一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法。通過編寫排線電機和收線電機的頻率和轉(zhuǎn)換時機，可實現(xiàn)對直徑1mm?1.5mm不規(guī)則變截面編織線的自適應(yīng)便攜式平繞或花繞線。
【專利說明】
一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于繞線機械領(lǐng)域，具體涉及一種基于直徑lmm-1.5mm不規(guī)則變截面編織 線的自適應(yīng)便攜式繞線機。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前工業(yè)用自動化繞線機技術(shù)已較為成熟。自動化繞線設(shè)備絕大多數(shù)為落地設(shè) 備，體積大，不能在繞線過程中搬運;并且針對單一直徑繞線，排線方式單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了應(yīng)對自動化繞線領(lǐng)域?qū)π⌒突銛y式機械的需求，以及解決不規(guī)則直徑的編 織線的繞線難題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明第一目的采取的技術(shù)方案是：
[0005] -種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于:包括收線電機，排線電機，PLC 控制器，驅(qū)動器，收線機構(gòu)，排線機構(gòu);其中，收線電機驅(qū)動收線機構(gòu)的線軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)收線； 排線電機通過控制絲杠轉(zhuǎn)動，使排線機構(gòu)的撥叉左右移動排線；收線電機和排線電機都是 步進電機，兩電機頻率在PLC控制器的控制下而變得相互匹配，PLC控制器通過驅(qū)動器實施 指令而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。
[0006] 所述收線機構(gòu)，包括:左支架，右支架，線軸，裝夾軸一，裝夾軸二，手輪軸，手柄;其 中，線軸兩端各連接裝夾軸一和裝夾軸二;裝夾軸一與手輪軸連接，手輪軸與右支架間采用 螺紋連接;手輪軸外端伸出右支架通過螺釘與手柄連接;裝夾軸二穿過左支架的孔，與外端 的電機連接。
[0007] 線軸包括兩端的兩個軸檔和中間的中空軸，中空軸將兩個軸檔連接，線軸上有一 通孔，通孔孔壁上對稱設(shè)計兩條條形凸臺，所述通孔及這兩條條形凸臺與對應(yīng)側(cè)的裝夾軸 連接;裝夾軸一和裝夾軸二都帶有錐形頭，端面均為錐形，在沿錐頂中心開有條形槽;線軸 與裝夾軸裝配時，錐形端面定位線軸中心位置并鎖緊線軸，徑向條形凸臺與條形槽配合，驅(qū) 動線軸轉(zhuǎn)動。
[0008] 裝夾軸二是一階梯軸，可配合不同尺寸的電機軸。
[0009] 所述排線機構(gòu)，包括絲杠、安裝板、滑塊、導線柱和撥叉;其中，絲杠由排線電機驅(qū) 動；安裝板上表面開設(shè)有對稱的兩個滑槽，滑槽為長條形，且滑槽口對外開放;在滑槽中開 設(shè)有螺栓孔;滑塊有兩個，分別設(shè)置在兩個滑槽中，滑塊上設(shè)有一長圓形孔，通過螺栓安裝 在滑槽中，滑塊在滑槽長度方向上可調(diào)整位置;導線柱有兩個，分別固定在兩個滑塊上，兩 個導線柱之間穿過線纜。
[0010] 所述導線柱由外輪、軸承、軸、壓冒組成；外輪有中心通孔，通孔兩端設(shè)軸承，壓冒 設(shè)置在外輪頂部，與軸通過螺紋連接，從上面向下將軸承壓緊，壓冒中心開有螺紋通孔，軸 穿過壓冒、軸承、外輪，通過螺紋固定在滑塊上;軸承與軸之間為間隙配合，軸承與外輪間也 為間隙配合。
[0011] 本發(fā)明第二目的是提供一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法，其特征在于:作 為步進電機類型的收線電機和排線電機，通過PLC控制器的自適應(yīng)頻率控制，使兩電機頻率 變得相互匹配，實現(xiàn)等直徑或變直徑線的有序平繞或花繞，方法為，
[0012] 通過設(shè)置PLC控制器中收線電機每秒脈沖數(shù)?:，和排線電機每秒脈沖數(shù)P2,使 關(guān)式始終滿足
這樣的關(guān)系，即可實現(xiàn);其中，d為線纜直徑，s為排線電機驅(qū)動的排 線機構(gòu)中絲杠的導程。
[0013] 進一步講，可實現(xiàn)等直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是：
[0014] 設(shè)線軸直徑D，線軸收線寬度L，線纜直徑d，線纜總長度Lo,絲杠導程s，步進電機驅(qū) 動器脈沖數(shù)P，繞線要求完成時間為To;則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)Pi，排線 電機每秒脈沖數(shù)P 2，繞線層數(shù)n，第n層繞線圈數(shù)K;
[0015 ] 收線電機轉(zhuǎn)速:見=Pi/P;排線電機轉(zhuǎn)速:N2 = P2/P;
[0016]設(shè)繞完Lo長度線纜共需n層，則 [0017]前n-1層每層繞線L/d圈；
[0018]設(shè)第n層繞線圈數(shù)為K圈；
[0019] 第n層線圈中心直徑D'n = D+2(n_l )d+d = D+(2n_l )d;
[0020] L〇 = 3T(D+d)(L/d)+3i(D+3d)(L/d) + ...
