插件机工作台精度分析

插件机工作台精度分析

插件机设计要求工作台在 X、Y 两方向上定位精度为 ±02.0mm 。转台的转动定位精度为 2.0° 度。为保证工作台的定位精度要求,需要对工作台各部分的误差进行分析。

影响工作台两轴方向定位精度的因素主要包括:滚动导轨的行走平行度精度,滚珠丝杠的轴向变形量,轴向传动的原理误差。 导轨的行走平行度误差指当导轨滑块行走一段行程,滑块的上表面和侧面与导轨基准底面和基准侧面之间的平行误差。插件机设计选用的直线导轨是 HIWIN 微小型直线导轨 MGW系列 MGW9H 滚动导轨,其精度等级为 H 级,导轨长度为 700mm,所以其行走平行度精度为 14 μm ,在导轨轴向上引起的轴向误差为 0.1 μm。由插件机滚珠丝杆选型可知,滚珠丝杠轴向变形的总误差ΔL =ΔL1 =0.01579mm。工作台 X、Y 两轴方向移动选用的电机为 90BF001 型三相反应式步进电机。该步进电机的步距角为 5.1° ,所选丝杠的导程为 5mm,每接收一个脉冲,丝杠的相应的轴向移动位移量 S1= 5.1° ×5/ 360° =0.02083mm,工作台要求的 PCB 板通孔规格最小间距为5mm,即要求工作台每次需要移动的轴向距离为 5mm,每次移动这个距离需要脉冲数为 240.004 个,取整需要 240 个,则第一次轴向移动的原理误差为δn1 为0.00008mm,每次轴向移动该误差都会累加,计算得当轴向运动 261 次时会多一 个 脉 冲 : 则轴向移动产生的原理误差最大值为第260 次移动的误差 :δn =0.0208mm。由于设计的 LED插件机的 PCB规格最大尺寸为170mm,通孔间距最小为 5mm,所以 PCB板横向通孔数最多为 34个,插件装置完成一行通孔插件后,会回到起始位置重新定位,在轴向方向移动 34 次,第 34 次轴向移动误差累加最大值为 0.0028mm。

旋转电机选择深圳雷塞的两相步进电机 86HS85,步距角为 8.1° ,转台要求每次旋转的角度为 90°,转台每次转动要求的角度需要 50 个脉冲。由此可知,转动过程没有原理转动误差,可以控制脉冲数实现转台的转动角度要求。减速装置采用同步带一级减速。由于同步带近似于齿轮啮合,不造成失步的话,不会产生传动误差。被加工工件 PCB 板安装在工作台转盘上,采用两个定位销对PCB板进行定位,定位孔与定位销的配合间隙以及两个定位销中心距的误差都会影响定位精度。目前,采用一个圆柱定位销和一个销边定位销的两孔定位方案应用最广,防止 PCB 板定位孔无法装入定位销的情况,补偿中心距偏差。定位销属于标准件,根据国标圆柱销:GB/T119.1-2000,圆柱销的标记为:销GB/T119.1 6 h5 × 30,定位销尺寸及定位误差为:如图所示:

定位销定位误差
定位销定位误差

圆形销公称直径 d =6mm,公差为 h5,长度 l=30mm。

销边定位销宽度 b=2mm,B= d-2=4mm;LED插件机设定的 PCB规格最大尺寸为 170mm。定位孔与定位销采用的间隙配合,配合为 H6/h5,最大间隙为Δmax = Dmax – dmin =15μm , 两定位孔中心距为160mm , 偏差为±δL = ±005.0μm 。最大角偏差 α=arctg(Δmax / L)≈00537°。

由以上分析可知:工作台总位移误差:
δy =0.0028mm+0.0001mm+0.01579mm=0.01869mm
满足工作台定位精度 ± 0.02mm。
工作台总转角误差:
δθ = ±0.00537°
满足工作台允许的转动误差 0.2° 度,所以该工作台的设计方案符合要求。

插件机工作台
插件机工作台

以上内容详细说明了插件机工作台精度分析 ,插件机设计的工作台可以 X、Y 方向移动,工作台圆盘可以旋转。对工作台的结构进行设计,提出了工作台系统的传动方式,以及工作台各部分组件的设计和选型,并对其各部分进行校核,以满足工作台的精度要求。

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