在數(shù)控繞線(xiàn)機(jī)的高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機(jī)與主軸通過(guò)聯(lián)接器，聯(lián)接成一體，聯(lián)接器的變速功能可將主軸轉(zhuǎn)速大大提高。排線(xiàn)部份則采用直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)來(lái)替代目前繞線(xiàn)機(jī)排線(xiàn)傳動(dòng)中常用的滾珠絲杠技術(shù)，在提高排線(xiàn)精度的同時(shí)，提高了加速度。除在繞線(xiàn)機(jī)上不斷采用新型功能部件外，高速繞線(xiàn)必要的工裝模具的跳動(dòng)及同心度在系統(tǒng)控制的高速運(yùn)動(dòng)下，需要專(zhuān)業(yè)合理的設(shè)計(jì)需要高精度的加工，方能滿(mǎn)足高質(zhì)量的線(xiàn)圈繞制需求。數(shù)控系統(tǒng)方面的問(wèn)題也不再能歸結(jié)為簡(jiǎn)單的排線(xiàn)幾何動(dòng)作問(wèn)題或靜力學(xué)問(wèn)題。新型排線(xiàn)架控制作為一個(gè)動(dòng)態(tài)對(duì)象，它并不是"亦步亦趨"地跟隨主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)所施加線(xiàn)圈進(jìn)行排線(xiàn)控制，而力圖表現(xiàn)出它的"柔性前瞻和智能性"；另一方面，所施加的控制必須充分顧及被控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，才能得到預(yù)期的控制效果。因此，已經(jīng)不能像傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)那樣，可以將控制系統(tǒng)與被控制對(duì)象分開(kāi)來(lái)研究和制造，而必須作為一個(gè)整體來(lái)處理，研究其在高速狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，以及超高速運(yùn)動(dòng)控制條件下光、電信號(hào)的時(shí)滯影響及其消除的問(wèn)題。在高速情況下，必須研究集數(shù)控系統(tǒng)與控制對(duì)象為一體的整體聯(lián)動(dòng)、基于整體動(dòng)力點(diǎn)的非線(xiàn)性控制策略、智能化控制方法等。機(jī)電特性參數(shù)的辨識(shí)、分析與控制優(yōu)化高速控制的核心在于實(shí)現(xiàn)高加速度，為此需要使伺服機(jī)構(gòu)處于最佳工作狀態(tài)，從而獲得系統(tǒng)最大運(yùn)動(dòng)加速度。因此，基于系統(tǒng)整體的加速度控制曲線(xiàn)選擇、伺服機(jī)電參數(shù)的辨識(shí)優(yōu)化、多軸增益的協(xié)調(diào)控制等是當(dāng)前繞線(xiàn)機(jī)親型數(shù)控化研究的熱點(diǎn)。高速、高精插補(bǔ)運(yùn)算和控制算法高速、高精插補(bǔ)是將復(fù)雜的全自動(dòng)繞線(xiàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡按控制規(guī)律分解成伺服控制指令。繞制高度復(fù)雜化的線(xiàn)圈時(shí)，繞線(xiàn)程序由大量細(xì)微調(diào)整程序構(gòu)成，機(jī)械制造有限公司繞線(xiàn)機(jī)的高速運(yùn)行除需保證微段程序連續(xù)執(zhí)行外，還需根據(jù)主軸的變化及時(shí)預(yù)測(cè)線(xiàn)圈當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高加速度運(yùn)行要求。這就要求對(duì)微段程序的高速、高精插補(bǔ)、高速預(yù)處理，微段程序的加減速控制，超前的位置預(yù)測(cè)，復(fù)雜軌跡的直接插補(bǔ)以及高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行深入的研究；面向高速高精線(xiàn)圈繞制的數(shù)控編程原理及方法,傳統(tǒng)的數(shù)控編程解決了中低速運(yùn)動(dòng)中的排線(xiàn)架隨軸移動(dòng)的問(wèn)題，但是繞線(xiàn)程序的高速化卻對(duì)數(shù)控編程從原理與方法上提出了更高的要求。為此．必須在研究高速繞線(xiàn)工藝機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究適用于高速高精度繞線(xiàn)的數(shù)控編程原理及方法。在這方面，繞線(xiàn)機(jī)高速運(yùn)動(dòng)工藝機(jī)理、高速繞線(xiàn)參數(shù)知識(shí)庫(kù)、基于繞線(xiàn)機(jī)高速非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償?shù)囊?guī)劃、程序速度變化的平滑過(guò)渡、基于STEP的速度標(biāo)準(zhǔn)、面向特征繞線(xiàn)程序的高級(jí)C語(yǔ)言等都是需要研究的內(nèi)容。高精度化技術(shù)提高數(shù)控繞線(xiàn)機(jī)的運(yùn)行精度，一般可通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)器前瞻性的誤差補(bǔ)償技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在減少CNC系統(tǒng)控制誤差方面，通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率，提高位置檢測(cè)精度的方法。