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一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法

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一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法。通過編寫排線電機和收線電機的頻率和轉(zhuǎn)換時機,可實現(xiàn)對直徑1mm?1.5mm不規(guī)則變截面編織線的自適應(yīng)便攜式平繞或花繞線。
【專利說明】
一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于繞線機械領(lǐng)域,具體涉及一種基于直徑lmm-1.5mm不規(guī)則變截面編織 線的自適應(yīng)便攜式繞線機。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前工業(yè)用自動化繞線機技術(shù)已較為成熟。自動化繞線設(shè)備絕大多數(shù)為落地設(shè) 備,體積大,不能在繞線過程中搬運;并且針對單一直徑繞線,排線方式單一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了應(yīng)對自動化繞線領(lǐng)域?qū)π⌒突銛y式機械的需求,以及解決不規(guī)則直徑的編 織線的繞線難題,本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機及繞線方法。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明第一目的采取的技術(shù)方案是:
[0005] -種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:包括收線電機,排線電機,PLC 控制器,驅(qū)動器,收線機構(gòu),排線機構(gòu);其中,收線電機驅(qū)動收線機構(gòu)的線軸轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)收線; 排線電機通過控制絲杠轉(zhuǎn)動,使排線機構(gòu)的撥叉左右移動排線;收線電機和排線電機都是 步進電機,兩電機頻率在PLC控制器的控制下而變得相互匹配,PLC控制器通過驅(qū)動器實施 指令而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。
[0006] 所述收線機構(gòu),包括:左支架,右支架,線軸,裝夾軸一,裝夾軸二,手輪軸,手柄;其 中,線軸兩端各連接裝夾軸一和裝夾軸二;裝夾軸一與手輪軸連接,手輪軸與右支架間采用 螺紋連接;手輪軸外端伸出右支架通過螺釘與手柄連接;裝夾軸二穿過左支架的孔,與外端 的電機連接。
[0007] 線軸包括兩端的兩個軸檔和中間的中空軸,中空軸將兩個軸檔連接,線軸上有一 通孔,通孔孔壁上對稱設(shè)計兩條條形凸臺,所述通孔及這兩條條形凸臺與對應(yīng)側(cè)的裝夾軸 連接;裝夾軸一和裝夾軸二都帶有錐形頭,端面均為錐形,在沿錐頂中心開有條形槽;線軸 與裝夾軸裝配時,錐形端面定位線軸中心位置并鎖緊線軸,徑向條形凸臺與條形槽配合,驅(qū) 動線軸轉(zhuǎn)動。
[0008] 裝夾軸二是一階梯軸,可配合不同尺寸的電機軸。
[0009] 所述排線機構(gòu),包括絲杠、安裝板、滑塊、導線柱和撥叉;其中,絲杠由排線電機驅(qū) 動;安裝板上表面開設(shè)有對稱的兩個滑槽,滑槽為長條形,且滑槽口對外開放;在滑槽中開 設(shè)有螺栓孔;滑塊有兩個,分別設(shè)置在兩個滑槽中,滑塊上設(shè)有一長圓形孔,通過螺栓安裝 在滑槽中,滑塊在滑槽長度方向上可調(diào)整位置;導線柱有兩個,分別固定在兩個滑塊上,兩 個導線柱之間穿過線纜。
[0010] 所述導線柱由外輪、軸承、軸、壓冒組成;外輪有中心通孔,通孔兩端設(shè)軸承,壓冒 設(shè)置在外輪頂部,與軸通過螺紋連接,從上面向下將軸承壓緊,壓冒中心開有螺紋通孔,軸 穿過壓冒、軸承、外輪,通過螺紋固定在滑塊上;軸承與軸之間為間隙配合,軸承與外輪間也 為間隙配合。
[0011] 本發(fā)明第二目的是提供一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法,其特征在于:作 為步進電機類型的收線電機和排線電機,通過PLC控制器的自適應(yīng)頻率控制,使兩電機頻率 變得相互匹配,實現(xiàn)等直徑或變直徑線的有序平繞或花繞,方法為,
[0012] 通過設(shè)置PLC控制器中收線電機每秒脈沖數(shù)?:,和排線電機每秒脈沖數(shù)P2,使 關(guān)式始終滿足
這樣的關(guān)系,即可實現(xiàn);其中,d為線纜直徑,s為排線電機驅(qū)動的排 線機構(gòu)中絲杠的導程。
[0013] 進一步講,可實現(xiàn)等直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是:
[0014] 設(shè)線軸直徑D,線軸收線寬度L,線纜直徑d,線纜總長度Lo,絲杠導程s,步進電機驅(qū) 動器脈沖數(shù)P,繞線要求完成時間為To;則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)Pi,排線 電機每秒脈沖數(shù)P 2,繞線層數(shù)n,第n層繞線圈數(shù)K;
[0015 ] 收線電機轉(zhuǎn)速:見=Pi/P;排線電機轉(zhuǎn)速:N2 = P2/P;
[0016]設(shè)繞完Lo長度線纜共需n層,則 [0017]前n-1層每層繞線L/d圈;
[0018]設(shè)第n層繞線圈數(shù)為K圈;
[0019] 第n層線圈中心直徑D'n = D+2(n_l )d+d = D+(2n_l )d;
[0020] L〇 = 3T(D+d)(L/d)+3i(D+3d)(L/d) + ...
