扭線夾松開，完成扭線過程;同時取線爪的機械手移動裝置也停在抓線爪的正上方，可以進行卜一輪扭線，如果取線爪沒有取線，則整個過程結束，觸摸屏監(jiān)控繞線計數加1。 1.2特點 該系統(tǒng)操作簡單，運行穩(wěn)定，自動化程度，適合應用于流水線進行生產，應用前景廣闊。 1.3選擇依據 控制線圈放線速度v=0.7m/min左右。 針對電機轉速快慢選擇適當的傳感器。 2 設計步驟 1、 明確設計任務，收集分析資料 認真閱讀設計任務書，明確設計任務，查找收集有關資料，進行認真分析研究，了 解類似機器人底座的結構和工作原理。 2、 總體方案設計 參考有關資料，進行方案設計。為了滿足以上要求，本設計采用二級減速裝置最終 實現(xiàn)一級輸出轉速為150r/min，二級輸出轉速為30r/min~60r/min，為實現(xiàn)自動計數功能 設計變速箱外掛掛輪結構。 3、 技術設計 根據總體方案的結構形式，進行技術設計，進行運動設計和動力設計，選擇元件， 對主要零件進行強度和剛度計算初步確定主要結構尺寸。 4、 圖紙設計 根據總體設計方案和技術設計的結果，進行圖紙設計，按國家制圖標準完成圖紙設 計。 5、 編制技術文件 按規(guī)定要求，編制設計計算說明書，準備畢業(yè)答辯。 三、階段性設計計劃、設計目標與應用價值 3.1設計計劃 周次 工作內容 檢 查 方 式 2013-2014(1) 第10周~第11周 文獻檢索，寫出文獻綜述 交文獻綜述 第12周 英文閱讀，翻譯>2萬字符 交翻譯 第13周~第14周 方案構思、比較、分析 匯報所定方案 第15周~第16周 調研 交調研報告 第17周~第19周 設計 匯報設計過程 2013-2014(2) 第1周~第3周 編寫PLC程序 檢查程序 第4周~第5周 撰寫設計計算說明書 匯報說明書撰寫思路、內容 第6周~第7周 設計資料整理、裝訂、答辯 畢業(yè)答辯 3.2設計目標 學生在本次設計中要鍛煉查找資料和英文科技論文的翻譯能力；通過查閱一定數量的中英文資料和翻譯英文資料，了解與課題有關的國內外研究動向；學習動手設計實現(xiàn)變壓器線圈放線裝置的設計以及如何利用PLC控制裝置來實現(xiàn)對電機轉速的控制；通過自學相關內容，結合所學專業(yè)知識實現(xiàn)實際生產中的應用，為以后繼續(xù)學習專業(yè)知識打下較好的基礎。 3.3應用價值 電源線繞線扎線機以PLC為控制核心，利用觸摸屏提供友好的人機界面，采用步進電機進行繞線，送扎帶，扭線以及左右行程運動，由于安裝調試方便，現(xiàn)場操作操作簡化，人機界面靈活，使系統(tǒng)更加安全可靠。木繞線機具有繞線速度快、工效高、繞圈準確，操作簡單等優(yōu)點，又降低了工人勞動強度，提高了生產效率，不管普通的電源線還是復雜的電源線，都可以保持600條/小時之上，一個熟練的員工可以達到 800條 /小時左右，這樣既可節(jié)省人工，也可以大大提升企業(yè)的競爭力。 四、參考文獻 [1] 吳宗澤．機械設計教程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2009 [2]　鄭文緯，吳克堅．機械原理[M].南京：東南大學機械學學科組，1997， [3]　駱素君，朱詩順．機械課程設計簡明手冊[M].北京：化學工出版社，2011 [5] 吳宗澤．機械零件設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 [6]　賀哲榮，石帥軍，王志云.流行PLC實用程序及設計[M].西安：西安電子科技大學 出版社，2006 [7] 何立民.M CS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計.北京:北京航空航天大學出版社，1990. [8] 張承根.解剖國產變壓器專用設備【J].機電新產品導報2002, [9] 于海年，薛守謙.變壓器制造專用設備網.北京:治金工業(yè)出版社， [10] 付家才.單片機控制工程實踐技術}MI.北京:化學工業(yè)出版社，2004. [11] 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，等.單片機原理及接口技術}MI.北京:清華大學出版社，2004. [12] 陳迎國.自動繞線機的設計與實現(xiàn)}DI.西安:西北工業(yè)大學，2004. 五、指導教師審閱意見 簽名 年 月 日 （注：學生可根據文獻綜述的內容相應擴充本表各項的大小） 第 7 頁 共 9 頁