專利名稱：繞線系統(tǒng)及繞線方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制領域，尤其涉及一種用于繞制線材的繞線系統(tǒng)及繞線方法。
背景技術：
繞線機是一種機電一體化的設備，現(xiàn)有的繞線機多由旋轉角頻率恒定的電機直接帶動繞制輪盤旋轉，從而完成線材的繞制，但隨著繞線圈數(shù)的增加，使得電機繞制的線速度不斷增加，相對于線材來講即繞制速度越來越快，影響繞制過程的平穩(wěn)性，且由于電機轉速的限制，不能實現(xiàn)高速繞制；另外一種繞線機是利用繼電器-接觸器對電機的旋轉角頻率進行控制，即每隔一段時間調整一次電機的旋轉角頻率，使其線速度接近恒定，但這種方式中的繼電器-接觸器為有觸點控制，可靠性受限，且當控制對象改變時，控制參數(shù)難以修改，系統(tǒng)柔性不足。
因此，如何提供一種能夠實現(xiàn)高速高性能控制的繞線系統(tǒng)及繞線方法是本領域的技術人員亟待解決的一個技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種繞線系統(tǒng)及繞線方法，以解決現(xiàn)有技術中的繞線系統(tǒng)無法實現(xiàn)高速高性能控制的問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種繞線系統(tǒng)，包括排線機構、繞制機構以及控制機構，所述繞制機構包括電機、繞制輪盤以及固定支架，所述電機與所述繞制輪盤均固定于所述固定支架上，所述電機的傳動軸與所述繞制輪盤固定連接，所述排線機構將線材進行整理導向后，傳遞至所述繞制輪盤，所述控制機構包括變頻器以及計算機控制器，所述計算機控制器與所述排線機構以及變頻器相連，所述變頻器與所述電機相連。較佳地，所述排線機構包括兩個相對設置的滾輪以及成形支架，所述線材穿過兩滾輪之間進行理線。較佳地，所述成形支架設于所述滾輪與所述繞制輪盤之間，用于線材的導向。較佳地,所述成形支架與一步進電機連接。較佳地，所述計算機控制器控制所述步進電機。本發(fā)明還提供一種繞線方法，應用于上述的繞線系統(tǒng)，其步驟如下第一步，將線材的繞制按照半徑r的不同分為若干層；第二步，所述計算機控制器根據(jù)每層繞制的圈數(shù)η和半徑r計算該層線材的總長度L，用總長度L除以恒定的線速度V得到本層的繞制時間t ；第三步，當?shù)竭_所述繞制時間t時，所述計算機控制器控制所述排線機構進行換層，同時控制所述變頻器利用公式ω = v/r，改變電機的旋轉角頻率，其中，ω為旋轉角頻率，V為線速度，r為該層半徑；第四步，重復步驟二至三，根據(jù)不同的層數(shù)控制所述排線機構以及變頻器以實現(xiàn)線速度恒定。
較佳地，所述計算機控制器控制所述步進電機的動作，進而改變所述成形支架的
高度，完成換層。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.利用計算機控制器控制的變頻器改變電機的旋轉角頻率，實現(xiàn)自適應控制，確保線速恒定，繞制過程平穩(wěn)；2.通用變頻器的最高頻率可達650Hz以上，比工頻的50Hz高13倍，可實現(xiàn)高速繞制；3.利用計算機控制器計算換層的時間點，更加精確；4.利用計算機控制器和變頻器對系統(tǒng)進行控制，無需觸點控制，可靠性更高；
5.計算機控制器和變頻器的控制參數(shù)設置和調整方便，使系統(tǒng)具有柔性，適用于不同的繞制要求。


圖I為本發(fā)明一具體實施方式
的繞線系統(tǒng)的結構示意圖。圖中10_排線機構、11-滾輪、12-成形支架、13-步進電機、20-繞制機構、21-電機、22-繞制輪盤、23-固定支架、30-控制機構、31-變頻器、32-計算機控制器、40-線材。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明提供的繞線系統(tǒng)，如圖I所示，包括排線機構10、繞制機構20以及控制機構30，所述繞制機構20包括電機21、繞制輪盤22以及固定支架23，所述電機21與所述繞制輪盤22均固定于所述固定支架23上，所述電機21的傳動軸(圖中未示出)與所述繞制輪盤22固定連接，所述排線機構10將線材40進行整理導向后，傳遞至所述繞制輪盤22，所述控制機構30包括變頻器31以及計算機控制器32，所述計算機控制器32與所述排線機構10以及變頻器31相連，所述變頻器31與所述電機21相連。本發(fā)明利用計算機控制器32控制的變頻器31改變電機21的旋轉角頻率，實現(xiàn)自適應控制，達到電機21高速繞制；且該系統(tǒng)換層時間精確，相較于現(xiàn)有技術中的繼電器-接觸器的觸點控制，本發(fā)明采用無觸點控制，可靠性更高；本發(fā)明中的計算機控制器32以及變頻器31的控制參數(shù)設置及調整方便，使得系統(tǒng)具有柔性，適用于不同的繞制要求。較佳地，請繼續(xù)參考圖1，所述排線機構10包括兩個相對設置的滾輪11以及成形支架12，所述線材40穿過兩滾輪11之間進行理線，較佳地，所述成形支架12設于所述滾輪11與所述繞制輪盤22之間，用于線材40的導向，較佳地，所述成形支架12與一步進電機13連接，具體地，所述步進電機13改變所述成形支架12的高度，當所述繞制輪盤22的半徑隨線材40的繞制而不斷變大時，改變所述成形支架12的高度可保持線材40纏繞的角度，確保線材40所受的力保持不變，進一步確保繞制過程的平穩(wěn)。較佳地，請繼續(xù)參考圖1，所述計算機控制器32控制所述步進電機13，當換層時間到達時，所述計算機控制器32同時控制所述步進電機13以及變頻器31動作，可靠性更高。