[0021] +Ji[D+(2n-3)d](L/d)+3i[D+(2n-l)d]K
[0022] =3T(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]+3i[D+(2n-l)d]K；
[0023] 由此確定繞線層數(shù)n和第n層繞線圈數(shù)K，方法是:先以試算法取n的值:n為自然數(shù)， 從小到大 試代人到
[0024] Lo - 3i(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]這個式子中計算結(jié)果，當結(jié)果大于零，且是所有大 于零的結(jié)果中最小的一個值時，n即取此時的值;n確定后，然后代入上述Lo計算式中，計算K 的值；
[0025] 因為 t〇= (n-1) (L/d)/Ni+K/Ni;又Ni = Pi/P;
[0026] 得
，根據(jù)繞線需求時間T〇,計算P1;
[0027] 因為在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度= N2*t*s = Ni*t*d;因 N2 = P2/P;
[0028] 揭
[0029] 進一步講，可實現(xiàn)變直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是：
[0030] 設(shè)線纜總長度Lo，由m段不同的直徑組成，第1段長度U，線纜直徑cU;第2段長度L2， 線纜直徑d2;......第m段長度Lm，線纜直徑dm;其余參數(shù):線軸直徑D，線軸收線寬度L，絲杠 導程s，步進驅(qū)動器脈沖數(shù)P，繞線要求完成時間為To;
[0031 ]設(shè)收線電機繞制第1段的每秒脈沖數(shù)Pi. i，排線電機每秒脈沖數(shù)P2. i，持續(xù)時間h; 繞制第2段的每秒脈沖數(shù)?〃，排線電機每秒脈沖數(shù)P2.2,持續(xù)時間T2;......繞制第m段的每 秒脈沖數(shù)Pi.dp/s)，排線電機每秒脈沖數(shù)P2.m，持續(xù)時間Tm;根據(jù)總繞線時間，近似分配每段 繞線時間，即：
[0032] 則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)Pi，排線電機每秒脈沖數(shù)P2，各段繞線 頻率轉(zhuǎn)換的時間
[0033] 第1段：
[0034] 設(shè)第1段繞制m層，第m層繞制L圈;繞完后線軸外徑變?yōu)镈1;
[0035] Di = D+2mdi ；
[0036] Li = 3i(D+di)(L/di)+3i(D+3di)(L/di) + ...
[0037] +jt[D+( 2ni_3 )di] (L/di)+Ji[D+( 2ni_l )di]Ki
[0038] =JT(L/di)[ni2di+ni(D-2di)-D+di]+3i[D+(2ni-l)di]Ki；
[0039] 時間 TFUrDa/dO/Nu+L/Nu
[0040] Ni.i=Pi.i/P；
[0043]由此確定ni和Ki，先以試算法取ni的值:ni為自然數(shù)，從小到大--試代人到
[0044] U - Jia/cUKr^cU+nKDjdd-D+cU]這個式子中計算結(jié)果，當結(jié)果大于零，且是所 有大于零的結(jié)果中最小的一個值時，m即取此時的值;m確定后，然后代入上述1^計算式中， 計算K1的值；
[0045] 因為
[0046] 收線電機轉(zhuǎn)速M.fPu/P;
[0048] 在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度為：N2.i*t*s = Ni.i*t*d;因排線電機轉(zhuǎn)速:N2.i = P2.1/P； L0050J ......
[0051]第m 段：
[0052]設(shè)第m段繞繞制了 1^層，第1^層繞制Km圈；
[0053] 則繞完第m段，整根共m+n2+.. .+nm-(nm-l)層；
[0054] Dm=Dm-i+2(nm_l)dm=D+2nidi+2(n2_l)d2+. ? .+2(nm_l)dm;
[0055] D'm.^Dm-l+dm；---------第HI段第1層中心直徑；
[0056] D V 2 = Dm-03dm;-------第m段第2層中心直徑；
[0057] ......
