市場應用背景

在汽車線束和零配件中，膠帶纏繞是一種常見且重要的加工工藝，主要用于線束/零配件的捆扎、固定、絕緣保護等應用。在纏繞頭控制下，膠帶均勻纏繞在汽車線束/零配件表面，完成纏繞后，系統自動執行切割。汽車線束膠帶纏繞方式主要包括以下三種：

隨著汽車工業的快速發展，不同功能部位對線束和零配件的要求日益嚴格，這對膠帶纏繞工藝提出了更高的標準。傳統的人工纏膠或直線纏膠機在應對復雜的纏繞結構和多樣化的纏繞需求時表現欠佳，難以有效提升企業的產量、效率和質量。

為了解決這些挑戰，數控系統逐漸被引入到汽車膠帶纏繞機中，通過CNC數控指令控制，實現對繞線、纏繞頭、膠帶等起始纏繞位置等動作控制，確保膠帶纏繞工作高效、纏繞均勻，并能夠長時間無間斷運行。

傳統纏繞方案存在的局限性:

傳統膠帶纏繞解決方案是采用人工或直線纏膠機的方式進行纏繞。

手動纏繞：主要依賴工人手動操作，工人手持繞線工具將膠帶纏繞在線束或零配件上，適用于小批量生產，但由于精度低、工作強度大、效率低，在大規模生產中逐漸被淘汰。

直線纏膠機：通過一個固定的軸將膠帶以直線方式纏繞在線束或零配件上。纏繞頭通常只能沿單一方向移動，適合于簡單、規則形狀的纏繞任務。雖然自動化程度較高，但在處理存在較多彎折處產品或需要多樣化纏繞模式時表現有限。

正運動技術解決方案:

正運動針對現有市場需求，開發了一種基于VPLC532E汽車膠帶纏繞的開放式CNC應用解決方案，能夠實現產品在彎角處的纏繞平順過渡，并通過產品軌跡的示教，自動生成不同規格產品的纏繞參數。

支持設置不同的疊包率，通過控制主軸轉速和進給速度，可以執行多種纏繞方式。產品進行彎角處的纏繞時，在疊包率不變的情況下，系統能夠根據輸入的料帶寬度和進給速度自適應調整纏繞參數，從而靈活適應不同規格和形狀的產品，提高生產效率，滿足用戶大批量和小批量生產的需求。

支持速度前瞻和圓弧插補等功能，確保拐角處的運動軌跡平滑，優化主軸轉速和進給速度，以提高產品品質和產能，規避傳統纏膠工藝中存在的問題。系統還支持在原有基礎上進行二次開發，允許定制個性化界面和自行擴展M代碼。

一、VPLC532E在汽車膠帶纏繞的開放式CNC應用

傳統的汽車膠帶纏繞方案

批量生產節拍根據不上企業生產需求

對彎折處較多的產品，只能人工加工

正運動汽車膠帶纏繞開放式CNC方案設計

24DI：接原點、限位等傳感器，以及開關信號等；

12DO：高速輸出口接氣缸等；

EtherCAT接口：接EtherCAT總線驅動器，控制Y軸雙驅動龍門，以及其他5軸；

LAN1接口：千兆網口，接ZHD500X手持盒方便示教軌跡示教；

6路差分脈沖軸接口：可接步進/脈沖驅動器。

運動控制實現過程

通過預先示教的膠帶纏繞路徑，進行點到點運動控制。在彎折處，系統通過降低主軸轉速和各軸的加工速度，以及設定合理的示教點位，使用圓弧插補實現彎折處平滑的纏繞加工。

當纏繞頭到達起始點上方和起始點，通過NC文件中的M0暫停指令使系統暫停，等待人工完成上料和貼膠操作。在加工過程中，系統根據X軸的實時運動位置，來控制夾爪的開合和氣缸的升降動作。

加工結束后，系統可根據擴展指令，實現單軸回零或多軸分段回零，等待人工下料。

汽車膠帶纏繞示教工藝流程

▌設定參數

輸入進給速度、疊包率和料帶寬度后，點擊【更新參數】，系統會自動將參數生成到NC文件的前兩行中。

▌軌跡示教

移動到起始點上方，點擊【插入節點】進行軌跡示教，系統會自動插入一行G01指令。

▌插入暫停

點擊【插入暫停】，系統將自動插入一行M0暫停指令，方便人工進行上料操作。

▌主軸啟動

移動到起始點，點擊【主軸啟動】，系統會生成M0暫停指令和M03主軸啟動指令，方便人工操作膠帶。

▌拐角速度調整

當移動到拐角前方時，可點擊【速度設置】修改拐角處的主軸速度和進給速度，以優化纏繞質量。

▌示教結束

示教完成后，點擊【結束示教】，系統將自動保存NC文件，并插入M30停止指令。

▌單段運行驗證

點擊【下一步】，系統將從當前光標所在的行號開始單段運行，方便進行逐步驗證。

▌纏繞效果優化

拐彎處的纏膠效果可通過調整軸位置，點擊【更新坐標值】來修改NC文件中的點位坐標，也可通過修改速度設置來更新拐角處的主軸速度和進給速度，以實現最佳纏繞效果。

方案核心優勢

標準數控系統：采用國際標準CNC編程，實現高精度的五軸聯動加工；

方便自主開發：廠商可以在現有架構上進行二次開發，打造自定義風格的界面和功能；

生產效率提升：纏膠過程中無需等待氣缸動作的觸發，彎折處的加工通過系統插補完成，減少了生產停頓時間，提高了整體效率；

示教流程簡單：一鍵插入式教導功能，方便NC文件的編輯，隨時對軌跡進行優化調整；

自動化纏繞：數控膠帶纏繞系統讓纏繞過程的自動化，減少人為干預，確保膠帶纏繞均勻準確；

減少材料浪費：精準纏繞最大限度地減少材料浪費，優化資源利用率；

適用于大批量生產：減少對人工操作的依賴，節省時間、人力和成本，適合大批量生產需求。

解決方案硬件配置

二、開放式標準CNC數控系統介紹

開放式標準CNC數控系統是一種基于國際標準的CNC數控編程平臺，由正運動公司基于其十年積累的數控技術、CAM技術和運動控制技術打造的。該系統廣泛應用于各種數控加工設備中，結合了開放式架構的靈活性與標準化編程的穩定性，能夠滿足復雜數控加工任務。系統支持多軸聯動控制，特別適用于復雜形狀零件的加工和自動化生產線的控制。

該系統旨在為有數控開發需求的用戶提供一個功能強大的軟硬件平臺，降低用戶在數控開發中的難度和開發周期，減少客戶項目的風險，并提升開發效率。

開放式標準CNC數控系統功能介紹

CNC

全自主研發的數控內核，國際標準CNC編程，支持中英文界面切換。

RTHMI

全自主研發的圖形化界面組態軟件功能模塊，開發平臺內置完整的數控HMI界面，方便用戶快速開發。

RTCAD

全自主研發的CAD圖形CAM轉化功能模塊，讀取CAD圖轉換成加工G代碼。

RTVision

全自主研發的視覺功能模塊，測量、糾偏、讀取條形碼二維碼信息，于EMS對接。

審核編輯 黃宇