【導(dǎo)讀】的檢測與分揀已成為LED芯片制造生產(chǎn)線中不可缺少的環(huán)節(jié)。此外，近年來我國LED. 芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。LED檢測設(shè)備是對LED芯片光電參數(shù)進(jìn)行檢測，為分揀提供數(shù)據(jù)。

　　

【正文】 UT —— 非平衡扭矩（ Nm? ）， FT —— 摩擦扭矩（ Nm? ）。 其中 MJ 、 MAXT 可以通過選型手冊查詢到， UT 、 FT 可以由下列式（ 316）和公式（ 317）求得。 123()2 10U W W g ST ??? ? ??? ? ? ? （ 316） 123()2 10F W W g ST ? ??? ? ? ??? ? ? ? （ 317） 式中： 1W —— 負(fù)載質(zhì)量 /kg 2W —— 配重質(zhì)量 /kg，此處為 0. g—— 重力加速度，取 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 ?—— 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率，取 1 ?—— 摩擦系數(shù)，取 將已知數(shù)據(jù)代入公式（ 316）和（ 317）得： 非平衡力矩： 32 5 9 . 8 2 0 0 . 7 82 1 0 3 . 1 4 1UT N m N m??? ? ? ?? ? ? 摩擦力矩： 30 . 0 2 5 2 5 9 . 8 2 0 0 . 0 1 82 1 0 3 . 1 4 1FT N m N m? ? ?? ? ? ?? ? ? 將算得的數(shù)據(jù)代入（ 315）式得： ( 0 .6 ) 3 0 0 09 5 .5 ( 0 .8 0 .8 )MaM A XJt T??? ? ? ? （ 318） 對于 GYS201DC2T2 型， MJ 為 2kgcm? ， MAXT 為 ? ，代入式（ 318）得： 401 ( ) 3000 ( )at ms ms????? ? ?62ms 對于 GYS401DC2T2 型， MJ 為 2kgcm? ， MAXT 為 ? ，代入式（ 318）得： 401 ( ) 3000 ( )at m s m s????? ? ?62ms 對于 GYS751DC2T2 型， MJ 為 2kgcm? ， MAXT 為 ? ，代入式（ 318）得： 751 ( 0. 6 0. 85 3 ) 30 00 995 .5 ( 0. 8 7. 17 0. 8 )at m s m s????? ? ?62ms 可見， GYS201DC2T GYS401DC2T2 和 GYS751DC2T2 都滿足要求。而且由于沒有加減速，所以電機(jī)實(shí)際的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到 3000r/min，故加減速時(shí)間常數(shù)會(huì)更小。 （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%。 由于螺母和絲桿之間是精密滾珠傳動(dòng)，表面質(zhì)量和潤滑非常好，所以其摩擦可以忽略不計(jì)，因此電機(jī)平穩(wěn)工作時(shí)， 輸出扭矩主要克服負(fù)載在導(dǎo)軌的摩擦阻力。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。但是 GYS751DC2T2 體積大，安裝尺寸大，容易引起運(yùn)動(dòng)平臺(tái)過高，對平臺(tái)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性不利，而且成本也高一些，考慮到平臺(tái)在工作中不會(huì)有其他外加負(fù)載，所以在 滿足設(shè)計(jì)要求的情況下選擇 GYS401DC2T2。 XY 平移臺(tái)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(dòng)力源，需要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。此處采用電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)和直線導(dǎo)軌承載工作臺(tái)的方式。 XY 二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)安置在機(jī)架中層板上。這個(gè)工作臺(tái)在機(jī)器調(diào)整到最佳狀態(tài)后就會(huì)固定，不會(huì)再有其他動(dòng)作，所以它不會(huì)頻繁移動(dòng)。 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(tái)的總高度，工作臺(tái)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(tái)一側(cè)平行布置，如圖 313。 