【正文】 7. 17 0. 8 )at m s m s????? ? ?62ms 可見， GYS201DC2T GYS401DC2T2 和 GYS751DC2T2 都滿足要求。負(fù)載扭矩 rmsT可用公式（ 319）計(jì)算： 2rms W g d dT S??? ? ?? ? （ 319） 式中： W —— 負(fù)載質(zhì)量 /kg； g—— 重力加速度，取 ； ?—— 摩擦系數(shù)，取 ； d—— 絲桿直徑 /mm； S? —— 絲桿導(dǎo)程 /mm； 將已知數(shù)據(jù)代入式（ 319）得： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 2 5 9 . 8 0 . 0 2 3 . 1 4 2 0 2 0 6 1 4 0 . 6 1 452r m sT N m m N m m N m? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 所以所配電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩最小為： 0 . 6 1 4 0 . 7 8 60 . 8 0 . 8r m sSt TT N m N m? ? ? ? ? 查富士電機(jī)選型手冊， GYS401DC2T2 和 GYS751DC2T2 均滿足要求，GYS201DC2T2 不滿足要求。 XY 二維運(yùn)動平臺安置在機(jī)架中層板上。 安裝平臺的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于電機(jī)軸，絲桿軸在同一直線上，所以固定軸承座、伺服電機(jī)托架座、支撐軸承座的安裝平面是保證其在同一直線上的關(guān)鍵所在，本機(jī)構(gòu)采用三者安裝在同一零件上（安裝板），保證安裝面的相對公差從而保證電機(jī)軸和絲桿軸的同軸度。另外在平臺上還要裝有零位傳感器，以便于機(jī)器回零點(diǎn)，結(jié)構(gòu)和限位傳感器的方法相同。 導(dǎo)軌安裝平面是最為重要的平面，所有的平面加工以 C 面作為基準(zhǔn)，由于本設(shè)備精度要求較高，根據(jù)具體情況 C 面平面精度等級為 4 級，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，平面度標(biāo)為。絲杠支撐座安裝面的設(shè)計(jì)要保證絲杠螺母相對導(dǎo)軌滑塊高度一致，并保證絲杠導(dǎo)軌的平行，所以兩絲杠支撐座的設(shè)計(jì)進(jìn)行平面度的要求和相對于底面的平行度的要求。 由于電機(jī)是由螺釘連接在馬達(dá)托架上，無定位銷等，由于直接安裝誤差較大，所以華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 采用如圖 319，Φ 35， Φ 50 的階梯孔中 Φ 50 的孔為電機(jī)的定位孔，給予 0～ 的公差來保證電機(jī)安裝圓面和馬達(dá)托架的緊密配合，由于電機(jī)軸線的定位由 A 面和 B面決定，所以為保證電機(jī)軸和絲桿軸的同軸 度，在此有形位公差的要求來保證安裝。構(gòu)件精度高若裝配不好不僅不能得到很高的運(yùn)動精度而且極易造成關(guān)鍵構(gòu)件的損傷而失去原有性能。傳統(tǒng)的方法有：加墊片、修磨（或鏟刮）、銷定位、形面定位。形面定位是采用非圓柱（如：橢圓、多邊形等）孔和軸聯(lián)結(jié)定位，可以保證軸和孔之間位置精度較高，但有一個(gè)弊端就是孔軸形面加工難度大。為了不破壞導(dǎo)軌已有的精度和性能，一般禁止在導(dǎo)軌上配作銷孔。在導(dǎo)軌安裝的時(shí)候，將導(dǎo)軌在靠面上貼緊靠死，然后擰上螺釘，這樣可以在一定程度上減少由于螺釘孔帶來的安裝誤差，特別是兩導(dǎo)軌的平行度誤差。 我們在導(dǎo)軌另側(cè)安裝多個(gè)壓塊解決這個(gè)問題，如圖 322 所示。 。這種方法可以有效地阻止導(dǎo)軌側(cè)移，而且在導(dǎo)軌安裝時(shí)極易調(diào)整精度，特別是局部偏差，極大減少刮研的麻煩。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 321 導(dǎo)軌直角形安裝面 對于導(dǎo)軌 Z 向（垂直于導(dǎo)軌安裝面）出現(xiàn)的局部誤差（如導(dǎo)軌彎曲） ，可以用千分表測量，然后對偏差較大處增加墊片或者刮研導(dǎo)軌安裝面解決，而且這種精度可以長期保持。 