应用

【行业案例】新能源汽车电机定子绑线机解决方案 | 电子凸轮控制的活用,实现绑线速度的飞跃

igoseo.net   2021年09月17日

  工艺介绍

  设备主要用于传统的圆线电机定子的生产过程,可实现定子线包的绑线。圆线电机定子组装生产过程,主要分两部分,前段线和后段线,前段包含插纸机,绕线机和嵌线机,后段包含整形机,绑线机,焊接机和检测机。

  其中绑线机是后段线最为关键和复杂的设备,尤其是新能源电机定子绑线机,虽与传统家电的电机定子绑线机机械部分相同,但由于新能源电机定子槽数多,尺寸大,加之以自动化生产为主,节拍要求会更高,并且需要满足不同定子的不同绑线方式(逐槽绑线和花式绑线等)。

  课题

  1,如何突破绑线机的提速瓶颈?

  当前多数的新能源电机定子绑线机,稳定绑线速度在90~100针/分钟,如何突破瓶颈,将绑线速度提升至120针/分钟以上,是引领市场,把握先机的关键所在。

  2,如何实现普通定子的逐槽绑线和特殊定子的花式绑线?

  普通定子,指定子的线包高度相同,绑线控制相对简单,采用固定凸轮曲线实现多轴联动即可实现;特殊定子,指电机定子线包高度不同,可能有一个或多个特殊高度,导致绑线时需采取特殊凸轮曲线进行绑线。

  3,容易导致脱线和产品NG。

  由于花式绑线存在多张凸轮表,前后切换时容易出现空一个周期再执行新凸轮的情况,主要原因是在触发新表的时候,已经错过了进入新表的起始位,最终导致脱线或产品NG。

  解决方案

  1,电子凸轮--主虚轴带动实轴运转

  采用主虚轴带动所有实轴进行电子凸轮的方案,电子凸轮对应不同定子绑线需要,可随意设置相位和从轴位置。同时对伺服系统进行高级调谐,实现伺服响应的同步,以确保各个实轴跟随主虚轴的一致性。

  2,活用电子凸轮,对应不同绑线方式

  由于绕线工艺不同,导致线嵌入定子后,线包高度不同,以及有UVW三相线头的影响;另外,绑线机在勾线时,勾线高度又会直接影响绑线的松紧,需要尽可能贴紧线包表面勾线,所以需要线包高度相同的普通定子逐槽绑线方式,以及线包高度不同的花式绑线方式。

  逐槽绑线方式,即每槽绑一针,控制较为简单,通过固定凸轮表,每个轴仅有一组凸轮参数表,绑线前触发一次,周期运行凸轮表即可实现。

  花式绑线方式,特殊高度线包对应的槽,可以跳过不绑,也可以多次绑线。所以不同高度的线包,每个伺服需要单独设置一组凸轮参数,每种线包高度均有一组参数表,程序控制时,在不同线包高度绑线时进入不同的凸轮表即可实现。

  3,预先缓存,实现多张凸轮表的无缝切换

  采用凸轮Buffer共混模式,在执行原本的凸轮表时,即可先触发新表进行缓存,执行完成后会自动执行新表,由此实现多张凸轮表随时切换,实现花式绑线的要求,提高绑线品质。

  控制系统

  采用机械自动化控制器NX102系列 +AC伺服系统1S系列 + 可编程终端NB系列的整体方案。

  实现价值

  1,生产效率:绑线速度高达200针/分钟以上。

  2,设备功能:满足普通定子的逐槽绑线和特殊定子的花式绑线。

  【经营层】

  ● 当前多数新能源电机定子绑线机,稳定绑线速度在90~100针/分钟,通过电子凸轮控制技术的灵活运用,使绑线速度提升2倍以上,打造行业Top竞争力。

  【管理层】

  ● 无需在机械端或控制端进行过多的投入,仅仅通过既有设备的控制升级,不仅节约大量成本,还实现了效率上质的突破。

  ● 欧姆龙机械自动化控制器 NX系列,可实现现场生产数据的采集,存储,分析,改善管理课题,提高生产效率。

  【工程师层】

  ● 对应逐槽绑线和花式绑线的多种电子凸轮控制,可直接通过控制器FB导入,无需复杂编程。

  ● 原设备要求为提升至120针/分钟以上,而如今通过电子凸轮控制的活用,实现了绑线速度200针/分钟以上,大幅提高了设备性能。

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