在自动绕线机发展的最初阶段，其机械结构与普通的绕线机相比没有多大的变化，只是在排线机构、过线轮和张力装置以及操作等方面作些改变。随着数字技术的发展，考虑到控制方式和使用特点，对自动绕线机的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求，全自动绕线机的主体机构体现如下特点。

   (1)采用了高性能的无级变速主轴及步进传动系统，绕线机的传动结构简化，传动机构也大大缩小。

   (2)为适应连续自动化加工及提高加工生产率，该类绕线机的机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度及耐磨寿命。

   (3)采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副，目的是减小摩擦、消除传动间隙及获得更高的绕线精度。

   (4)采用了快捷式芯棒装卸、气动顶针等辅助装置以减少辅助时间、改善操作性、提高生产率。

    因此自动绕线机是一种控制部分和机械结构相结合的产物，全自动绕线机的设计特点也是目前与其它绕线机不同之处，其智能化体现如下。

1、单片机控制启动和停车系统

    传统的绕线机在控制方面通常用PLC进行，但PLC价格较贵，输出点不一定能满足设备的要求，因此为了确保绕线机在绕产品过程中保持任何时候的张力相同，这也是全自动绕线机设计的难点，为了解决此难点，利用单片机来控制启动与停车系统。

ATMEL公司的AT89C51，是一种低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。采用AT89C51单片机对绕线机进行控制，可达到造价低成本、绕线精度高。

    选定电磁刹车(控制器)机构，安装在放料轴上控制放料，当启动时断开，停车时起作用;停车时，通过单片机控制，缓慢减速，防止拉断线。同时，通过弹簧吸能和缓冲，实现启动和停车的平稳。该方案主要考虑到成本较低，调试时间较短。选用小仓M \ PHT或其它系列，参数如表1所示。

2、通过电磁式阻尼器优化动态扭矩

    为了解决在过渡轮轴上使用步进马达带来的高成本、复杂化的控制思路，在过渡轮轴上安装电磁式阻尼器，通过扭力传感器，把数据传递给单片机系统，输出相应的电流给阻尼器，通过闭环系统，达到优化控制扭矩的目的，以适应简便式的结构，阻尼器选型如表2所示。

3、精简化的主轴结构和排线机构

    主轴采用带刹车的调速马达(参数:220 V , 60W单相，0～2000r/min)，转速可调代替带齿轮减速的普通马达，此方式大大简化了主轴结构。

    排线形式简化为侧向力法，因考虑到产品的排线距离较短，不带排线机构，简化排线机构，达到简化整体结构，节省成本。

4、产品数量计算及所绕圈数控制

    将光藕计数信号输入AT89C51单片机进行计算产品数量和控制所绕线圈数，速度快，节约成本通过光电偶合器的脉冲来控制所绕的产品圈数，当光控计数系统达到预定产品数量值时，同时给主马达和电磁离合器发出停车信号，即同步刹车;当启动时，电磁离合器断开，主马达带动料筒工作。在停车和启动过程中电磁式阻尼器一直在起作用。

5、优化张力大小调节

    张力的大小对绕线机的正常绕线起到了决定性的作用，选择绕线机时应把它作为一项重要的技术指标。自动绕线机的张力调整装置可使用电磁式阻尼器，优点是张力精确，配套控制器可以现实闭环式张力控制，此机构在单片机系统中有相应的控制旋钮来控制张力的大小。

6、简单化的组成单元

    见表3，当产品型号、类型、绕线半径、线径大小变化时，将电磁式阻尼器的扭矩大小作为变量，通过单片机系统处理后，实时调节张力的大小，实现恒张力的产品，对产品性能的提高和感抗值的精度有很大的改进，以改变传统绕线机通过人工调节张力的的方式，实现自适应式控制。

7、一体化机座结构设计

    一体化机座结构设计，体现其刚性的和精度的要求。为适应连续自动化加工及提高加工生产率，绕线机的机械结构应具有较高的静、动态刚度和阻尼精度及耐磨寿命，同时，因为绕线机是按照提供的指令自动进行绕线的，因此机械结构的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能按设计公式进行调整与补偿，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度。

    此款全自动绕线机在设计上采用了一体化的钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台，以增加刚J险和抗振性。采用P一Engineer软件进行设计，设计出的机构简图和产品效果照片如图1～3所示。

9人性化的安全操作

   (1)启动时务必双手同时按2个绿色按钮的设计。

   (2)当到设定值时自动停车，自动剪线。

   (3)断线时，线张力为0，触发张力控制传感器，将信号输入单片机控制系统，在0. Ss内停车，实现安全操作目的。

   (4)扭矩过载保护系统，当手、头发等突发外部因素搅进绕线机时，保护系统将按过载立即停车，声音告警。

   (5)该设备用无需用380V三相供电，只需单相220 V供电，在各种场合均可方便使用。

10结语

    未来随着行业工艺要求的提高，在行业需求的推动下，绕线机控制技术必将向着自动化、智能化等方向发展，以实现一人看管多台设备，满足高产能的要求;同时，绕线机的绕线精度必须提高，以满足高品质线圈的加工要求。未来更智能化、绕线精度更高的机型必将诞生以满足行业的发展。所以我们介绍的全自动绕线机以其自适应的智能性、高刚性化的结构设计、动态化的扭力设计和恒张力单片机控制系统及人性化安全保护系统为特征，满足了现代绕线行业的新要求，并为技术革新提供一种新的应用。