[0058] Dni \ =l)ni_| +(2nni - l)dm，----第m段第nm層中心直徑;第m段第1層直徑
[0060 ] nm，Km的計算方法同n 1、K1的方法一樣；
[0065] 進一步講，可實現(xiàn)等直徑叉花繞線的各參數(shù)的設(shè)計方法是：
[0066] 設(shè)線軸直徑D，線軸收線寬度L，線纜直徑d，線纜長度Lo，絲杠導程s;步進驅(qū)動器脈 沖數(shù)P;繞線要求完成時間為To;
[0067] 現(xiàn)想讓前m層正常繞線，后n2層叉花繞線，增大圈間距繞線的間距為x，
[0068]需要確定的參數(shù)是:各段繞線時間T^T^PLC程序中需要設(shè)置的參數(shù)，Pi.::前m層 收線電機每秒脈沖數(shù)，P2.1:前m層排線電機每秒脈沖數(shù)，Pi 2;后n2層收線電機每秒脈沖數(shù)， P2.2;后n2層排線電機每秒脈沖數(shù)；
[0069] 前m層等直徑平繞：
[0071] 繞后線圈外徑 [0072]后n2層叉花繞線：
[0073] L2 = L〇-Li ；
[0074]每層繞線圈數(shù)L/x;
[0075] 每層線圈中心直徑：
[0076] D^.^Di+d；---------叉花繞線第1層中心直徑；
[0077] D，2.2 = Di+3d；--------叉花繞線第2層中心直徑；
[0078] ......
[0079] D2 n =D1 + (2n2 - l)d;------叉花繞線第n2層中心直徑；
[0083] 分配時間時，認為al =u2 =…= an: =a
[0090] 在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度= N2.2*t*S = Nl.2*t*X;
[0092]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：1、繞線機可以針對等截面和不規(guī)則變截面的包絡(luò)直徑 lmm-1.5mm的柔性編織線進行繞線;2、繞線機能為編織線提供一定預(yù)緊力，并保護編織線內(nèi) 部導線不受損傷，使編織線整齊排列于特定線軸上;3、通過編寫繞線機程序，可以實現(xiàn)一種 有利于線軸放線的交叉繞線功能;4、繞線機質(zhì)量可以<7kg，體積<300 X 200 X 250mm，具有 提手，可以在繞線過程中便攜移動。5、該發(fā)明易于實現(xiàn)，設(shè)計合理，工程使用效果好。
【附圖說明】
[0093]圖1為本發(fā)明整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0094]圖2為收線機構(gòu)圖；
[0095]圖3為線軸圖；
[0096]圖4為裝夾軸二結(jié)構(gòu)圖；
[0097]圖5為排線機構(gòu)圖；
[0098]圖6為導線柱結(jié)構(gòu)圖；
[0099] 圖7為花繞繞線軸圖；
[0100] 圖8為等直徑平繞層間排布圖；
[0101] 圖9為變直徑平繞層間排布圖；
[0102] 圖10為等直徑花繞層間排布圖。
【具體實施方式】
[0103] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細的說明。
[0104] 圖1為本繞線機的整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖3為外觀圖。本發(fā)明繞線機整體用件少，結(jié)構(gòu) 緊湊小巧，因此可做成臺式機;整機重量只集中在底座、電機和支架上，大重量級的件沒有， 因此易于移動。在整體外面罩設(shè)一個整機罩，在整機罩上設(shè)置提手，就可以做成便攜式小型 機械。
[0105] 繞線機內(nèi)部，除了底座和支架外，工作部件包括收線電機1，排線電機2，PLC控制器 3，驅(qū)動器4，收線機構(gòu)5，排線機構(gòu)6等。
[0106] 收線電機1和收線機構(gòu)5相連，驅(qū)動收線機構(gòu)運動。收線機構(gòu)5可見圖2,包括如下部 件:左支架51、右支架52、線軸53、裝夾軸一 54、裝夾軸二55、手輪軸56、手輪57。本收線機構(gòu) 可以實現(xiàn)下列功能：（1)通過錐形裝夾軸使線軸裝夾便捷可靠；（2)手輪軸可通過轉(zhuǎn)動手輪， 使手輪軸轉(zhuǎn)動，帶動裝夾軸沿線軸軸向移動，推進或推出線軸，實現(xiàn)線軸的安裝和拆卸；（3) 裝夾軸設(shè)計為多級軸徑，可以適配多種標準電機軸直徑。
[0107] 左、右兩個支架為架設(shè)裝置，線軸通過兩個裝夾軸即裝夾軸一和裝夾軸二以及手 輪軸架設(shè)在左、右兩個支架之間，裝夾軸二穿設(shè)在左支架(從圖面看稱為左支架)的孔中，為 軸孔配合，與左支架的孔間采用軸承連接;裝夾軸一與手輪軸間采用軸承連接，而手輪軸另 一端穿過右支架的螺紋孔，手輪軸與右支架的安裝采用螺紋連接，手輪軸外端通過4個螺釘 與手輪固定。轉(zhuǎn)動手柄，可使手輪軸的外螺紋在右支架的內(nèi)螺紋中轉(zhuǎn)動，驅(qū)動裝夾軸一沿線 軸軸向移動，實現(xiàn)線軸的夾緊與釋放。裝夾軸二的外緣設(shè)計為標準電機軸直徑，可通過聯(lián)軸 器與電機連接，實現(xiàn)電機驅(qū)動繞線。
