臺式剝線機(jī)的開發(fā)

聞麗燕，周洪昌

WEN Li-yan, ZHOU Hong-chang

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，自動化機(jī)電設(shè)備大量產(chǎn)生，剝線設(shè)備因市場需求隨之增加，由于工業(yè)自動化設(shè)備產(chǎn)量不斷增長，在制造過程中需要進(jìn)行大量的線束制備工作，線束端頭的質(zhì)量直接影響著導(dǎo)線連接的可靠性，為提高剝線效率，提升大量導(dǎo)線的一致性、外形美觀的導(dǎo)線而開發(fā)的中高精度的臺式剝線機(jī)，其特點(diǎn)為：體積小、高精度、智能控制、加工效率比國外同類產(chǎn)品提升10%～15%。

圖1 剝線機(jī)

1 機(jī)械設(shè)計(jì)及工作原理

主體由送線機(jī)構(gòu)、切刀機(jī)構(gòu)、擺動機(jī)構(gòu)、線束張力調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

剝線步驟：導(dǎo)線通過導(dǎo)向管送到A位置，旋轉(zhuǎn)開合手柄使前驅(qū)動輪壓線，調(diào)試壓力和間隙使之合適，同樣調(diào)整后驅(qū)動輪的壓力和間隙等同，開始自動剝線，參數(shù)由面板設(shè)置如圖3所示。

圖3 操作面板

圖4 加工示意

面板設(shè)置全長-前后剝離長度-剝線速度-數(shù)量-啟動-開始自動剝線。如圖3、圖4所示。

該設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)如下：

1）所有機(jī)械裝置安裝在一體式金屬板上，可以作為模塊鑲嵌在操作臺上或安裝在獨(dú)立機(jī)殼內(nèi)使用。整體結(jié)構(gòu)自動化程度高，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度緊湊，故障率低，操作安全，維修簡便的特點(diǎn)。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

切斷長度：L=0.1mm～99999mm

切斷精度：±（0.2+0.002×L）mm

剝線長度：0～30mm

導(dǎo)線規(guī)格：AWG#8～#28

2）核心機(jī)構(gòu)包括送線與張力調(diào)整機(jī)構(gòu)、切刀及擺動機(jī)構(gòu)，通過各機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的精確進(jìn)給及端頭剝線加工。特別是切刀上下開合頻率與擺動管擺動角度頻率在時(shí)間上、協(xié)調(diào)性上緊密配合。

3）前后送線輪組每組在設(shè)計(jì)上具有多功能：（1）對走線有合適的壓力。（2）對被剝導(dǎo)線的傳送。（3）走線長度的精度非常高，是取決于輪組表面高質(zhì)量的加工工藝，輪組表面特殊紋路使走線精度大幅度提高。

4）張力機(jī)構(gòu)前后輪組采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，通過同步帶將動力傳遞到固定軸及過渡軸上，由于過度輪及浮動軸之間齒輪傳動副的作用，使上下輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，如圖5所示。

圖5

2 電氣控制的實(shí)現(xiàn)

1）控制硬件采用自設(shè)計(jì)主芯片CPU8098為核心單片機(jī)單元，它是MCS-96系列中一個(gè)很實(shí)用的單品，控制對象為液晶顯示面板、設(shè)置功能觸摸按鍵、切刀驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)、前后送線輪組驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。其特點(diǎn)為：

16位中央處理器，兩路

2高效指令系統(tǒng)，最短時(shí)間1μs

3脈寬調(diào)制輸出（PWM）

4高速輸入/輸出（HIS/HSO）口

54路10位A/D轉(zhuǎn)換器

6全雙工串行口

7多用途接口

88個(gè)中斷源，可處理20種中斷事件

916位監(jiān)視定時(shí)器（WATCH D OG TIMER）

102個(gè)16位定時(shí)器

114個(gè)軟件定時(shí)器

12寄存器陣列和特殊功能寄存器

13統(tǒng)一的編址方式

2）單片機(jī)及驅(qū)動硬件框圖，如圖6所示。

圖6 硬件框圖

3）軟件設(shè)計(jì)

選用啟東計(jì)算機(jī)總廠設(shè)計(jì)的DICE系列單片機(jī)在線仿真器，可用于開發(fā)INTEL MCS-51，MCS-96和PHILIPS 80C51系列單片機(jī)，是高性能、多用型單片機(jī)在線仿真器。

特點(diǎn)：

1）增強(qiáng)型通用在線仿真，支持INTEL MCS-51/96 PHILIPS80C51系列單片機(jī)，8051與8096不同CPU的仿真不必更換仿真板及監(jiān)控，只需撥動轉(zhuǎn)換開關(guān)即可，提高系統(tǒng)的可靠性。

2）支持PL/M-51/96匯編，反匯編，及全窗口源文件文本調(diào)試。

3）支持INTEL HEX INTEL OMF數(shù)據(jù)格式。

4）PC工控機(jī)串口任意切換，波特率自動跟蹤，調(diào)試頻率1.15M。

5）自帶EPROM編程器。

6）提供64K用戶數(shù)據(jù)/程序空間。可一次性在線調(diào)試。

7）高性能的2*64K硬件斷點(diǎn)，全空間無限止夭折暫停功能。

8）CPU所有資源全部出借，用戶空間0000-FFFF全空間仿真。

MCS-8098單片機(jī)匯編語言指令系統(tǒng)與MCS-96系列單片機(jī)指令系統(tǒng)完全一致。不但運(yùn)算速度快（是MCS-51單片機(jī)的4～5倍），而且編程效率高。

軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖7所示。

圖7 流程圖

8098單片機(jī)共有100條指令，6種尋址方式，8位和16位的算數(shù)/邏輯運(yùn)算，（16*16）位乘法運(yùn)算（積為32位），32/16除法運(yùn)算以及測試轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送和移位等操作。

3 加工效率對比

說明：紅線為全長小于30mm的電線，黑線為30mm以上的電線。

圖8 加工對比

從圖上可以看出與國外同類產(chǎn)品相比較短線加工效率要比之低，而大于30mm以上的線比之高，常用檔是30mm以上的。

4 結(jié)束語

由于采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件，導(dǎo)線輸送采用摩擦式驅(qū)動輪傳動方式，電控采用半閉環(huán)控制，當(dāng)傳送輪正反轉(zhuǎn)時(shí)會引起導(dǎo)線輸送時(shí)張力的波動，短線尤為明顯，解決辦法可考慮調(diào)整驅(qū)動輪壓緊裝置的彈簧力進(jìn)行一定的改善。綜述以上特點(diǎn)，比國外同類產(chǎn)品加工效率高，成本低，采用單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用靈活，隨著制造業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷提高，可開發(fā)具有更多功能的升級設(shè)備，也可擴(kuò)展接口實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)中央控制中心自動加工生產(chǎn)，本機(jī)具有廣泛的技術(shù)提升空間。

[1] 張幽彤,陳寶江.MCS8098系統(tǒng)使用大全[Z].

[2] 張建國,林健東.DICE-5928超強(qiáng)通用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)使用手冊[Z].