然而在高速、高精繞線(xiàn)的情況下，在線(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量和補(bǔ)償存在著高精度與大量程幾何量之間的矛盾，是傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以完成的。因此，需要研究新的測(cè)量和補(bǔ)償機(jī)理，即進(jìn)行高精度、大量程幾何量的在線(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)原理研究，以及控制誤差的在線(xiàn)和實(shí)時(shí)檢測(cè)、預(yù)報(bào)和補(bǔ)償方法等研究，在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線(xiàn)性控制等方法。為解決繞線(xiàn)機(jī)在高速、高精度運(yùn)行中的小步長(zhǎng)與大行程之間的矛盾，需要研究新的高速驅(qū)動(dòng)原理及機(jī)構(gòu)。在繞線(xiàn)機(jī)誤差補(bǔ)償技術(shù)方面，除采用齒隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和夾具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外，近年來(lái)對(duì)設(shè)備熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)的研究已成為全行業(yè)范圍的研究課題。繞線(xiàn)機(jī)作為電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備之一，在我國(guó)已生產(chǎn)和使用了多年，改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)元器件廠(chǎng)也引進(jìn)了許多國(guó)外的繞線(xiàn)機(jī)。常見(jiàn)的有平行繞線(xiàn)機(jī)、環(huán)行繞線(xiàn)機(jī)及各種特種繞線(xiàn)機(jī)等。在繞制細(xì)微漆包線(xiàn)時(shí)，這些機(jī)器都會(huì)遇到共同的問(wèn)題，如無(wú)法達(dá)到整齊排線(xiàn)，繞線(xiàn)張力無(wú)法控制等，特別是繞制0.1mm以下的一些音圈、傳感器機(jī)芯等線(xiàn)圈時(shí)，問(wèn)題尤為突出。針對(duì)這種情況，我們研制了這種適用于細(xì)微漆包線(xiàn)的繞線(xiàn)機(jī)，很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，用它繞制的磁電式測(cè)振傳感器機(jī)芯線(xiàn)圈，張力穩(wěn)定，線(xiàn)圈直流電阻一致性好，排線(xiàn)整齊，外觀達(dá)到了“鏡面”效果。實(shí)現(xiàn)原理與普通繞線(xiàn)機(jī)一樣，精密繞線(xiàn)機(jī)的排線(xiàn)也是用步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，放線(xiàn)張力的控制也用了彈簧摩擦片張力器，但為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，有針對(duì)性地進(jìn)行了許多改進(jìn)，采用復(fù)合排線(xiàn)法，加裝了張力指示儀，大大地改進(jìn)了整機(jī)性能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在繞制細(xì)微漆包線(xiàn)時(shí)，由于線(xiàn)徑細(xì)，如果張力太大，就會(huì)將線(xiàn)拉長(zhǎng)，使線(xiàn)圈的直流電阻增大。在成批生產(chǎn)中，張力的不穩(wěn)定還會(huì)造成線(xiàn)圈與線(xiàn)圈之間較大的直流電阻差異，所以要嚴(yán)格控制張力。為此，在普通放線(xiàn)張力儀與寶石針之間加裝了一個(gè)張力指示儀，它是一個(gè)機(jī)械式張力指示儀，通過(guò)指針刻度即可知道繞線(xiàn)張力是多少克，避免了操作工人憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)所帶來(lái)的偏差，張力指示儀的加裝對(duì)減少高速繞線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的線(xiàn)的抖動(dòng)也有好處。細(xì)線(xiàn)的放線(xiàn)張力器一般都是彈簧摩擦片式，經(jīng)過(guò)細(xì)致調(diào)節(jié)完全可以滿(mǎn)足要求。繞細(xì)線(xiàn)線(xiàn)圈時(shí)一般采用兩種排線(xiàn)方式，即自由排線(xiàn)和強(qiáng)制排線(xiàn)。