[0108] 線軸53,如圖3所示，為通孔中空設(shè)計，包括兩端的兩個軸檔，和中間的中空軸，中 空軸將兩個軸檔連接。軸檔上和中空軸上有統(tǒng)一的通孔，通孔孔壁上對稱設(shè)計兩條條形凸 臺58。線軸的兩端這兩條條形凸臺是用于安裝裝夾軸。
[0109] 圖4為裝夾軸二結(jié)構(gòu)圖，裝夾軸一與此類似。兩個裝夾軸帶有錐形頭，端面均為錐 形，在沿錐頂中心開有條形槽59,用于與線軸的條形凸臺配合。兩個裝夾軸從線軸兩側(cè)插入 線軸通孔中，線軸凸臺嵌入裝夾軸條形槽中，繞線時，軸向靠錐形端面定位線軸中心位置并 鎖緊線軸，徑向靠凸臺與凹槽的配合，驅(qū)動線軸轉(zhuǎn)動。利用圓錐面定位線軸中心位置，實現(xiàn) 定位準確;繞線時，裝夾軸二為主動軸，帶動線軸轉(zhuǎn)動，裝夾軸一為輔助被動軸。
[0110] 另外，裝夾軸二具有階梯軸，是為了配合不同尺寸的電機軸而準備。裝夾軸二通過 聯(lián)軸器與電機軸連接，實現(xiàn)電機驅(qū)動自動化繞線。
[0111] 裝夾軸一與手輪軸相連，在轉(zhuǎn)動手輪軸時，使手輪軸與支架間產(chǎn)生螺紋轉(zhuǎn)動，可以 實現(xiàn)手輪軸推進裝夾軸一，進而由裝夾軸一推進線軸向裝夾軸二的方向加緊，便于線軸安 裝;或者反轉(zhuǎn)時實現(xiàn)裝夾軸一退出，線軸松懈，便于拆卸。手輪軸使連接在手輪軸上的裝夾 軸一軸向移動，實現(xiàn)線軸的便捷式安裝和拆卸。
[0112]通過收線機構(gòu)的介紹可知，本發(fā)明收線機構(gòu)繞線平穩(wěn)，線軸旋轉(zhuǎn)頻率可調(diào)。
[0113] 排線電機2和排線機構(gòu)6相連，驅(qū)動排線機構(gòu)運動。排線機構(gòu)6結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要 包括安裝板61、滑塊62和導線柱63。其中，安裝板61是作為整個安裝固定的基體，由電機帶 動的絲杠驅(qū)動，安裝板前端安裝撥叉，撥叉靠近繞線軸，用于保證由導線柱輸出的線纜走 直。在安裝板上表面開設(shè)有對稱的兩個滑槽，在滑槽中開設(shè)有螺栓孔，可為一個也可為兩 個，用于固定滑塊;滑槽為長條形，且滑槽口對外開放。
[0114] 滑塊有兩個，分別設(shè)置在兩個滑槽中，滑塊的寬度與滑槽寬度相當，滑塊在滑槽長 度方向上可移動。滑塊上設(shè)有一長圓形孔，可通過螺栓安裝在滑槽中，由于長圓形孔中隨處 可穿過螺栓，所以可隨意調(diào)整滑塊在滑槽中長度方向的位置，然后用螺栓緊固到滑槽中的 螺栓孔中即可。由于滑塊在滑槽中的位置可調(diào)，這樣也就意味著兩個滑塊間的相對距離可 調(diào)。
[0115] 在滑塊上設(shè)置一凸臺，臺上設(shè)有內(nèi)螺紋，用于安裝導線柱。安裝時兩個凸臺靠近安 裝。導線柱通過螺紋連接在滑塊凸臺上，導線柱的結(jié)構(gòu)如圖6所示，導線柱由外輪64、軸承 65、軸66、壓冒67組成。外輪64有中心通孔，通孔兩端設(shè)軸承65;壓冒67中心開有螺紋通孔； 軸66穿過壓冒67、軸承65、外輪64,通過螺紋固定在滑塊上。壓冒接，從上面向下將軸承壓 緊，防止軸承上下躥動。軸下部為外螺紋，與滑塊的安裝孔內(nèi)螺紋配合。軸承與軸之間為間 隙配合，軸承與外輪間也為間隙配合。兩個外輪之間的距離即為夾線間隙，調(diào)整兩外輪的距 離即調(diào)整夾線間隙，當機器運行時，兩個外輪互為反向旋轉(zhuǎn)，夾持線纜向前輸送。
[0116] 滑塊可在安裝板的滑道里移動。根據(jù)不同的線纜直徑，調(diào)整滑塊位置，即可實現(xiàn)夾 線距離的調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)不同直徑的線纜。
[0117] 正是由于收線機構(gòu)和排線機構(gòu)的這些結(jié)構(gòu)特點，本發(fā)明可實現(xiàn)對于等直徑的，或 者變直徑的線纜的有序纏繞，尤其可實現(xiàn)小直徑（1-1.5mm)的線纜的均勻纏繞，甚至是花 繞，如圖7所示。在纏繞時只要控制好收線電機1和排線電機2的頻率就可以實現(xiàn)相匹配。收 線電機1和排線電機2由PLC控制器3程序控制，受驅(qū)動器4驅(qū)動。收線電機驅(qū)動收線機構(gòu)的線 軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)收線。排線電機通過控制絲杠轉(zhuǎn)動，使排線機構(gòu)的撥叉左右排線。調(diào)節(jié)排線機 構(gòu)的導線柱之間的間距，能為編織線提供一定預(yù)緊力，并保護編織線內(nèi)部導線不受損傷，使 編織線整齊排列于特定線軸上。收線電機1和排線電機2都是步進電機。
