其中:TM为电机产生转矩;TL为折算到电机轴上的负载转矩;J 为传动系统的转动惯量;ε 为角加速度。可以计算出电机的允许的最大角加速度 ε 为 80m/s2。根据公式(5)可以计算出丝杠轴的加速度 as。
其中:a 为系统加速度。由于电机与丝杠的变比为 n,电机每转脉冲数为 p(pulse),控制器的脉冲倍频参数为m,所以控制器发送脉冲加速度 acc 为:
为了保证加工的效率,根据我们的设计要求加速度不小于 0.3 m/s2,我们选取加速度 a 为 0.495m/s2, 带入公式(6)求得 acc 为 990000。加速度这个参数是用户不能够改变的,只有设计人员可以设置改变。
由于我们选用 DVP12SC11T 型号的 PLC 作为控制核心,该型号 PLC 内部集成定位模块,该定位模块速度走梯形曲线,加速和减速时是同样斜率,加速和减速阶段分成十段来完成,通过分析上面计算结果与 PLC 定位模块的性能,我们可以绘制速度 T 型曲线图如图 1 所示,由图 1我们可以得到加速度和减速时间都是 0.1s,脉冲最高发送频率为 100000Hz。
2设计方案
设计方案采用 PLC 为数控系统的核心控制器件,机械部分采用龙门式结构与 X、Y 工作台的形式实现注射器针管的自动装巢。为了实现托盘与落料机构的相对直线往返运动,将落料机构固定在龙门上,托盘放置在工作台上,由工作台带动托盘作直线往返运动;落料机构采用旋转电磁铁带动旋转机构旋转,实现注射器针管下放。设计方案框图如图 2 所示。
3机械部分设计
数控装巢机所要实现的是将送料机构送来的注射器针管逐个装入托盘巢孔中。其机械结构装配图如图 3 所示。X 轴电机 5 通过联轴器带动 X 轴丝杠运动,然后带动X 轴工作台 2 运动,由于 X、Y 轴组成一个十字滑台机构,所以它们一起运动,当需要 Y 轴运动时 Y 轴电机 6 通过联轴器带动 Y 轴丝杠运动,从而使 Y 轴工作台运动,由于托盘是固定在 Y 工作台 3 上,所以工作台的运动使托盘的巢孔到达落料机构出料口下方,实现巢孔准确运动到落料机构出料口。落料机构 1 是通过旋转电磁铁带动落料桶中的旋转架旋转拨动注射器针管使其从落料口落下。
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