協(xié)普成功開發(fā)精密柔性羅氏線圈繞線機(jī)
羅氏線圈繞線機(jī)是一種用于精密柔性羅氏線圈繞制的專用設(shè)備。協(xié)普以實際項目為背景,通過對對柔性羅氏線圈繞制工藝的分解掌握,成功開發(fā)出高精密柔性羅氏線圈繞線機(jī).
精密柔性羅氏線圈繞線機(jī)并不屬于通用數(shù)控設(shè)備的行列,而是一種專用的非標(biāo)設(shè)備。對于此類設(shè)備而言,主要體現(xiàn)在一個專用,既然專用就說明市場需求不大,但又不可或缺。對 于設(shè)備制造商而言開發(fā)此類專用設(shè)備并不被青睞,成本控制難度很大。
加之目前國內(nèi)生產(chǎn)柔性羅氏線圈的廠家相對于設(shè)備的需求有限,同時要想控制好螺距精度與排列整齊度,設(shè)備的研發(fā)成本相對較高,市場風(fēng)險較大,同時對于設(shè)備用戶而言,其相應(yīng)的配套 設(shè)備儀器都是一筆很大的投入。
而柔性羅氏線圈螺距的精密整齊排繞,對其性能至關(guān)重要。對于高精度鏡面排線的羅氏線圈繞線機(jī),國內(nèi)幾大柔性羅氏線圈廠家進(jìn)些年一直依賴進(jìn)口設(shè)備,但是這專用設(shè)備一般工藝要求比較復(fù)雜,國外一直對我國進(jìn)行相關(guān)高技術(shù)限制出口。
而目前國內(nèi)的繞線機(jī)廠家,因為長期以來不重視技術(shù)積累與創(chuàng)新,雖然有相應(yīng)的機(jī)器出現(xiàn),但控制精度,張力控制系統(tǒng),線軸控制機(jī)構(gòu),等等,都因為對工藝條件分解決掌握不充分而非常簡陋,所繞制出來的產(chǎn)品,只有其形狀,沒有精度可言.
協(xié)普繞線機(jī)在對設(shè)備的機(jī)械機(jī)構(gòu)和繞制工藝進(jìn)行詳細(xì)分析之 后,提出柔性羅氏線圈繞制的技術(shù)難點(diǎn),并針對技術(shù)難點(diǎn)提出相應(yīng)的解決方案,同時對解決方案控制原理進(jìn)行闡述。最終成功開發(fā)出高精度鏡面排線的羅氏線圈繞線機(jī).
柔性柔性羅氏線圈對繞線機(jī)提出較為苛刻的要求,主要體現(xiàn)在以下幾 個方面,其一要求機(jī)械結(jié)構(gòu)合理,其二作為高精度的設(shè)備相應(yīng)的機(jī)械公差配合要好,其 三,就是選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)材料,部分結(jié)構(gòu)需要針對使用的特點(diǎn)進(jìn)行特殊工藝處理才能達(dá) 到使用要求。這樣才能保證控制系統(tǒng)在工作時使其機(jī)械傳動引起的震動才可能小,即平穩(wěn)快速。
在介紹機(jī)械機(jī)構(gòu)之前,大致介紹一種機(jī)械結(jié)構(gòu)繞制柔性羅氏線圈的繞制過程, 該種機(jī)械結(jié)構(gòu),就是為一種兩頭夾持,中間通過絲杠傳動排線機(jī)構(gòu)水平運(yùn)動的機(jī)械機(jī)構(gòu)。 繞制時要求對芯桿有一個很好夾持,不允許芯桿與夾持機(jī)構(gòu)出現(xiàn)相對滑動的現(xiàn)象,接著 就要將漆包線預(yù)先在芯桿上纏繞幾圈并固定,兩個固定軸電機(jī)以相同的速度和相反的方向 快速轉(zhuǎn)動帶動所夾持的芯桿快速轉(zhuǎn)動,繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)在水平方向以相應(yīng)的速度運(yùn)動將漆包線被動纏繞在芯桿上,從而完成羅氏線圈單螺旋結(jié)構(gòu)的繞制。
繞線機(jī)固定座一般通過定位銷固定于機(jī)械底座不可移動,尾座一般是可以水平移動的機(jī)構(gòu),安裝在平行導(dǎo)軌上有助于實現(xiàn)對不同長度芯桿的夾持,固定座和尾座各裝有一套夾 持機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對芯桿的夾持鎖緊。并在繞線電機(jī)的驅(qū)動下同步啟停,恒速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,不同的是 二者旋轉(zhuǎn)方向相反,因為只有這樣才能保持所夾持的芯桿保持一個方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。同 時滾珠絲杠在電機(jī)的驅(qū)動下,將電機(jī)的圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)換為水平工作臺的直線運(yùn)動,從而驅(qū) 動在水平運(yùn)動工作臺上所安裝的繞線機(jī)排線機(jī)構(gòu)在水平運(yùn)動的過程中保證漆包線以一 定的角度在柔性羅氏線圈的芯桿的轉(zhuǎn)動下被動恒張力排線,從而完成繞制過程.
