台达运动控制伺服系统ECMA20PM数控功能在外绕式定子绕线机的应用

图1  外定子线圈
 

 

图2  高速绕线机
 

2 数控功能具体应用介绍

　　本高速绕线机的主要控制功能在于20PM数控的应用，使绕制产品的成品品质及效率大大提高。以下对数控功能作简单介绍：

　　（1）DVP20PM特色。多段速执行及中断定位，利用此项功能实现运动的平滑性及准确定位。64k步程序容量，100段运动程序，满足不同加工需求；在20PM中最大可设置100种运动轨迹，同时利用64k的程序容量，预先将需要执行的各种不同运行曲线的G码存储在PLC中，当需要加工某种规格时，可以采用文本显示器、触摸屏等来调用。支持G码的直接汇入，当采用CAM软件生成文本格式的G码后，可利用PMSOFT的汇入菜单直接汇入到PLC运动程序中。脉冲输入输出采用差动方式，最高达500kHz，满足了绝大多数应用中速度的要求。支持手摇轮应用，这是运动控制中的一个基本功能，可做一些手动的调整。具备电子原点返回模式，在20PM内存中加入了原点记忆功能，只要设定了电子原点，即使设备断电，在下次上电后也可以轻松找到原点位置。支持PLC顺序语言及定位语言（G码与M码），实现了通用PLC与数控技术的一个完美结合。配置运动轨迹的离线仿真功能，在实际加工前利用该项功能可以检查运动程序是否存在问题，可及时减少错误发生，如图3所示。
 

图3  离线仿真器
 

　　（2）轴控方式。DVP 20PM是实现两轴（X、Y轴）联动插补的产品，支持数控程序中的G码功能指令，同时可以处理第三轴的动作。

　　20PM支持的G代码功能如下：G0高速定位；G1双轴联动直线插补；G2顺时针圆弧插补（设定圆心位置）；G3逆时针圆弧插补（设定圆心位置）；G2顺时针圆弧插补（设定半径长度）；G3逆时针圆弧插补（设定半径长度）；G4停顿时间；G90设定绝对坐标系统；G91设定相对坐标系统。

3  外定子绕排线难点分析及程序概要

图4  每极内部空间小，外部空间大
 

　　由图4可以看出每极内部空间小，外部空间大，在靠近内侧要少绕，外部要多绕，如图5为绕出效果。
 

图5  绕出效果
 

　　相应的对每极排线要求如下：

　　排线形状  绕线结束点，第四层
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绕线起点，第一层

　　因为圆形定子，外面的空间大，里面空间小，所以靠外面要多绕线，里面少绕线。如图6所示。
 

图6 绕线示意图
 

　　这要求每次到下一层时，先排预设的几毫米，再按预定的匝数开始绕，每层都如图7所示设定空位、匝数。
 

图7  空位、匝数设定
 

　　用电子凸轮方式做，存在的难点主要在于：主轴是绕线轴，从轴是排线轴，主轴必须运动，从轴才能开始运动，从而使排线轴每次先走，不好实现。而用20PM的数控功能，激活OX运动子程序，则可轻松实现。如图8所示，每次X轴先排一空位，然后XY插补，绕排到预定匝数。只用了一个直线插补指令，解决工艺难点。
 

图8  每次X轴先排一空位，然后XY插补，绕排到预定匝数
 

　　用EH2作为主机执行逻辑及顺控，20PM作为从机数据交换十分便利，如图9所示。
 

图9  用EH2作为主机执行逻辑及顺控
 

4  结束语

　　客户反映绕线质量与效率有了大幅提升，绕制产品品质达到用户需求，台达20PM电子数控功能成功应用于高速外定子线圈绕线机中。在后续工作中，客户准备将20PM用于如转子等其他绕线设备上。