一種新型LED顯示屏陣列式插件機(jī)同步送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真與參數(shù)優(yōu)化

1、一種新型led顯示屏陣列式插件機(jī)同步送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真與參數(shù)優(yōu)化 論文 關(guān)鍵詞:同步送料 運(yùn)動(dòng)仿真 時(shí)序安排論文摘要:采用了ug motion的輔助運(yùn)動(dòng)仿真分析方法,在仿真系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程的基礎(chǔ)上,詳盡分析了該模塊內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系,提出了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化目標(biāo),進(jìn)而求解了系統(tǒng)時(shí)序最優(yōu)安排,并根據(jù)求解結(jié)果,對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪部件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)優(yōu)化,為系統(tǒng)在設(shè)定工況下能按較佳的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性工作提供了保證。1引言led顯示屏陣列式插件機(jī)是針對(duì) led顯示屏生產(chǎn)工藝過程中l(wèi)ed發(fā)光管插件工序開發(fā)的一種新型高速自動(dòng)插件設(shè)備，如圖1所示，采用陣列機(jī)械手同步工作方式，單次動(dòng)作循環(huán)完成整列發(fā)光管的插件工序過程，實(shí)現(xiàn)高速

2、、自動(dòng)插件，以替代目前 led顯示屏生產(chǎn)中插件工序的大量人工操作，提高生產(chǎn)效率。由于led顯示屏陣列式插件機(jī)采用功能模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間銜接緊密，模塊內(nèi)部動(dòng)作部件較多，動(dòng)作同步性要求高，同時(shí)，為提高工作能力，關(guān)鍵部件均處于較高速度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在其設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，各動(dòng)作部件的動(dòng)作時(shí)序和同步問題、關(guān)鍵零部件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性成為需要解決的核心問題之一一，特別是送料模塊，動(dòng)作零部件多，動(dòng)作順序之間有進(jìn)步進(jìn)行優(yōu)化，提高模塊工作效率。2機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程led顯示屏陣列式插件機(jī)送料模塊，如圖2所示。其送料動(dòng)作過程為：(1)發(fā)光管來料同步送入第一分料動(dòng)?xùn)虐搴?，第一分料?dòng)?xùn)虐逑蛞粋?cè)移動(dòng)，至八槽通料靜柵板通料槽奇

3、數(shù)槽位，槽 口對(duì)齊后，發(fā)光管被推入八槽靜柵板通料槽，至第一分料擋板停；(2)發(fā)光管離開第一分料動(dòng)?xùn)虐搴螅谝环至蟿?dòng)?xùn)虐逋嘶刂猎冀恿衔?，第二批管料通過四槽通料靜柵板同步送人后，第一分料動(dòng)?xùn)虐逑蛄硪粋?cè)移動(dòng)，至八槽通料靜柵板通料槽偶數(shù)槽位，槽口對(duì)齊后，發(fā)光管被推入八槽靜柵板通料槽，至第一分料擋板停 止：(3)八槽通料靜柵板中儲(chǔ)存八個(gè)發(fā)光管后，第一分料擋板移動(dòng)，發(fā)光管離開擋板被送入沖裁模板，沖裁模板動(dòng)作，裁去長(zhǎng)余部分管腳；(4)沖裁后的發(fā)光管被推入到極性旋轉(zhuǎn)組件處，按照檢測(cè)的極性正反順序進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，調(diào)整成統(tǒng)一極性排列；(5)完成極性調(diào)整后，發(fā)光管被推人第二分料動(dòng)?xùn)虐?，其?dòng)作順序同第一分料組件，最終完成

