1 行業(yè)介紹

　　全自動排線機(jī)， 業(yè)內(nèi)又稱為排線全自動端子壓著機(jī)，是一種可以將電線定長裁斷，定長剝皮，然后再打上端子的自動化設(shè)備。其加工好的線纜無需焊接便能夠穩(wěn)定地將兩根導(dǎo)線連接在一起，大大方便了線路的連接工作， 適用于多種需要電路連接的場合，比如電視、電腦、手機(jī)、相機(jī)、汽車、空調(diào)、收音機(jī)、飛機(jī)、火車等。目前全自動排線端子機(jī)主要分為單頭、雙頭兩種，擁有廣闊的市場應(yīng)用空間。

　　此項(xiàng)目為全自動雙頭排線端子機(jī)，基本上為全伺服電機(jī)控制，效率高，性能穩(wěn)定。只要把待生產(chǎn)的排線與端子裝到設(shè)備指定位置，在人機(jī)界面進(jìn)行產(chǎn)品特征(線材規(guī)格，產(chǎn)品PIN數(shù)，分線參數(shù)，產(chǎn)品長度等)的簡單設(shè)定， 按下啟動按鍵，設(shè)備就可以按設(shè)定要求自動完成送線，分線，裁線，剝皮，搓線，送端子及端子壓接等動作，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動化生產(chǎn)。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　2.1 方案背景

　　設(shè)備主要包括切線、剝皮、搓線、打端、分線、出線等多個部分：通過拉線伺服進(jìn)行排線進(jìn)料，切刀將排線切斷，前剝皮伺服與后剝皮步進(jìn)配合切刀將線材表皮剝掉，搓線氣缸完成剝后線芯扭搓。拉線伺服通過配合分線氣缸實(shí)現(xiàn)排線收尾的分線，另外該設(shè)備還支持排線中段多段間隔分線功能;前端移動伺服與端子機(jī)配合實(shí)現(xiàn)連續(xù)快速打端，后端移動過伺服與后端子機(jī)配合實(shí)現(xiàn)后端連續(xù)快速打端子以及出線動作。前后端PIN位與PIN寬可獨(dú)立設(shè)定，穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)前后端壓著不同類型端子。

　　圖 1 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)設(shè)備示例

　　目前市場上主要的控制系統(tǒng)是PLC+伺服的方式， 部分采用單片機(jī)+伺服方式或帶PLC功能的伺服等。PLC 主要有三菱、臺達(dá)等，HMI主要有維綸通、臺達(dá)、維控等。綜合比較后，永宏FBS系列PLC+觸摸屏+A5伺服的成套方案在性價(jià)比和功能穩(wěn)定等綜合性能上較其他產(chǎn)品方案有優(yōu)勢。

表 1 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)系統(tǒng)參考方案

　　2.2 客戶需求

　　根據(jù)客戶要求，單機(jī)共計(jì)七個軸NC控制，其中五個伺服軸加兩個步進(jìn)軸控制;前后端子機(jī)在自動打端情況下端子機(jī)能連續(xù)快速運(yùn)轉(zhuǎn)，保證打端效率與成品效果， 且可以實(shí)現(xiàn)任意PIN線材的跳打功能;點(diǎn)動下則可以打端一步一動，打完可切回自動工作流程。排線分線功能除了市面上常見的首尾分線可設(shè)功能外，增加多段中間分線間隔與長度可設(shè)，實(shí)現(xiàn)中間分線功能，利于電腦排線等產(chǎn)品的線路高效并接。

　　2.3 解決方案

　　全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)的核心控制系統(tǒng)是永宏FBS-24MCT2-AC主機(jī)與FBS-24MAT2-AC主機(jī)各一臺，搭載FBS-16YT與FBS-8YT擴(kuò)展模塊各一臺，兩臺主機(jī)間通過各自擴(kuò)展一塊FBS-CB5通訊模版進(jìn)行FATEK高速聯(lián)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的八軸高速脈沖輸出定位。伺服系統(tǒng)采用永宏A5系列雙軸驅(qū)動器兩臺+A5系列單軸驅(qū)動器一臺搭配五臺A5伺服電機(jī);傳動系統(tǒng)由減速機(jī)、絲桿、皮帶輪等構(gòu)成;設(shè)備應(yīng)用還包括了外圍的光纖傳感器、槽型傳感器，以及開關(guān)、按鈕等元器件。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1硬件配圖

表 2 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)具體功能要求

　表 3 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)規(guī)格參數(shù)

　　設(shè)備核心主要由前端打端子、中間切線剝皮分線、后端打端子出料三大部分組成。排線的分線、切線、剝線等系列動作均通過拉線伺服配合切刀軸、前剝皮軸、后剝皮軸、分線氣缸等完成;前端打端子通過前端伺服軸帶動絲桿移位配合前端端子機(jī)實(shí)現(xiàn);后端打端子通過后端伺服軸帶動絲桿移位配合后端端子機(jī)實(shí)現(xiàn)。各端子機(jī)通過變頻板可外部調(diào)節(jié)速度;為提高打端效率，打端移動伺服啟動由對應(yīng)的打端最低點(diǎn)感應(yīng)器信號觸發(fā)。整個系統(tǒng)配合供線、供端電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動上料;各異常檢測傳感器做報(bào)警反饋保護(hù)。

