協(xié)普成功開發(fā)精密柔性羅氏線圈繞線機
羅氏線圈繞線機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.
精密柔性羅氏線圈繞線機并不屬于通用數(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,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)的機器出現(xiàn),但控制精度,張力控制系統(tǒng),線軸控制機構(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)普繞線機在對設(shè)備的機械機構(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,并針對技術(shù)難點提出相應(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.
柔性柔性羅氏線圈對繞線機提出較為苛刻的要求,主要體現(xiàn)在以下幾 個方面,其一要求機械結(jié)構(gòu)合理,其二作為高精度的設(shè)備相應(yīng)的機械公差配合要好,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)在工作時使其機械傳動引起的震動才可能小,即平穩(wěn)快速。
在介紹機械機構(gòu)之前,大致介紹一種機械結(jié)構(gòu)繞制柔性羅氏線圈的繞制過程, 該種機械結(jié)構(gòu),就是為一種兩頭夾持,中間通過絲杠傳動排線機構(gòu)水平運動的機械機構(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,繞線機排線機構(gòu)在水平方向以相應(yīng)的速度運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。
繞線機固定座一般通過定位銷固定于機械底座不可移動,尾座一般是可以水平移動的機構(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 持機構(gòu)實現(xiàn)對芯桿的夾持鎖緊。并在繞線電機的驅(qū)動下同步啟停,恒速旋轉(zhuǎn)運動,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)運動。同 時滾珠絲杠在電機的驅(qū)動下,將電機的圓周運動轉(zhuǎn)換為水平工作臺的直線運動,從而驅(qū) 動在水平運動工作臺上所安裝的繞線機排線機構(gòu)在水平運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)的機械精度,這里需要強調(diào)的是,首先要保證繞線機固定座與夾持機構(gòu),尾 座與尾座夾持機構(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。繞線機夾持機構(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,同時水平運動工作臺的運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,在對機械結(jié)構(gòu)有一定了解的基 礎(chǔ)上,指出機械結(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 機械裝配精度的基礎(chǔ)上,才能更好的對各個軸進(jìn)行運動控制,并以此作為控制系統(tǒng)構(gòu)建 的基本出發(fā)點。
在介紹完大致的機械和繞制工藝之后,提出了羅氏線圈繞線機需要解決的技術(shù)難點,
難點一,就是解決繞線機固定座與尾座電機在夾持芯桿旋轉(zhuǎn)時的同步啟停問題,除了繞線機機械結(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!
難點二,就是滾珠絲杠在水平方向?qū)潭ㄗ姍C的速度匹配問題,要求水平工作臺 的直線運動精度,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。
對于繞線運動精度在這里不得不提到滾珠絲杠自身所具有機械配合誤差,在排繞運動過程中 的正向誤差,回程間隙等帶來的種種不利因素。所以這里需要重點考慮絲杠與水平運動 工作臺的正向補償技術(shù)。還有就是絕對零點的定位技術(shù)。為誤差補償提供補償基準(zhǔn)。
難點三,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,即通過巧妙的機械設(shè)計保證排線過程的平滑。
以此作為出發(fā)點,協(xié)普繞線機構(gòu)建基于位置環(huán)控制的專用繞線控制系統(tǒng),在機械結(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。