ストレートラウンドの品質に対する加工エラーの影響フレキシブルヒンジ_hinge知識_talls

柔軟なヒンジは、金属の微小弾性変形と回復特性を利用する機械的成分です。 これは、正確な位置決めと微調整を可能にする高解像度の伝送メカニズムです。 一般に、精密位置決めプラットフォーム、フォトリソグラフィー機器、スキャン検出顕微鏡などのデバイスで使用されます。

柔軟なヒンジの性能に影響を与える可能性のあるいくつかの要因があります。 柔軟なヒンジを設計するとき、ヒンジで弾性変形のみが発生し、構造の残りの部分が剛性であると仮定するなど、いくつかの仮定が行われます。 また、拡張やその他の変形なしに、動作中にコーナーの変形のみが発生すると想定されています。 ただし、ヒンジ自体には、回転中心が固定されていない、応力集中、および関節の位置によって応力の大きさが変化するなど、固有の欠陥があります。 材料の特性と環境要因は、ヒンジの性能にも影響を与える可能性があります。

構造設計では、複数のヒンジとコネクティングロッドの組み合わせが一般的です。 ただし、これらの組み合わせの間の処理誤差は、角と直線の変位を結合する可能性があり、メカニズムの動きが目的の経路から逸脱します。 材料のパフォーマンス、サイズの設計、振動、干渉、機械加工エラーなどに関する議論など、柔軟なヒンジメカニズムのエラーソースの包括的な分析がありました。 これらの分析は、柔軟なヒンジのパフォーマンスに関する各可変エラーの感度を理解することを目的としています。

以前の研究では、Taylorシリーズの拡張、有限要素法、数値シミュレーションなどの方法を使用して、柔軟なヒンジの製造エラーによって引き起こされる変位メカニズムと結合を研究していました。 ただし、これらの研究のほとんどは個々のメカニズムに焦点を当てており、得られた範囲と結果に関して一定の制限がありました。

このホワイトペーパーでは、まっすぐな円形の柔軟なヒンジにおける3つの加工エラーの分析に焦点を当てています。切開アークの位置決め誤差、X方向の切開アークの位置決め誤差、およびアーク軸の中心線の垂直誤差。 各タイプのエラーの剛性計算式が導出され、結果は有限要素分析（FEA）を使用して検証されます。 この研究は、ヒンジのパラメーター設計と処理に関する貴重な洞察を提供します。

分析を実施するために、ANSYSソフトウェアを使用してカンチレバービーム構造モデルが確立されます。 エラーパラメーターを変更することにより、さまざまな設計ポイントが取得され、これらの設計ポイントでシミュレーション計算が実行され、剛性エラーが得られます。 数値解析と有限要素分析から得られた結果は比較され、よく一致していることがわかりました。

結果は、y方向の切開アークの位置と軸線の垂直性の誤差が柔軟なヒンジの剛性に大きな影響を与えることを示しています。 X方向の切開アークの位置付けのエラーは、影響が小さくなります。 これらの発見に基づいて、y方向の位置決め誤差と軸線の垂直性を厳密に制御することをお勧めしますが、x方向の位置決めエラーの影響を最小限に抑えるためにT/Rの値を減らすことも考慮します。

結論として、この研究は、まっすぐな円形の柔軟なヒンジの機械加工エラーと剛性への影響の包括的な分析を提供します。 派生した剛性計算式と有限要素分析を使用した検証は、ヒンジパラメーターの設計と処理の理解に貢献します。 他のタイプの加工エラーと、柔軟なヒンジの性能への影響を調査するために、さらなる研究を実施できます。