復(fù)雜的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)中需要解決要點(diǎn)是什么？

在進(jìn)行非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)中，常常會(huì)遇到一些復(fù)雜機(jī)械裝備，如何更好設(shè)計(jì)出這些復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，是新手們的一個(gè)難題。下面上海習(xí)錕機(jī)電就跟據(jù)業(yè)內(nèi)有著豐富經(jīng)驗(yàn)的工程師總結(jié)出來(lái)的三個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行分析一下。

1、穩(wěn)定化設(shè)計(jì)

穩(wěn)定化設(shè)計(jì)就是在制定設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，考慮方案在原理上的穩(wěn)定性。

舉兩個(gè)例子說(shuō)明穩(wěn)定化設(shè)計(jì)。

第一個(gè)例子是，如果在設(shè)計(jì)杠桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的時(shí)候，盡量將驅(qū)動(dòng)放到省力杠桿的一端（既離支點(diǎn)遠(yuǎn)的一端），用費(fèi)力的一端（離支點(diǎn)近的一端）作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這樣的好處是，驅(qū)動(dòng)端的運(yùn)動(dòng)誤差被杠桿按比例縮小了。如果反過(guò)來(lái)用，則是被 杠桿按比例放大了。

第二個(gè)例子是，比如一個(gè)這樣的設(shè)備，其簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如下圖所示。設(shè)備是要把一根鋼絲推出 一定長(zhǎng)度，使推出的鋼絲端部進(jìn)入工作臺(tái)上的指定位置，然后工作臺(tái)上的其他部件對(duì)鋼絲的端部進(jìn)行加工。工作時(shí)：

①送絲機(jī)構(gòu)夾住鋼絲向前推，鋼絲從導(dǎo)向機(jī)構(gòu)伸出；

②鋼絲端部進(jìn)入工作臺(tái)以后，送絲機(jī)構(gòu)松開(kāi)；

③送四機(jī)構(gòu)返回到初始狀態(tài)。

這個(gè)機(jī)器在使用過(guò)程中最大的問(wèn)題是不穩(wěn)定，因?yàn)殇摻z常常推不到指定位置。其實(shí)這就 是一個(gè)典型的不穩(wěn)定設(shè)計(jì)，因?yàn)橥瞥鰴C(jī)構(gòu)只能保證鋼絲在離開(kāi)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)的位置是準(zhǔn)的，但是如果鋼絲本身存在彎曲，伸出去的部分肯定會(huì)偏離預(yù)設(shè)位置。而原材料本身的差異是設(shè)備 無(wú)法控制的，這樣的不穩(wěn)定因素在這個(gè)設(shè)計(jì)中就無(wú)法控制。

以下是對(duì)該機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案中，取消了送絲機(jī)構(gòu)，把工作臺(tái)改成可移動(dòng)式。

工作時(shí)：

①首先，使切斷的鋼絲在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)處伸出很短的一段，由于伸出的長(zhǎng)度不長(zhǎng)，因此位置比較準(zhǔn)確；

②工作臺(tái)移動(dòng)到導(dǎo)向機(jī)構(gòu)附近，夾住鋼絲的末端；

③工作臺(tái)拉動(dòng)鋼絲到指定位置，松開(kāi)鋼絲。這當(dāng)然不是唯一解決方案，比如也可以使導(dǎo)向機(jī)構(gòu)夾住鋼絲送到工作臺(tái)， 然后再返回。這樣的設(shè)計(jì)都是偏向于穩(wěn)定的，鋼絲的質(zhì)量問(wèn)題不會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行。

2、直驅(qū)化設(shè)計(jì)

直驅(qū)就是直接驅(qū)動(dòng)，常見(jiàn)的直線馬達(dá)，直驅(qū)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)都是直驅(qū)理念的典型應(yīng)用。就像直線馬達(dá)和直驅(qū)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)一樣，它們都是直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，中間沒(méi)有任何傳動(dòng)部件，因此不但剛性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)高，且系統(tǒng)可靠性好。

直驅(qū)化設(shè)計(jì)的理念是，在驅(qū)動(dòng)部件（如馬達(dá)，氣缸，液壓缸）和執(zhí)行部件之間盡量減少 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣的好處機(jī)械系統(tǒng)趨向于簡(jiǎn)單、穩(wěn)定。

在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，有連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)。從技術(shù)上 來(lái)說(shuō)這當(dāng)然都是很好的東西，技術(shù)含量也很高，設(shè)計(jì)這樣的機(jī)構(gòu)很能體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的能力。但是，很多從事自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)和設(shè)計(jì)，尤其是非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)的朋友都知道，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，設(shè)備的穩(wěn)定性是首要的，不穩(wěn)定的機(jī)構(gòu)沒(méi)有用戶愿意買單。直驅(qū)化設(shè)計(jì)能大大提高設(shè)備的穩(wěn)定性。

當(dāng)然我們也必須清楚，在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，直驅(qū)化設(shè)計(jì)意味著要采用復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)， 這當(dāng)然會(huì)造成設(shè)計(jì)成本的大幅增加，如何在穩(wěn)定型和成本之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)也是設(shè)計(jì)者需要培養(yǎng)的能力。

3、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

作為一個(gè)設(shè)計(jì)者，很多時(shí)候我們都會(huì)面臨兩個(gè)難題：一是設(shè)計(jì)任務(wù)中有沒(méi)有遇到過(guò)的部分；二是設(shè)計(jì)任務(wù)有明確的時(shí)間要求，有時(shí)甚至是緊迫的時(shí)間要求。時(shí)間的緊迫性只允許我們進(jìn)行一輪設(shè)計(jì)驗(yàn)證。這種情況下，我們必須在一次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中找到最佳方案，或者退而求其次，找到可接受的方案。

如果一次試驗(yàn)設(shè)計(jì)沒(méi)有得到可接受的方案，后果是可想而知的。如何才能確保一次試驗(yàn) 設(shè)計(jì)就能找出可接受的方案呢？方法就是增加試驗(yàn)因子和水平，其實(shí)就是增加測(cè)試的數(shù)量。說(shuō)白了就是花錢買時(shí)間。

實(shí)際工作中，我們的設(shè)計(jì)任務(wù)未必那么極端，但是對(duì)不確定的部分進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)往往能 有效縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。