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標題: 〖實例16〗簡單直線滑臺的設計 [打印本頁]
作者: 鬼魅道長 時間: 2015-1-14 10:00
標題: 〖實例16〗簡單直線滑臺的設計
〖實例16〗簡單直線滑臺的設計
直線滑臺是工業應用里比較廣泛的一種典型機構。
1. 問題描述
想設計一個直線運動機構，負載2Kg，中等速度，往復行程大約120mm，除原點外有3次停留，定位誤差0.1mm左右，初步考慮使用步進電機驅動絲杠來完成，有哪些需要注意的地方？另外還有別的更好更便宜的方案嗎？
2. 討論
電機+絲杠的組合在直線運動單元中應該是應用最廣泛的一種，其原理不用懷疑，但選用何種絲杠卻應該考究一下。提問者說，在一些產品的標準件書上看到絲杠分精密滾珠絲杠、壓軋滾珠絲杠、30度梯形絲杠三種，但不明白這幾種絲杠具體有什么區別，以及其分別應用的場合。
甲回答說，前兩種都是滾珠絲桿：最初滾珠絲桿的絲桿體用圓鋼切削成型，因切削表面光潔度不夠，再用成型砂輪磨出螺旋槽。后來工藝發展，絲桿體可以不再需要切削，直接壓軋而成，并且壓軋后具有相當的精度尺寸和光潔度，在沒有很高精度要求的場合，可以直接使用，于是就有了“壓軋滾珠絲杠”這一種類；目前壓軋工藝制作的滾珠絲桿體還不能達到很高精度，精密滾珠絲杠還必須采用磨削工藝，滾珠絲桿的螺母螺旋槽和絲桿螺旋槽間置有鋼球，把螺母和絲桿間旋合移動從滑動變成了滾動，所以可以高速輕巧動作；30度梯形絲杠是傳統的機械結構，普通車床的絲桿就是很好的例子。
乙補充說，方便起見，這次的設計應以滾動直線導軌配合滾珠絲桿為宜；直線運動器件和滾珠絲桿都可以很方便在市場購得，東西小，所費也有限；如果采用滑動導軌和30度梯形絲杠，不會有現成的，恐怕都要設計和逐一加工出來，費時費工，代價也許更高。況且精度要求并不高，一些便宜的絲杠和導軌都可以達到要求。
甲給出了如圖16-1的設計方案，并解釋說，導軌用了兩根表面淬火，磨削后鍍硬鉻的光桿，配合加長直線軸承，滑塊和導軌支架用硬鋁塊以線切割制作；絲桿用市售普通M12X1.75三角螺紋螺柱改制，螺母用青銅相配，絲桿與支座間用618系列的深溝球軸承支承，51000推力軸承和圓螺母消除軸向間隙；光桿的價格約100元/米，直線軸承幾十元一個，軸承幾元一個，加上其它，代價不會超過500元，這樣的結構，完全可以適應要求的工況并有極長工作壽命。
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提問者擔心三角螺紋的牙型不規范，且螺距較小，運動起來速度不太理想，甲回應說如果有這樣的擔心，可以做一根4頭的，導程7mm，應該夠了，也比較適合步進馬達傳動。
丙同意甲的觀點，牙型在這種輕負荷場合關系不大，為加工方便，仍以普通三角為宜；行程控制應該和用滾珠絲桿一樣，差別在滾珠絲桿可以預緊消間隙，而在這里的普通螺紋配合有間隙，正反轉有空檔。但達到工況所要求的精度不會有問題；即使增加一個消除螺紋配合間隙的結構，也是低代價和容易的；4個位置，兩端可以用止位擋塊。中間兩個只好按計算的步進電機步數了。用步進電機，無反饋，丟步在所難免。每次循環后清零應無大礙。
丙同時提出，這樣低的精度要求，使用電機+絲杠的組合怕是浪費了，不若使用氣缸驅動更為便宜。二個很便宜的定位氣缸定兩個位，終點用擋塊，起點當然什么也不用了。氣缸的總價格不會很高。另一種選擇是一種行程125mm的氣動滑臺，又簡潔又便宜，只是定位精度問題需要考慮。使用磁性開關和三位五通閥結合，由磁性開關響應時間不大于0.3毫秒和三位五通閥電磁鐵最短勵磁時間0.05秒看，雖精度較差，但只要重復性好，也許可用。而帶有傳感器的精密氣缸價格太高。
丁說，若擔心精度問題，其實還可以用步進電機驅動固定在工作臺上的同步帶，使用直線導軌導向，每次回原點清零，定位誤差可以確實地控制在0.1mm之內。
3. 結論
因為身處微電子行業，需要設備具有快速響應和運行能力，最終提問者采取了甲的最后一套方案，實際定位精度在±0.02左右，完全滿足要求。這套設計因為要求極低，所以把成本放在了第一位，如果精度要求很高的時候，則電機+滾珠絲杠+直線導軌的組合就不能避免了，加上合適的傳感器，效果非常好，裝配時再調整好平行度和間隙，就可以達到很高的精度。
https://zhuanlan.zhihu.com/c_1051171562501287936
作者: lbbmx 時間: 2015-1-14 10:29