圖 313 絲杠螺母的安裝示意圖 而導(dǎo)軌在絲桿軸的兩側(cè)各一根，通過平臺(tái)使導(dǎo)軌滑塊，絲杠螺母固定，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絲桿螺母直線運(yùn)動(dòng)，絲杠保證了平臺(tái)的行走精度，而導(dǎo)軌可以起到支撐和導(dǎo)向的作用，從而保證上面平臺(tái)的水平移動(dòng)的平行度和控制徑向跳動(dòng)。 安裝平臺(tái)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。因?yàn)榻z杠保證了平臺(tái)的行走誤 差，而導(dǎo)軌是要保證平臺(tái)行走平行度，所以導(dǎo)軌的安裝尤為重要，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了方便導(dǎo)軌安裝和保證其安裝平行度的的一些結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌夾華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 具中重點(diǎn)介紹。 由于本設(shè)備在工作時(shí)工作平臺(tái)是高速運(yùn)行的，所以在平臺(tái)的 XY 兩層平臺(tái)均安裝有防護(hù)裝置。一、傳感器，低層平臺(tái)上在高層平臺(tái)的行程的前后極限位置安裝光學(xué)傳感器，高層平臺(tái)上裝有擋光片，當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)擋光片擋住傳感器光路，傳感器感應(yīng)到后控制設(shè)備停車報(bào)警或進(jìn)行其他處理，從而保證不超出行程；二、硬限位，為了進(jìn)一步保證安全，在行程極限位置之外加裝了硬限位裝置，即防撞塊，在安裝板上裝有 擋塊并有橡膠緩沖墊，防止零件損傷。另外在平臺(tái)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。 XY 移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意如圖 314 所示。 圖 314 XY 移動(dòng)平臺(tái) 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。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 XY 移動(dòng)平臺(tái)絲杠導(dǎo)軌安裝板的設(shè)計(jì) 圖 315 絲杠導(dǎo)軌安裝板主視圖（豎放） 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 316 絲杠導(dǎo)軌俯視圖 圖 317 絲杠導(dǎo)軌安裝板左視圖 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 如圖 315， 316， 317 絲杠導(dǎo)軌安裝板，由于要保證絲杠螺母和導(dǎo)軌滑塊的安裝平面在同一平面，所以總體機(jī)構(gòu)為 U 型結(jié)構(gòu)，重要平面包括導(dǎo)軌安裝平面（ 4），馬達(dá)托架安裝平面（ 1），和絲杠支撐座安裝平面（ 3）三個(gè)平面。 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(jí)為 4 級(jí)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，平面度標(biāo)為。導(dǎo)軌的平行度誤差要求為 10μ m，由于導(dǎo)軌本身誤差有 m，導(dǎo)軌和導(dǎo)軌安裝 面（導(dǎo)軌靠面）的累積平行度誤差應(yīng)小于 10μ m，即設(shè)計(jì)平行度誤差小于 10μ m。要求兩導(dǎo)軌相對平行度 3μ m。導(dǎo)軌靠面以底面（ C 面）和端面（ B 面）為基準(zhǔn)加工，要求Ⅰ處導(dǎo)軌靠面給以垂直度的要求。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。電機(jī)軸和絲杠軸由聯(lián)軸器連接，電機(jī)軸和絲杠軸要求同軸，馬達(dá)托架由銷釘進(jìn)行定位，用來保證馬達(dá)托架的位置。 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(huì)有微小的圓角，會(huì)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。 馬達(dá)托架的設(shè)計(jì) 馬達(dá)托架，如圖 320 是把電機(jī)固定在絲杠導(dǎo)軌安裝板上的結(jié)構(gòu)，主要的功能要求是要保證電機(jī)軸和絲杠導(dǎo)軌軸的同軸度。 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。在兩邊分別加筋板使零件的受力得到優(yōu)化。 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(tái)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。