為了保證系統(tǒng)的機(jī)械精度,這里需要強(qiáng)調(diào)的是,首先要保證繞線機(jī)固定座與夾持機(jī)構(gòu),尾 座與尾座夾持機(jī)構(gòu)的同軸度,在滿足這兩個前提下要求前后兩個固定座的同軸度。在理 想情況下要求二者的軸線應(yīng)該重合。繞線機(jī)夾持機(jī)構(gòu)在夾持芯桿時不允許在繞制時出現(xiàn)相對滑 動,同時要求夾持機(jī)構(gòu)不能對柔性羅氏線圈芯桿的夾持力過大造成芯桿的損壞。
對于滾珠絲杠要求與驅(qū)動電機(jī)輸出軸與之連接時的聯(lián)軸器采用硬連接,這樣能夠盡 可能減小絲杠在轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的扭動誤差,同時水平運(yùn)動工作臺的運(yùn)動也需要高精度的導(dǎo) 軌來支撐,保證絲杠實現(xiàn)平滑的水平傳動,而不出現(xiàn)大的跳動,這就要求繞線機(jī)導(dǎo)軌的平行度,導(dǎo)軌間距,及安裝導(dǎo)軌的面的水平度都必須要是比較的高要求。
繞線機(jī)系統(tǒng)控制原理,主要是依據(jù)螺旋線繞制的工藝過程,在對機(jī)械結(jié)構(gòu)有一定了解的基 礎(chǔ)上,指出機(jī)械結(jié)構(gòu)中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)對繞制精度的影響,使得控制系統(tǒng)必須要在保證 機(jī)械裝配精度的基礎(chǔ)上,才能更好的對各個軸進(jìn)行運(yùn)動控制,并以此作為控制系統(tǒng)構(gòu)建 的基本出發(fā)點(diǎn)。
在介紹完大致的機(jī)械和繞制工藝之后,提出了羅氏線圈繞線機(jī)需要解決的技術(shù)難點(diǎn),
難點(diǎn)一,就是解決繞線機(jī)固定座與尾座電機(jī)在夾持芯桿旋轉(zhuǎn)時的同步啟停問題,除了繞線機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)保證兩者的同軸外,即要求二者之間在同步轉(zhuǎn)動過程中不允許產(chǎn)生明顯的相對速 度,若產(chǎn)生相對運(yùn)動,嚴(yán)重情況下導(dǎo)致對芯桿的破壞,直接導(dǎo)致繞制失敗,輕則對螺旋 線的螺距要求不達(dá)標(biāo),即螺距超差!
難點(diǎn)二,就是滾珠絲杠在水平方向?qū)潭ㄗ姍C(jī)的速度匹配問題,要求水平工作臺 的直線運(yùn)動精度,以及對應(yīng)不同繞制模式時的速度匹配問題,還有就是對應(yīng)速度的穩(wěn)定 性,即怎么減小速度擾動對繞制螺距的影響。因為速度的不匹配以及運(yùn)動精度的不精確 都直接導(dǎo)致繞制螺旋線圈無法達(dá)到工藝誤差要求。
對于繞線運(yùn)動精度在這里不得不提到滾珠絲杠自身所具有機(jī)械配合誤差,在排繞運(yùn)動過程中 的正向誤差,回程間隙等帶來的種種不利因素。所以這里需要重點(diǎn)考慮絲杠與水平運(yùn)動 工作臺的正向補(bǔ)償技術(shù)。還有就是絕對零點(diǎn)的定位技術(shù)。為誤差補(bǔ)償提供補(bǔ)償基準(zhǔn)。
難點(diǎn)三,繞制過程中的排線恒張力,因為排線張力的不穩(wěn)定直接會影響到繞制產(chǎn)品 的一致性。從而導(dǎo)致產(chǎn)品無法使用。一方面要求機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要保證在排線過程中 保證不出現(xiàn)大的擾動,即通過巧妙的機(jī)械設(shè)計保證排線過程的平滑。
以此作為出發(fā)點(diǎn),協(xié)普繞線機(jī)構(gòu)建基于位置環(huán)控制的專用繞線控制系統(tǒng),在機(jī)械結(jié)構(gòu)上就上述的夾持精度,排列行程精度,繞制張力控制,作出優(yōu)化調(diào)整,最后成功開發(fā)出高精度鏡面排線的羅氏線圈繞線機(jī)。