案例分析，道長真給力。我們一般用壓軋滾珠絲杠，便宜呀。
作者: LXK445604 時間: 2015-1-14 10:45
簡單實用的結構，精典的案例分析，通俗易懂的對話講解，這個值得頂！
作者: peace80 時間: 2015-1-14 11:00
小滑臺大學問啊，這里面涉及機構、材料、氣動、傳感、電磁、伺服步進等知識。
作者: 水水5 時間: 2015-1-14 11:08
4頭的三角螺紋得專門加工吧，成品不好買吧？
我覺得還是梯形絲杠更合適，這個市場上應該比4頭的三角螺紋常見的多。
作者: 925269815 時間: 2015-1-14 11:08
感謝道長，案例分析很好，很實在
作者: 天達國際 時間: 2015-1-14 11:48
案例學習比自己看書研究價值高，謝謝
作者: bruciegao 時間: 2015-1-14 12:17
想問 一個速度也是要考慮進去的，還有一個螺桿壽命
作者: 風雨1998 時間: 2015-1-14 13:23
感謝分享。 對各種傳動機構的精度不了解咋辦
作者: liuyanxue 時間: 2015-1-14 14:55
望大師案例可以出的多些快些 很給力
作者: silencemay2015 時間: 2015-1-14 15:23
這——買一個才幾十塊錢，還要設計？
作者: 翱翔天際 時間: 2015-1-14 16:53
分析得細微入理！
作者: shiwandou 時間: 2015-1-14 19:32
這個案例很經典，值得學習，常用的直線滑臺方案。
作者: ananc7 時間: 2015-1-14 20:49
那請問靜音絲桿又是怎么一回事呢？
作者: 橋明 時間: 2015-1-14 21:21
案例經典，值得頂的作品。
作者: xiaotiexia 時間: 2015-1-14 21:34
好專業！分析的好透徹！
作者: 中山華生 時間: 2015-1-15 09:50
做一根4頭的，導程7mm?那我請問螺距多少?導程=線數x螺距
作者: 中山華生 時間: 2015-1-15 09:53
我弄錯了,原來螺距=1.75mm
作者: qq820647955 時間: 2015-1-15 10:11
學習了、。。
作者: electrode11 時間: 2015-1-15 11:47
分析的很好，對絲杠用推力軸承預緊不是很了解啊，基礎不牢
作者: 浪人tjl 時間: 2015-1-15 12:44
學習了
作者: 劉永青87 時間: 2015-1-15 21:10
這樣必看參考書學的更加實際和實用
作者: 倚竹凌霄 時間: 2015-1-15 21:35
大俠經驗豐富，思路清晰，希望大俠以后能經常分享一些此類經典案例，讓我們這些初學者漲漲見識！
作者: 小冬張 時間: 2015-1-15 21:46
謝謝分享 ，受教了
作者: 破刀屠神 時間: 2015-1-15 21:57
很好
作者: unkill 時間: 2015-1-16 14:35
贊，每例都追，都認真細讀。謝謝道長
作者: RAJRLZD 時間: 2015-1-17 08:15
用甲的方案精度能達到+-0.02覺得懷疑，普通螺紋傳動？
作者: tiandiyun 時間: 2015-1-17 08:55
不錯的分析，到位
作者: 汪文博 時間: 2015-1-17 09:55
liuyanxue 發表于 2015-1-14 14:55 
望大師案例可以出的多些快些 很給力
如有一定精度要求，如何保證自制圓柱導軌和滑塊無間隙。兩導軌平行度如何保證，為何不買現成的直線導軌。
作者: 一展刀鋒 時間: 2015-1-17 11:28
本例聯系 道長前面的一起看效果應該更好
作者: icedtan 時間: 2015-1-17 12:51
對精度表示懷疑
作者: 變形金剛oo7 時間: 2015-1-17 13:13
米思米有現成的機構賣
作者: gyq720 時間: 2015-1-18 10:19
絲杠用慣了，會考量這樣子嗎
作者: 蝸牛也很牛 時間: 2015-1-19 00:56
我們經常用當這些用thk的線軌，真心貴
作者: 勇往直前82 時間: 2015-1-19 20:01
很好的設計思路，值得學習！
作者: 有你真好2014 時間: 2015-1-19 21:12
收藏了，值得學習
作者: 機器狼 時間: 2015-1-19 21:36
想起自己在機床廠用表打線軌和絲桿的日子