[0118] 其工作原理是：步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的電動元件。步進電機的 轉(zhuǎn)動由步進電機驅(qū)動器控制，步進電機驅(qū)動器每接收一個脈沖信號，就驅(qū)動部件電機按設(shè) 定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。伺服控制器(PLC)中寫有控制程序，向步進電機驅(qū)動器發(fā)送 脈沖信號和方向信號。步進電機驅(qū)動器固有脈沖數(shù)為P(p/r)-一電機轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)需要P個脈沖 數(shù)。PLC程序中，收線電機轉(zhuǎn)速控制參數(shù)為PKp/s)-一每秒向收線電機驅(qū)動器發(fā)送Pi個脈 沖，排線電機轉(zhuǎn)速控制參數(shù)為P 2(p/s)-一每秒向排線電機驅(qū)動器發(fā)送P2個脈沖。為使線纜 整齊排列，Pi、P2之間具有協(xié)同關(guān)系;排線反向位置由光電限位開關(guān)控制，光電限位開關(guān)在線 軸左右側(cè)各一，使繞線區(qū)間正好在線軸兩端面之間；光路被遮擋時，限位開關(guān)向PLC發(fā)出信 號，PLC控制排線電機反轉(zhuǎn)。收線電機轉(zhuǎn)動方向始終一致。
[0119] 在上述驅(qū)動原理下，本發(fā)明可實現(xiàn)的繞線包括如下：
[0120] -、本發(fā)明可實現(xiàn)等直徑線纜的平繞：
[0121] 設(shè)線軸直徑D，線軸收線寬度L，線纜直徑d，線纜總長度Lo,絲杠導程s，步進驅(qū)動器 脈沖數(shù)P(p/r)，繞線要求完成時間為To。
[0122] 在上述已知參數(shù)條件下，為滿足繞線時間需求和整齊繞線效果需求，通過設(shè)置PLC 程序中收線電機每秒脈沖數(shù)PKp/s)，和排線電機每秒脈沖數(shù)P2(p/s)，即可達到繞線目的， 現(xiàn)推導與所有已知參數(shù)的關(guān)系式是：
[0123]收線電機轉(zhuǎn)速:Ni = Pi/P(r/s);
[0124] 排線電機轉(zhuǎn)速:N2 = P2/P(r/s);
[0125] 設(shè)繞完Lo長度線纜共需n層；
[0126] 則前n-1層每層繞線L/d圈；
[0127] 設(shè)第n層繞線圈數(shù)為K圈；
[0128]第n層線圈中心直徑D'n = D+2(n_l )d+d = D+(2n_l )d;
[0129] L〇 = 3T(D+d)(L/d)+3i(D+3d)(L/d) + ...
[0130] +Ji[D+(2n-3)d](L/d)+3i[D+(2n-l)d]K
[0131 ] =jt(L/d) [n2d+n(D-2d)-D+d]+3i[D+(2n-1 )d]K；
[0132] 由此確定繞線層數(shù)n和第n層繞線圈數(shù)K:先以試算法取n的值:n為自然數(shù)，從小到 大 試代人到
[0133] Lo - 3i(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]這個式子中計算結(jié)果，當結(jié)果大于零，且是所有大 于零的結(jié)果中最小的一個值時，n即取此時的值。n確定后，然后代入上述Lo計算式中，即可 計算K的值。
[0134] 因為 t〇= (n-l) (L/d)/Ni+K/Ni;又Ni = Pi/P;
[0135] 得
，根據(jù)繞線需求時間T〇,計算P1;
[0136] 在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度= N2*t*s = Ni*t*d;因 N2 = P2/P;
[0137] 得
t。.綜上求得程序參數(shù)Pi、P2。
[0138] 至此，在一次繞線過程中，設(shè)備固定的情況下，線纜繞線的總層數(shù)n，最后一層的繞 線圈數(shù)K，收線電機每秒脈沖數(shù)P4P排線電機每秒脈沖數(shù)P 2,都為可求。只要初始設(shè)定好收線 電機每秒脈沖數(shù)P4P排線電機每秒脈沖數(shù)P2,就可以實現(xiàn)預(yù)期繞線效果。
[0139] 二、本發(fā)明還可實現(xiàn)變直徑線纜的平繞：
[0140]設(shè)線纜總長度Lo，由m段不同的直徑組成，第1段長度U，線纜直徑cU;第2段長度L2， 線纜直徑d2;......第m段長度Lm，線纜直徑dm。其余參數(shù):線軸直徑D，線軸收線寬度L，絲杠 導程s，步進驅(qū)動器脈沖數(shù)P(p/r)，繞線要求完成時間為To。
[0141]設(shè)PLC中收線電機繞制第1段的每秒脈沖數(shù)PrKp/s)，排線電機每秒脈沖數(shù)PiKp/ S)，持續(xù)時間T1;繞制第2段的每秒脈沖數(shù)?:.：^/^)，排線電機每秒脈沖數(shù)p2. 2(p/s)，持續(xù)時 間T2;......繞制第m段的每秒脈沖數(shù)Pi.Jp/s)，排線電機每秒脈沖數(shù)P2. m(p/s)，持續(xù)時間 Tm。繞線總時間To = TdTd. . . +Tm，根據(jù)總繞線時間，分配TjljTm時間。由于變直徑范圍lmm-1.5mm，變化范圍不大，可近似以1~m段長度所所占比例來分配每段繞線時間，即：
[0142] 貝 Ij:
[0143] 第1段：
[0144]設(shè)第1段繞制m層，第m層繞制Ki圈;繞完后線軸外徑變?yōu)閙;
[0145] Di = D+2mdi ；
[0146] 根據(jù)Lo基礎(chǔ)公式，可得：
[0147] Li = 3i(D+di)(L/di)+3i(D+3di)(L/di) + ...