本發(fā)明還提供一種繞線方法，請繼續(xù)參考圖1，應用于上述的繞線系統(tǒng)，其步驟如下第一步，將線材40的繞制按照半徑r的不同分為若干層；第二步，所述計算機控制器32根據(jù)每層繞制的圈數(shù)η和半徑r計算該層線材的總長度L，用總長度L除以恒定的線速度V得到本層的繞制時間t，即每圈周長I = 2 π r，總長度L=nl， =—民用計算機控制器32計算換層時間t，
P
更加精確，由上述公式可知，當繞制半徑r變大時，若想確保線速度V不變，則繞制時間t應 變大，即使電機21的旋轉速度下降；第三步，當?shù)竭_所述繞制時間t時，所述計算機控制器32控制所述排線機構10進行換層，較佳地，所述計算機控制器32控制所述步進電機13的動作，進而改變所述成形支架12的高度，完成換層，同時控制所述變頻器31利用公式ω = v/r改變電機21的旋轉角頻率，其中，ω為旋轉角頻率，具體地，ω =2π /ρ, f為變頻器31的驅動頻率，P為電機21的磁極對數(shù)，控制電機21的轉速；v為線速度，r為該層半徑，每次變層時進行更新，也就是說，所述計算機控制器32根據(jù)恒定的線速度V和新一層的半徑r，計算新的電機旋轉角速度ω，即新的驅動頻率，輸出給變頻器31，變頻器31再控制電機21實現(xiàn)恒定線速的繞制；第四步，重復步驟二至三，根據(jù)不同的層數(shù)控制所述排線機構10以及變頻器31以實現(xiàn)自適應變化，確保線速度恒定，目前，通用的變頻器31的最高頻率可達650Hz以上，t匕工頻的50Hz高13倍，可實現(xiàn)高速繞制。綜上所述，本發(fā)明提供的繞線系統(tǒng)及繞線方法，該系統(tǒng)包括排線機構10、繞制機構20以及控制機構30，所述繞制機構20包括電機21、繞制輪盤22以及固定支架23，所述電機21與所述繞制輪盤22均固定于所述固定支架23上，所述電機21的傳動軸與所述繞制輪盤22固定連接，所述排線機構10將線材40進行整理導向后，傳遞至所述繞制輪盤22，所述控制機構30包括變頻器31以及計算機控制器32，所述計算機控制器32與所述排線機構10以及變頻器31相連，所述變頻器31與所述電機21相連。本發(fā)明利用計算機控制器32控制的變頻器31改變電機21的旋轉角頻率，實現(xiàn)自適應控制，達到電機21高速繞制，且該系統(tǒng)換層時間精確，無需觸點控制，可靠性更高。顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種繞線系統(tǒng)，其特征在于，包括排線機構、繞制機構以及控制機構，所述繞制機構包括電機、繞制輪盤以及固定支架，所述電機與所述繞制輪盤均固定于所述固定支架上，所述電機的傳動軸與所述繞制輪盤固定連接，所述排線機構將線材進行整理導向后，傳遞至所述繞制輪盤，所述控制機構包括變頻器以及計算機控制器，所述計算機控制器與所述排線機構以及變頻器相連，所述變頻器與所述電機相連。
2.如權利要求I所述的繞線系統(tǒng)，其特征在于，所述排線機構包括兩個相對設置的滾輪以及成形支架，所述線材穿過兩滾輪之間進行理線。
3.如權利要求2所述的繞線系統(tǒng)，其特征在于，所述成形支架設于所述滾輪與所述繞制輪盤之間，用于線材的導向。
4.如權利要求3所述的繞線系統(tǒng)，其特征在于，所述成形支架與一步進電機連接。
5.如權利要求4所述的繞線系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機控制器控制所述步進電機。
6.一種繞線方法，其特征在于，應用于如權利要求1飛中任意一項所述的繞線系統(tǒng)，其步驟如下 第一步，將線材的繞制按照半徑r的不同分為若干層； 第二步，所述計算機控制器根據(jù)每層繞制的圈數(shù)η和半徑r計算該層線材的總長度L，用總長度L除以恒定的線速度V得到本層的繞制時間t ； 第三步，當?shù)竭_所述繞制時間t時，所述計算機控制器控制所述排線機構進行換層，同時控制所述變頻器利用公式ω = v/r，改變電機的旋轉角頻率， 其中，ω為旋轉角頻率，V為線速度，r為該層半徑； 第四步，重復步驟二至三，根據(jù)不同的層數(shù)控制所述排線機構以及變頻器以實現(xiàn)線速度恒定。
7.如權利要求6所述的繞線方法，其特征在于，所述計算機控制器控制所述步進電機的動作，進而改變所述成形支架的高度，完成換層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種繞線系統(tǒng)及繞線方法，該系統(tǒng)包括排線機構、繞制機構以及控制機構，所述繞制機構包括電機、繞制輪盤以及固定支架，所述電機與所述繞制輪盤均固定于所述固定支架上，所述電機的傳動軸與所述繞制輪盤固定連接，所述排線機構將線材進行整理導向后，傳遞至所述繞制輪盤，所述控制機構包括變頻器以及計算機控制器，所述計算機控制器與所述排線機構以及變頻器相連，所述變頻器與所述電機相連。本發(fā)明利用計算機控制器控制的變頻器改變電機的旋轉角頻率，實現(xiàn)自適應控制，達到電機高速繞制，且該系統(tǒng)換層時間精確，無需觸點控制，可靠性更高。
文檔編號B65H54/02GK102910484SQ20121043504
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權日2012年11月2日
發(fā)明者丁斗章 申請人:上海電機學院