解決這個(gè)問題，可從兩方面入手： 1）改進(jìn)導(dǎo)軌安裝座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2）使用外在工具調(diào)整。導(dǎo)軌安裝時(shí)主 要關(guān)注的精度有：單根導(dǎo)軌安裝的直線度； 兩根導(dǎo)軌軸線的平行度； 兩根導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面的平行度； 安裝后導(dǎo)軌面平面度。鏟刮修磨調(diào)整局部精度效果很好，但是耗時(shí)，而且需要一定的經(jīng)驗(yàn)。由于絲桿只有兩個(gè)支撐座，安裝調(diào)整相對簡單，而導(dǎo)軌長且安裝面大，因此其裝配修調(diào)難度最大。 圖 319 馬達(dá)托架剖視圖 圖 320 馬達(dá)托架立體圖 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 導(dǎo)軌夾具 XY 平臺的核心部件是絲桿、絲桿螺母、導(dǎo)軌及滑塊，以及承載這幾個(gè)構(gòu)件的導(dǎo)軌安裝座。 圖 318 導(dǎo)軌靠面清角 由于導(dǎo)軌安裝兩靠面在加工時(shí)會有微小的圓角，會影 響導(dǎo)軌的安裝，所以在設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)切出一個(gè) 1mm 矩形槽，如圖 318，杜絕過渡圓角，保證導(dǎo)軌的安裝。要求兩導(dǎo)軌相對平行度 3μ m。 圖 314 XY 移動平臺 1—— 電機(jī)； 2—— 馬達(dá)托架； 3—— 中層板； 4—— 導(dǎo)軌滑塊； 5—— 上平板； 6—— 傳感器； 7—— 防撞塊； 8—— 絲杠支撐座； 9—— 聯(lián)軸器； 10—— 絲杠螺母； 11—— 下層板。 由于本設(shè)備在工作時(shí)工作平臺是高速運(yùn)行的，所以在平臺的 XY 兩層平臺均安裝有防護(hù)裝置。 因?yàn)闄C(jī)器總體高度是一定的，所以，為了降低 X/Y 工作臺的總高度，工作臺采用層疊式布置，伺服電機(jī)、聯(lián)軸器和絲杠螺母機(jī)構(gòu)在工作臺一側(cè)平行布置，如圖 313。 XY 平移臺的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)前面的方案論證選擇伺服電機(jī)作為動力源，需要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。 （五）工作狀態(tài)載荷轉(zhuǎn)矩（連續(xù)特性） 在正常工作狀態(tài)下，載荷扭矩 rmsT 應(yīng)不超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的 80%。 利用下列式（ 315）計(jì)算加減速時(shí)間常數(shù)： ()9 5 .5 ( 0 .8 )U L MaM A X U FJ J Nt T T T??? ? ? ? ? （ 315） 式中： MJ —— 電機(jī)慣量 /（ 2kgcm? ）； N—— 電機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速（ r/min），此處為 3000r/min； MAXT —— 電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ Nm? ）， UT —— 非平衡扭矩（ Nm? ）， FT —— 摩擦扭矩（ Nm? ）。 X 軸的主要負(fù)載機(jī)規(guī)格見下表 317 所示。 而為了滿足設(shè)備各部件運(yùn)動 軸的快停快啟動等快速響應(yīng)要求，電機(jī)還應(yīng)有較小的堵轉(zhuǎn)扭矩和轉(zhuǎn)動慣量，并具有盡可能小的啟動電壓和時(shí)間常數(shù)，同時(shí)，還要有較長時(shí)間的過載能力，以承受頻繁啟動、正反轉(zhuǎn)和制動。 通過分析檢測機(jī)二維運(yùn)動平臺的 2 個(gè)運(yùn)動軸，可以發(fā)現(xiàn)最具代表性是下部的 X 軸。 