4、十六列發(fā)光管排列輸送到位。整個(gè)動(dòng)作過程示意，如圖3所示。3運(yùn)動(dòng)仿真分析按照設(shè)計(jì)工作能力要求，并為后續(xù)改進(jìn)中設(shè)備工作效率提升預(yù)留空間，該送料模塊單次動(dòng)作周期須36s，由此可推算出送料機(jī)構(gòu)各動(dòng)作部分動(dòng)作頻率及時(shí)序約束關(guān)系：即第二分料擋板處出料動(dòng)作頻率為 136hz以上；即第一分料擋板處出料動(dòng)作頻率 為 118hz以上(該處十六列發(fā)光管由第一分料動(dòng)?xùn)虐褰?jīng)過兩次分料動(dòng)作后儲(chǔ)存完成)； 與之對(duì)應(yīng)，第二分料動(dòng)?xùn)虐搴偷谝环至蟿?dòng)?xùn)虐宥夹杞?jīng)過左移分料一回位接料一右移分料一回位接料的循環(huán)動(dòng)作過程 ，其動(dòng)作周期 滿足： 第二分料動(dòng)?xùn)虐遄笠品至?、回位接?、右移分料動(dòng)作周期時(shí)間； ；一分料動(dòng)?xùn)虐遄笠品至?、回位接?、

5、右移分料動(dòng)作周期時(shí)間。該過程各步動(dòng)作時(shí)間周期受驅(qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)特性和驅(qū)動(dòng)電機(jī)特i生參數(shù)限制，需根據(jù)仿真分析結(jié)果，對(duì)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性，選取滿足條件的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 受機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率限制，極性旋轉(zhuǎn)和管料縱向移動(dòng)也需要消耗一定時(shí)間，該部分時(shí)間安排在上述各動(dòng)作部分時(shí)間周期內(nèi)，以減小時(shí)間消耗， 四槽通料靜柵板、八槽通料靜柵板、極性旋轉(zhuǎn)輸出柵板、十六槽通料靜柵板中發(fā)光管通過時(shí)間周期； 一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐遄笠品至?、回位接料、右移分料?dòng)作升程、停留、回程時(shí)間周期。為在各 自動(dòng)作頻率和運(yùn)動(dòng)特性限制范圍內(nèi)合理安排各動(dòng)作步序，需要將各機(jī)構(gòu)動(dòng)作綜合進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，以尋求合理的時(shí)序安排和相

6、應(yīng)時(shí)序安排下各驅(qū)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性設(shè)計(jì)，根據(jù)上述各動(dòng)作時(shí)間周期模型，利用設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)動(dòng)仿真分析功能輔助求解，以得到合理的時(shí)序安排結(jié)果。仿真分析過程中，首先將各動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式按相應(yīng)運(yùn)動(dòng)副形式進(jìn)行設(shè)置；然后按照式(1)、(2)、(3)、(4)、進(jìn)行動(dòng)作時(shí)序關(guān)系設(shè)置，并按運(yùn)動(dòng)先后順序和機(jī)構(gòu)動(dòng)作互鎖性質(zhì)對(duì)各動(dòng)作機(jī)構(gòu)動(dòng)作觸發(fā)關(guān)系進(jìn)行設(shè)定；參照驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力特性參數(shù)預(yù)設(shè)置驅(qū)動(dòng)力形式，并對(duì)不同機(jī)構(gòu)中間間歇時(shí)間分別以區(qū)問限定的時(shí)間自變量予以代替，設(shè)定完成后運(yùn)行仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)按設(shè)定情況進(jìn)行解算，輸出運(yùn)動(dòng)模擬情況和仿真數(shù)據(jù)結(jié)果。第一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐鍣C(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)序，如圖4所示。4驅(qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線設(shè)計(jì)