[0021] +Ji[D+(2n-3)d](L/d)+3i[D+(2n-l)d]K
[0022] =3T(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]+3i[D+(2n-l)d]K;
[0023] 由此確定繞線層數(shù)n和第n層繞線圈數(shù)K,方法是:先以試算法取n的值:n為自然數(shù), 從小到大 試代人到
[0024] Lo - 3i(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]這個式子中計算結(jié)果,當結(jié)果大于零,且是所有大 于零的結(jié)果中最小的一個值時,n即取此時的值;n確定后,然后代入上述Lo計算式中,計算K 的值;
[0025] 因為 t〇= (n-1) (L/d)/Ni+K/Ni;又Ni = Pi/P;
[0026] 得
,根據(jù)繞線需求時間T〇,計算P1;
[0027] 因為在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度= N2*t*s = Ni*t*d;因 N2 = P2/P;
[0028] 揭
[0029] 進一步講,可實現(xiàn)變直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是:
[0030] 設(shè)線纜總長度Lo,由m段不同的直徑組成,第1段長度U,線纜直徑cU;第2段長度L2, 線纜直徑d2;......第m段長度Lm,線纜直徑dm;其余參數(shù):線軸直徑D,線軸收線寬度L,絲杠 導程s,步進驅(qū)動器脈沖數(shù)P,繞線要求完成時間為To;
[0031 ]設(shè)收線電機繞制第1段的每秒脈沖數(shù)Pi. i,排線電機每秒脈沖數(shù)P2. i,持續(xù)時間h; 繞制第2段的每秒脈沖數(shù)?〃,排線電機每秒脈沖數(shù)P2.2,持續(xù)時間T2;......繞制第m段的每 秒脈沖數(shù)Pi.dp/s),排線電機每秒脈沖數(shù)P2.m,持續(xù)時間Tm;根據(jù)總繞線時間,近似分配每段 繞線時間,即:
[0032] 則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)Pi,排線電機每秒脈沖數(shù)P2,各段繞線 頻率轉(zhuǎn)換的時間
[0033] 第1段:
[0034] 設(shè)第1段繞制m層,第m層繞制L圈;繞完后線軸外徑變?yōu)镈1;
[0035] Di = D+2mdi ;
[0036] Li = 3i(D+di)(L/di)+3i(D+3di)(L/di) + ...
[0037] +jt[D+( 2ni_3 )di] (L/di)+Ji[D+( 2ni_l )di]Ki
[0038] =JT(L/di)[ni2di+ni(D-2di)-D+di]+3i[D+(2ni-l)di]Ki;
[0039] 時間 TFUrDa/dO/Nu+L/Nu
[0040] Ni.i=Pi.i/P;
[0043]由此確定ni和Ki,先以試算法取ni的值:ni為自然數(shù),從小到大--試代人到
[0044] U - Jia/cUKr^cU+nKDjdd-D+cU]這個式子中計算結(jié)果,當結(jié)果大于零,且是所 有大于零的結(jié)果中最小的一個值時,m即取此時的值;m確定后,然后代入上述1^計算式中, 計算K1的值;
[0045] 因為
[0046] 收線電機轉(zhuǎn)速M.fPu/P;
[0048] 在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度為:N2.i*t*s = Ni.i*t*d;因排線電機轉(zhuǎn)速:N2.i = P2.1/P; L0050J ......
[0051]第m 段:
[0052]設(shè)第m段繞繞制了 1^層,第1^層繞制Km圈;
[0053] 則繞完第m段,整根共m+n2+.. .+nm-(nm-l)層;
[0054] Dm=Dm-i+2(nm_l)dm=D+2nidi+2(n2_l)d2+. ? .+2(nm_l)dm;
[0055] D'm.^Dm-l+dm;---------第HI段第1層中心直徑;
[0056] D V 2 = Dm-03dm;-------第m段第2層中心直徑;
[0057] ......
