一、核心系統組成及工作邏輯

1. 放卷系統：穩定釋放原線軸線材

• 結構：主要由母軸固定機構、放卷驅動 / 制動裝置（如磁粉制動器、伺服電機）組成。
• 原理：
  • 母軸通過氣脹軸或機械夾具固定，確保旋轉穩定；
  • 放卷速度由收卷系統的需求決定，通過制動裝置（如磁粉制動器）提供反向阻力，平衡收卷拉力，防止線材因慣性 “超速放出” 導致松弛；
  • 隨著母軸上線材減少，其直徑逐漸減小，放卷驅動裝置會動態調整制動力度，維持放卷張力的初步穩定。

2. 張力控制系統：保證線材受力均勻

• 結構：包含張力傳感器（如應變片式、壓電式）、張力調節機構（如張力輥、磁粉離合器）、反饋控制器。
• 原理：
  • 張力傳感器實時檢測線材的瞬時張力（通過線材對張力輥的壓力或拉力轉換為電信號）；
  • 信號反饋至控制系統（如 PLC），與設定張力值對比，若存在偏差，控制系統會調整放卷制動力度或收卷速度：
    • 若張力過大，減小放卷阻力（如降低磁粉制動器電流）或降低收卷速度；
    • 若張力過小，增大放卷阻力或提高收卷速度；
  • 部分設備會通過 “浮動張力輥” 機械緩沖：當張力波動時，張力輥隨線材拉力上下擺動，通過機械結構臨時吸收張力變化，配合電子控制實現 “機械 + 電子” 雙級穩張，進一步提升穩定性。

3. 排線系統：實現線材均勻排列

• 結構：由排線導輪（陶瓷材質，耐磨且避免劃傷線材）、橫向驅動機構（如伺服電機 + 滾珠絲杠 / 同步帶）組成。
• 原理：
  • 排線導輪引導線材走向，其橫向位置由驅動機構控制，沿子軸軸向做往復運動；
  • 驅動機構與收卷系統聯動：收卷時，子軸旋轉速度與排線導輪的橫向移動速度嚴格匹配（通過 PLC 計算），確保線材每纏繞一圈，導輪移動距離等于設定螺距（如 0.05-0.2mm），形成緊密且均勻的 “層繞” 或 “密繞” 效果；
  • 當排線導輪移動至子軸兩端時，通過光電傳感器檢測邊界，驅動機構反向運動，實現往復排線。

4. 收卷系統：精準纏繞目標線軸

• 結構：由子軸固定機構（氣脹軸，保證裝夾同心度）、收卷驅動電機（伺服電機，高精度調速）、直徑檢測裝置組成。
• 原理：
  • 伺服電機驅動子軸旋轉，初始時子軸直徑小，電機轉速高；隨著線材纏繞，子軸直徑逐漸增大，電機轉速需按 “線速度 =π× 直徑 × 轉速” 公式動態降低，確保線材纏繞的線速度恒定（避免張力波動）；
  • 直徑檢測裝置（如激光傳感器或編碼器間接計算）實時監測子軸直徑，反饋至控制系統，自動調整收卷轉速，實現 “恒線速收卷”；
  • 部分高端設備采用 “張力 - 速度雙閉環控制”，既通過張力反饋調整速度，又通過速度反饋穩定張力，進一步提升纏繞精度。

5. 檢測系統：實時監控異常狀態

• 斷線檢測：通過光電傳感器（檢測線材是否在導輪上）或張力傳感器（張力突變為 0）判斷斷線，觸發停機并報警；
• 線徑檢測：部分設備集成激光測徑儀，實時檢測金剛線直徑，若超出公差范圍（如因磨損導致線徑過小），自動停機；
• 排線偏移檢測：通過圖像傳感器或邊緣檢測傳感器監控線材排列位置，若偏離設定軌跡，反饋至排線系統修正。

6. 控制系統：統籌各系統協同運作

• 接收張力、速度、位置、直徑等傳感器信號，按預設算法（如 PID 控制）計算控制量；
• 向放卷制動、收卷電機、排線驅動等執行機構發送指令，實現放卷 - 張力 - 排線 - 收卷的同步聯動；
• 配備人機界面（HMI），可設置復繞參數（如排線螺距、目標張力、收卷長度 / 直徑），并實時顯示運行狀態（如當前張力、已繞長度、故障報警等），方便操作與監控。

二、金剛線復繞的特殊性

• 接觸部件耐磨：導輪、張力輥等與線材接觸的部件需采用陶瓷或硬質合金材質，避免劃傷線材或因磨損導致排線精度下降；
• 低損傷張力控制：張力設定需嚴格匹配線材強度（通常幾至幾十牛），避免張力過大導致金剛石顆粒脫落或線材斷裂；
• 潔凈環境：復繞區域需防塵，防止雜質附著線材表面，影響后續切割質量。

總結