咨询热线:
0577-62699858
0577-62699858
精密位移平台在导体芯片切割控制精度要求非常高，目前国内基本上用的基本上都是进口设备。此为我公司为某半导体厂家开发的设备。
1、系统选型
X轴负载重量Mx：
20.2kg
Y轴负载重量My： 2.9kg
滚轴丝杠螺距P： 5mm
额定转速： 3000(min-1)
摩擦系数： μ
=0.2
机械效率： η=0.9
加速时间： t=0.01s
负载速度： VL=15m/min
惯量、扭矩计算
（1）惯量计算
X轴负载惯量：Jx=Mx(P /2π)2
=
20.2×（0.005/2×3.14）
= 0.128×10-4
kgm2
Y轴负载惯量：Jy=My(P/2π)2
=2.9×（0.005/2×3.14）2
= 0.0184×10-4
kgm2
滚珠丝杠： J2 = πρLBDB4/32
= 0.405×10-4 kgm2
X轴电机负载惯量： JLX = Jx+
J2=0.533×10-4 kgm2
Y轴电机负载惯量： JLY= Jy+ J2=0.4234×10-4 kgm2
400w电机惯量：Jm4=
0.26×10-4 kgm2
750w电机惯量：Jm7=0.87×10-4 kgm2
（2）扭矩计算
由于需要的行程速度是100mm/s到150mm/s，这次速度将以250mm/s=15m/min来计算。
电机转速：NL
= VL/P=15/0.005 = 3000（min-1）
= 3000 × 2π / 60=314 rad
加速度：a+ = NL/t =3140
rad/s2
X轴负载转矩：TLX=μMgP / 2πη
=0.2×20.2×9.8×0.005/2×3.14×0.9=0.035
Nm
Y轴负载转矩：TLY=μMgP / 2πη
=0.2×2.9×9.8×0.005/2×3.14×0.9=0.00304
Nm
X轴启动转矩：Tpx = (JLX + Jm7)●a+ + TLX
= 0.441 + 0.035 = 0.476
Nm
Y轴启动转矩：Tpy = (JLY + Jm4)●a+ + TLY
= 0.215 + 0.00304 = 0.218
Nm
X轴制动转矩：Tsx = (JLX+ Jm7)●a+ - TL
=0.441-0.035=0.406Nm
Y轴制动转矩：Tsy =
(JLY + Jm4)●a+ - TL
= 0.215 - 0.00304 = 0.212
Nm
通过以上的计算选用的是松下MHMD400w和MSMD750w的交流伺服电机，该型号输出惯量适合，运行更平稳。X轴用的是750w的伺服系统，额定扭矩为
2.4Nm；而Y轴用400w的伺服系统，额定扭矩为1.3Nm；这两款的额定转速都为3000rps；所选伺服的惯量及扭矩都能使载体平稳的运行。
（3）盘式电机选型
由于在盘式伺服上要放的是一个铝制的圆盘，圆盘规格(R=150mm
M=1kg 实心)：
圆盘惯量J=1/2×M×（D/2）²=1/2×1×（150/2）²=0.0028125
kgm2
扭矩T=角加速度a×惯量J
圆盘转π/2需要的时间是4s 平均角速度V=π/2÷4=0.3925rad/s
则
角加速度=角速度V/加速时间t=0.3925×0.01=39.25rad/s²
则
扭矩T=39.25×0.0028125=0.1104Nm
由于惯量要匹配，盘式伺服承受物体的惯量和盘式伺服自身的惯量的比例在1：10之内是理想的，所以选的精密位移平台盘式伺服ND110-50F自身的惯量是0.00034
kgm2、额定扭矩是2.4Nm大扭矩是7.2Nm、回转速度是5rps、分辨率是720000
ppr。该盘式伺服的定位精度是±90s，重复定位精度是±18s，外加绝对值选项定位精度可达±15s、重复定位精度±1.8s。
360度=1296000s
圆盘周长 L=πR=3.14×150=471000um
则角度1s=0.363um弧长
所以当定位精度为15s时圆盘的弧长精度可达到5.445um。
