一、核心系統(tǒng)組成及工作邏輯

1. 放卷系統(tǒng)：穩(wěn)定釋放原線軸線材

• 結(jié)構(gòu)：主要由母軸固定機構(gòu)、放卷驅(qū)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(zhuǎn)穩(wěn)定；
  • 放卷速度由收卷系統(tǒng)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(dǎo)致松弛；
  • 隨著母軸上線材減少，其直徑逐漸減小，放卷驅(qū)動裝置會動態(tài)調(diào)整制動力度，維持放卷張力的初步穩(wěn)定。

2. 張力控制系統(tǒng)：保證線材受力均勻

• 結(jié)構(gòu)：包含張力傳感器（如應(yīng)變片式、壓電式）、張力調(diào)節(jié)機構(gòu)（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(zhuǎn)換為電信號）；
  • 信號反饋至控制系統(tǒng)（如 PLC），與設(shè)定張力值對比，若存在偏差，控制系統(tǒng)會調(diào)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(shè)備會通過 “浮動張力輥” 機械緩沖：當(dāng)張力波動時，張力輥隨線材拉力上下擺動，通過機械結(jié)構(gòu)臨時吸收張力變化，配合電子控制實現(xiàn) “機械 + 電子” 雙級穩(wěn)張，進一步提升穩(wěn)定性。

3. 排線系統(tǒng)：實現(xiàn)線材均勻排列

• 結(jié)構(gòu)：由排線導(dǎo)輪（陶瓷材質(zhì)，耐磨且避免劃傷線材）、橫向驅(qū)動機構(gòu)（如伺服電機 + 滾珠絲杠 / 同步帶）組成。
• 原理：
  • 排線導(dǎo)輪引導(dǎo)線材走向，其橫向位置由驅(qū)動機構(gòu)控制，沿子軸軸向做往復(fù)運動；
  • 驅(qū)動機構(gòu)與收卷系統(tǒng)聯(lián)動：收卷時，子軸旋轉(zhuǎn)速度與排線導(dǎo)輪的橫向移動速度嚴(yán)格匹配（通過 PLC 計算），確保線材每纏繞一圈，導(dǎo)輪移動距離等于設(shè)定螺距（如 0.05-0.2mm），形成緊密且均勻的 “層繞” 或 “密繞” 效果；
  • 當(dāng)排線導(dǎo)輪移動至子軸兩端時，通過光電傳感器檢測邊界，驅(qū)動機構(gòu)反向運動，實現(xiàn)往復(fù)排線。

4. 收卷系統(tǒng)：精準(zhǔn)纏繞目標(biāo)線軸

• 結(jié)構(gòu)：由子軸固定機構(gòu)（氣脹軸，保證裝夾同心度）、收卷驅(qū)動電機（伺服電機，高精度調(diào)速）、直徑檢測裝置組成。
• 原理：
  • 伺服電機驅(qū)動子軸旋轉(zhuǎn)，初始時子軸直徑小，電機轉(zhuǎn)速高；隨著線材纏繞，子軸直徑逐漸增大，電機轉(zhuǎn)速需按 “線速度 =π× 直徑 × 轉(zhuǎn)速” 公式動態(tài)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(jiān)測子軸直徑，反饋至控制系統(tǒng)，自動調(diào)整收卷轉(zhuǎn)速，實現(xiàn) “恒線速收卷”；
  • 部分高端設(shè)備采用 “張力 - 速度雙閉環(huán)控制”，既通過張力反饋調(diào)整速度，又通過速度反饋穩(wěn)定張力，進一步提升纏繞精度。

5. 檢測系統(tǒng)：實時監(jiān)控異常狀態(tài)

• 斷線檢測：通過光電傳感器（檢測線材是否在導(dǎo)輪上）或張力傳感器（張力突變?yōu)?0）判斷斷線，觸發(fā)停機并報警；
• 線徑檢測：部分設(shè)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(dǎo)致線徑過?。?，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(jiān)控線材排列位置，若偏離設(shè)定軌跡，反饋至排線系統(tǒng)修正。

6. 控制系統(tǒng)：統(tǒng)籌各系統(tǒng)協(xié)同運作

• 接收張力、速度、位置、直徑等傳感器信號，按預(yù)設(shè)算法（如 PID 控制）計算控制量；
• 向放卷制動、收卷電機、排線驅(qū)動等執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送指令，實現(xiàn)放卷 - 張力 - 排線 - 收卷的同步聯(lián)動；
• 配備人機界面（HMI），可設(shè)置復(fù)繞參數(shù)（如排線螺距、目標(biāo)張力、收卷長度 / 直徑），并實時顯示運行狀態(tài)（如當(dāng)前張力、已繞長度、故障報警等），方便操作與監(jiān)控。

二、金剛線復(fù)繞的特殊性

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

總結(jié)