[0058] Dni \ =l)ni_| +(2nni - l)dm,----第m段第nm層中心直徑;第m段第1層直徑
[0060 ] nm,Km的計算方法同n 1、K1的方法一樣;
[0065] 進一步講,可實現(xiàn)等直徑叉花繞線的各參數(shù)的設(shè)計方法是:
[0066] 設(shè)線軸直徑D,線軸收線寬度L,線纜直徑d,線纜長度Lo,絲杠導程s;步進驅(qū)動器脈 沖數(shù)P;繞線要求完成時間為To;
[0067] 現(xiàn)想讓前m層正常繞線,后n2層叉花繞線,增大圈間距繞線的間距為x,
[0068]需要確定的參數(shù)是:各段繞線時間T^T^PLC程序中需要設(shè)置的參數(shù),Pi.::前m層 收線電機每秒脈沖數(shù),P2.1:前m層排線電機每秒脈沖數(shù),Pi 2;后n2層收線電機每秒脈沖數(shù), P2.2;后n2層排線電機每秒脈沖數(shù);
[0069] 前m層等直徑平繞:
[0071] 繞后線圈外徑 [0072]后n2層叉花繞線:
[0073] L2 = L〇-Li ;
[0074]每層繞線圈數(shù)L/x;
[0075] 每層線圈中心直徑:
[0076] D^.^Di+d;---------叉花繞線第1層中心直徑;
[0077] D,2.2 = Di+3d;--------叉花繞線第2層中心直徑;
[0078] ......
[0079] D2 n =D1 + (2n2 - l)d;------叉花繞線第n2層中心直徑;
[0083] 分配時間時,認為al =u2 =…= an: =a
[0090] 在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度= N2.2*t*S = Nl.2*t*X;
[0092]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:1、繞線機可以針對等截面和不規(guī)則變截面的包絡(luò)直徑 lmm-1.5mm的柔性編織線進行繞線;2、繞線機能為編織線提供一定預(yù)緊力,并保護編織線內(nèi) 部導線不受損傷,使編織線整齊排列于特定線軸上;3、通過編寫繞線機程序,可以實現(xiàn)一種 有利于線軸放線的交叉繞線功能;4、繞線機質(zhì)量可以<7kg,體積<300 X 200 X 250mm,具有 提手,可以在繞線過程中便攜移動。5、該發(fā)明易于實現(xiàn),設(shè)計合理,工程使用效果好。
【附圖說明】
[0093]圖1為本發(fā)明整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖;
[0094]圖2為收線機構(gòu)圖;
[0095]圖3為線軸圖;
[0096]圖4為裝夾軸二結(jié)構(gòu)圖;
[0097]圖5為排線機構(gòu)圖;
[0098]圖6為導線柱結(jié)構(gòu)圖;
[0099] 圖7為花繞繞線軸圖;
[0100] 圖8為等直徑平繞層間排布圖;
[0101] 圖9為變直徑平繞層間排布圖;
[0102] 圖10為等直徑花繞層間排布圖。
【具體實施方式】
[0103] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細的說明。
[0104] 圖1為本繞線機的整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,圖3為外觀圖。本發(fā)明繞線機整體用件少,結(jié)構(gòu) 緊湊小巧,因此可做成臺式機;整機重量只集中在底座、電機和支架上,大重量級的件沒有, 因此易于移動。在整體外面罩設(shè)一個整機罩,在整機罩上設(shè)置提手,就可以做成便攜式小型 機械。
[0105] 繞線機內(nèi)部,除了底座和支架外,工作部件包括收線電機1,排線電機2,PLC控制器 3,驅(qū)動器4,收線機構(gòu)5,排線機構(gòu)6等。
[0106] 收線電機1和收線機構(gòu)5相連,驅(qū)動收線機構(gòu)運動。收線機構(gòu)5可見圖2,包括如下部 件:左支架51、右支架52、線軸53、裝夾軸一 54、裝夾軸二55、手輪軸56、手輪57。本收線機構(gòu) 可以實現(xiàn)下列功能:(1)通過錐形裝夾軸使線軸裝夾便捷可靠;(2)手輪軸可通過轉(zhuǎn)動手輪, 使手輪軸轉(zhuǎn)動,帶動裝夾軸沿線軸軸向移動,推進或推出線軸,實現(xiàn)線軸的安裝和拆卸;(3) 裝夾軸設(shè)計為多級軸徑,可以適配多種標準電機軸直徑。
[0107] 左、右兩個支架為架設(shè)裝置,線軸通過兩個裝夾軸即裝夾軸一和裝夾軸二以及手 輪軸架設(shè)在左、右兩個支架之間,裝夾軸二穿設(shè)在左支架(從圖面看稱為左支架)的孔中,為 軸孔配合,與左支架的孔間采用軸承連接;裝夾軸一與手輪軸間采用軸承連接,而手輪軸另 一端穿過右支架的螺紋孔,手輪軸與右支架的安裝采用螺紋連接,手輪軸外端通過4個螺釘 與手輪固定。轉(zhuǎn)動手柄,可使手輪軸的外螺紋在右支架的內(nèi)螺紋中轉(zhuǎn)動,驅(qū)動裝夾軸一沿線 軸軸向移動,實現(xiàn)線軸的夾緊與釋放。裝夾軸二的外緣設(shè)計為標準電機軸直徑,可通過聯(lián)軸 器與電機連接,實現(xiàn)電機驅(qū)動繞線。