表 4 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)硬件配置表

圖 2 全自動單端壓著浸錫機(jī)硬件配置圖

　　設(shè)備開發(fā)調(diào)機(jī)過程中主站控制器PORT0與HMI連接，為便于程序調(diào)試與監(jiān)控，主站采用FBS-CB25通訊板，通過通訊板的RS232口連接PC調(diào)試;設(shè)備調(diào)試完成后換回原始配置的FBS-CB5板子。

　　3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)

　　全自動單端壓著浸錫機(jī)主要由前端伺服、前剝皮伺服、切刀伺服、后剝皮步進(jìn)、拉線伺服、后端伺服、轉(zhuǎn)向步進(jìn)與分線刀組成主體結(jié)構(gòu)。

圖 3 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī) - 機(jī)械結(jié)構(gòu)分布 -1

圖 4 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī) 機(jī)械結(jié)構(gòu)分布 -2

　　3.3 電氣控制

　　全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)的核心控制系統(tǒng)由兩臺永宏FBS些列PLC主機(jī)，各擴(kuò)展一塊FBS-CB5通訊模塊，高速聯(lián)機(jī)可組成多至8軸NC定位控制系統(tǒng)。PLC接線如圖5所示，電氣控制柜接線圖如6所示。

圖 5 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī) 部分 IO 接線原理圖

圖 6 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī) 電氣控制柜圖

　　4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 工藝流程

　　設(shè)備工藝流程簡介如下：

　　條件滿足情況下點(diǎn)擊復(fù)位，各軸伺服/步進(jìn)按順序回原點(diǎn);若已提前打開棄線開關(guān)，系統(tǒng)復(fù)歸完成后會自動進(jìn)行棄線動作：拉線軸與分線到配合進(jìn)行分線動作，分線完成后切刀與剝皮軸進(jìn)行切線與剝線，后端兩軸配合將棄線產(chǎn)品夾取出線。復(fù)位棄線完成后看，若自動運(yùn)行啟動，前端可直接進(jìn)行移動打端;前打端完成后拉線軸配合切刀軸、分線刀等部件進(jìn)行拉線、分線、切線、扭線動作;完成以上動作后，前剝軸、后剝軸配合切刀實(shí)現(xiàn)剝皮功能; 隨后前端進(jìn)行下一次移動打端動作，后端則進(jìn)行首次移動打端動作并配合旋轉(zhuǎn)步進(jìn)完成出線動作。

　　4.2 控制流程(見圖7)

圖 7 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī) 工藝流程簡圖

　　4.3 PLC I/O點(diǎn)配置

　　根據(jù)設(shè)備工藝流程和控制流程要求，進(jìn)行了永宏P(guān)LC 程序I/O點(diǎn)配置;永宏P(guān)LC輸入輸出點(diǎn)配置如表5所示。

表 5-1、2、3 全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī) IO 點(diǎn)配置表

　　4.4工藝編程應(yīng)用

　　4.4.1 PIN位跳打控制

　　自動運(yùn)行時端子機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率才高，而前端伺服需要在端子機(jī)一次往復(fù)運(yùn)動周期內(nèi)完成移位，否則會造成打端不良甚至卡機(jī);另外本系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)1-24PIN間任意PIN位跳打功能。因此根據(jù)用戶在人機(jī)界面的控制設(shè)定， 結(jié)合PLC的變址功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了提前自動運(yùn)算出所需打端的各個坐標(biāo)位置，前端伺服配合端子機(jī)進(jìn)行位置移動。

圖 8 PIN 位跳打坐標(biāo)自動預(yù)算

　　4.4.2排線中間分線控制

　　根據(jù)市場發(fā)展需求，部分場合除了排線首尾分線外，還需要中間分線若干段，為此設(shè)計(jì)了四段中間分線功能;四段間距與長度自由可設(shè)定。通過永宏P(guān)LC高效的表格型NC定位指令，統(tǒng)一控制表格，自動賦值運(yùn)行與判斷。

圖 9 中間分線功能種類分析示例圖

　圖 10 中間分線功能實(shí)現(xiàn)程序示例圖

　　4.5 觸摸屏畫面設(shè)計(jì)(圖11、12、13)

　　5 結(jié)論

圖 11 主控畫面示例

圖 12 打端畫面示例

圖 13 配方畫面示例

　　通過現(xiàn)場調(diào)試，全自動裁線剝皮雙頭端子壓著機(jī)工藝動作均已完善，功能滿足客戶需求;現(xiàn)場進(jìn)行了樣品加工測試，產(chǎn)品加工效果與效率均符合客戶要求。

圖 14 生產(chǎn)產(chǎn)品示例(無中間分線)

圖 15 生產(chǎn)產(chǎn)品示例(帶中間分線)