MODULE M5 · 10.0 HOURS

軸承與緊固零件安裝

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LEARNING OBJECTIVES

本模組目標

  1. 理解製作精密機器手時，軸承與軸的機械公差及安裝原理。
  2. 習得使用熱壓入嵌件 (Heat-set insert) 確保工程塑膠零件緊固強度的方法。
  3. 使用適當的扭力與緊固規格，以將組裝間隙最小化。

軸承與軸的公差管理

為了確保精密機器手關節的平順運動與剛性，採用 iglide® J 套筒軸承 (JSM-0810-10) 與 8 mm 鋁合金精密軸 (AWMP-08)。套筒軸承設計為在壓入 (press-fit) 殼體時內徑會隨之調整，關鍵在於遵守殼體的建議內徑公差 [S17, S18]。若出現間隙，將導致關節精度下降；若過緊，則會增加摩擦力，降低致動器 (DYNAMIXEL XM430) 的電流效率。

熱壓入嵌件安裝

PC-CF (碳纖維強化 PC) 輸出件因材料特性，若直接鎖入金屬螺絲，螺紋易磨損。為此採用黃銅材質的熱壓入嵌件 (HTBI-M3-BR) [S21]。嵌件置入 4.0 mm 導引孔後加熱，熔化周邊樹脂進行緊固，即使反覆拆裝也能保持高度機械強度 [S21]。此時若嵌件傾斜，將導致組裝後的連桿對齊失準，故垂直度維持至關重要。

WORKED EXAMPLES

講解範例

  1. 範例 1：確認殼體內徑 - iglide® JSM-0810-10 軸承外徑為 10 mm。因此殼體孔徑須設計為 10 mm；若未遵守嵌件插入導引孔 4.0 mm，將導致嵌件晃動或殼體破裂 [S17, S21]。
  2. 範例 2：M3 螺絲組裝 - M3x10 帽頭螺絲使用 2.5 mm 六角扳手鎖固。過大扭力會導致嵌件周邊樹脂龜裂，故應在「螺絲無法再轉動的瞬間」以最小力道固定 [S20]。

LAB PROTOCOL

機器手關節精密組裝

  1. 1

    1. 確認 PC-CF 輸出件殼體內的 4.0 mm 導引孔潔淨無虞，並將嵌件垂直對齊。

  2. 2

    2. 將烙鐵加熱至適當溫度，緩慢垂直壓入嵌件，確保其與殼體表面平行。

  3. 3

    3. 將 iglide® 軸承壓入孔位，插入 8 mm 鋁合金軸確認間隙與阻力。

  4. 4

    4. 使用 M3 螺絲完成連桿間的鎖固，並測試關節運動，驗證摩擦力是否均勻。

安全檢查
  • 烙鐵溫度極高，小心燙傷，加熱後應立即置於架上。
  • 嵌件壓入時產生的微細粉塵請勿吸入，務必徹底通風。
  • 作業時務必佩戴防護眼鏡。
  • 若偵測到異常發熱、氣味或煙霧，請勿靠近，並由危險區域外透過指定的建築配電盤斷路器或經認證的 upstream master disconnect 切斷 3 個轉接器的供電並撤離。若危險區域外無可操作的 upstream 斷電手段，禁止系統通電。扭力解除不能代替切斷電源。維修與接近須在計畫停止後，確認物理斷開並驗證無電狀態下執行。

實驗繳交成果

  • 各關節摩擦測試紀錄
  • 嵌件垂直對齊照片
  • 組裝後的連桿自由度與間隙測量紀錄

ASSIGNMENT

組裝公差與緊固力分析報告

繳交成果

評分標準

  • 是否明確描述了嵌件插入的垂直度？
  • 是否正確解釋了軸承與軸的公差概念？
  • 是否遵守組裝階段的安全規則？

KNOWLEDGE CHECK

理解檢查

1為何 iglide® J 軸承在壓入殼體後會調整內徑？
2在 PC-CF 輸出件使用黃銅熱壓入嵌件時，適當的導引孔大小為何？

FIELD CHECK

完成標準

  • 已確認 5 根手指關節的摩擦阻力均勻，並提交測量紀錄。
  • 已完成所有嵌件是否與 PC-CF 殼體水平的肉眼與尺寸檢查。
  • 誓約遵守組裝安全守則並提交作業紀錄簿。

MODULE SOURCES

本模組參考資料

  1. iglide J JSM-0810-10 Sleeve Bearingigus.com · technical_documentation
  2. drylin R Metric Aluminum Precision Shaft AWMPigus.com · technical_documentation
  3. Socket Head Cap Screws Technical Datain.misumi-ec.com · technical_documentation
  4. M3 Heat-Fix Threaded Inserts HTBI-M3-BRaccu-components.com · datasheet