耦合可以消除傳輸錯(cuò)誤

馬薩諸塞州牛頓- 為了跟上數(shù)字光學(xué)掃描領(lǐng)域的最新成像技術(shù)，大型專業(yè)平板掃描儀制造商需要更精確的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常在XY工作臺(tái)中使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)螺桿，以將掃描儀的CCD(電荷耦合器件)元件移過被掃描的圖像。然而，一家公司掃描儀的CCD運(yùn)動(dòng)的微小速度變化導(dǎo)致捕獲高分辨率圖像時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這些波動(dòng)導(dǎo)致顏色配準(zhǔn)缺陷，在圖像上產(chǎn)生不可接受的條帶效應(yīng)。盡管這些帶很小(通常為30微米)，但肉眼可見。

工程師將這些誤差的來源追溯到平板驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的螺旋梁耦合。從耦合器的一個(gè)集線器到另一個(gè)集線器的不一致的運(yùn)動(dòng)傳遞導(dǎo)致速度誤差，其表現(xiàn)為位置誤差。用專利的Reli-a-Flex(TM)聯(lián)軸器代替螺旋梁聯(lián)軸器，減少了驅(qū)動(dòng)傳遞誤差，從而消除了配準(zhǔn)缺陷。秘密?獨(dú)特的槽型，帶有徑向槽而不是螺旋槽，可為傳動(dòng)精度提供扭轉(zhuǎn)剛度，而不會(huì)在耦合電機(jī)上產(chǎn)生更高的軸承載荷。

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根據(jù)Reli-a-flex的John Ricker的說法，傳動(dòng)精度和徑向柔度是聯(lián)軸器為線性定位系統(tǒng)帶來的兩個(gè)最重要的因素。耦合傳輸誤差影響定位精度和徑向柔性，吸收由不對(duì)中引起的軸承載荷，延長(zhǎng)壽命。但到目前為止，工程師在經(jīng)濟(jì)型單件式梁式聯(lián)軸器和更復(fù)雜，更昂貴的波紋管聯(lián)軸器之間的選擇有限。雖然波紋管聯(lián)軸器提供扭轉(zhuǎn)剛度和徑向柔度，但梁聯(lián)軸器可滿足精益預(yù)算。

“傳統(tǒng)上你必須權(quán)衡扭矩以獲得更高的剛度，”Ricker說。“但是使用Reli-a-flex高扭轉(zhuǎn)剛度并不意味著高的軸承載荷。除了減少傳動(dòng)誤差以及波紋管聯(lián)軸器外，Reli-a-flex設(shè)計(jì)更符合徑向柔性的其他梁式聯(lián)軸器。”Ricker認(rèn)為這是使用徑向而不是螺旋槽，當(dāng)聯(lián)軸器彎曲時(shí)，這些槽保持中心件的恒定角度。

這種特殊的槽模式通過保持恒定的樞軸長(zhǎng)度使應(yīng)力變化最小化。設(shè)計(jì)樞軸點(diǎn)在不改變中心件角度??的情況下軸向前后移動(dòng)，從而產(chǎn)生均勻的應(yīng)力分布并且沒有偏心。“類似的聯(lián)軸器可能有一個(gè)鏡像圖像，”Ricker說。“在這種類型的設(shè)計(jì)中，樞軸點(diǎn)不會(huì)以恒定的中心件角度??前后移動(dòng)。相反，它們會(huì)移入和移出，并且中心件角度??會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致應(yīng)力變化和旋轉(zhuǎn)不均勻。

Reli-a-flex聯(lián)軸器設(shè)計(jì)并在Reliance Gear Co.Ltd。(Huddersfield，UK)制造。“當(dāng)我們決定制造我們自己的聯(lián)軸器時(shí)，”Reliance設(shè)計(jì)經(jīng)理Alistair Durie說，“我們確定了四個(gè)關(guān)鍵的性能標(biāo)準(zhǔn)。”這些功能包括：

“我們確定，為了比傳統(tǒng)的螺旋梁聯(lián)軸器更好，我們不得不擺脫螺旋式槽設(shè)計(jì)，”Durie解釋道。“這導(dǎo)致了各種類型的徑向開槽設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。我們使用傳動(dòng)誤差和扭轉(zhuǎn)剛度作為驅(qū)動(dòng)因素。一旦我們的設(shè)計(jì)符合我們的標(biāo)準(zhǔn)，我們就進(jìn)一步優(yōu)化了幾何形狀以發(fā)揮扭轉(zhuǎn)剛度，徑向順應(yīng)性的曲調(diào)，和傳輸錯(cuò)誤。“

Durie解釋說，實(shí)心聯(lián)軸器可以獲得最高的扭轉(zhuǎn)剛度，但它們也可以產(chǎn)生最高的徑向剛度(最低的徑向柔度)。Reli-a-flex設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種槽模式，可提供高扭轉(zhuǎn)剛度和低徑向柔度，即不會(huì)產(chǎn)生大的軸承載荷。“他解釋說，”槽縫模式和高扭轉(zhuǎn)剛度的結(jié)合“實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有業(yè)內(nèi)最低的平移誤差。”

在測(cè)試中，該公司將其聯(lián)軸器與其他制造商的單梁和多梁設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較。Ricker表示，Reli-a-flex發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品在倒車應(yīng)用中的剛度優(yōu)于單螺旋聯(lián)軸器的10倍。在一個(gè)示例中，驅(qū)動(dòng)3,600線編碼器的Reli-a-flex耦合器雙向產(chǎn)生半個(gè)計(jì)數(shù)的誤差，而驅(qū)動(dòng)相同編碼器的四光束螺旋耦合產(chǎn)生兩個(gè)計(jì)數(shù)的誤差，并且單個(gè) - 螺旋耦合產(chǎn)生了四個(gè)計(jì)數(shù)的誤差。“有一個(gè)精密編碼器有什么用，”Ricker斷言，“如果你在耦合器內(nèi)的損耗花費(fèi)了四到五個(gè)編碼器數(shù)量。”