繞線機的排線過程關系著整個繞制效果,只有合理的設計排線機構,才能使得繞線機的繞制效果更完美,我們以龍鑫電子的這款自動繞線機為例,介紹一下繞線機基于ADAMS的排線機構的設計原理。
1)排線機構的運動
繞線機工作時,主軸轉速迅速上升至設定速度,同時排線機構亦開始做往復排線運動。節(jié)能燈骨架線圈槽寬9. 8mm,漆包線線徑為0. 16mm,設定的主軸轉速為4000rpm。根據以上參數并結合骨架線圈的特點與繞制工藝,充分考慮實際生產效率,可得排線機構X, Y軸的運動規(guī)律如下圖所示。
排線機構的排線運動的控制采用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,使加速度的導數(加加速度J)為常數,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。根據排線機構的運動規(guī)律,擬合出如下圖速度曲線。
排線機構在排線運動時,底板與箱體間產生的接觸力,即在上部排線機構高速往復運動的作用下,下底板與箱體間的接觸面相互作用,因此將三維機構與其附屬機構簡化為一立方體模型,立方體模型重為50kg。下底板按繞線機的原有幾何尺寸進行建模。這樣就可以將模型導入ADAMS中,并按照特定運動規(guī)律進行接觸力的計算。下底板的材料設置為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造。上立方體(排線機構)與底板建立移動副,并設置此移動副的摩擦系數,設置系統(tǒng)默認的靜摩擦系數0. 5,動摩擦系數0. 3。
設置移動副的運動,按前述的S型曲線算法的速度運動規(guī)律輸入上立方體的運動規(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)接觸力的計算結果
經過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。