[0108] 線軸53,如圖3所示,為通孔中空設(shè)計,包括兩端的兩個軸檔,和中間的中空軸,中 空軸將兩個軸檔連接。軸檔上和中空軸上有統(tǒng)一的通孔,通孔孔壁上對稱設(shè)計兩條條形凸 臺58。線軸的兩端這兩條條形凸臺是用于安裝裝夾軸。
[0109] 圖4為裝夾軸二結(jié)構(gòu)圖,裝夾軸一與此類似。兩個裝夾軸帶有錐形頭,端面均為錐 形,在沿錐頂中心開有條形槽59,用于與線軸的條形凸臺配合。兩個裝夾軸從線軸兩側(cè)插入 線軸通孔中,線軸凸臺嵌入裝夾軸條形槽中,繞線時,軸向靠錐形端面定位線軸中心位置并 鎖緊線軸,徑向靠凸臺與凹槽的配合,驅(qū)動線軸轉(zhuǎn)動。利用圓錐面定位線軸中心位置,實現(xiàn) 定位準確;繞線時,裝夾軸二為主動軸,帶動線軸轉(zhuǎn)動,裝夾軸一為輔助被動軸。
[0110] 另外,裝夾軸二具有階梯軸,是為了配合不同尺寸的電機軸而準備。裝夾軸二通過 聯(lián)軸器與電機軸連接,實現(xiàn)電機驅(qū)動自動化繞線。
[0111] 裝夾軸一與手輪軸相連,在轉(zhuǎn)動手輪軸時,使手輪軸與支架間產(chǎn)生螺紋轉(zhuǎn)動,可以 實現(xiàn)手輪軸推進裝夾軸一,進而由裝夾軸一推進線軸向裝夾軸二的方向加緊,便于線軸安 裝;或者反轉(zhuǎn)時實現(xiàn)裝夾軸一退出,線軸松懈,便于拆卸。手輪軸使連接在手輪軸上的裝夾 軸一軸向移動,實現(xiàn)線軸的便捷式安裝和拆卸。
[0112]通過收線機構(gòu)的介紹可知,本發(fā)明收線機構(gòu)繞線平穩(wěn),線軸旋轉(zhuǎn)頻率可調(diào)。
[0113] 排線電機2和排線機構(gòu)6相連,驅(qū)動排線機構(gòu)運動。排線機構(gòu)6結(jié)構(gòu)如圖5所示,主要 包括安裝板61、滑塊62和導線柱63。其中,安裝板61是作為整個安裝固定的基體,由電機帶 動的絲杠驅(qū)動,安裝板前端安裝撥叉,撥叉靠近繞線軸,用于保證由導線柱輸出的線纜走 直。在安裝板上表面開設(shè)有對稱的兩個滑槽,在滑槽中開設(shè)有螺栓孔,可為一個也可為兩 個,用于固定滑塊;滑槽為長條形,且滑槽口對外開放。
[0114] 滑塊有兩個,分別設(shè)置在兩個滑槽中,滑塊的寬度與滑槽寬度相當,滑塊在滑槽長 度方向上可移動。滑塊上設(shè)有一長圓形孔,可通過螺栓安裝在滑槽中,由于長圓形孔中隨處 可穿過螺栓,所以可隨意調(diào)整滑塊在滑槽中長度方向的位置,然后用螺栓緊固到滑槽中的 螺栓孔中即可。由于滑塊在滑槽中的位置可調(diào),這樣也就意味著兩個滑塊間的相對距離可 調(diào)。
[0115] 在滑塊上設(shè)置一凸臺,臺上設(shè)有內(nèi)螺紋,用于安裝導線柱。安裝時兩個凸臺靠近安 裝。導線柱通過螺紋連接在滑塊凸臺上,導線柱的結(jié)構(gòu)如圖6所示,導線柱由外輪64、軸承 65、軸66、壓冒67組成。外輪64有中心通孔,通孔兩端設(shè)軸承65;壓冒67中心開有螺紋通孔; 軸66穿過壓冒67、軸承65、外輪64,通過螺紋固定在滑塊上。壓冒接,從上面向下將軸承壓 緊,防止軸承上下躥動。軸下部為外螺紋,與滑塊的安裝孔內(nèi)螺紋配合。軸承與軸之間為間 隙配合,軸承與外輪間也為間隙配合。兩個外輪之間的距離即為夾線間隙,調(diào)整兩外輪的距 離即調(diào)整夾線間隙,當機器運行時,兩個外輪互為反向旋轉(zhuǎn),夾持線纜向前輸送。
[0116] 滑塊可在安裝板的滑道里移動。根據(jù)不同的線纜直徑,調(diào)整滑塊位置,即可實現(xiàn)夾 線距離的調(diào)節(jié),從而適應(yīng)不同直徑的線纜。
[0117] 正是由于收線機構(gòu)和排線機構(gòu)的這些結(jié)構(gòu)特點,本發(fā)明可實現(xiàn)對于等直徑的,或 者變直徑的線纜的有序纏繞,尤其可實現(xiàn)小直徑(1-1.5mm)的線纜的均勻纏繞,甚至是花 繞,如圖7所示。在纏繞時只要控制好收線電機1和排線電機2的頻率就可以實現(xiàn)相匹配。收 線電機1和排線電機2由PLC控制器3程序控制,受驅(qū)動器4驅(qū)動。收線電機驅(qū)動收線機構(gòu)的線 軸轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)收線。排線電機通過控制絲杠轉(zhuǎn)動,使排線機構(gòu)的撥叉左右排線。調(diào)節(jié)排線機 構(gòu)的導線柱之間的間距,能為編織線提供一定預(yù)緊力,并保護編織線內(nèi)部導線不受損傷,使 編織線整齊排列于特定線軸上。收線電機1和排線電機2都是步進電機。
