协普成功开发精密柔性罗氏线圈绕线机
罗氏线圈绕线机是一种用于精密柔性罗氏线圈绕制的专用设备。协普以实际项目为背景,通过对对柔性罗氏线圈绕制工艺的分解掌握,成功开发出高精密柔性罗氏线圈绕线机.
精密柔性罗氏线圈绕线机并不属于通用数控设备的行列,而是一种专用的非标设备。对于此类设备而言,主要体现在一个专用,既然专用就说明市场需求不大,但又不可或缺。对 于设备制造商而言开发此类专用设备并不被青睐,成本控制难度很大。
加之目前国内生产柔性罗氏线圈的厂家相对于设备的需求有限,同时要想控制好螺距精度与排列整齐度,设备的研发成本相对较高,市场风险较大,同时对于设备用户而言,其相应的配套 设备仪器都是一笔很大的投入。
而柔性罗氏线圈螺距的精密整齐排绕,对其性能至关重要。对于高精度镜面排线的罗氏线圈绕线机,国内几大柔性罗氏线圈厂家进些年一直依赖进口设备,但是这专用设备一般工艺要求比较复杂,国外一直对我国进行相关高技术限制出口。
而目前国内的绕线机厂家,因为长期以来不重视技术积累与创新,虽然有相应的机器出现,但控制精度,张力控制系统,线轴控制机构,等等,都因为对工艺条件分解决掌握不充分而非常简陋,所绕制出来的产品,只有其形状,没有精度可言.
协普绕线机在对设备的机械机构和绕制工艺进行详细分析之 后,提出柔性罗氏线圈绕制的技术难点,并针对技术难点提出相应的解决方案,同时对解决方案控制原理进行阐述。最终成功开发出高精度镜面排线的罗氏线圈绕线机.
柔性柔性罗氏线圈对绕线机提出较为苛刻的要求,主要体现在以下几 个方面,其一要求机械结构合理,其二作为高精度的设备相应的机械公差配合要好,其 三,就是选择相应的结构材料,部分结构需要针对使用的特点进行特殊工艺处理才能达 到使用要求。这样才能保证控制系统在工作时使其机械传动引起的震动才可能小,即平稳快速。
在介绍机械机构之前,大致介绍一种机械结构绕制柔性罗氏线圈的绕制过程, 该种机械结构,就是为一种两头夹持,中间通过丝杠传动排线机构水平运动的机械机构。 绕制时要求对芯杆有一个很好夹持,不允许芯杆与夹持机构出现相对滑动的现象,接着 就要将漆包线预先在芯杆上缠绕几圈并固定,两个固定轴电机以相同的速度和相反的方向 快速转动带动所夹持的芯杆快速转动,绕线机排线机构在水平方向以相应的速度运动将漆包线被动缠绕在芯杆上,从而完成罗氏线圈单螺旋结构的绕制。
绕线机固定座一般通过定位销固定于机械底座不可移动,尾座一般是可以水平移动的机构,安装在平行导轨上有助于实现对不同长度芯杆的夹持,固定座和尾座各装有一套夹 持机构实现对芯杆的夹持锁紧。并在绕线电机的驱动下同步启停,恒速旋转运动,不同的是 二者旋转方向相反,因为只有这样才能保持所夹持的芯杆保持一个方向的旋转运动。同 时滚珠丝杠在电机的驱动下,将电机的圆周运动转换为水平工作台的直线运动,从而驱 动在水平运动工作台上所安装的绕线机排线机构在水平运动的过程中保证漆包线以一 定的角度在柔性罗氏线圈的芯杆的转动下被动恒张力排线,从而完成绕制过程.
为了保证系统的机械精度,这里需要强调的是,首先要保证绕线机固定座与夹持机构,尾 座与尾座夹持机构的同轴度,在满足这两个前提下要求前后两个固定座的同轴度。在理 想情况下要求二者的轴线应该重合。绕线机夹持机构在夹持芯杆时不允许在绕制时出现相对滑 动,同时要求夹持机构不能对柔性罗氏线圈芯杆的夹持力过大造成芯杆的损坏。
对于滚珠丝杠要求与驱动电机输出轴与之连接时的联轴器采用硬连接,这样能够尽 可能减小丝杠在转动时产生的扭动误差,同时水平运动工作台的运动也需要高精度的导 轨来支撑,保证丝杠实现平滑的水平传动,而不出现大的跳动,这就要求绕线机导轨的平行度,导轨间距,及安装导轨的面的水平度都必须要是比较的高要求。
绕线机系统控制原理,主要是依据螺旋线绕制的工艺过程,在对机械结构有一定了解的基 础上,指出机械结构中的一些关键环节对绕制精度的影响,使得控制系统必须要在保证 机械装配精度的基础上,才能更好的对各个轴进行运动控制,并以此作为控制系统构建 的基本出发点。
在介绍完大致的机械和绕制工艺之后,提出了罗氏线圈绕线机需要解决的技术难点,
难点一,就是解决绕线机固定座与尾座电机在夹持芯杆旋转时的同步启停问题,除了绕线机机械结构保证两者的同轴外,即要求二者之间在同步转动过程中不允许产生明显的相对速 度,若产生相对运动,严重情况下导致对芯杆的破坏,直接导致绕制失败,轻则对螺旋 线的螺距要求不达标,即螺距超差!
难点二,就是滚珠丝杠在水平方向对固定座电机的速度匹配问题,要求水平工作台 的直线运动精度,以及对应不同绕制模式时的速度匹配问题,还有就是对应速度的稳定 性,即怎么减小速度扰动对绕制螺距的影响。因为速度的不匹配以及运动精度的不精确 都直接导致绕制螺旋线圈无法达到工艺误差要求。
对于绕线运动精度在这里不得不提到滚珠丝杠自身所具有机械配合误差,在排绕运动过程中 的正向误差,回程间隙等带来的种种不利因素。所以这里需要重点考虑丝杠与水平运动 工作台的正向补偿技术。还有就是绝对零点的定位技术。为误差补偿提供补偿基准。
难点三,绕制过程中的排线恒张力,因为排线张力的不稳定直接会影响到绕制产品 的一致性。从而导致产品无法使用。一方面要求机械结构的设计需要保证在排线过程中 保证不出现大的扰动,即通过巧妙的机械设计保证排线过程的平滑。
以此作为出发点,协普绕线机构建基于位置环控制的专用绕线控制系统,在机械结构上就上述的夹持精度,排列行程精度,绕制张力控制,作出优化调整,最后成功开发出高精度镜面排线的罗氏线圈绕线机。