低转速数控绕线机的研制

袁先伦+田虎+段宁+胡伟+吴保安+刘庆宾

摘 要：针对传统通用型数控绕线机在绕制细微丝材时易断丝、无法整齐排线等缺点，研制了一种新型低转速数控绕线机。阐述了其主要技术指标、线圈工艺要求、设备结构组成、复合排线原理和设计思想，确保研制出来的机器适用于微细丝材。实践证明，用它绕制的产品张力稳定、排线整齐，取得了理想的使用效果。

关键词：低转速数控绕线机；微细丝材；复合排线；产品张力

中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0007-02

低速数控绕线机主要用于绕制、生产科研中使用的不同规格的微细线圈，比如传动线圈、铂铑合金丝材、钨铼丝材等特种材料。随着我国经济的发展，越来越多的科研企事业单位在绕制细微丝产品时，都希望其生产设备性能稳定、操作方便、功能齐全、外型美观。但是，我国一些企业自主研制的绕线机在绕制细微漆包线和贵金属细丝时，会遇到一些共同的问题，比如断丝、排线不整齐、张力控制不稳定等，它们严重影响了产品的性能。特别是低速绕制Ф0.05 mm和外径更小的微细丝材时，这些问题尤为突出。针对这种情况，研制了一种适用于微细线圈的低速绕线机。实践证明，它能很好地解决这些问题，用它绕制的产品张力稳定、排线整齐、外型美观，外观达到了“镜面”的效果。

1 线圈工艺要求和主要技术指标

线圈骨架如图1所示。通过精确定位夹具，保证了骨架的同心度和有效运行。在绕制线圈时，要求速度从0开始，缓慢匀速上调，保证绕线主轴在任何速度下都能稳定、平滑、无抖动运行。在绕制Ф0.05 mm的合金细微丝时，要保证其不断丝，绕圈排线整齐、无刻伤、无明显机械折痕、无压叠，并且无断开、堆槽、松散和设备故障等情况发生。其主要技术指标如表1所示。

2 绕线机结构组成

绕线机主要是由机架、绕线主轴机构、排线机构、绕线夹具、张力机构和控制系统等组成。绕线机结构示如图2所示。

2.1 绕线主轴机构

该设备是由三相交流异步电机带动同步带和传动轴转动的。这样做，保证了绕线两侧主轴的转动是等速和同步的。通过加工提高装配精度，进而保证线模具同心和绕线质量。

2.2 排线机构

排线机构一般采用步进电动机作为低速绕线机排线机构的驱动源，主要采用步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转或采用经联轴器驱动滚珠丝杆旋转的方式。本文采用的是第一种方式，即步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转的形式。由于滚珠丝杆与步进电动机轴之间采用的是柔性连接方式，所以，对步进电动机机座定位面的要求和滚珠丝杆与导向杆件的装配要求也相应降低了。为了达到设计要求，采用复合排线法有针对性地改进了排线机构。排线机构的换向控制是控制绕制线圈质量的关键。在设计中，可通过软件控制异步电机在换向时速度与时间的配合，这样就不会造成压叠或松散等情况。

2.3 张力机构

在绕制细微漆包线和贵金属合金细丝时，由于线径细，如果张力太大，就会断丝或将线拉长，增大线圈的直流电阻；如果张力太小，就会出现乱排线现象，降低绕制品质。因为该设备的放线张力器是固定在滚珠丝杆排线杆上的，所以，采用毛毡压紧方式控制张力。在实际生产过程中，可在重要的工艺环节中增加张力装置，以控制张力的大小，保证排线整齐、无压叠、无松散，经过细致的调节完全可以满足不同线径的需求。生产线张力装置如图3所示。

*[基金项目]国家科技支撑计划“铂族金属电子信息功能材料产业化技术开发”项目资助（编号：2012BAE06B07）

摘 要：针对传统通用型数控绕线机在绕制细微丝材时易断丝、无法整齐排线等缺点，研制了一种新型低转速数控绕线机。阐述了其主要技术指标、线圈工艺要求、设备结构组成、复合排线原理和设计思想，确保研制出来的机器适用于微细丝材。实践证明，用它绕制的产品张力稳定、排线整齐，取得了理想的使用效果。

关键词：低转速数控绕线机；微细丝材；复合排线；产品张力

中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0007-02

低速数控绕线机主要用于绕制、生产科研中使用的不同规格的微细线圈，比如传动线圈、铂铑合金丝材、钨铼丝材等特种材料。随着我国经济的发展，越来越多的科研企事业单位在绕制细微丝产品时，都希望其生产设备性能稳定、操作方便、功能齐全、外型美观。但是，我国一些企业自主研制的绕线机在绕制细微漆包线和贵金属细丝时，会遇到一些共同的问题，比如断丝、排线不整齐、张力控制不稳定等，它们严重影响了产品的性能。特别是低速绕制Ф0.05 mm和外径更小的微细丝材时，这些问题尤为突出。针对这种情况，研制了一种适用于微细线圈的低速绕线机。实践证明，它能很好地解决这些问题，用它绕制的产品张力稳定、排线整齐、外型美观，外观达到了“镜面”的效果。

1 线圈工艺要求和主要技术指标

线圈骨架如图1所示。通过精确定位夹具，保证了骨架的同心度和有效运行。在绕制线圈时，要求速度从0开始，缓慢匀速上调，保证绕线主轴在任何速度下都能稳定、平滑、无抖动运行。在绕制Ф0.05 mm的合金细微丝时，要保证其不断丝，绕圈排线整齐、无刻伤、无明显机械折痕、无压叠，并且无断开、堆槽、松散和设备故障等情况发生。其主要技术指标如表1所示。