[0118] 其工作原理是:步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移的電動元件。步進電機的 轉(zhuǎn)動由步進電機驅(qū)動器控制,步進電機驅(qū)動器每接收一個脈沖信號,就驅(qū)動部件電機按設(shè) 定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。伺服控制器(PLC)中寫有控制程序,向步進電機驅(qū)動器發(fā)送 脈沖信號和方向信號。步進電機驅(qū)動器固有脈沖數(shù)為P(p/r)-一電機轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)需要P個脈沖 數(shù)。PLC程序中,收線電機轉(zhuǎn)速控制參數(shù)為PKp/s)-一每秒向收線電機驅(qū)動器發(fā)送Pi個脈 沖,排線電機轉(zhuǎn)速控制參數(shù)為P 2(p/s)-一每秒向排線電機驅(qū)動器發(fā)送P2個脈沖。為使線纜 整齊排列,Pi、P2之間具有協(xié)同關(guān)系;排線反向位置由光電限位開關(guān)控制,光電限位開關(guān)在線 軸左右側(cè)各一,使繞線區(qū)間正好在線軸兩端面之間;光路被遮擋時,限位開關(guān)向PLC發(fā)出信 號,PLC控制排線電機反轉(zhuǎn)。收線電機轉(zhuǎn)動方向始終一致。
[0119] 在上述驅(qū)動原理下,本發(fā)明可實現(xiàn)的繞線包括如下:
[0120] -、本發(fā)明可實現(xiàn)等直徑線纜的平繞:
[0121] 設(shè)線軸直徑D,線軸收線寬度L,線纜直徑d,線纜總長度Lo,絲杠導程s,步進驅(qū)動器 脈沖數(shù)P(p/r),繞線要求完成時間為To。
[0122] 在上述已知參數(shù)條件下,為滿足繞線時間需求和整齊繞線效果需求,通過設(shè)置PLC 程序中收線電機每秒脈沖數(shù)PKp/s),和排線電機每秒脈沖數(shù)P2(p/s),即可達到繞線目的, 現(xiàn)推導與所有已知參數(shù)的關(guān)系式是:
[0123]收線電機轉(zhuǎn)速:Ni = Pi/P(r/s);
[0124] 排線電機轉(zhuǎn)速:N2 = P2/P(r/s);
[0125] 設(shè)繞完Lo長度線纜共需n層;
[0126] 則前n-1層每層繞線L/d圈;
[0127] 設(shè)第n層繞線圈數(shù)為K圈;
[0128]第n層線圈中心直徑D'n = D+2(n_l )d+d = D+(2n_l )d;
[0129] L〇 = 3T(D+d)(L/d)+3i(D+3d)(L/d) + ...
[0130] +Ji[D+(2n-3)d](L/d)+3i[D+(2n-l)d]K
[0131 ] =jt(L/d) [n2d+n(D-2d)-D+d]+3i[D+(2n-1 )d]K;
[0132] 由此確定繞線層數(shù)n和第n層繞線圈數(shù)K:先以試算法取n的值:n為自然數(shù),從小到 大 試代人到
[0133] Lo - 3i(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]這個式子中計算結(jié)果,當結(jié)果大于零,且是所有大 于零的結(jié)果中最小的一個值時,n即取此時的值。n確定后,然后代入上述Lo計算式中,即可 計算K的值。
[0134] 因為 t〇= (n-l) (L/d)/Ni+K/Ni;又Ni = Pi/P;
[0135] 得
,根據(jù)繞線需求時間T〇,計算P1;
[0136] 在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度= N2*t*s = Ni*t*d;因 N2 = P2/P;
[0137] 得
t。.綜上求得程序參數(shù)Pi、P2。
[0138] 至此,在一次繞線過程中,設(shè)備固定的情況下,線纜繞線的總層數(shù)n,最后一層的繞 線圈數(shù)K,收線電機每秒脈沖數(shù)P4P排線電機每秒脈沖數(shù)P 2,都為可求。只要初始設(shè)定好收線 電機每秒脈沖數(shù)P4P排線電機每秒脈沖數(shù)P2,就可以實現(xiàn)預(yù)期繞線效果。
[0139] 二、本發(fā)明還可實現(xiàn)變直徑線纜的平繞:
[0140]設(shè)線纜總長度Lo,由m段不同的直徑組成,第1段長度U,線纜直徑cU;第2段長度L2, 線纜直徑d2;......第m段長度Lm,線纜直徑dm。其余參數(shù):線軸直徑D,線軸收線寬度L,絲杠 導程s,步進驅(qū)動器脈沖數(shù)P(p/r),繞線要求完成時間為To。
[0141]設(shè)PLC中收線電機繞制第1段的每秒脈沖數(shù)PrKp/s),排線電機每秒脈沖數(shù)PiKp/ S),持續(xù)時間T1;繞制第2段的每秒脈沖數(shù)?:.:^/^),排線電機每秒脈沖數(shù)p2. 2(p/s),持續(xù)時 間T2;......繞制第m段的每秒脈沖數(shù)Pi.Jp/s),排線電機每秒脈沖數(shù)P2. m(p/s),持續(xù)時間 Tm。繞線總時間To = TdTd. . . +Tm,根據(jù)總繞線時間,分配TjljTm時間。由于變直徑范圍lmm-1.5mm,變化范圍不大,可近似以1~m段長度所所占比例來分配每段繞線時間,即:
[0142] 貝 Ij:
[0143] 第1段:
[0144]設(shè)第1段繞制m層,第m層繞制Ki圈;繞完后線軸外徑變?yōu)閙;
[0145] Di = D+2mdi ;
[0146] 根據(jù)Lo基礎(chǔ)公式,可得:
[0147] Li = 3i(D+di)(L/di)+3i(D+3di)(L/di) + ...