這兩種排線(xiàn)方法各有千秋，自由排線(xiàn)靠線(xiàn)的張力及擺動(dòng)輪或擺錘的擺動(dòng)來(lái)排線(xiàn)，導(dǎo)輪與線(xiàn)圈骨架之間的距離較遠(yuǎn)，只要調(diào)節(jié)得當(dāng)，每匝線(xiàn)都能緊密排繞，完全可以使繞出的線(xiàn)圈達(dá)到“鏡面”效果，但是調(diào)節(jié)起來(lái)比較困難，主要是機(jī)械方面的調(diào)試量太多；強(qiáng)制排線(xiàn)利用繞線(xiàn)主軸與排線(xiàn)軸的同步運(yùn)動(dòng)技術(shù)，使每繞一圈，排線(xiàn)機(jī)構(gòu)步進(jìn)一定的距離，一般是步進(jìn)一個(gè)線(xiàn)徑的距離，在電子數(shù)控技術(shù)發(fā)展的今天，實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不困難，只要事先設(shè)置好繞線(xiàn)參數(shù)，不需要太多的調(diào)試即可繞線(xiàn)，但經(jīng)過(guò)我們反復(fù)試驗(yàn)，強(qiáng)制排線(xiàn)方式用于高速繞制0.1mm以下的線(xiàn)圈時(shí)非常困難，經(jīng)常出現(xiàn)亂繞現(xiàn)象。采用將兩種方式復(fù)合，取其長(zhǎng)補(bǔ)其短，以強(qiáng)制排線(xiàn)為主，自由排線(xiàn)為輔，寶石針與線(xiàn)圈骨架的距離拉大，控制系統(tǒng)根據(jù)這一距離和設(shè)定的繞線(xiàn)參數(shù)，計(jì)算出實(shí)際的排線(xiàn)參數(shù)，再根據(jù)實(shí)際調(diào)試加以修正，由于控制系統(tǒng)有掉電保護(hù)功能，對(duì)每一種規(guī)格的線(xiàn)圈，經(jīng)過(guò)幾次調(diào)整，都可以很快得到理想的繞線(xiàn)參數(shù)并保存。繞線(xiàn)時(shí)，寶石針的擺動(dòng)與繞線(xiàn)主軸同步，不過(guò)其擺動(dòng)幅度比單獨(dú)采用強(qiáng)制排線(xiàn)時(shí)小，留出了一定的余地讓自由排線(xiàn)來(lái)發(fā)揮其緊密排繞特長(zhǎng)。以單片機(jī)為中心構(gòu)成的控制系統(tǒng)，由于程序存儲(chǔ)器在單片機(jī)內(nèi)部，四個(gè)口都可以作為I／O使用，大大簡(jiǎn)化了外圍電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。單片機(jī)電路是一典型的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，四個(gè)口均未用作數(shù)據(jù)口或地址口，其中，P0口工作為基本輸入輸出方式，控制LED顯示及EEPROM的讀寫(xiě)，串行EEPROM電路用了一塊X25045，它既能存儲(chǔ)繞線(xiàn)參數(shù)，防止掉電丟失，又擔(dān)當(dāng)了監(jiān)控CPU的看門(mén)狗。P1口工作在輸出狀態(tài)，控制主軸電機(jī)M1變頻器，排線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)M2驅(qū)動(dòng)器，電磁制動(dòng)器和蜂鳴器。P2口專(zhuān)門(mén)控制4×4監(jiān)控鍵盤(pán)，采用了常規(guī)的行列矩陣掃描原理。P3口用于操作按鈕和繞線(xiàn)傳感信號(hào)的輸入，其中，計(jì)數(shù)傳感信號(hào)連到外部中斷INT0端，它是正確繞線(xiàn)的關(guān)鍵信號(hào)。復(fù)位電路和晶振電路比較簡(jiǎn)單，輸出部分主要包括主軸電機(jī)變頻器控制、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制和LED顯示驅(qū)動(dòng)三部分。變頻器控制占用了三個(gè)口線(xiàn)啟動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和第二速度選擇，均通過(guò)小型直流繼電器來(lái)切換。第二速度選擇是在預(yù)停機(jī)時(shí)，使變頻器運(yùn)行在低速狀態(tài)，以便計(jì)數(shù)到匝時(shí)直流電磁制動(dòng)器能及時(shí)制動(dòng)，從而達(dá)到準(zhǔn)確停機(jī)的目的。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)有兩個(gè)，即串行步進(jìn)脈沖信號(hào)和方向信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)都是TTL電平，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部有光耦隔離，故可以直接輸出。驅(qū)動(dòng)器在內(nèi)部將串行步進(jìn)脈沖進(jìn)行環(huán)行分配，變成三相信號(hào)，顯然，這種方式省了單片機(jī)的一個(gè)控制信號(hào)。LED顯示器是主要的人機(jī)界面，由集成電路MC14499和74LS05來(lái)?yè)?dān)當(dāng)，MC14499是一款工作于串行方式的七段數(shù)碼LED編碼驅(qū)動(dòng)接口電路，通過(guò)外串電阻來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極發(fā)光二極管，僅通過(guò)CE、CLK和DATA三個(gè)信號(hào)與單片機(jī)接口，大大節(jié)省了口線(xiàn)資源。輸入信號(hào)包括操作按鈕信號(hào)和繞線(xiàn)傳感信號(hào)，由于這些信號(hào)均來(lái)自機(jī)器，拉線(xiàn)較長(zhǎng)，為了防止干擾，有必要對(duì)其進(jìn)行隔離和處理。