[0148] +Ji[D+(2ni_3)di] (L/di)+Ji[D+(2ni_l )di]Ki
[0149] =JT(L/di)[ni2di+ni(D-2di)-D+di]+3i[D+(2ni-l)di]Ki；
[0150] 時間 TFUrDa/dO/Nu+L/Nu
[0151] Ni.i = Pi.i/P；
[0154] 由此確定ni和Ki，計算方法同n、K的方法一樣。
[0155] 因為 Ti= (ni-l )*(L/di)/Ni. i+Ki/Ni.i
[0156] 收線電機轉(zhuǎn)速M.fPu/P;

[0158] 設(shè)在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度為:N2.i*t*s = Ni.i*t*d;因排線電機轉(zhuǎn)速:N2.i = P2.1/P；
[0159] 揭
[0160] 第 2段：
[0161 ]設(shè)第2段繞繞制了 112層，第n2層繞制K2圈；
[0162] 則繞完第2段，整根共m+n2-l層；
[0163] 第2段第1層共有d2直徑的線圈
圈；
[0164] 在計算上層線圈中心直徑的時候，近似認為第2段的第1層是平整的，全部繞制的 直徑為d2的線纜，則有以下計算式：
[0165] 在計算上層線圈中心直徑的時候，近似認為第2段的第1層整層是平整的，全部繞 制的直徑為d2的線纜，則有以下計算式：
[0166] D2 = Di+2(n2~l)d2；
[0167] -----------第2段第1層中心直徑；
[0168] D，2.2 = Di+3d2；---------第2段第2層中心直徑；
[0169] ......
[0172 ]據(jù)此可以求得n2，K2，方法同計算n、K的方法一樣。
[0174] Nl.2 = Pl.2/P;N2.2 = P2.2/P;同樣：
[0177] ......
[0178] 第m 段：
[0179] 設(shè)第m段繞繞制了 1^層，第1^層繞制Km圈；
[0180] 則繞完第m段，整根共m+n2+.. .+nm-(nm-l)層；
[0181] Dm=Dm-i+2(nm_l)dm=D+2nidi+2(n2_l)d2+. ? .+2(nm_l)dm;
[0182] D'm.^Dm-l+dm；---------第HI段第1層中心直徑；
[0183] D'm.2 = Dm-#31-------第m段第2層中心直徑；
[0184] ......
[0185] I3ni.n.m =!3m-1.+(21^ -.l)dm:; 第m 段第nm 層中心直徑；
[0186] 第m段第1層直徑共有dm直徑的線圈
-圈；
[0188] nm，Km的計算方法同n、K的方法一樣。
[0193] 由此可知各直徑階段收線電機及排線電機應(yīng)有的每秒脈沖數(shù)。
[0194] 注:因為多處涉及近似計算，故最終繞線時間不能完全等于To。
[0195] 三、本發(fā)明還可實現(xiàn)等直徑叉花繞線：
[0196] 設(shè)線軸直徑D，線軸收線寬度L，線纜直徑d，線纜長度Lo,絲杠導程s;步進驅(qū)動器脈 沖數(shù)P(p/r);繞線要求完成時間為To。
[0197] 現(xiàn)想讓前m層正常繞線，后n2層叉花繞線，即增大圈間距繞線。增大圈間距繞線的 間距為X，最后一層繞線圈數(shù)1(。？1. 1、？2.1、？1.2、？ 2.2、1'1是?1(：程序中需要設(shè)置的參數(shù)。
[0198] 前m層正常繞線，與前述等直徑平繞相同：
[0199] 由基礎(chǔ)公式簡單推導可知：
[0201] 繞后線圈外徑 [0202]后n2層叉花繞線：
[0203] L2 = L〇-Li；
[0204]每層繞線圈數(shù)L/x;
[0205] 每層線圈中心直徑：
[0206] D^.^Di+d；---------叉花繞線第1層中心直徑；
[0207] D，2.2 = Di+3d；--------叉花繞線第2層中心直徑；
[0208] ......