絲桿螺母和導(dǎo)軌滑塊是直接的運(yùn)動(dòng)傳遞部件，其精度（包括制造和安裝）直接決定整個(gè)平臺(tái)的精度，因此材料的選擇和加工工藝的設(shè)計(jì)要求很高，但決定平臺(tái)運(yùn)行精度的另一個(gè)關(guān)鍵因素是構(gòu)件的裝配精度。構(gòu)件精度高若裝配不好不僅不能得到很高的運(yùn)動(dòng)精度而且極易造成關(guān)鍵構(gòu)件的損傷而失去原有性能。因此關(guān)鍵構(gòu) 件的高精裝配方法以及放置這些關(guān)鍵構(gòu)件的底座的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)是平臺(tái)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，對于 LED 芯片檢測機(jī)這種高速高精設(shè)備更是如此。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。 對于高精零部件，特別是位置精度要求較高的構(gòu)件，怎樣達(dá)到和保持精度是難點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。傳統(tǒng)的方法有：加墊片、修磨（或鏟刮）、銷定位、形面定位。加墊片在設(shè)備機(jī)械精度調(diào)整中使用比較普遍，無論是全尺寸調(diào)整還是局部調(diào)整，效果都較好，由于其厚度尺寸可以按需加工，因此從理論上講可以達(dá)到任何精度要求，但是墊片加工是一 個(gè)難題，特別對于較薄的墊片。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)。銷定位一般用于平面接觸零件，其優(yōu)點(diǎn)是能夠長時(shí)間保持定位精度，但缺點(diǎn)是要破壞零件，而且銷與銷孔有配合要求，銷孔加工精度要求較高，所以銷定位不適合于經(jīng)常拆卸的零件聯(lián)結(jié)。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。 導(dǎo)軌與滑塊的聯(lián)結(jié)形式有半圓柱和燕尾槽式，導(dǎo)軌安裝的好壞，直接影響滑塊在其上的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和平順性，進(jìn)而影響平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。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。 通常專業(yè)導(dǎo)軌生產(chǎn)廠家已經(jīng)在導(dǎo)軌上加工了螺釘孔，所以導(dǎo)軌和底座平臺(tái)一般采用內(nèi)六角螺釘聯(lián)結(jié)。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。而螺釘不具備定位功能，因此如何保證或者修調(diào)導(dǎo)軌的直線度和兩導(dǎo)軌的平行度是難點(diǎn)。 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。對于改進(jìn)安裝座的結(jié)構(gòu)，目前采用較多的方法是將導(dǎo)軌的安裝面設(shè)計(jì)為直角形，圖 321 所示，或者沉槽形式，設(shè)計(jì)時(shí)提高導(dǎo)軌靠面和安裝面的平面度和二者之間的垂直度要求，并提高兩根導(dǎo)軌安裝靠面的平行度要求。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。但是由于加工誤差和零件本身的工藝性問題，安裝座的導(dǎo)軌安裝面和靠面不可能整個(gè)尺寸范圍內(nèi)全部達(dá)標(biāo)，因此避免不了在導(dǎo)軌安裝時(shí)進(jìn)行小范圍內(nèi)修調(diào)，這就只能使用外在工具解決。 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。對于導(dǎo)軌沿導(dǎo)軌靠面出現(xiàn)的安裝誤差或者導(dǎo)軌靠面的加工誤差，雖然也能通過刮研和添加墊片解決，但由于螺釘施加的是 Z 向的壓力，這個(gè)方向主要是摩擦力，相對較小，因螺釘和螺孔之間有較大間隙（相對于精度要求），當(dāng)滑塊帶動(dòng)平臺(tái)在導(dǎo)軌上反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，易造成導(dǎo)軌側(cè)向移動(dòng)，使原來調(diào)整的精度丟失，因此必須找到一個(gè)能夠保持精度的方法。 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。在安裝導(dǎo)軌時(shí)，可以一邊用千分表測量兩導(dǎo)軌的平行度， 一邊擰緊壓塊上的螺釘，直到達(dá)到平行度要求為止，螺釘最好加彈墊圈以防松動(dòng)，壓塊的間距可以根據(jù)實(shí)際確定。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。即使導(dǎo)軌使用后需要重調(diào)精度，也可以很易易解