排線(xiàn)零位信號(hào)由擋光片觸發(fā)，是步進(jìn)電機(jī)排線(xiàn)的坐標(biāo)原點(diǎn)，每繞完一個(gè)線(xiàn)圈，都要回到原點(diǎn)對(duì)零，以消除由于步進(jìn)電機(jī)丟步或絲杠反向間隙造成的積累誤差。主軸零位信號(hào)用于主軸的精確定位，保證每次都從某一位置開(kāi)始繞線(xiàn)或每次都能停在某一固定位置，也由擋光片來(lái)觸發(fā)。計(jì)數(shù)傳感信號(hào)有兩個(gè)作用，一是匝數(shù)計(jì)數(shù)，二是作為繞線(xiàn)主軸與排線(xiàn)軸的同步信號(hào)，它是一個(gè)中斷輸入信號(hào)，單片機(jī)收到這個(gè)信號(hào)就認(rèn)為繞了一圈，步進(jìn)電機(jī)應(yīng)該連續(xù)走一個(gè)線(xiàn)徑的距離，當(dāng)然，單片機(jī)要將這個(gè)距離平均分配為十次走完，這個(gè)任務(wù)由裝在主軸上的分頻式碼盤(pán)來(lái)完成。繞線(xiàn)機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，而且主程序與中斷程序、中斷程序與中斷程序之間的嵌套比較復(fù)雜，因此，整個(gè)程序都用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)和調(diào)試。在單片機(jī)中斷資源的利用方面作了合理安排，如T0定時(shí)器用于步進(jìn)電機(jī)調(diào)頻脈沖，INT0外部中斷用于匝數(shù)計(jì)數(shù)和同步控制等。具體的鍵盤(pán)掃描、LED顯示、算術(shù)運(yùn)算、中斷處理等程序，數(shù)控細(xì)微線(xiàn)繞線(xiàn)機(jī)已在用戶(hù)廠(chǎng)進(jìn)行了小批量使用，實(shí)踐證明其繞線(xiàn)質(zhì)量滿(mǎn)足精密線(xiàn)圈要求，調(diào)試方便，穩(wěn)定可靠，由單片計(jì)算機(jī)精密控制實(shí)現(xiàn)的復(fù)合排線(xiàn)方式實(shí)用可行，很好地解決了國(guó)產(chǎn)設(shè)備及進(jìn)口設(shè)備在高速繞制細(xì)微線(xiàn)線(xiàn)圈時(shí)出現(xiàn)亂繞的問(wèn)題。數(shù)控繞線(xiàn)機(jī)具有一切數(shù)控裝備的高速度、高精度、高柔性和高自動(dòng)化程度等優(yōu)點(diǎn)，電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步也逐步向繞線(xiàn)機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出了更高要求，主要從數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面介紹其關(guān)鍵技術(shù)。高速化技術(shù)-要實(shí)現(xiàn)繞線(xiàn)機(jī)的數(shù)控高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的繞線(xiàn)程序進(jìn)行高速處理，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量，同時(shí)要求伺服電機(jī)能高速度地作出反應(yīng)。采用32位/64位微處理器，是提高繞線(xiàn)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。在數(shù)控繞線(xiàn)機(jī)的高速化中，提高主軸轉(zhuǎn)速占有重要地位。主軸高速化的手段是直接把電機(jī)與主軸通過(guò)聯(lián)接器，聯(lián)接成一體，聯(lián)接器的變速功能可將主軸轉(zhuǎn)速大大提高。排線(xiàn)部份則采用直線(xiàn)電機(jī)技術(shù)來(lái)替代目前繞線(xiàn)機(jī)排線(xiàn)傳動(dòng)中常用的滾珠絲杠技術(shù)，在提高排線(xiàn)精度的同時(shí)，提高了加速度。除在繞線(xiàn)機(jī)上不斷采用新型功能部件外，高速繞線(xiàn)必要的工裝模具的跳動(dòng)及同心度在系統(tǒng)控制的高速運(yùn)動(dòng)下，需要專(zhuān)業(yè)合理的設(shè)計(jì)需要高精度的加工，方能滿(mǎn)足高質(zhì)量的線(xiàn)圈繞制需求。數(shù)控繞線(xiàn)機(jī)具有一切數(shù)控裝備的高速度、高精度、高柔性和高自動(dòng)化程度等優(yōu)點(diǎn)，電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步也逐步向繞線(xiàn)機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出了更高要求，高速化技術(shù)要實(shí)現(xiàn)繞線(xiàn)機(jī)的數(shù)控高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的繞線(xiàn)程序進(jìn)行高速處理，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量，同時(shí)要求伺服電機(jī)能高速度地作出反應(yīng)。采用32位/64位微處理器，是提高繞線(xiàn)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。www.jnbeiqi.cn