[0209] .Di% = D_i. + (2ii2 - :------叉花繞線第n2層中心直徑；
[0213] 分配時間時，認為al =a2 =…= aru
[0214] 由 TFTi+Ts 和'
求得 1\、丁2;
[0215] Ti = m(L/d)/Ni.i；Ni.i = Pi.i/P；
[0220] 在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度= N2.2*t*s = Ni.2*t*x;
[0222] 同樣，由于涉及多處近似計算，故最終繞線時間不能完全等于To。
[0223] 通過設(shè)定電機脈沖數(shù)，可以實現(xiàn)一種有利于線軸放線的交叉繞線功能，該參數(shù)與 編織線直徑、線軸長度，絲杠導程，需求圈間距等有關(guān)?？梢允故站€機實現(xiàn)對40mm內(nèi)的lmm-1.5mm不規(guī)則變截面編織線的整齊繞線。
[0224] 在以上幾種方法的指導下，本發(fā)明還可提供等直徑全面叉花繞方法，以及變直徑 叉花繞方法，在此不再一一敘述。
【主權(quán)項】
1. 一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于:包括收線電機，排線電機，PLC控 制器，驅(qū)動器，收線機構(gòu)，排線機構(gòu)； 其中，收線電機驅(qū)動收線機構(gòu)的線軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)收線;排線電機通過控制絲杠轉(zhuǎn)動，使 排線機構(gòu)的撥叉左右移動排線； 收線電機和排線電機都是步進電機，兩電機頻率在PLC控制器的控制下而變得相互匹 配，PLC控制器通過驅(qū)動器實施指令而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于：所述收線機 構(gòu)，包括:左支架，右支架，線軸，裝夾軸一，裝夾軸二，手輪軸，手柄； 其中，線軸兩端各連接裝夾軸一和裝夾軸二;裝夾軸一與手輪軸連接，手輪軸與右支架 間采用螺紋連接;手輪軸外端伸出右支架通過螺釘與手柄連接;裝夾軸二穿過左支架的孔， 與外端的電機連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于:線軸包括兩端 的兩個軸檔和中間的中空軸，中空軸將兩個軸檔連接，線軸上有一通孔，通孔孔壁上對稱設(shè) 計兩條條形凸臺，所述通孔及這兩條條形凸臺與對應(yīng)側(cè)的裝夾軸連接； 裝夾軸一和裝夾軸二都帶有錐形頭，端面均為錐形，在沿錐頂中心開有條形槽;線軸與 裝夾軸裝配時，錐形端面定位線軸中心位置并鎖緊線軸，徑向條形凸臺與條形槽配合，驅(qū)動 線軸轉(zhuǎn)動。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于:裝夾軸二 是一階梯軸，可配合不同尺寸的電機軸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于：所述排線機 構(gòu)，包括絲杠、安裝板、滑塊、導線柱和撥叉； 其中，絲杠由排線電機驅(qū)動； 安裝板上表面開設(shè)有對稱的兩個滑槽，滑槽為長條形，且滑槽口對外開放;在滑槽中開 設(shè)有螺栓孔;滑塊有兩個，分別設(shè)置在兩個滑槽中，滑塊上設(shè)有一長圓形孔，通過螺栓安裝 在滑槽中，滑塊在滑槽長度方向上可調(diào)整位置； 導線柱有兩個，分別固定在兩個滑塊上，兩個導線柱之間穿過線纜。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機，其特征在于:所述導線柱由 外輪、軸承、軸、壓冒組成； 外輪有中心通孔，通孔兩端設(shè)軸承，壓冒設(shè)置在外輪頂部，與軸通過螺紋連接，從上面 向下將軸承壓緊，壓冒中心開有螺紋通孔，軸穿過壓冒、軸承、外輪，通過螺紋固定在滑塊 上； 軸承與軸之間為間隙配合，軸承與外輪間也為間隙配合。7. -種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法，其特征在于：作為步進電機類型的收線電 機和排線電機，通過PLC控制器的自適應(yīng)頻率控制，使兩電機頻率變得相互匹配，實現(xiàn)等直 徑或變直徑線的有序平繞或花繞，方法為， 通過設(shè)置PLC控制器中收線電機每秒脈沖數(shù)?:，和排線電機每秒脈沖數(shù)P2 關(guān)式 始終滿月這樣的關(guān)系，即可實現(xiàn);其中，d為線纜直徑，s為排線電機驅(qū)動的排線機 構(gòu)中絲杠的導程。