2 绕线机结构组成

绕线机主要是由机架、绕线主轴机构、排线机构、绕线夹具、张力机构和控制系统等组成。绕线机结构示如图2所示。

2.1 绕线主轴机构

该设备是由三相交流异步电机带动同步带和传动轴转动的。这样做，保证了绕线两侧主轴的转动是等速和同步的。通过加工提高装配精度，进而保证线模具同心和绕线质量。

2.2 排线机构

排线机构一般采用步进电动机作为低速绕线机排线机构的驱动源，主要采用步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转或采用经联轴器驱动滚珠丝杆旋转的方式。本文采用的是第一种方式，即步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转的形式。由于滚珠丝杆与步进电动机轴之间采用的是柔性连接方式，所以，对步进电动机机座定位面的要求和滚珠丝杆与导向杆件的装配要求也相应降低了。为了达到设计要求，采用复合排线法有针对性地改进了排线机构。排线机构的换向控制是控制绕制线圈质量的关键。在设计中，可通过软件控制异步电机在换向时速度与时间的配合，这样就不会造成压叠或松散等情况。

2.3 张力机构

在绕制细微漆包线和贵金属合金细丝时，由于线径细，如果张力太大，就会断丝或将线拉长，增大线圈的直流电阻；如果张力太小，就会出现乱排线现象，降低绕制品质。因为该设备的放线张力器是固定在滚珠丝杆排线杆上的，所以，采用毛毡压紧方式控制张力。在实际生产过程中，可在重要的工艺环节中增加张力装置，以控制张力的大小，保证排线整齐、无压叠、无松散，经过细致的调节完全可以满足不同线径的需求。生产线张力装置如图3所示。

*[基金项目]国家科技支撑计划“铂族金属电子信息功能材料产业化技术开发”项目资助（编号：2012BAE06B07）

摘 要：针对传统通用型数控绕线机在绕制细微丝材时易断丝、无法整齐排线等缺点，研制了一种新型低转速数控绕线机。阐述了其主要技术指标、线圈工艺要求、设备结构组成、复合排线原理和设计思想，确保研制出来的机器适用于微细丝材。实践证明，用它绕制的产品张力稳定、排线整齐，取得了理想的使用效果。

关键词：低转速数控绕线机；微细丝材；复合排线；产品张力

中图分类号：TH164 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0007-02

低速数控绕线机主要用于绕制、生产科研中使用的不同规格的微细线圈，比如传动线圈、铂铑合金丝材、钨铼丝材等特种材料。随着我国经济的发展，越来越多的科研企事业单位在绕制细微丝产品时，都希望其生产设备性能稳定、操作方便、功能齐全、外型美观。但是，我国一些企业自主研制的绕线机在绕制细微漆包线和贵金属细丝时，会遇到一些共同的问题，比如断丝、排线不整齐、张力控制不稳定等，它们严重影响了产品的性能。特别是低速绕制Ф0.05 mm和外径更小的微细丝材时，这些问题尤为突出。针对这种情况，研制了一种适用于微细线圈的低速绕线机。实践证明，它能很好地解决这些问题，用它绕制的产品张力稳定、排线整齐、外型美观，外观达到了“镜面”的效果。

1 线圈工艺要求和主要技术指标

线圈骨架如图1所示。通过精确定位夹具，保证了骨架的同心度和有效运行。在绕制线圈时，要求速度从0开始，缓慢匀速上调，保证绕线主轴在任何速度下都能稳定、平滑、无抖动运行。在绕制Ф0.05 mm的合金细微丝时，要保证其不断丝，绕圈排线整齐、无刻伤、无明显机械折痕、无压叠，并且无断开、堆槽、松散和设备故障等情况发生。其主要技术指标如表1所示。

2 绕线机结构组成

绕线机主要是由机架、绕线主轴机构、排线机构、绕线夹具、张力机构和控制系统等组成。绕线机结构示如图2所示。

2.1 绕线主轴机构

该设备是由三相交流异步电机带动同步带和传动轴转动的。这样做，保证了绕线两侧主轴的转动是等速和同步的。通过加工提高装配精度，进而保证线模具同心和绕线质量。

2.2 排线机构

排线机构一般采用步进电动机作为低速绕线机排线机构的驱动源，主要采用步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转或采用经联轴器驱动滚珠丝杆旋转的方式。本文采用的是第一种方式，即步进电动机经同步齿型带驱动滚珠丝杆旋转的形式。由于滚珠丝杆与步进电动机轴之间采用的是柔性连接方式，所以，对步进电动机机座定位面的要求和滚珠丝杆与导向杆件的装配要求也相应降低了。为了达到设计要求，采用复合排线法有针对性地改进了排线机构。排线机构的换向控制是控制绕制线圈质量的关键。在设计中，可通过软件控制异步电机在换向时速度与时间的配合，这样就不会造成压叠或松散等情况。

2.3 张力机构

在绕制细微漆包线和贵金属合金细丝时，由于线径细，如果张力太大，就会断丝或将线拉长，增大线圈的直流电阻；如果张力太小，就会出现乱排线现象，降低绕制品质。因为该设备的放线张力器是固定在滚珠丝杆排线杆上的，所以，采用毛毡压紧方式控制张力。在实际生产过程中，可在重要的工艺环节中增加张力装置，以控制张力的大小，保证排线整齐、无压叠、无松散，经过细致的调节完全可以满足不同线径的需求。生产线张力装置如图3所示。

*[基金项目]国家科技支撑计划“铂族金属电子信息功能材料产业化技术开发”项目资助（编号：2012BAE06B07）