表 316 導(dǎo)軌的行走平行度 綜合，型號確定為： SSR20XV2UUC1+460LPⅡ（導(dǎo)軌的型號組成如圖 311）。 KmPcCf fffwCTH 6333 2 5 ??????????? ?????????????? ???? （ 311） 式 311 中： L—— 額定壽命； C—— 基本動額定負(fù)荷； Pc—— 負(fù)荷計(jì)算值； fH—— 溫度系數(shù)（圖 310）； fT—— 溫度系數(shù)（圖 39）； fc—— 接觸系數(shù)（表 314）； fw—— 負(fù)荷系數(shù)（表 315）。 表 312 靜態(tài)安全系數(shù)的基準(zhǔn)值 表 313 探討方法 根據(jù)表 313， ????????? R CTH P Cfff 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 39 溫度系數(shù) fT 圖 310 硬度系數(shù) fH 其中， C0=，查 SSR 導(dǎo)軌； 硬度系數(shù) fH=，如圖 310； 溫度系數(shù) fT=，如圖 39； 接觸系數(shù) fc=，如表 314； 徑向負(fù)荷計(jì)算值 PR=。 圖 38 剛性數(shù)據(jù) 計(jì)算作用在 LM 滾動導(dǎo)軌上的負(fù)荷時(shí) , 首先要求出計(jì)算壽命時(shí)所需的平均負(fù)荷與計(jì)算靜態(tài)安全系數(shù)時(shí)所需的最大負(fù)荷。（剛性值可以用以下算式求得。 表 311 徑向予壓的種類 導(dǎo)軌滑塊選擇與計(jì)算： 根據(jù)使用條件和尺寸初選 SSRXV 型；如圖 37 計(jì)算外加負(fù)荷，式中 m=25Kg；g=；得出 P1P4(max)=； P1P4(min)=0N；作用等價(jià)負(fù)荷大小 250N； 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 由于 LM 滾動導(dǎo)軌的徑向間隙能夠極大地影響 LM 滾動導(dǎo)軌的行走精度、負(fù)荷承載能力和剛性 ,因而根據(jù)用途選擇適當(dāng)?shù)拈g隙就十分重要。由上可知，能滿足希望壽命時(shí)間 30000小時(shí)。 額定壽命： 1063 ??????????? ?? Fmfw rev，其中，負(fù)荷系數(shù) fw=，參照表 310。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 表 38 靜態(tài)安全系數(shù) (fS) 使用機(jī)械 負(fù)荷條件 fS的下限 一般工業(yè)機(jī)械 無振動或沖擊時(shí) 1～ 有振動或沖擊時(shí) 2～ 3 工具機(jī) 無振動或沖擊使 1～ 有振動或沖擊時(shí) ～ 7 所謂基本靜額定負(fù)荷 (C0a),就是在承受最大應(yīng)力的接觸部分 ,是滾動體的永久變形量與滾動面的永久變形量之和達(dá)到滾動體直徑的 ,大小和方向都一定的靜止負(fù)荷。 螺母選擇：使用精密滾珠絲杠，絲杠軸直徑 20mm、導(dǎo)程 5mm 的螺母為小導(dǎo)程絲杠 DIK 型，因此可選擇： DIK20206（ Ca=， C0a=）。 容許轉(zhuǎn)速的探討： 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 13m a xm a x m in3001060N ????? PhV 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 式中： Vmax=—— 最大速度； Ph=5—— 導(dǎo)程。 螺母的型號選定為 THK 循環(huán)器式，包括 DK、 DKN、 JPF 和 DIR 型如圖 33，這些型號是最小型的螺母，通過循環(huán)去改變鋼球行進(jìn)的方向，越過絲杠軸外徑回到原位，做無限循環(huán)運(yùn)動由于尺寸大小等原因，為 DIK 型。 符合導(dǎo)程精度和軸向間隙（予壓）所要求的滾珠絲杠為精密滾珠絲杠，導(dǎo)程為 5mm，參照表 35 ，絲杠周的外徑有 1 1 1 2（ 28）、 3（ 40）、（ 50）。 表 34 THK 絲杠予壓型號 絲杠軸的設(shè)計(jì)與支撐方法選擇： 假定螺母全長為 100mm,絲杠軸末端長度 為 100mm。故選擇 THK 精度等級為 C3 級的絲杠軸。