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法，其特征在于： 可實現(xiàn)等直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是： 設(shè)線軸直徑D，線軸收線寬度L，線纜直徑d，線纜總長度L〇,絲杠導程s，步進電機驅(qū)動器 脈沖數(shù)P，繞線要求完成時間為To;則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)P1，排線電機 每秒脈沖數(shù)P 2，繞線層數(shù)η，第η層繞線圈數(shù)K; 收線電機轉(zhuǎn)速:N1 = Pi/P;排線電機轉(zhuǎn)速:N2 = Ρ2/Ρ; 設(shè)繞完Lo長度線纜共需η層，則 前η-1層每層繞線L/d圈； 設(shè)第η層繞線圈數(shù)為K圈； 第η層線圈中心直徑D ' n = D+2 (n-1) d+d = D+ (2n_ I) d; L〇 = 3i(D+d)(L/d)+3i(D+3d)(L/d) + ... +jr[D+(2n_3)d] (L/d)+jr[D+(2n_l )d]K = jt(L/d) [n2d+n(D-2d)-D+d]+3r[D+(2n-l)d]K； 由此確定繞線層數(shù)n和第n層繞線圈數(shù)K，方法是:先以試算法取n的值:n為自然數(shù)，從小 到大 試代人到 L0 - 3i(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]這個式子中計算結(jié)果，當結(jié)果大于零，且是所有大于零 的結(jié)果中最小的一個值時，η即取此時的值;η確定后，然后代入上述Lo計算式中，計算K的 值；9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法，其特征在于： 可實現(xiàn)變直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是： 設(shè)線纜總長度Lo，由m段不同的直徑組成，第1段長度L1，線纜直徑Cl1;第2段長度L 2，線纜 直徑d2;......第m段長度Lm，線纜直徑cU;其余參數(shù):線軸直徑D，線軸收線寬度L，絲杠導程 s，步進驅(qū)動器脈沖數(shù)P，繞線要求完成時間為T0; 設(shè)收線電機繞制第1段的每秒脈沖數(shù)Pi. 1，排線電機每秒脈沖數(shù)Ρ2.ι，持續(xù)時間T1;繞制第 2段的每秒脈沖數(shù)Pi. 2，排線電機每秒脈沖數(shù)P2.2，持續(xù)時間T2;......繞制第m段的每秒脈沖 數(shù)Pi.Jp/s)，排線電機每秒脈沖數(shù)P2.m，持續(xù)時間Tm;根據(jù)總繞線時間，近似分配每段繞線時 間，即：則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)Pi，排線電機每秒脈沖數(shù)P2，各段繞線頻率 轉(zhuǎn)換的時間H Tm; 第1段： 設(shè)第1段繞制m層，第m層繞制K1圈;繞完后線軸外徑變?yōu)镈1;由此確定ηι和Ki，先以試算法取ηι的值:ηι為自然數(shù)，從小到大--試代人到 Lma/cUKnAh+nKDJdd-D+cU]這個式子中計算結(jié)果，當結(jié)果大于零，且是所有大 于零的結(jié)果中最小的一個值時，m即取此時的值;m確定后，然后代入上述LH+算式中，計算 Kl的值； 因為 Ti=(Ii1-IMLAl1)ZiN1.i+Ki/Nu 收線電機轉(zhuǎn)速= Nl1 = P1.i/P;在t時間內(nèi)，排線機構(gòu)運動長度為:N2.i*t*s = Ni.i*t*d;因排線電機轉(zhuǎn)速:N2.i = P2.i/P; 得：第m段： 設(shè)第m段繞繞制了nm層，第nm層繞制Km圈；10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法，其特征在于： 可實現(xiàn)等直徑叉花繞線的各參數(shù)的設(shè)計方法是： 設(shè)線軸直徑D，線軸收線寬度L，線纜直徑d，線纜長度Lo，絲杠導程s;步進驅(qū)動器脈沖數(shù) P;繞線要求完成時間為To; 現(xiàn)想讓前m層正常繞線，后n2層叉花繞線，增大圈間距繞線的間距為X， 需要確定的參數(shù)是:各段繞線時間T1J25PLC程序中需要設(shè)置的參數(shù)，Pu:前m層收線 電機每秒脈沖數(shù)，Ρ2.ι:前m層排線電機每秒脈沖數(shù)，P1.2;后n2層收線電機每秒脈沖數(shù)，P 2.2; 后n2層排線電機每秒脈沖數(shù)； 前m層等直徑平繞：繞后線圈外徑D1=D+]!!^!; 后π2層叉花繞線： L2 = Lo-Li ； 每層繞線圈數(shù)L/x; 每層線圈中心直徑： D^.^Di+d；---------叉花繞線第1層中心直徑； 0^.2 = 01+3(1;--------叉花繞線第2層中心直徑；
【文檔編號】B65H54/30GK105883488SQ201610339738
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】劉麗新, 劉城斌, 劉飛
【申請人】北京華航無線電測量研究所