一种绕线装置及其绕线方法与流程

本发明涉及绕线机技术领域,具体涉及一种绕线装置及其绕线方法。

背景技术：

常用的线圈类型，如螺线管线圈、跑道型线圈等，其形状比较简单，利用常规绕线机和简单工装即可完成线圈绕制。然而，这种绕线方式只适用于简单的回转绕线，难以绕制形状结构复杂的线圈。而在很多场合下，需要复杂形状的线圈，如为了获得高要求、高品质的磁场，往往相应的线圈形状变得极为复杂且对绕线的精度要求极高，常规绕线装置将不再适用，手工绕制工艺无法保证导线位置的放置精度，并且，特殊需求的线圈模具对机加工设备提出了新的挑战，放线装置难以提供恒定的绕制张力，线圈很容易出现丢匝、排线不均等现象。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种绕线装置及其绕线方法。

本发明采用如下方案实现：

一种绕线装置,包括：

用于固定待绕线的线圈骨架的旋转组件；用于驱动所述旋转组件旋转运动并对该旋转运动进行伺服控制的伺服驱动器；用于对绕线位置进行引导的伺服控制的机械手；用于对所述机械手和伺服驱动器进行自动控制的数控模块；以及用于提供线的放线装置。

进一步的，所述数控模块包括计算机及与所述计算机电相连的运动控制器，所述伺服驱动器与所述运动控制器电相连，所述机械手通过网口与计算机相连，所述计算机由所述运动控制器根据所述伺服驱动器反馈的旋转组件的旋转角度信息和所述机械手的控制器反馈的机械手工具端的位置信息对所述机械手和伺服驱动器进行控制。

进一步的，所述机械手工具端上设有用于检测所绕导线的空间位置信息的位移传感器。

进一步的，所述机械手上设置有绕线引导装置，所述绕线引导装置包括设于所述机械手工具端的压线模块及在所述机械手的臂或关节上设置的用于提供走线通道的导向装置。

进一步的,所述机械手为工业六轴机械手。

进一步的，所述放线装置为张力放线装置，所述张力放线装置可提供恒定的绕制张力。

进一步的,所述旋转组件设有在所述伺服驱动器的驱动下进行旋转的旋转平台。

本发明还提供了一种利用所述的绕线装置的绕线方法，包括：

步骤1、所述数控模块根据所需绕制线圈的导线路径及所述旋转组件的参数确定绕线过程中被绕的线的位置随时间的变化关系，从而进一步确定所述旋转组件的旋转角度及所述机械手的位置与时间的变化关系；所述导线路径具有全局坐标系下的坐标表达式；

步骤2、所述数控模块发出初始化指令，使所述旋转组件带动所述线圈架旋转至初始位置，所述机械手移动至初始位置；

步骤3.1、所述数控模块根据步骤1中得到的所述旋转组件的旋转角度及所述机械手的位置与时间的变化关系向所述旋转组件及所述机械手发出绕线指令；

步骤3.2、所述数控模块在绕线过程中对所述旋转组件的旋转角度、机械手的位置信息进行采样从而获得反馈信息，并根据反馈信息调整所述旋转组件的转速及所述机械手的位置，以使所述旋转组件的实际旋转角度、所述机械手的实际位置与步骤1中所得到的所述旋转组件的旋转角度及所述机械手的位置与时间的变化关系相符；以及

步骤4、绕线结束，所述数控模块发出停止指令使所述旋转组件停止旋转、所述机械手停止移动，得到绕制的线圈。

进一步的，所述机械手工具端上设有用于检测所绕导线的空间位置信息的位移传感器，所述绕线方法用于将导线绕成所需形状的线圈，所述的绕线方法还包括：

步骤3.3、所述位移传感器(7)在绕线过程中实时检测所绕导线的空间位置信息并传给所述数控模块进行记录；

步骤5、根据所述所绕导线的空间位置信息获得实际线圈的空间点阵云图分布，与步骤1中的所述理想模型进行对比并输出比对结果。

对照现有的技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种绕线装置及其绕线方法，通过绕线引导装置和张力放线装置配合，使所绕导线按照线圈的指定路径贴合在线圈骨架上，通过数控模块精密地同步控制所述旋转组件的旋转及所述机械手的移动，从而完成复杂形状线圈的绕制，且绕线速度快、精度高。

