施娟娟

【內(nèi)容摘要】通過對鎢絲企業(yè)調(diào)研，提出一種新型鎢絲抽絲機裝置——鎢絲同步抽絲機。該裝置由機械部分、電氣部分、PLC構成，其中以PLC為核心，各電氣部分控制排絲電動機作自動往返運行，步進電動機作繞絲運行，電路有斷絲報警裝置和繞絲完成自動停機且報警裝置。

【關鍵詞】鎢絲同步抽絲機 ?PLC 編程 ?排絲 ?同步電動機

一、研究背景

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對鎢絲的需求和性能要求也越來越高。我國鎢絲企業(yè)正處于調(diào)整階段。據(jù)調(diào)研，國內(nèi)大多中小型鎢絲加工企業(yè)所使用的鎢絲抽絲機在生產(chǎn)運行時，鎢絲在導絲管偏擺裝置及卷繞裝置的牽拉下，進行抽絲、繞制和切斷。這種生產(chǎn)設備技術落后，以手工操作為主，自動化程度低，成材率低;在質量上導致鎢絲長度不夠精確或出現(xiàn)高溫淬火時間控制不精確，鎢絲容易脆、韌性不足或鎢絲繞制圈數(shù)不均勻。

二、傳統(tǒng)鎢絲抽絲機裝置

傳統(tǒng)鎢絲抽絲機工作流程是：卷繞裝置采用三相異步電動機帶動鎢絲傳動，把鎢絲卷繞在鎢絲軸上。該裝置存在幾點不足：

1.鎢絲抽絲機裝置的目的是讓鎢絲以恒定的速度穿過高溫燒青爐，鎢絲通過1150℃至1200℃范圍內(nèi)的高溫“燒青”。鎢絲卷繞到鎢絲軸上時，由于交流電動機的轉速恒定，電動機在帶動卷繞軸轉動時，角速度也恒定。當鎢絲軸直徑變大時，鎢絲的線速度會越來越快，這使得鎢絲經(jīng)過高溫爐的時間越來越短，最終導致鎢絲過鋼，產(chǎn)生廢品。

2.傳統(tǒng)鎢絲抽絲機在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)斷絲或者鎢絲卷繞完成時，不會停止或報警，需要人工觀察設備運行情況。

3.鎢絲抽絲機的架子和工作臺都用角鐵進行焊接。在生產(chǎn)使用過程中，若電路破損或漏電，容易發(fā)生觸電事故。

三、鎢絲同步抽線機裝置的設計

針對傳統(tǒng)鎢絲抽絲機存在的缺陷進行改進，使該裝置能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，降低廢品產(chǎn)生率，節(jié)約了鎢絲生產(chǎn)的成本。命名改進后的裝置為鎢絲同步抽絲機。

1.操作臺設計

操作臺改用金屬框架搭建，外覆蓋一層亞克力板。這樣制成的操作臺，用起來結實，使用時安全。操作臺設計成箱體結構。除了必須用的電動機和支架放在操作臺面上，其余的控制電路和電器，全部放入操作臺內(nèi)的箱體中。

2.抽絲電路設計

鎢絲抽絲機裝置的框架圖

設計鎢絲同步抽絲機裝置的電路為三部分，由一個PLC來控制。第一部分是測長（速）傳感器部分。未加工鎢絲進入高溫爐進行高溫處理后，通過空氣冷卻，經(jīng)過導輪盤并帶動其轉動，由測長傳感器檢測鎢絲的傳動速度并將檢測結果傳送給PLC進行處理。第二部分是鎢絲卷繞裝置部分，由PLC、變頻器和步進電機組成。步進電機由變頻器來控制其轉動速度，隨著鎢絲軸上的鎢絲越繞越多，鎢絲軸直徑越來越大，而鎢絲軸的角速度恒定，使得鎢絲轉動的線速度將越來越快。通過測長（速）傳感器將檢測結果送到PLC中，由PLC控制步進電機控制器，降低步進電機的轉速。第三部分是報警電路裝置，由一個獨立的報警電路和報警喇叭組成。報警電路傳送信號到PLC，控制直流電動機停止并發(fā)出報警聲。

3.排絲裝置設計

鎢絲同步抽絲機的排絲裝置分為控制電路、排絲裝置和導輪三個部分。

（1）排絲電路部分的設計

排絲電路是整個電路的重要部分，由一個步進電動機、兩個接近開關、步進電動機控制器和按鈕組成。排絲電動機采用步進電機驅動器的控制方式。

（2）排絲裝置部分設計

單相交流電動機固定在絲桿座上，電動機的軸和排絲裝置絲桿連在一起，絲桿的正反運轉控制運動桿的左右往返運動，形成了排絲。電動機控制的左右排絲運動速度是恒定的，比手工操作更均勻，且此操作較枯燥，更適合代替人工操作。

（3）導輪部分

導輪是控制鎢絲運行方向的裝置。設計時，使用出線和進線兩個導輪，保持原先導輪凹輪的形狀，但進線導輪采用膠木材料，出線導輪采用金屬材料。在進線時，在導輪的中間加入高溫石棉材料，這樣從高溫爐中出來的還沒有完成冷卻的鎢絲不會對抽絲機造成損壞。出線導輪安裝在架子上時不固死，使其可以偏轉一定的角度。兩個導輪對操作臺的角度可以自由調(diào)整。通過導輪架上的固定螺絲，來調(diào)節(jié)導輪的角度。因不同規(guī)格的鎢絲繞線時，繞線時會有一定的微調(diào)。

4.報警裝置設計

規(guī)格較細的鎢絲在抽絲時，容易發(fā)生斷絲故障。故在抽絲機裝置上設計斷絲報警裝置。鎢絲抽絲時，發(fā)生斷絲故障后5秒，自動報警裝置工作，發(fā)出報警聲音。該裝置的設計利用了電路中最簡單的基爾霍夫電壓定律。在鎢絲經(jīng)過導輪接觸金屬的不銹鋼圓柱時，鎢絲通過不銹鋼圓柱的金屬和電源、鋁盤形成一個回路。金屬桿由不銹鋼材料制成，不易磨損和氧化，固定在絲桿上時，中間隔有一層絕緣紙，再由導線和箱體內(nèi)的電路相連接。整個鎢絲自動繞線機裝置由220V的電源供電，給報警電路設計了一個9V的穩(wěn)壓電源，給蜂鳴器供電。

5.編程設計

PLC是整個電路的核心控制裝置。根據(jù)電路設計，用PLC對整個電路的功能進行編程設計。在電路中，先規(guī)定PLC的輸入/輸出地址分配表，再來設計輸入/輸出的PLC接線圖，根據(jù)PLC的輸入/輸出地址分配表和接線圖來編程。

四、小結

本文是對中小型鎢絲企業(yè)中的鎢絲抽絲裝置進行技術改進，制作一種自動化生產(chǎn)設備。新設計的鎢絲抽絲機雖解決了鎢絲企業(yè)在鎢絲產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的不足，但該設備在鎢絲企業(yè)中試用時間不長，還有待于生產(chǎn)的檢驗，需要在生產(chǎn)中不斷完善。

（作者單位：江蘇省啟東中等專業(yè)學校）