这套Corexy结构的XY双轴运动执行模组,最早的方案迭代阶段,设计重心全部放在钣金折弯件的成型可行性上,所有主梁、安装立板都优先匹配常规钣金厂的折弯公差、冲裁孔位标准,避免出现需要额外铣削加工的异形特征,控制小批量试制的加工成本。后续随着车间加工条件完善,三轴铣削工位可以承接非标铝件的定制加工,原先受钣金工艺限制无法实现的紧凑传动布局、高精度电机安装座、张紧调节结构,都可以通过铣削加工落地,原本停留在草图阶段的高刚性框架方案最终得以完整实现。
从实际应用场景来看,这类双驱龙门XY模组广泛适配桌面级精密作业设备:小型点胶工位的二维轨迹走枪、桌面激光打标设备的工件平面移送、轻型视觉检测平台的载物台横纵移动、小型FDM熔融沉积成型设备的喷头平面运动,都可以直接套用这套传动架构。和普通双电机分置X、Y轴的龙门结构不同,Corexy传动方案将两台驱动电机都固定在框架的固定端,运动横梁上只布置传动带与从动滑块,运动部件的整体重量大幅降低,高速往复启停过程中不会因为运动端附带电机质量产生过大的惯性冲击,轨迹启停的响应速度更快,高速画圆、走复杂折线轮廓时的跟随误差更小。
结构布局上,整套模组采用矩形外框作为承载基础,两根长向主梁采用桁架式镂空设计,在保证梁体抗弯截面模量的前提下,尽可能去除非承载区域的材料,降低框架整体自重。主梁内侧铺设直线导向导轨,两根横向运动梁分别搭载导向滑块,沿长梁做纵向平移;每根横向梁上再配置一组可沿梁体横向滑动的执行滑块,两组滑块通过Corexy特有的交叉同步带传动回路连接,两台步进电机输出轴直接和带轮同轴安装,通过控制两台电机的同向、反向转动,合成末端滑块在XY平面内的任意方向运动。这种传动布局的带轮绕线路径经过多轮校核,同步带的正反段分别布置在框架的不同侧,运动过程中两段皮带的张力可以互相抵消一部分,不会出现单侧拉力过大导致框架变形的问题。
设计过程中针对安装边界做了多轮适配:框架四个角的电机安装座预留了电机止口定位面,电机装入后止口直接贴合座孔,不需要额外调校电机轴和带轮的同轴度;每个角位都设置了同步带张紧调节结构,松开安装座的锁紧螺丝之后,可以微调电机座的位置改变皮带预紧力,调校完成后再锁死固定,日常维护时不需要拆解整个框架就可以更换老化的同步带。导轨的安装基面做了凸台定位设计,导轨锁附之后侧面靠紧凸台,避免长期往复运动后导轨出现横向偏移。末端执行滑块的安装面预留了标准孔位,可以直接固定点胶阀、激光头、检测相机或者挤出喷头,不同功能的作业末端只需要匹配对应孔距的转接板就可以快速换装。
外形尺寸方面,整套框架的有效运动行程覆盖桌面设备常用的300毫米级作业幅面,框架外轮廓的长宽尺寸控制在小型设备机柜的安装范围内,底部四个支脚预留了机柜安装锁孔,可以直接从底部穿螺丝把整个模组固定在设备机架的安装平面上,不需要额外设计转接支撑架。布线槽沿着梁体的侧边布置,电机的动力线、末端执行器的气管和信号线都可以顺着线槽走线,运动过程中线缆不会和传动部件发生剐蹭拖曳。框架上还布置了硬限位撞块,滑块运动到行程极限位置时会触碰到限位缓冲件,避免调试阶段程序出错导致滑块冲出行程、撞坏带轮或者传动带。
针对钣金件和铣削件的配合公差,设计时也做了匹配:钣金主梁的折弯孔位采用适配自攻螺丝或者拉铆螺母的规格,铣削加工的电机座、滑块连接件采用更高的公差等级,导轨安装面的平面度控制在铣削工艺可以稳定达到的精度范围内,既不会因为过度提高公差要求增加加工成本,也能保证整套模组装配之后的运动平顺性,传动过程中没有卡滞、皮带跳齿的问题。
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