作者: 錢塘小春 時間: 2015-1-20 10:22
我看過一個同步帶滑臺，用兩個槽輪，卡在兩個光軸之間，穩定性相當好
作者: 我愛9580 時間: 2015-1-20 14:09
案例分析，道長真給力。我們一般用壓軋滾珠絲杠，便宜呀。
作者: 一天八小時 時間: 2015-1-20 16:42
在選擇馬達的時候，速度和定位精度是互相制約的，比如定位精度±0.1mm, 共0.2mm，要想達到這個精度那么步進馬達的每一步前進大約至少要0.02mm吧，那么如果對于移動速度也有要求，比如一秒鐘走50mm，就是2500步，市場上是否能找到一秒能轉超過2500步的步進電機呢？小弟新人，還請給位老師解答，謝謝。
作者: js20060000 時間: 2015-1-20 17:12
分析的很到位啊！
作者: 曾經我愛你 時間: 2015-1-20 17:27
學習了
作者: 古晨1100 時間: 2015-1-21 21:48
謝謝樓主
作者: 藍zuzu 時間: 2015-1-22 11:02
路過
作者: scxhm 時間: 2015-1-28 09:54
一個小小的滑臺道理還真多
作者: liupt888 時間: 2015-1-30 17:21
感謝樓主，受教了
作者: jiaqs2014 時間: 2015-1-30 18:46
收藏下啊
作者: 機械結構-彎月 時間: 2015-1-31 10:23
小菜鳥學習了
作者: d414162 時間: 2015-2-1 13:04
大贊啊
作者: 自然力量 時間: 2015-2-1 13:13
以前用光軸做導向軸的，光軸買現成，氣缸驅動升降臺
作者: 千里馬好 時間: 2015-2-2 14:03
案例分析很好鬼魅道長道友
作者: 原始人的錘子 時間: 2015-2-2 15:20
每次看下都感覺有所收獲
作者: yezhubenyue 時間: 2015-2-2 16:07
xiexie
作者: 非標UFO 時間: 2015-2-3 13:49
帶步進電機的直線模組，行程500，價格600我買過一套哈哈
作者: kzj61007 時間: 2015-2-3 14:40
這是個好帖子，果斷收藏
作者: 8086cpu 時間: 2015-2-5 15:46
這個實例真是好極了，深受啟發，謝謝樓主！
作者: chengzhi1986 時間: 2015-2-5 21:21
導桿用一根不是更節約成本嗎/
作者: bbk1 時間: 2015-2-6 09:49
很實用的東西。支持。
作者: 想這好 時間: 2015-2-6 10:00
學習了
作者: hmhnh 時間: 2015-2-6 10:31
機械就應該細化結構利弊，但看書太頭疼了，還是大俠這樣整好，贊一個
作者: 新新額 時間: 2015-2-6 10:58
非標UFO 發表于 2015-2-3 13:49
帶步進電機的直線模組，行程500，價格600我買過一套哈哈
真便宜，以前去買過不帶伺服電機的直線模組都至少要1千多，而且行程才200的。想問下大俠哪里有這東西賣，有機會我也可以去 買幾套。小弟在佛山這邊。
作者: 宇越yy 時間: 2015-2-6 19:48
跟著學習
作者: 黃河源 時間: 2015-2-7 08:15
性價比是第一位的
作者: kingtigerfxp 時間: 2015-2-7 14:55
望大師案例可以出的多些快些 案例學習比自己看書研究價值高
作者: cc_edmend 時間: 2015-2-7 15:25
學習學習
作者: kptang 時間: 2015-2-7 15:36
漲之勢啦~~~~~~~~~~
作者: 李澤 時間: 2015-2-7 21:04
先下載再看
作者: 羊白老 時間: 2015-2-8 13:03
作者: wangbenyang 時間: 2015-2-8 14:03
不錯
作者: yancnc 時間: 2015-2-9 10:12
利用同步帶把電機的運動轉換為直線運動，適用于負載小 速度塊 精度要求較高（+-0.02mm）的場合且造價低，用于這種場合再合適不過了。現在軋制滾珠絲杠的價格與梯形絲杠的價格相差很小，如果不要求自鎖的情況下建議使用滾珠絲杠，畢竟滾珠絲杠效率高很多。
作者: free 時間: 2015-2-9 15:25
支持樓主
作者: scuxyz 時間: 2015-2-9 22:00
定位精度最好采用二次定位
作者: 黑白先生 時間: 2015-2-9 23:41
謝謝洗了一次腦.