附图说明

图1为绕线装置的结构示意图。

图2为绕线装置的电路控制系统结构图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述。

如图1及图2所示，一种绕线装置，包括用于固定线圈骨架2并带动所述线圈架旋转的旋转组件、提供恒定绕制张力的张力放线装置6及设有绕线引导装置的伺服控制的机械手5。所述机械手5工具端上设有用于检测所绕导线的空间位置信息的位移传感器7，机械手5安装工具的部位称为机械手的工具端，一般为机械手的末端，所述位移传感器7与所述机械手工具端同步运动，从而实时记录所绕线圈的空间位置信息。本实施中所述机械手5采用工业六轴机械手，所述位移传感器采用激光位移传感器7。所述绕线引导装置设置有设于所述机械手工具端的压线模块及在所述机械手的臂或关节上设置的用于提供走线通道的导向装置4，绕线过程中，所述放线装置6放出的线经所述导向装置4后一直被所述压线模块压住贴合在线圈骨架2指定路径的位置上，所述张力放线装置6可在绕线过程中提供恒定的绕制张力，从而完成线圈的绕制。所述旋转组件设有对其旋转运动进行伺服控制的伺服驱动器、在所述伺服驱动器的驱动下进行旋转的旋转平台，绕线时线圈骨架是固定在所述旋转平台上。绕线装置还包括对所述机械手的运动及所述旋转组件的旋转运动进行自动控制的数控模块，所述数控模块包括计算机及与所述计算机电相连的运动控制器，所述伺服驱动器与所述运动控制器电相连，所述机械手通过网口与计算机相连，所述计算机藉由所述运动控制器根据所述伺服驱动器反馈的旋转组件的旋转角度信息和所述机械手的控制器反馈的机械手工具端的位置信息对所述机械手和伺服驱动器进行控制。本实施中是通过网线实现计算机与运动控制器及机械手5通信连接。

具体的,为方便线圈成型，所述线圈架2表面可设置线槽或在表面涂覆固化胶，所述线槽对应所绕导线3的截面尺寸及线圈的形状设置，在线圈骨架2表面涂覆固化胶时，导线可以通过超声加热或光固化的方法粘接在所述线圈架上。

下面结合将导线绕成特殊形状的磁体线圈的应用场景，介绍一种利用所述绕线装置进行的绕线方法，包括以下步骤：

步骤1、所述数控模块根据所需绕制线圈的导线路径及所述旋转组件的旋转速度等相关参数，确定绕线过程中被绕导线的位置随时间的变化关系，从而进一步得到所述旋转组件的旋转角度及所述机械手的位置与时间的变化关系；所述导线路径具有全局坐标系下的坐标表达式；

步骤2、所述数控模块发出初始化指令，使所述旋转组件带动所述线圈架2旋转至初始位置，所述机械手5移动至初始位置；

步骤3.1、所述数控模块根据步骤（1）中得到的所述旋转组件的旋转角度及所述机械手的位置与时间的变化关系向所述旋转组件及所述机械手发出绕线指令，在相应的时间使所述旋转组件旋转至对应的角度、所述机械手移动至对应的位置；

步骤3.2、所述数控模块在绕线过程中每隔一定时间对所述旋转组件的旋转角度、机械手的位置信息进行采样，根据采样信息实时调整所述旋转组件的转速及所述机械手的位置，以使所述旋转组件的实际旋转角度、所述机械手的实际位置与步骤（1）中所得到的所述旋转组件的旋转角度及所述机械手的位置与时间的变化关系相符。

步骤3.3、所述位移传感器7在绕线过程中实时检测所绕导线的空间位置信息并传给所述数控模块进行记录；

步骤4、绕线结束，所述数控模块发出停止指令使所述旋转组件停止旋转、所述机械手5停止移动，得到绕制的线圈。

步骤5、对步骤3.3得到的所绕导线的空间位置信息进行处理，得到实际线圈的空间点阵云图分布，与步骤1中的所述导线路径进行对比，并输出比对结果。所述对比结果可以用来指导线圈的外型检测及磁场校正

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。