繞線機(jī)的排線過程關(guān)系著整個繞制效果,只有合理的設(shè)計排線機(jī)構(gòu),才能使得繞線機(jī)的繞制效果更完美,我們以龍鑫電子的這款自動繞線機(jī)為例,介紹一下繞線機(jī)基于ADAMS的排線機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理。
1)排線機(jī)構(gòu)的運(yùn)動
繞線機(jī)工作時,主軸轉(zhuǎn)速迅速上升至設(shè)定速度,同時排線機(jī)構(gòu)亦開始做往復(fù)排線運(yùn)動。節(jié)能燈骨架線圈槽寬9. 8mm,漆包線線徑為0. 16mm,設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速為4000rpm。根據(jù)以上參數(shù)并結(jié)合骨架線圈的特點(diǎn)與繞制工藝,充分考慮實(shí)際生產(chǎn)效率,可得排線機(jī)構(gòu)X, Y軸的運(yùn)動規(guī)律如下圖所示。
排線機(jī)構(gòu)的排線運(yùn)動的控制采用S形曲線控制算法。S型曲線加減速控制算法是指在加減速過程中,使加速度的導(dǎo)數(shù)(加加速度J)為常數(shù),通過對J值的控制,使加速度曲線連續(xù)變化,從而避免了柔性沖擊,速度的平滑性很好,能滿足高速和高精度的要求。根據(jù)排線機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律,擬合出如下圖速度曲線。
排線機(jī)構(gòu)在排線運(yùn)動時,底板與箱體間產(chǎn)生的接觸力,即在上部排線機(jī)構(gòu)高速往復(fù)運(yùn)動的作用下,下底板與箱體間的接觸面相互作用,因此將三維機(jī)構(gòu)與其附屬機(jī)構(gòu)簡化為一立方體模型,立方體模型重為50kg。下底板按繞線機(jī)的原有幾何尺寸進(jìn)行建模。這樣就可以將模型導(dǎo)入ADAMS中,并按照特定運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行接觸力的計算。下底板的材料設(shè)置為45鋼。
3) ADAMS中的約束
將底板的下底面做固定約束,即約束下底面的6個自由度以模擬底板固定在箱體之上的構(gòu)造。上立方體(排線機(jī)構(gòu))與底板建立移動副,并設(shè)置此移動副的摩擦系數(shù),設(shè)置系統(tǒng)默認(rèn)的靜摩擦系數(shù)0. 5,動摩擦系數(shù)0. 3。
設(shè)置移動副的運(yùn)動,按前述的S型曲線算法的速度運(yùn)動規(guī)律輸入上立方體的運(yùn)動規(guī)律。并在重力方向加入重力加速度。下圖為ADAMS中簡化模型的約束狀態(tài)。
4)接觸力的計算結(jié)果
經(jīng)過ADAMS計算之后,得出在固定約束中的約束反力時間歷程曲線,如下圖所示。值得注意的是,此約束反力將作為下一步瞬態(tài)分析(時間歷程分析)中的激勵輸入到主軸系統(tǒng)中,以得到主軸系統(tǒng)的響應(yīng)。