钨丝自动同步绕线机设计

顾伟

我国钨丝加工业经历了从无到有、从小到大、从少到多的发展过程。随着经济的高速发展，各行各业对于鎢丝需求量也在不断增加，在这种形势下，中国的钨丝加工行业也进入了高速发展期。中国钨丝加工业的现状是三多三少：转轨企业多，特色企业少；通用产品多，特种制品少；国内销售多，出口创汇少。对于小型钨丝企业而言，相互间的竞争十分激烈，导致产品的利润十分的低廉，又不能在技术研发上投入太多。因此，很多小企业在日益激烈的竞争中被淘汰。

一、钨丝自动同步绕线机装置的设计

钨丝企业中原有的钨丝绕线机由于设备落后，自动化程度低，已经严重影响了产品生产的速度和精度。需要对该绕线装置重新进行设计。设计后既能满足钨丝企业原来的功能需求，又改进了原有的不足，特别是在自动化生产和提高产品的精度方面。

1.操作台设计。操作台设计时，要考虑到操作的牢固性、稳定性、易操作性等因素。原来的绕线机的操作台是铁桌子。电动机、控制电路、电源变压器等都安装在操作台面上，工人操作时，比较方便。但这种设计，具有很大的缺陷和安全隐患。一是设计不美观；二是整体设计不合理，一个工人只能操作一台机器，利用率低。操作台上的设备乱，影响产品的质量和精度；三是电路直接安装在操作台上，操作台存在安全隐患。根据企业要求，对操作台进行了重新设计。由于设计后的操作台能实现自动化生产和空间要合理地利用。一是把整个操作台的材料改为金属框架，金属框架外面覆盖一层胶木。金属框架具有较强的支撑强度，而胶木是一种很好的绝缘材料，且具有很好的硬度，也比较美观；二是把操作台设计成箱体结构。除了必须用的电器和支架放在操作台面上，其余的电器如PLC，控制电路等全部放入到操作台地箱体中去，这样设计既美观，又安全。

2.钨丝自动同步绕线机装置的电路设计。原来的绕线设备人工操作，设备简陋，自动化程度低，效率低下，精度不高，使用的电路不稳定。主要表现在几个方面。

一是直流电动机供电是由220V的调压器来调节，调压器的电压输出后，由经桥式整流后直接供给直流电动机工作。这种电路在工作时，二极管容易烧毁；用调压器调压，转速不连续、不稳定。针对这个缺陷，设计用电子电路代替，保证直流电动机的转速恒定，调速连续稳定。二是设备效率低。针对不足，设计一个可以对多盘钨丝、不种规格的钨丝同时进行操作、且各盘钨丝在绕线时互不干扰、独立工作的绕线机。三是原来的钨丝绕线机绕线时，由于是人工排丝（人工排线是指在钨丝绕在铝盘上时，钨丝在均匀地、紧密地绕在铝盘上），线轴左右移动的速度不均匀。为了解决这个问题，在钨丝绕线机装置上设计了自动排线装置，用电动机来排丝。用电动机自动排丝可以既可解决排线不均匀的问题，又可以解决人工长时间排丝劳动强度大的问题。四是原有的绕线机绕线时，需要工人长时间地进行操作发丝盘（发丝盘是指钨丝加工企业从钨丝生产厂商处购买的各种规格的原料钨丝）。一盘原料钨丝通过人工发丝绕制在铝盘上的时间较长。设计绕线机设备时，整个发丝过程不需要工人，由机器进行自动化操作。这一个设计，是整个设备的关键地方。设计提高钨丝绕线机的自动化的程度时，在钨丝绕线机装置上增加了钨丝断丝报警装置，出现钨丝断丝时，绕线机会报警提醒操作工人进行接丝。在铝盘上装有传感器，铝盘上的钨丝绕制完成后，后自动停止且报警。

3.钨丝自动同步绕线机的排丝装置。钨丝自动同步绕线机进行技术改进最关键的一点，就是能实现自动化生产。设计时，首先是排丝装置。排丝装置是代替绕线时工人手工排丝的部分，设计时，让机器能模拟工人操作时的动作。设计时，用一个左右匀速移动的装置来代替手的左右移动。且在钨丝装置上增加了一个导轮装置。

（1）丝杆和导轮的设计。导轮装置的设计时，采用交流电动机正反转的方法来控制丝杆的往返运动，钨丝由导轮控制左右移动进行排丝。导轮固定在丝杆上，上下角度可以调节，控制不同规格的钨丝。导轮有两个，一个导轮设计有U形槽，钨丝在绕线时通过U的凹槽到铝盘上。另一个导轮由两片圆铁片组成，中间有软棉布，由弹簧压紧，钨丝通过软棉布到发线盘上。两个导轮对操作台的角度可以自由调整。通过导轮架上的固定螺丝，调节导轮的角度。单相交流电动机固定在丝杆座上，电动机的轴和丝杆连在一起，丝杆的正反运转控制运动杆的左右往返运动，形成自动排丝。

（2）排丝电路的设计。由于丝杆做往返运动，就是电动机自动正反转控制。但是电动机自动往返运动电路在设计时，没有用行程开关，而是用了接近开关来控制。因为行程开关在控制电路时，要通过碰撞才产生开关信号，这种轻微的碰撞抖动也会对钨丝绕线产生影响，而且行程开关的精度也不是太好，特别是铝丝盘两端绕线时，生产绕线不均匀的情况。

4.钨丝自动同步绕线机的报警电路设计。绕线在绕规格较细的钨丝线时容易发生断丝故障，需要设计自动断丝报警装置。当绕线机发生故障后，自动报警装置工作报警。报警装置利用基尔霍夫电压定律电路制作。电路由不锈钢圆柱、钨丝、电源、铝盘形成一个回路。钨丝是否断丝相当于一个开关，当钨丝断丝时，回路断开，关断信号传输到PLC，PLC通过处理，向蜂鸣器发出指令。

设计后的钨丝自动同步绕线机安装调试后，经钨丝企业试用，效果较好。

二、总结

本课题虽然解决了钨丝企业在钨丝产品生产过程中的不足，但该设备在钨丝企业中试用时间不长，还有待于生产的检验，需要在生产中不断完善和解决。作者会在今后较长的时间对该产品进行跟踪，发现问题及时改进。