[0148] +Ji[D+(2ni_3)di] (L/di)+Ji[D+(2ni_l )di]Ki
[0149] =JT(L/di)[ni2di+ni(D-2di)-D+di]+3i[D+(2ni-l)di]Ki;
[0150] 時間 TFUrDa/dO/Nu+L/Nu
[0151] Ni.i = Pi.i/P;
[0154] 由此確定ni和Ki,計算方法同n、K的方法一樣。
[0155] 因為 Ti= (ni-l )*(L/di)/Ni. i+Ki/Ni.i
[0156] 收線電機轉(zhuǎn)速M.fPu/P;

[0158] 設(shè)在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度為:N2.i*t*s = Ni.i*t*d;因排線電機轉(zhuǎn)速:N2.i = P2.1/P;
[0159] 揭
[0160] 第 2段:
[0161 ]設(shè)第2段繞繞制了 112層,第n2層繞制K2圈;
[0162] 則繞完第2段,整根共m+n2-l層;
[0163] 第2段第1層共有d2直徑的線圈
圈;
[0164] 在計算上層線圈中心直徑的時候,近似認為第2段的第1層是平整的,全部繞制的 直徑為d2的線纜,則有以下計算式:
[0165] 在計算上層線圈中心直徑的時候,近似認為第2段的第1層整層是平整的,全部繞 制的直徑為d2的線纜,則有以下計算式:
[0166] D2 = Di+2(n2~l)d2;
[0167] -----------第2段第1層中心直徑;
[0168] D,2.2 = Di+3d2;---------第2段第2層中心直徑;
[0169] ......
[0172 ]據(jù)此可以求得n2,K2,方法同計算n、K的方法一樣。
[0174] Nl.2 = Pl.2/P;N2.2 = P2.2/P;同樣:
[0177] ......
[0178] 第m 段:
[0179] 設(shè)第m段繞繞制了 1^層,第1^層繞制Km圈;
[0180] 則繞完第m段,整根共m+n2+.. .+nm-(nm-l)層;
[0181] Dm=Dm-i+2(nm_l)dm=D+2nidi+2(n2_l)d2+. ? .+2(nm_l)dm;
[0182] D'm.^Dm-l+dm;---------第HI段第1層中心直徑;
[0183] D'm.2 = Dm-#31-------第m段第2層中心直徑;
[0184] ......
[0185] I3ni.n.m =!3m-1.+(21^ -.l)dm:; 第m 段第nm 層中心直徑;
[0186] 第m段第1層直徑共有dm直徑的線圈
-圈;
[0188] nm,Km的計算方法同n、K的方法一樣。
[0193] 由此可知各直徑階段收線電機及排線電機應(yīng)有的每秒脈沖數(shù)。
[0194] 注:因為多處涉及近似計算,故最終繞線時間不能完全等于To。
[0195] 三、本發(fā)明還可實現(xiàn)等直徑叉花繞線:
[0196] 設(shè)線軸直徑D,線軸收線寬度L,線纜直徑d,線纜長度Lo,絲杠導程s;步進驅(qū)動器脈 沖數(shù)P(p/r);繞線要求完成時間為To。
[0197] 現(xiàn)想讓前m層正常繞線,后n2層叉花繞線,即增大圈間距繞線。增大圈間距繞線的 間距為X,最后一層繞線圈數(shù)1(。?1. 1、?2.1、?1.2、? 2.2、1'1是?1(:程序中需要設(shè)置的參數(shù)。
[0198] 前m層正常繞線,與前述等直徑平繞相同:
[0199] 由基礎(chǔ)公式簡單推導可知:
[0201] 繞后線圈外徑 [0202]后n2層叉花繞線:
[0203] L2 = L〇-Li;
[0204]每層繞線圈數(shù)L/x;
[0205] 每層線圈中心直徑:
[0206] D^.^Di+d;---------叉花繞線第1層中心直徑;
[0207] D,2.2 = Di+3d;--------叉花繞線第2層中心直徑;
[0208] ......