7、圖4顯示的第一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙至蟿?dòng)?xùn)虐鍣C(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)序是系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定機(jī)構(gòu)動(dòng)作約束關(guān)系解算后得到的最佳時(shí)序，用于指導(dǎo)動(dòng)作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)組件為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪實(shí)現(xiàn)預(yù)期動(dòng)作，根據(jù)凸輪運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，不能將二述時(shí)序曲線直接轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)曲線，必須以上述時(shí)序要求為指導(dǎo)，對(duì)輪運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行優(yōu)化，以獲得較好的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，避免驅(qū)動(dòng)組件工作時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊和噪聲，提高系統(tǒng)工作壽命。如表 1所示，為優(yōu)化后的常見凸輪運(yùn)動(dòng)曲線特性值。按凸輪運(yùn)動(dòng)形式分類，本插件機(jī)送料機(jī)構(gòu)屬中速輕載形式根據(jù)凸輪運(yùn)動(dòng) 規(guī)律 的選用原則，對(duì)中速輕載晴況，應(yīng)選用a 和 較小的曲線，以保證從動(dòng)件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作精度。由

8、表數(shù)據(jù)可以看出，修正梯形和通用優(yōu)化 i具有較低的 值，分別為6143和 6947(當(dāng) 取值不同時(shí)略有變化)，而修正梯形曲線的 值和 t 值(分別未 4888和 2671)均較通用優(yōu)化 i(分別為 5528和3417)小，可見修正梯形較適用于該場(chǎng)合應(yīng)用。修正梯形是由等加速度曲線修正得到，即在等加速度的不連續(xù)處(兩端和中間)加上簡(jiǎn)諧曲線作為過度曲線并且仍保持其對(duì)稱性 ，即該曲線保留了等加速度曲線 a 小的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其不連續(xù)的缺點(diǎn)，適合中速輕載的場(chǎng)合。插件機(jī)的送料驅(qū)動(dòng)凸輪選用該型運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，以獲得較好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)特性，保證從動(dòng)件的工作精度。根據(jù)以上掙陛，插件機(jī)送料機(jī)構(gòu)第一分料動(dòng)?xùn)虐搴偷诙?/p>

9、分料動(dòng)?xùn)虐弪?qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)曲線按該曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)仿真結(jié)果，取動(dòng)力學(xué)特性良好 。5結(jié)論led顯示屏陣列式插件機(jī)送料模塊動(dòng)作循環(huán)周期短，運(yùn)動(dòng)速度較高，配合零部件數(shù)量多，在對(duì)相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和約束進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)軟件輔助進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，求解系統(tǒng)時(shí)序最優(yōu)安排，得到較合理的時(shí)序安排結(jié)果，根據(jù)求解結(jié)果，對(duì)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪進(jìn)行了曲線優(yōu)化選取和設(shè)計(jì)，從仿真反饋和實(shí)際系統(tǒng)工作測(cè)試情況看設(shè)計(jì)方案較好的滿足了設(shè)計(jì)需求。 參考 文獻(xiàn)1關(guān)積珍，陸家和2005年我國(guó)led顯示屏產(chǎn)業(yè) 發(fā)展 綜述j激光與紅外200636(12)：108910912 led顯示屏生產(chǎn)工藝分析報(bào)告

10、 企業(yè) 內(nèi)部調(diào)研資料，2007(4)3陣列式插件機(jī)開發(fā)可行勝調(diào)研報(bào)告企業(yè)內(nèi)部調(diào)研資料，2007(4)4歐笛聲，高中庸連桿出件機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化沒汁 jj鍛壓機(jī)械，2002(01)：20-215彭國(guó)勛，肖正揚(yáng)自動(dòng)機(jī)械的凸輪機(jī)構(gòu)沒汁 m北京：機(jī)械 工業(yè) 出版社1990，126 unigraphics solutions inc，ug cast，ug help documents，20057 mzhou,hwalter,mandersson,jestah1effect of chamfer angle on wear opcbn cuttingtooljmachinetools andmanufacture，2004(43)：3013058 jemayer jr,di stauffereffects oftool edge hone and chamfer onwearlifel jjmanufacturingengineeringtransaction，1974(3)：m9 hren,yaltntasmechanics of roaching with chamfered toolsn journal omanufacturingscience，transaction ofasme，20oo(122)：650-6591 0 gerard poul