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立體停車設備的_X/Y/Z三軸滾珠螺桿(全文見_part2):
跟銑床運用的機構一樣的:



立體停車設備_機構滑塊、導螺桿、滑軌

立體停車設備_
滾珠導螺桿和線性滑軌_整體流程圖



機構滑塊、導螺桿、滑軌



1.銑床運用的X/Y/Z三軸滾珠螺桿



 

SZ-2800VD / SZ-2800VSD 系列.pdf

C V / D V 系列立式加工中心C V M / D V M 系列數控銑床.PDF

密滾珠螺桿，使CV/DV 系列. 在進給操控性與 ...
三軸螺桿中空均溫冷卻。 ... 11/15( 15/18.5).
三軸馬達X/Y/Z kw. 3/3/5.5. 3/4/5.5. 3/4/5.5.
切削水用馬達(50 / 60 Hz） kw

PF-8S - 堡豐工業股份有限公司Pao Fong Industry Co Ltd. Vertical.pdf

拉桿1支; 豪華型電箱+控制面板;
 X,Y,Z三軸採預壓式雙螺帽精密滾珠螺桿; X.Y,Z三軸 DC 似服馬達驅動系統;
 石英工作燈; 冷卻幫浦; Y軸金屬伸縮檔屑板,Z軸橡膠防塵片 ...





2.立體停車設備_滾珠導螺桿和線性滑軌、 製作X、Y、Z 三軸的機構

創意立體停車設備之研製:
http://personnel.sju.edu.tw/改善師資研究成果/99年度/著作/35.pdf

摘要
本文針對狹小空間提出一套低成本機械式立體停
車設備，可適用於都市或家庭等小型停車場，
主要內容包括：
(1)機械結構，(2)控制系統，(3)管理系統。
在機械機械結構方面，
採用滾珠導螺桿，依設計條件選用適當機械元件。
控制系統方面採用半閉迴路設計，
以控制器透過軸控卡、驅動器與AC 伺服馬達可達到三軸定位功能。
至於管理系統方面可以手動式管理
或自動化方式管理車輛出\ 入庫作業， 本文以
BCB(Borl and C++ Builder)撰寫控制與管理系統程式
。最佳本研究除了理論探討之外，並實際設計製造乙
套停車設備，應證理論確實可行。



摘文:
2.3 機構設計
選擇適當的滾珠導螺桿和線性滑軌(如圖2-4)、製作X、Y、Z 三軸的機構。滾珠導螺桿和線性滑軌
到達到高精度的配合，才會使機台運作順暢，所以在連接故定處，做微調的動作也相當重要，高精度的調
整才能使機台在運作時的行程達到完美。另外由於Y軸和Z 軸以及負載都靠X 軸導螺桿組來做支撐，因
此有考慮到X 軸導螺桿組的強度。

2.3.1 滾珠導螺桿
滾珠導螺桿一般用於精密定位和量測工具的傳動機構，比起一般的螺紋量測情形，導螺桿螺紋量測所
要求的精度要來的高很多且可作為直線運動及旋轉運動之變換傳動元件。導螺桿需配合機械結構、載重、
容許負荷等因素選取適合之導螺桿，一般導螺桿選用流程(如圖2-5)所示。首先決定導螺桿之精度，其包含
了導程精度選定，以及選定導螺桿的軸向餘隙，接著為螺桿軸選定，包含了導程選定、螺桿軸徑選定、螺
桿長以及軸承支持方法之選定，螺桿設計選定後接著為螺帽之選定設計以及對於螺桿之鋼性探討，其壽命
以及驅動扭矩則可依選用之驅動馬達來計算以及評估，滾珠導螺桿之設計選用非常重要，若設計不當可能
造成機台損壞。而滾動式螺桿之原理為利用滾球和滾柱在螺桿和螺帽間造成滾動摩擦來運動前進雖然價格
頗高，但運轉起來非常順暢，尤其以滾珠螺桿是最常見的。因此本設備選用此類型的滾珠式導螺桿。

(1) 導螺桿導程
max
max
l V
N
=
l：導程
V：移動速度
N：馬達最大轉速
(2) 軸徑
7
2

f
d n L r
dr：螺桿軸徑
n：馬達轉速
L：最大行程+螺帽長度/2+軸端預留量
2009 機光電技術與應用研討會
中華民國九十八年十二月九日 臺灣‧台北 聖約翰科技大學
－ 120 －
f：螺桿安裝方式之係數