根據(jù)技術(shù)上的要求提出使用條件見表 32。 表 31 方案比較 方案 直線電機(jī) 外購平臺 絲杠導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu) 需設(shè) 計(jì)輔助結(jié)構(gòu) 無需輔助設(shè)計(jì) 需要輔助設(shè)計(jì) 安裝，穩(wěn)定性，維護(hù) 安裝要求高，穩(wěn)定性高，維護(hù)復(fù)雜 容易安裝，穩(wěn)定性高，維護(hù)方便 安裝要求高，穩(wěn)定性高，不易移動位置 成本 成本高 成本高 成本低 方案確定：根據(jù)表 31 方案的比較， XY 二維移動平臺安裝在機(jī)架中層板上。方案一、直線電機(jī)方案：通過直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)水平移動，將兩個(gè)單向的直線電機(jī)垂直組合實(shí)現(xiàn) XY 二維運(yùn)動。此時(shí)，就要依靠中間的 θ 工作臺進(jìn)行微小調(diào)整，以達(dá)到平行的要求，這樣才能夠準(zhǔn)確地使探針和電極的接觸提供一個(gè)最基本的前提。 XY 運(yùn)動平臺的設(shè)計(jì) 運(yùn)動平臺是機(jī)械結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位，因?yàn)樾酒浅Ｐ? ，如圖 332。 的旋轉(zhuǎn)以便將芯片方向和 XY 平臺方向?qū)φ?；升降平臺，提供 0～5mm 的快速升降運(yùn)動。 機(jī)架：機(jī)架是 LED 檢測設(shè)備各部分的安裝平臺，也是最基本的結(jié)構(gòu)。 檢測設(shè)備工作過 程 根據(jù)上述的檢測要求和設(shè)備組成，檢測設(shè)備工作過程為：首先把芯片盤使用真空吸附，真空吸附的目的在于防止在高速工作時(shí)芯片盤抖動和在探針點(diǎn)亮 LED 芯片時(shí)把芯片盤損壞；第二步，對正，芯片在芯片盤上大部分是同向整齊排列的，對正是通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動真空吸盤旋轉(zhuǎn)，使絕大部分芯片的 XY 方向和設(shè)備 XY 行走方向?qū)φ?，便于掃描和高速檢測；第三步，掃描，設(shè)備 XY 兩個(gè)方向的行走，通過視覺系統(tǒng)對芯片盤進(jìn)行掃描工作；第四步，調(diào)探針，在視覺系統(tǒng)下將兩個(gè)探針和基準(zhǔn)芯片的兩極接觸，使電路導(dǎo)通；第五步，檢測，對外觀正常的芯片進(jìn)行檢測，并把數(shù)據(jù)記 錄到計(jì)算機(jī)，為 LED芯片的分揀準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 LED 檢測設(shè)備的組成 LED 檢測機(jī)包括光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)四部分： 光學(xué)部分：包括 LED 芯片發(fā)光的光學(xué)參數(shù)的快速采集，光強(qiáng)測量，波長的測量，圖像采集所需要的照明光源等。檢測設(shè)備的成功關(guān)鍵在于探針接觸電極的定位精度和速度上。利用 LED 測試裝置測試光強(qiáng) 和波長。其原理是通過視覺系統(tǒng)對芯片盤上的芯片進(jìn)行掃描，記錄其正常芯片數(shù)量、排列狀態(tài)、分布和位置等；再使用探針對 LED 芯片電極進(jìn)行接觸并加正向電壓點(diǎn)亮，通過光參探頭和亮度探頭探測其光電參數(shù)并計(jì)入計(jì)算機(jī)。 具體內(nèi)容如下： 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ① 分析 LED 的發(fā)展現(xiàn)狀和市場前景，國內(nèi)外 高速 LED 檢測設(shè)備的 研究概況； ② 研究 LED 芯片檢測的原理、檢測設(shè)備的功能需求、基本組成以及工作過程 ； ③ 對 DHLP320 型 LED 檢測機(jī) 的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對 XY 運(yùn)動平臺、旋轉(zhuǎn)