一种全自动收卷装置排线的控制方法及全自动收卷装置

摘要

本发明提供一种全自动收卷装置排线的控制方法和全自动收卷装置，解决现有技术中全自动收卷装置排线控制时易发生因换向瞬间会产出毫秒级别内的停滞及料盘轴每层所缠绕的线材的圈数不可控的技术问题。上述方法分为如下步骤：S1.计算全自动收卷装置的横移轴每横移距离L时所用的时间t；S2.将t分割成t

说明书

技术领域

本发明涉及线材全自动绕线装置自动控制技术领域，具体涉及一种全 自动收卷装置排线的控制方法及全自动收卷装置。

背景技术

图1所示，现有技术中的全自动收放线装置通常包括：料盘轴001、 驱动料盘轴转动的转动电机002和通过横移轴003带动料盘轴001横移的 横移电机004。现有技术中的全自动收放线装置只是利用横移电机004驱 动横移轴003实现往复进给的同时配合转动电机002驱动料盘轴001转 动，让线材简单的在料盘轴001上做往复运动，进而实现线材在料盘轴 001上做逐层的堆积。由于往复运动会使线材在料盘轴001的两端停留更 多的时间，在这种绕线方式下极易造成收卷排线不良、料盘轴001两端线 材堆积、和因料盘轴001两端与线卷间隙过大而造成的易卡线的技术问 题。此外，当线材位于料盘轴001两端时，受机械装配精度、电机换向反 应时间及控制元器件输出反方向脉冲的间隔时间等因素的作用，在线材换 向瞬间会产出毫秒级别内的停滞，进一步导致横移发生滞后，因此在料盘 边缘缠绕的线材多于料盘盘轴的其余位置，线材往复数次之后，位于料盘 两端的线材会发生凸显的鼓起。上述技术问题导致线材的收集合格率低， 重新缠绕又进一步造成极大地人力和工作时间的浪费。进一步的，当料盘 每层所缠绕的线材的圈数不可控时，料盘两端会产生一道楔形区域的空 隙，这一空隙的产生不仅造成成品运输过程中线材整卷发生位移，实际使 用中还易发生放线时的卡滞。

发明内容

为此，本发明提供一种全自动收卷装置排线的控制方法和全自动收卷 装置，解决现有技术中全自动收卷装置排线控制时易发生的因换向瞬间会 产出毫秒级别内的停滞及料盘轴每层所缠绕的线材的圈数不可控的技术 问题。

为此，本发明提供一种全自动收卷装置排线的控制方法，所述方法分 为如下步骤：

步骤(S1)：计算所述全自动收卷装置的横移轴每横移距离L时所用 的时间t；所述t的单位为秒，所述L为线材宽度与线材间隙的和，所述 线材间隙为位于同一料盘轴上，相同线层相邻两圈线材之间沿所述料盘轴 轴向的间隙；

步骤(S2)：将t分割成t₁和t₂，t＝t₁+t₂；在所述第一伺服电机 每次收到换向脉冲信号的同时，均延迟t₁时间长度向所述第一伺服电机 发送脉冲信号，并在t₁时间末向所述第一伺服电机发送时长为t₂且频率 为(t×f)/t₂的加速运动的脉冲信号；在t₂时间末至所述第一伺服电机收 到下一次换向脉冲信号的时间内均以频率f向所述第一伺服电机发送脉 冲信号，所述f为控制所述第一伺服电机所需的电子脉冲的输出频率。

根据本发明的一个实施方式，其中，步骤S1中，所述t的计算方 法分为如下步骤：

步骤(T1.1)：获取所述自动收卷装置收卷轴的转速n₁、所述全自动 收卷装置的收卷轴的传动比i₁和所述全自动收卷装置的横移轴的螺纹间 距i₂；所述i₂的单位为μm；

步骤(T1.2)：根据公式：1/(n₁×i₁)＝L/(n₂×i₂)计算横移轴的 转速n₂；

步骤(T1.3)：调节伺服电机的电子齿轮比F，使F/i₂＝1000，所述 电子齿轮比F为伺服电机每转一圈所需的脉冲数；

步骤(T1.4)：计算控制所述第一伺服电机所需的电子脉冲的输出频 率f，所述f根据公式：n₂＝(f×60)/F计算得；

步骤(T1.5)：所述横移轴每横移距离L时所用的时间t由公式： t＝(L×1000)/f算得。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述t₁＝t/3。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述i₁为1:7.5；所述i₂为5000 μm。

