走向大:大型自動化設計

隨著自動化的要求越來越高，需要更堅固的材料和更大的設備。在這篇文章中，我們回顧了在大型製造機器的設計階段要考慮的大型自動化設計技術。

大XY表所需的性能

·由於許多高精度XY表在市場上作為標準項目可獲得，因此在生產技術方麵，它們可被稱為已建立的技術。在本例中，為實現大尺寸(長行程)單元的高速驅動和高精度加工，在市售項目的基礎上增加了以下要求:

• 支撐大而輕的活動體
• 由對長期環境波動(如溫度變化和振動)不敏感的材料製成
• 材料和結構適合高精度加工

·為了滿足這些要求，我們使用花崗岩開發了自己的模型，而不是采用鋼基材料製成的市銷XY表。

大型XY表的設計要點

大型自動化設備的設計者應該通過承認以下幾點來考慮設計過程。

1. 重要的是要選擇一種結構材料，它對熱位移和振動不敏感，同時隨著年齡的增長而退化最小。
   說明:花崗岩是精密測量設備的麵板上使用的石材，具有前麵列出的特點。
2. 高剛性結構(自重撓度最小)
3. 結構設計允許在組裝過程中輕鬆精確調整
   產品描述:花崗石經精加工後，通過超精密加工，調整其平整度、垂直度、平行度。
   下圖二為1.4m長的直線導軌截麵形狀精度。底部參考平麵相對於頂部的平行度為0.003;側參考平麵相對於軌道側麵的平行度為0.008。
4. 選擇便宜的組件與大型設備設計兼容

花崗岩的特征

大XY工作台采用的花崗岩石材具有老化退化最小、熱膨脹率小、減振性能好等優點，但材料強度小於金屬，在抗彎剛度方麵存在弱點。因此，我們需要開發一種使用花崗岩來增強結構剛度的技術。

優點:

1. 隨年齡退化最小
2. 熱膨脹率低
3. 吸振特性

缺點:

1. 材料強度低

高剛性結構

-圖1為a直線導向機構適用於XY工作台設計的一般加工尺寸(加工麵積相當於A4到A3尺寸)。由於采用氣動靜壓軸承，其軸承形狀如圖1所示。

-如果在不修改結構的情況下增加設備尺寸，載荷會使兩個軸承之間的桌麵產生相當大的變形。結果會出現以下問題:

(1)直線運動誤差
(2)工作台台麵變形導致工件彎曲
(3)台麵變形導致氣動軸承不穩定而引起的振動

—此時，驅動台中心的變形體積(撓度)與兩導軌之間距離的立方成正比增大。(圖2)

臨界點的最大撓度:

W:重量，L:梁長，E:楊氏模量，I:第二慣性矩

—在本例中，在兩個滑動導軌之間安裝一個輔助導軌，以盡量減少工作台重量引起的偏轉。(圖3)

-中間的輔助導軌不能作為直線運動的軸承。它隻是從底部支撐和加強移動的桌子。

—對於大型自動化設備，注意底座的平整度或輕微傾斜都會影響裝配精度。

有各種各樣的設計技術可以用於大型自動化設計。我們希望這篇文章能啟發你未來的設計!一定要看看各種各樣的三角組件為了你的設計。