[0209] .Di% = D_i. + (2ii2 - :------叉花繞線第n2層中心直徑;
[0213] 分配時間時,認為al =a2 =…= aru
[0214] 由 TFTi+Ts 和'
求得 1\、丁2;
[0215] Ti = m(L/d)/Ni.i;Ni.i = Pi.i/P;
[0220] 在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度= N2.2*t*s = Ni.2*t*x;
[0222] 同樣,由于涉及多處近似計算,故最終繞線時間不能完全等于To。
[0223] 通過設(shè)定電機脈沖數(shù),可以實現(xiàn)一種有利于線軸放線的交叉繞線功能,該參數(shù)與 編織線直徑、線軸長度,絲杠導程,需求圈間距等有關(guān)??梢允故站€機實現(xiàn)對40mm內(nèi)的lmm-1.5mm不規(guī)則變截面編織線的整齊繞線。
[0224] 在以上幾種方法的指導下,本發(fā)明還可提供等直徑全面叉花繞方法,以及變直徑 叉花繞方法,在此不再一一敘述。
【主權(quán)項】
1. 一種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:包括收線電機,排線電機,PLC控 制器,驅(qū)動器,收線機構(gòu),排線機構(gòu); 其中,收線電機驅(qū)動收線機構(gòu)的線軸轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)收線;排線電機通過控制絲杠轉(zhuǎn)動,使 排線機構(gòu)的撥叉左右移動排線; 收線電機和排線電機都是步進電機,兩電機頻率在PLC控制器的控制下而變得相互匹 配,PLC控制器通過驅(qū)動器實施指令而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:所述收線機 構(gòu),包括:左支架,右支架,線軸,裝夾軸一,裝夾軸二,手輪軸,手柄; 其中,線軸兩端各連接裝夾軸一和裝夾軸二;裝夾軸一與手輪軸連接,手輪軸與右支架 間采用螺紋連接;手輪軸外端伸出右支架通過螺釘與手柄連接;裝夾軸二穿過左支架的孔, 與外端的電機連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:線軸包括兩端 的兩個軸檔和中間的中空軸,中空軸將兩個軸檔連接,線軸上有一通孔,通孔孔壁上對稱設(shè) 計兩條條形凸臺,所述通孔及這兩條條形凸臺與對應(yīng)側(cè)的裝夾軸連接; 裝夾軸一和裝夾軸二都帶有錐形頭,端面均為錐形,在沿錐頂中心開有條形槽;線軸與 裝夾軸裝配時,錐形端面定位線軸中心位置并鎖緊線軸,徑向條形凸臺與條形槽配合,驅(qū)動 線軸轉(zhuǎn)動。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:裝夾軸二 是一階梯軸,可配合不同尺寸的電機軸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:所述排線機 構(gòu),包括絲杠、安裝板、滑塊、導線柱和撥叉; 其中,絲杠由排線電機驅(qū)動; 安裝板上表面開設(shè)有對稱的兩個滑槽,滑槽為長條形,且滑槽口對外開放;在滑槽中開 設(shè)有螺栓孔;滑塊有兩個,分別設(shè)置在兩個滑槽中,滑塊上設(shè)有一長圓形孔,通過螺栓安裝 在滑槽中,滑塊在滑槽長度方向上可調(diào)整位置; 導線柱有兩個,分別固定在兩個滑塊上,兩個導線柱之間穿過線纜。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線機,其特征在于:所述導線柱由 外輪、軸承、軸、壓冒組成; 外輪有中心通孔,通孔兩端設(shè)軸承,壓冒設(shè)置在外輪頂部,與軸通過螺紋連接,從上面 向下將軸承壓緊,壓冒中心開有螺紋通孔,軸穿過壓冒、軸承、外輪,通過螺紋固定在滑塊 上; 軸承與軸之間為間隙配合,軸承與外輪間也為間隙配合。7. -種自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法,其特征在于:作為步進電機類型的收線電 機和排線電機,通過PLC控制器的自適應(yīng)頻率控制,使兩電機頻率變得相互匹配,實現(xiàn)等直 徑或變直徑線的有序平繞或花繞,方法為, 通過設(shè)置PLC控制器中收線電機每秒脈沖數(shù)?:,和排線電機每秒脈沖數(shù)P2 關(guān)式 始終滿月這樣的關(guān)系,即可實現(xiàn);其中,d為線纜直徑,s為排線電機驅(qū)動的排線機 構(gòu)中絲杠的導程。