根据本发明的一个实施方式，其中，控制所述第一伺服电机所需的 电子脉冲由PLC、单片机或PC机发出。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述步骤S2之后增加如下步 骤：

步骤(S3)：微调所述L，直至缠绕在所述料盘轴每层上的线层的楔 形区域消失。

根据本发明的一个实施方式，其中，微调所述L的方法如下：

步骤(S3.1)：获取所述横移轴在绕线动作中，轴向位移大小的最大 值L_max；

步骤(S3.2)：利用公式：n＝L_max/L，浮点运算计算n值；

步骤(S3.3)：利用公式：n₁＝[n],对n进行取整运算，得到取整后 的参数n₁；

步骤(S3.4)：设定调整精度d,0.1<d<10μm，并判断n-n₁>0.5 是否成立；若成立，执行步骤S3.5；否则执行步骤S3.6；

步骤(S3.5)：向所述第一伺服电机发出正向调节信号，以dμm为 最小单位，每次脉冲间隔内均使所述L的值减少dμm，直至：

n₁+0.950<n<n₁+1.050时向所述第一伺服电机发出结束调节的信号；

步骤(S3.6)：判断n-n₁＝0.5是否成立，若成立，向所述第一伺服 电机发出结束调节的信号；否则执行步骤S3.7；

步骤(S3.7)：向所述第一伺服电机发出反向调节信号，以dμm 为最小单位，每次脉冲间隔内均使所述L的值增加dμm，直至：

n₁-0.050<n<n₁+0.050时向所述第一伺服电机发出结束调节的信号。

根据本发明的一个实施方式，其中，步骤S3.1中，所述L_max的获得 方法如下：

步骤(S3.1.1)：获取所述横移轴一端设定的极限刻度L₁及另一端 设定的极限刻度L₂；

步骤(S3.1.2)：所述L_max用公式L_max＝|L₂-L₁|求得。

根据本发明的一个实施方式，其中，步骤S3.4中，d的取值优选 为1μm；所述步骤S3.5～步骤S3.7中，向所述第一伺服电机发出调节信 号的装置为：PLC、单片机或PC机。

为此，本发明提供一种全自动收卷装置，包括：料盘轴、驱动所述料 盘轴转动的转动电机、横移轴、通过所述横移轴带动所述料盘轴横移的第 一伺服电机和信号控制装置，所述信号控制装置为PLC、单片机或PC机， 所述信号控制装置控制所述第一伺服电机的方法为如前所述的方法。

本发明提供一种全自动收卷装置排线的控制方法，通过：微调第一 伺服电机每次收到换向脉冲信号时向第一伺服电机发送的脉冲信号的频 率，进而达到“绕线贴边时换向的瞬间横移暂停”，及“换向完毕加速横 移”的技术效果；解决现有技术中全自动收卷装置排线控制时易发生的因 换向瞬间会产出毫秒级别内的停滞及料盘轴每层所缠绕的线材的圈数不 可控的技术问题，利用本方法所绕制出的线圈，两端与中间的高度平齐， 避免产生收卷轴两端鼓起的技术问题，使收线的整齐度得到进一步的提 高。

进一步的，本发明提供了计算全自动收卷装置的横移轴每横移距离L 时所用的时间t的数学方法，为获取本发明上述技术方案中所需的重要参 数t提供了技术可行性上的支持。

进一步的，本发明依据实际使用中的经验，将延迟时间设定为t的 1/3，在绕制扁条焊带线材时，能起到最佳的收线效果。

进一步的，本发明依据实际使用中的经验，将全自动收卷装置的收卷 轴的传动比i₁设定为1:7.5；将全自动收卷装置的横移轴的螺纹间距i₂选择为5000μm，方便在微调计算时易于获得整数，进而为微调时的相应 操作提供方便。

