【正文】 。這種方法可以有效地阻止導(dǎo)軌側(cè)移，而且在導(dǎo)軌安裝時極易調(diào)整精度，特別是局部偏差，極大減少刮研的麻煩。 我們在導(dǎo)軌另側(cè)安裝多個壓塊解決這個問題，如圖 322 所示。 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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。在導(dǎo)軌安裝的時候，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。 解決這個問題，可從兩方面入手： 1）改進導(dǎo)軌安裝座的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 2）使用外在工具調(diào)整。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。導(dǎo)軌安裝時主 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。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，但有一個弊端就是孔軸形面加工難度大。鏟刮修磨調(diào)整局部精度效果很好，但是耗時，而且需要一定的經(jīng)驗。傳統(tǒng)的方法有：加墊片、修磨（或鏟刮）、銷定位、形面定位。由于絲桿只有兩個支撐座，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。構(gòu)件精度高若裝配不好不僅不能得到很高的運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。 圖 319 馬達托架剖視圖 圖 320 馬達托架立體圖 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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，以及承載這幾個構(gòu)件的導(dǎo)軌安裝座。 由于電機是由螺釘連接在馬達托架上，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（論文） 30 采用如圖 319，Φ 35， Φ 50 的階梯孔中 Φ 50 的孔為電機的定位孔，給予 0～ 的公差來保證電機安裝圓面和馬達托架的緊密配合，由于電機軸線的定位由 A 面和 B面決定，所以為保證電機軸和絲桿軸的同軸 度，在此有形位公差的要求來保證安裝。 圖 318 導(dǎo)軌靠面清角 由于導(dǎo)軌安裝兩靠面在加工時會有微小的圓角，會影 響導(dǎo)軌的安裝，所以在設(shè)計上設(shè)計切出一個 1mm 矩形槽，如圖 318，杜絕過渡圓角，保證導(dǎo)軌的安裝。絲杠支撐座安裝面的設(shè)計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)計進行平面度的要求和相對于底面的平行度的要求。要求兩導(dǎo)軌相對平行度 3μ m。 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，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，查機械設(shè)計手冊，平面度標(biāo)為。 圖 314 XY 移動平臺 1—— 電機； 2—— 馬達托架； 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。另外在平臺上還要裝有零位傳感器，以便于機器回零點，結(jié)構(gòu)和限位傳感器的方法相同。 由于本設(shè)備在工作時工作平臺是高速運行的，所以在平臺的 XY 兩層平臺均安裝有防護裝置。 安裝平臺的設(shè)計關(guān)鍵在于電機軸，絲桿軸在同一直線上，所以固定軸承座、伺服電機托架座、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軸和絲桿軸的同軸度。 因為機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、聯(lián)軸器和絲杠螺母機構(gòu)在工作臺一側(cè)平行布置，如圖 313。 XY 二維運動平臺安置在機架中層板上。 XY 平移臺的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)前面的方案論證選擇伺服電機作為動力源，需要將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。負載扭矩 rmsT可用公式（ 319）計算： 2rms W g d dT S??? ? ?? ? （ 319） 式中： W —— 負載質(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（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? ? ? ? ? 查富士電機選型手冊， GYS401DC2T2 和 GYS751DC2T2 均滿足要求，GYS201DC2T2 不滿足要求。 （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)不超過電機額定轉(zhuǎn)矩的 80%。 123()2 10U W W g ST ??? ? ??? ? ? ? （ 316） 123()2 10F W W g ST ? ??? ? ? ??? ? ? ? （ 317） 式中： 1W —— 負載質(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（論文） 24 ?