作者: yunpppl000 時間: 2015-2-10 23:08
學習了
作者: 變形金剛oo7 時間: 2015-2-11 11:26
學習了
作者: shideen 時間: 2015-2-12 14:37
個人覺得氣缸現在沒有優勢。。
作者: 蕭mj 時間: 2015-2-12 17:16
感覺比直接看書要容易明白一點，頂
作者: 蟑螂_2012 時間: 2015-2-13 00:52
有條理，分析透徹
作者: 王蒙0000 時間: 2015-2-13 08:08
又學習了，謝謝大俠分享經驗啊
作者: swjkyo 時間: 2015-2-13 12:28
| 簡單實用的結構，精典的案例分析，通俗易懂的對話講解，這個值得頂！感謝分享 |
作者: shanchangzheng 時間: 2015-2-13 17:24
針對使用情況我從人工、加工成本上說明下，我感覺這樣的結構也不是優的。
1.行程長度只有120mm,支撐端軸承位可以去掉。
2. a、兩端鋁件需要加工，需要采購鋁料----下料---銑削---線切割加工---線切割加工，部設計門多、周期長。
b、線切割加工中心距和軸承孔位精度不高，不過考慮實際運用精度不高也沒有太大影響。
c、中間安裝螺母的矩形塊，可能原料的尺寸比支撐端的料要大，這就會造成原料采購規格多一種，加工也麻煩，需要鏜或者線 切割，成本高。
所以考慮：
1、 兩端導軌支撐 采用圓形直線導軌鋁座，是標準件，易采購，精度高。如果空間夠的話可以采用帶鋁托導軌，負載更好（不過最小規格的好像是SBR16的）。
2、支撐絲桿部分采用帶座軸承，看圖上比例，尺寸是可以的。
3、中間螺母固定采用一塊鋼板，選用滑塊（方形），與鋼板連接，精度不嚴的話，鋼板10mm 厚可以火焰切割直接用，不加工，后期發黑看不出來。
請大家指正！
作者: 無敵小蔣 時間: 2015-2-13 18:11
好東西，先收藏，謝謝樓主
作者: 長槍破空 時間: 2015-2-14 08:40
以前設計過，差不多就是這樣
作者: mrplplplpl 時間: 2015-2-14 08:50
謝謝樓主的帖子,學習了
作者: lisheng268 時間: 2015-2-16 15:40
仔細研究研究
作者: 風一樣的神 時間: 2015-2-16 16:56
值得借鑒學習
作者: qiushui1688 時間: 2015-2-19 08:16
很有實用性！謝謝分享！
作者: 在別處chen 時間: 2015-2-19 17:33
我是機械設計的，不懂電氣，學習了！
作者: whb636918 時間: 2015-2-21 07:37
很好的設計十解說
作者: hawk23 時間: 2015-2-25 12:19
前段時間看了道長的這篇帖子，并未引起很深的思考
但因為年前的一個項目，我再看這篇帖子的時候，有了一些想法
不是關于滾珠絲杠的，而是關于同步帶傳動的
有一臺小設備需要改造，小設備上用了一個同步帶驅動的滑臺
滑臺運行的時候，再回程的時候出現爬行
后來拆開防塵罩，發現如下問題：
1. 同步帶沒有張緊，且電機支架長時間未重新張緊，同步帶松弛，回程時同步帶與帶輪之間有滑動
2. 滑臺固定在同步帶上層，而回程時，同步帶下層受拉
如果重新張緊皮帶，問題應該可以解決
現在想請教下，在設計同步帶的時候，固定端在上層和下層有區別么？有專門做過這個研究的嗎？
作者: zhancaijinbao 時間: 2015-2-25 18:22
從頭看到結尾，對我這種新人很有幫助，謝謝樓主
作者: qq38829895 時間: 2015-2-25 20:00
銅套的磨損是否要考慮？
作者: stoplonely 時間: 2015-2-28 17:04
經典絲桿機構。
作者: liao123 時間: 2015-3-15 15:59
學習了
作者: 降臺詩春 時間: 2015-3-16 08:30
學習后感覺受益匪淺
作者: dotaman 時間: 2015-3-19 16:41
拿板凳學習。
作者: wyg20140218 時間: 2015-3-30 21:05
"即使增加一個消除螺紋配合間隙的結構，也是低代價和容易的；"
多頭螺紋的自鎖性是低于單頭螺紋的。一般這種場合是螺母與螺桿配對加工的，存在一定的間隙是不可避免的。常用的消除間隙的方法是1.用兩個螺母對頂；2.采用彈簧墊；3.采用止動墊；4.涂粘合劑。但是這是在固定的時候用的吧。文中提及的增加一個消除螺紋配合間隙的結構指的是在動態的情況下吧？一時想不起這機構該如何做，能不能再介紹一下？
作者: 1115432780 時間: 2015-3-30 21:35
分析受教了
作者: wo103838 時間: 2015-4-3 13:59
道長什么時候更新下一波，期待，哈哈
作者: skyyun 時間: 2015-4-5 12:25
好帖，學習了，不過看回帖內容，感覺如果不是保持靜止支持力的話，還是不推薦t型絲桿，傳遞效率太低了。
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