进一步的，本发明提出了微调线材宽度与线材间隙的和L的方法，通 过对所述L的微调，达到了消除料盘轴两端易产生楔形区域空隙的技术效 果。本发明通过对：收卷轴的实际宽度——横移轴在绕线动作中，轴向位 移大小的最大值L_max与线材宽度与线材间隙的和L进行动态运算后，将线 材间隙进行微调，进而做到每一线层所缠绕的线材均为整圈的技术效果， 依照本方法所绕制出来的线圈，不会存在楔形区域空隙，进而解决了现有 技术中因料盘轴两端会产生楔形区域的空隙，进而造成成品运输过程中线 材整卷发生位移，甚至实际使用中易发生放线时卡滞的技术问题。

进一步的，本发明提供一种全自动收卷装置，通过应用上述方法，解 决了背景技术中所描述的全部技术问题，使用本发明所述装置绕制出的线 卷，在质量上得到进一步的提高，线层厚度均匀，放线时不会发生卡滞， 相比现有技术中的线卷使用更为流畅。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。

图1为现有技术中全自动收放线装置结构示意图；

图2为本发明实施例1中全自动收卷装置排线的控制方法的控制流程 图；

图3为为本发明一个实施例中时间t的计算方法流程图；

图4为本发明实施例2中全自动收卷装置排线的控制方法的控制流程 图；

图5为本发明实施例2中微调L的方法流程图；

图6为本发明实施例2中获得L_max的方法流程图；

图7为本发明一个实施例中全自动收放线装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详 细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

实施例1：

不失一般性，图2所示，本发明在对自动绕线时，导致料盘两端易发 生圈数不可控这一技术问题所发生的原因做出深刻剖析之后，提供一种全 自动收卷装置排线的控制方法，分为如下步骤：

S1.计算全自动收卷装置的横移轴每横移距离L时所用的时间t；t 的单位为秒，L为线材宽度与线材间隙的和，线材间隙为位于同一料盘轴 上，相同线层相邻两圈线材之间的轴向间隙；

S2.将t分割成t₁和t₂，t＝t₁+t₂；在第一伺服电机每次收到换向 脉冲信号的同时，均延迟t₁时间长度向第一伺服电机发送脉冲信号，并 在t₁时间末向第一伺服电机发送时长为t₂且频率为(t×f)/t₂的加速运 动的脉冲信号；在t₂时间末至第一伺服电机收到下一次换向脉冲信号的 时间内均以频率f向第一伺服电机发送脉冲信号；其中，f为控制第一伺 服电机所需的电子脉冲的输出频率。

本发明通过微调第一伺服电机每次收到换向脉冲信号时，发往第一伺 服电机的脉冲频率，延长第一伺服电机换向过程中横移的停滞时间，并采 用相适配的短时间加速横移的技术手段，实现料盘在两端集料时，均匀堆 积线材的技术目的，达到了线材料层均匀排线的技术效果。

进一步的，如图3所示，在本实施例的一个优选技术方案中，本发明 为了进一步明确计算全自动收卷装置的横移轴每横移距离L时所用的时 间t的可操作性，提供了计算t的方法：

T1.1.获取自动收卷装置收卷轴的转速n₁、全自动收卷装置的收卷轴 的传动比i₁和全自动收卷装置的横移轴的螺纹间距i₂；i₂的单位为μm；

T1.2.根据公式：1/(n₁×i₁)＝L/(n₂×i₂)计算横移轴的转速n₂；

T1.3.调节伺服电机的电子齿轮比F，使F/i₂＝1000，电子齿轮比F 为伺服电机每转一圈所需的脉冲数；

T1.4.计算控制第一伺服电机所需的电子脉冲的输出频率f，f根据 公式：n₂＝(f×60)/F计算得；

T1.5.横移轴每横移距离L时所用的时间t由公式：

t＝(L×1000)/f算得。

在实际绕制线材的过程中，对时间t的拆分要与相应线材的属性相适 配，以绕制扁条焊带这一线材为例，将t₁设置为t/3，可获得最佳的绕制 效果。

进一步的，本发明为选用5ms运算一次的PLC作为脉冲信号的发送装 置时，为获得0.1圈的调整精度，将全自动收卷装置的收卷轴的传动比 i₁和全自动收卷装置的横移轴的螺纹间距i₂分别选择为：i₁＝1:7.5； i₂＝5000μm。上述数值的选择在实际计算中能取得结果为整数的运算效 果，方便以整数为单位对相应参数做微调处理。