(3) 螺桿長度
螺桿長度=最大行程+螺帽長+預留量

2.3.2 線性滑軌
線性滑軌的基本結構包括線性滑軌部、線性運動滑塊與鋼珠，(如圖2-6)所示。
為了因應各式各樣的需求，不同的部件可與基本結構結合。
在線性滑塊上加裝側面油封，作為防污配件，可使本產品更適合在
無塵室環境使用，加裝鋼珠保持器則可增強滑動表現。根據準確性與負載需求，
可使用標準線性滑軌或兩個平行線性滑軌配置。循環鋼珠與滾道間的摩擦阻力減少，
動作更為流暢，循環滾珠式動作模式(如圖2-7)所示。

2.3.3 軸承
當其他機件裝於軸上，且彼此間有相對運動時，
用於支承軸於一定位置及控制某運動的機件，稱為軸承(bearing)。
機械使用軸承之目的為減少軸與固定件之間的摩擦損失以增加傳動效率，延長機件壽命。
它與其它的旋轉機件有面，線或點的接觸，而摩擦則隨接觸面的相對運動而產生，
儘量減少摩擦與磨損同時佔較少的空間與便宜的價格，是我們所期望的。
軸承之徑向負荷為：
106 C3 P=
60 n L

P：徑向負荷 C：動負載
n：轉速 Lf：額定壽命

2.4 控制系統
欲完成滾珠導螺桿停車設備，須要先進行機械設計，計算機構所需負載、剛性等。
再由所設計出來的需求選定馬達與驅動器(如圖2-8)，形成半閉迴路控
制系統，再透過電腦所撰寫之程式連結控制器做PCbased控制。
採用脈波控制(Pulse command)，使用PC 當控制器，
透過六軸運動卡(EPCIO-6000)送出訊號到轉接板(EPCIO-601-1)(如圖2-9)，
訊號透過轉接板及驅動器
在送到AC 伺服馬達，以驅使 X、Y、Z 軸的動作，
其中X、Z 軸可以帶動Y 軸做X、Z 軸方向移動，將
Y 軸移動到預設儲貨架位置，Y 軸移動堆高機牙叉
(如圖2-10)以進行車輛出\入庫作業。(因為並未為使
用光學尺對X、Y、Z 軸的位移進行回授，所以為半
閉迴路控制系統。(如圖2-11 及2-12 所

2.5 伺服馬達與驅動器
伺服馬達的選用在系統中來說是重要的一環，必
需針對所設計的機械結構來選用合適的伺服馬達，在
此我們選用兩個400W AC 伺服馬達及一個120W AC
伺服馬達來驅動機械結構(如圖2-13)，在驅動器方面
，算出完馬達的轉動慣量、轉速及最大扭矩需求後，
來進行驅動器之參數設定。
(1) 伺服馬達轉動慣量選定
JB：螺桿慣量，WB：螺桿重，D：螺桿直徑JL
：負載慣量， W：負載， PB：螺距， JM：
轉動慣量
(2) 伺服馬達轉速選定
N：馬達轉速， V：負載移動速度，
PB：螺距
(3) 伺服馬達最大扭矩選定
Ta：最大扭矩TA：加減速扭矩
TL：負載扭矩

2.6 程式介面
控制程式:控制程式-使用BCB(Borl and C++
Builder)(如圖2-14)以軸控卡的MCCL 函式庫撰寫程
式驅動(如圖2-15)，所需撰寫的人機介面在使用函式
庫的宣告前，必須載入MCCL 的動態連結檔，載入
後要完成各個參數設定才能有效的運用MCCL 函式
庫，以達到機械控制的效果。

2.7 管理系統
停車場空間沒有有效的管理系a統，而造成空間的浪費。
利用本停車設備，配合自動控制系統，以提高效率，降低營運成本；
在設計程式介面時，我們將介面分為手動控制與自動控制兩種，
所以需要維修機台時，可使用手動控制調整基台位置，
方便維修的進行。一般情況下，則採用自動控制系統，
來完成車輛出/入庫作業。

2.8 實驗流程
設備實驗運作流程。(如圖2-16 至2-23)







3. 結果與討論
本研製過程在機械加工與控制系統上都遭遇不少難題。
加工X 軸的基臺底座時，發現到嚴重的問題，
就是過長的工件在CNC 工具機上的虎鉗挾持不易
，造成銑削時易發生震動，導致尺寸容易發生誤差而
造成加工上的困難，因此在工具機台上放置支撐側，