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法,其特征在于: 可實現(xiàn)等直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是: 設(shè)線軸直徑D,線軸收線寬度L,線纜直徑d,線纜總長度L〇,絲杠導程s,步進電機驅(qū)動器 脈沖數(shù)P,繞線要求完成時間為To;則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)P1,排線電機 每秒脈沖數(shù)P 2,繞線層數(shù)η,第η層繞線圈數(shù)K; 收線電機轉(zhuǎn)速:N1 = Pi/P;排線電機轉(zhuǎn)速:N2 = Ρ2/Ρ; 設(shè)繞完Lo長度線纜共需η層,則 前η-1層每層繞線L/d圈; 設(shè)第η層繞線圈數(shù)為K圈; 第η層線圈中心直徑D ' n = D+2 (n-1) d+d = D+ (2n_ I) d; L〇 = 3i(D+d)(L/d)+3i(D+3d)(L/d) + ... +jr[D+(2n_3)d] (L/d)+jr[D+(2n_l )d]K = jt(L/d) [n2d+n(D-2d)-D+d]+3r[D+(2n-l)d]K; 由此確定繞線層數(shù)n和第n層繞線圈數(shù)K,方法是:先以試算法取n的值:n為自然數(shù),從小 到大 試代人到 L0 - 3i(L/d)[n2d+n(D-2d)-D+d]這個式子中計算結(jié)果,當結(jié)果大于零,且是所有大于零 的結(jié)果中最小的一個值時,η即取此時的值;η確定后,然后代入上述Lo計算式中,計算K的 值;9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法,其特征在于: 可實現(xiàn)變直徑線平繞的各參數(shù)的設(shè)計方法是: 設(shè)線纜總長度Lo,由m段不同的直徑組成,第1段長度L1,線纜直徑Cl1;第2段長度L 2,線纜 直徑d2;......第m段長度Lm,線纜直徑cU;其余參數(shù):線軸直徑D,線軸收線寬度L,絲杠導程 s,步進驅(qū)動器脈沖數(shù)P,繞線要求完成時間為T0; 設(shè)收線電機繞制第1段的每秒脈沖數(shù)Pi. 1,排線電機每秒脈沖數(shù)Ρ2.ι,持續(xù)時間T1;繞制第 2段的每秒脈沖數(shù)Pi. 2,排線電機每秒脈沖數(shù)P2.2,持續(xù)時間T2;......繞制第m段的每秒脈沖 數(shù)Pi.Jp/s),排線電機每秒脈沖數(shù)P2.m,持續(xù)時間Tm;根據(jù)總繞線時間,近似分配每段繞線時 間,即:則需要確定的參數(shù)是:收線電機每秒脈沖數(shù)Pi,排線電機每秒脈沖數(shù)P2,各段繞線頻率 轉(zhuǎn)換的時間H Tm; 第1段: 設(shè)第1段繞制m層,第m層繞制K1圈;繞完后線軸外徑變?yōu)镈1;由此確定ηι和Ki,先以試算法取ηι的值:ηι為自然數(shù),從小到大--試代人到 Lma/cUKnAh+nKDJdd-D+cU]這個式子中計算結(jié)果,當結(jié)果大于零,且是所有大 于零的結(jié)果中最小的一個值時,m即取此時的值;m確定后,然后代入上述LH+算式中,計算 Kl的值; 因為 Ti=(Ii1-IMLAl1)ZiN1.i+Ki/Nu 收線電機轉(zhuǎn)速= Nl1 = P1.i/P;在t時間內(nèi),排線機構(gòu)運動長度為:N2.i*t*s = Ni.i*t*d;因排線電機轉(zhuǎn)速:N2.i = P2.i/P; 得:第m段: 設(shè)第m段繞繞制了nm層,第nm層繞制Km圈;10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自適應(yīng)變直徑線的便攜式繞線方法,其特征在于: 可實現(xiàn)等直徑叉花繞線的各參數(shù)的設(shè)計方法是: 設(shè)線軸直徑D,線軸收線寬度L,線纜直徑d,線纜長度Lo,絲杠導程s;步進驅(qū)動器脈沖數(shù) P;繞線要求完成時間為To; 現(xiàn)想讓前m層正常繞線,后n2層叉花繞線,增大圈間距繞線的間距為X, 需要確定的參數(shù)是:各段繞線時間T1J25PLC程序中需要設(shè)置的參數(shù),Pu:前m層收線 電機每秒脈沖數(shù),Ρ2.ι:前m層排線電機每秒脈沖數(shù),P1.2;后n2層收線電機每秒脈沖數(shù),P 2.2; 后n2層排線電機每秒脈沖數(shù); 前m層等直徑平繞:繞后線圈外徑D1=D+]!!^!; 后π2層叉花繞線: L2 = Lo-Li ; 每層繞線圈數(shù)L/x; 每層線圈中心直徑: D^.^Di+d;---------叉花繞線第1層中心直徑; 0^.2 = 01+3(1;--------叉花繞線第2層中心直徑;
【文檔編號】B65H54/30GK105883488SQ201610339738
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】劉麗新, 劉城斌, 劉飛
【申請人】北京華航無線電測量研究所
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