タフティングマシンの高速スピンドルシステムの設計問題の説明
従来のスピンドルシステムの高速化の問題
従来のタフティングマシンの主軸システムの概略図を図 1 に示します。タフティングニードル機構とルーピングフック機構の 2 つの部分に分かれています。動作原理は、メインシャフトが偏心クランクロッカー機構ABCDを介してニードルスレーブシャフトに動力を伝達することです。その後、ロッカー・スライダー機構 DEFG がスライダー先端のタフティングニードルを往復直線運動させ、クランクロッカー機構 AHIJ がシャフト上のループ形成フックからフックを往復駆動し、ニードルフックが相互に連携してループ形成運動を完了します。基布にループを作ります。
高速主軸システムの構成設計要件
カーペットタフティングマシンの機能とレイアウトの分析を通じて、高速スピンドルシステムの構成設計要件が次のように得られます。
(1)長距離平行軸間の動力伝達機能を有します。本論文の研究対象は幅4mのタフトである。タフティングマシンの主軸系では、この幅は1組のタフティング針機構では実現できない。一般に、各メートル幅を駆動するには 2 セットの機構が使用されます。同時に、針フックの設計はタイミング関係を満たす必要があるため、設計された機構はシャフトに対して長距離で平行でなければなりません。主軸からの動力を針従軸、釜従軸に伝達し、アクチュエータを介して針ビーム、フックビームに伝達してタフティング動作を完了します。
(2) 動作モードを変換できます。モーターの入力動作は主軸を中心とした回転ですが、タフティング針やルーピングフックは軸に直角な往復直線運動と往復揺動を実現する必要があるため、機構は動作モードを変換できると同時に入力と出力の位置関係を満たす必要があります。
（３）慣性力と慣性モーメントのベクトル和を０に近づけることができる。カーペットタフティングマシンの主軸の長さ直径比は 150 で、細軸に属します。伝統のマルチリンク構造により、主軸の力伝達をオフセット構造としています。慣性荷重はリンク機構と主軸との間のヒンジ部に集中し、主軸の両側に分散され、方向や大きさが常に変化します。振動。
主軸系の高速設計法
1 節から、主軸システムの高速化に影響を与える主な要因は主軸の方向と大きさが時間とともに変化する慣性負荷であることがわかり、高速化は以下の 4 つの側面から実現する必要があります。
(1) 対称機構を追加します。機構の構造から 高速動作時に機構が発生する慣性力や慣性モーメントは、型式設計を考慮すると、逆対称の機構を追加したり、隣接する機構を逆方向に動作させることで低減できます。
(2) バランスウェイトを増やす。機構の質量中心 Si から始めます。バランスウェイトを増加させ、重心から各回転中心までの距離riを小さくし、高速動作時のアクチュエータ全体の重心の変動を低減します。この方法では、機構の総質量を大幅に増加させることなく、機構の慣性を低減できます。
(3) 荷重伝達を変更します。負荷伝達に同期ベルトドライブやチェーンドライブなどの柔軟な部品を使用することで、リジッドトランスミッションに比べて主軸に伝わる負荷を大幅に軽減できると同時に、主軸にかかる負荷が均等に分散され、負荷の集中を防ぎ、高速走行時の振動を低減するという目的を達成できます。
(4) 軽量構造です。まずは各部品の質量 mi と慣性モーメント Jsi を低減し、慣性負荷を低減します。構造と強度が許せば、コンポーネントの重量を軽減します。サイズを変更したり、質量集中で穴を開けたり、アルミニウム合金、チタン合金などのより密度の低い新材料を使用したりできます。