实施例2：

为进一步解决全自动收卷装置在料盘两端易发生楔形缝隙的技术问 题，图4所示，本发明在实施例1的基础上，对线材宽度与线材间隙的和 L做出进一步的微调，通过微调每一线层的线材间隙，达到每一线层均缠 绕满线材的技术效果。本技术方案，利用同一线层所绕制的线材圈数的数 据非常大，将楔形缝隙的尺寸均匀分散至线材间隙上，对于微调后的间隙 视觉上可以忽略不计的技术原理，达到上述技术效果。具体操作如下：

S3.微调所述L，直至缠绕在所述料盘轴每层上的线层均不存在楔形 区域，其效果为让原本依照现有技术中的绕线方法绕制时存在的楔形区域 消失。

需要所说明的是，上述微调操作可依据对控制第一伺服电机所需的电 子脉冲的输出频率f而直接获得，但实际绕线效果需要经历大量实验操作 的积累才可获得最佳的微调数值。

进一步的，图5所示，本发明提出一种不需要做出大量实验即可获得 最佳微调量的方法，步骤如下：

S3.1.获取横移轴在绕线动作中，轴向位移大小的最大值L_max；

S3.2.利用公式：n＝L_max/L，浮点运算计算n值；

S3.3.利用公式：n₁＝[n],对n进行取整运算，得到取整后的参数n₁；

S3.4.设定调整精度d,0.1<d<10μm，并判断n-n₁>0.5是否成立； 若成立，执行步骤S3.5；否则执行步骤S3.6；

S3.5.向第一伺服电机发出正向调节信号，以dμm为最小单位，每 次脉冲间隔内均使所述L的值减少dμm，直至：

n₁+0.950<n<n₁+1.050时向第一伺服电机发出结束调节的信号；

S3.6.判断n-n₁＝0.5是否成立，若成立，向第一伺服电机发出结束 调节的信号；否则执行步骤S3.7；

S3.7.向第一伺服电机发出反向调节信号，以dμm为最小单位，每 次脉冲间隔内均使L的值增加dμm，直至：

n₁-0.050<n<n₁+0.050时向第一伺服电机发出结束调节的信号。

进一步的，如图6所示，在上述方法中，横移轴在绕线动作中，轴向 位移大小的最大值L_max可以依照下述方法获得：

S3.1.1.获取所述横移轴一端设定的极限刻度L₁及另一端设定的极 限刻度L₂；

S3.1.2.所述L_max用公式L_max＝|L₂-L₁|求得。

需要说明的是，为进一步明确向第一伺服电机发出信号调节的信号 源，本技术方案列举了现有技术中通常用于操控伺服电机运行的装置： PLC、单片机或PC机作为信号源，用于操控第一伺服电机，使其所驱动的 横移轴以最佳的运动形式进行横移，以达到完美绕线的技术效果。

为此，图7所示，本发明提供一种全自动收卷装置，包括：料盘轴1、 驱动料盘轴1转动的转动电机2、横移轴3、通过横移轴3带动料盘轴1 横移的第一伺服电机4和信号控制装置5，信号控制装置5为PLC、单片 机或PC机，信号控制装置5控制第一伺服电机4的方法为如前所述的方 法。本实施例中，选择PLC作为信号控制装置5的硬件实体，依照上述技 术方案所编制的PLC控制程序在植入PLC后，获得的自动运行效果已完美 解决现有技术中所绕制的料盘两端的线材发生凸显的鼓起，及料盘两端会 产生一道楔形区域的空隙的技术问题。

此外，需要说明的是，由于全自动收卷装置内部机械结构均为现有技 术，也非本发明的发明点之所在，故本发明在此不再赘述。

以上发明仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干 改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限 制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出 替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成 对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或 步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。 本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计 算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个 可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使 用不表示任何顺序。