—— 驅(qū)動系統(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。 利用下列式（ 315）計算加減速時間常數(shù)： ()9 5 .5 ( 0 .8 )U L MaM A X U FJ J Nt T T T??? ? ? ? ? （ 315） 式中： MJ —— 電機慣量 /（ 2kgcm? ）； N—— 電機設(shè)定轉(zhuǎn)速（ r/min），此處為 3000r/min； MAXT —— 電機最大轉(zhuǎn)矩（ Nm? ）， UT —— 非平衡扭矩（ Nm? ）， FT —— 摩擦扭矩（ Nm? ）。 將表 1 數(shù)據(jù)代入公式（ 314）中可得： 3 4 2 4 10 372 432RJ k g c m k g c m?? ? ?? ? ? ? ? 故 U 軸的負載慣量 ULJ 為： 220 . 1 6 0 . 4 4 0 . 6U L T RJ J J k g c m k g c m? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查詢富士 FALDicW系列 GYS型交流伺服電機選型手冊，負載慣量倍率應(yīng)為推薦負載慣量比的 20倍以內(nèi)（部分型號 30倍以內(nèi)，但是一般情況負載慣量比越小越好），因此伺服電機慣量最小為 2kgcm? ，可以選擇 GYS201DC2T2 、GYS401DC2T2和 GYS751DC2T2。 X 軸的主要負載機規(guī)格見下表 317 所示。 （二）伺服電機品牌系列的確定 對比了國內(nèi)外幾個主要的專業(yè)伺服電機品牌及其產(chǎn)品，如：安川、西門子、富士、三菱等，并對 LED 芯片行業(yè)設(shè)備通用電機品牌做了調(diào)研之后，結(jié)合本 LED 檢測機要求和結(jié)構(gòu)尺寸空間，最終在綜合考慮性能和價格的基礎(chǔ)上選擇了富士 FALDicW 系列小慣量 GYS 型交流伺服電機（富士電機選型手冊），其額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min，這種電機具有調(diào)試簡單、慣量小、并能最大限度抑制機械振動等優(yōu)點。 而為了滿足設(shè)備各部件運動 軸的快?？靻拥瓤焖夙憫?yīng)要求，電機還應(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間常數(shù)，同時，還要有較長時間的過載能力，以承受頻繁啟動、正反轉(zhuǎn)和制動。 （一）電機選型依據(jù) 為了達到芯片的高精度定位、快速檢測，檢測機要具有非常好的快速響應(yīng)能力，急停和急啟動，因此加在電機軸上的負載慣量的大小將直接影響電機的靈敏度和整個伺服系統(tǒng)的精度，所以檢測機伺服電機的設(shè)計選擇是根據(jù)負載來定。 通過分析檢測機二維運動平臺的 2 個運動軸，可以發(fā)現(xiàn)最具代表性是下部的 X 軸。確定了伺服電機之后，其相應(yīng)的伺服驅(qū)動器就可以很方便的確定。 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）。從式 312看出壽命時間遠遠大于設(shè)計壽命時間，符合設(shè)計要求。 KmPcCf fffwCTH 6333 2 5 ??????????? ?????????????? ???? （ 311） 式 311 中： L—— 額定壽命； C—— 基本動額定負荷； Pc—— 負荷計算值； 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—— 負荷系數(shù)（表 315）。因此 ,作為計算 LM 滾動導(dǎo)軌的使用壽命的參考，使用以下規(guī)定的額定壽命。 表 312 靜態(tài)安全系數(shù)的基準值 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（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； 徑向負荷計算值 PR=。在選擇型號時 , 請確認其最大負荷（不管是起動還是停止）是否適合。 圖 38 剛性數(shù)據(jù) 計算作用在 LM 滾動導(dǎo)軌上的負荷時 , 首先要求出計算壽命時所需的平均負荷與計算靜態(tài)安全系數(shù)時所需的最大負荷。圖 38 中表示了在 4 方向等負荷情況下，普通間隙與 C1 間隙、 CO 間隙時剛性值的差異。（剛性值可以用以下算式求得。選擇徑向間隙（予壓）： C1 間隙（輕予壓）；考慮予壓時的使用壽命：（輕予壓時不考慮）。 表 311 徑向予壓的種類 導(dǎo)軌滑塊選擇與計算： 根據(jù)使用條件和尺寸初選 SSRXV 型；如圖 37 計算外加負荷，式中 m=25Kg；g=；得出 P1P4(max)=； P1P4(min)=0N；作用等價負荷大小 250N； 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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。 導(dǎo)軌設(shè)計與選型 圖 36 徑向方向需要高剛性時使用的 2 軸場合 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 37 外加負荷計算方法 使用條件： 根據(jù)本機器的要求設(shè)定導(dǎo)軌滑塊的使用條件：