تقنيات التعويض الاقتصادي لتوازن الخاطئة تمنع تحمل الحمل الزائد وفشل القنوات المبكرة

أدوات محاذاة Gantry

عند إنشاء شركات تصنيع نظام تحديد المواقع نظام Gantry ، فإنهم يستخدمون عادة أدوات محاذاة خاصة خلال عملية التجميع لضمان مواصفات القوة والدقة والحياة.

كثيرا ما يتم استخدام مقاييس التداخل بالليزر لمحاذاة الآلات لدقة بترتيب الميكرون والثواني القوس. على سبيل المثال ، يساعد مقياس التداخل بالليزر من Renishaw في محاذاة تسطيح القضبان القضبان والاستقامة والوصول.

تستخدم الأدوات الأخرى ، مثل الليزر المحاذاة من هامار ، حزم الليزر الدوارة كطائرات مرجعية دقيقة في الفضاء مع مستشعرات موضوعة على الشريحة المتحركة. يؤدي ضبط البراغي على مستوى السكك الحديدية ، أو التسلل تحت القضبان ، إلى تجلب السكك الحديدية أو المرحلة إلى الاتجاه المطلوب. قد يستغرق تسوية القضبان بدقة عالية أيامًا أو أسابيع حسب مستوى الدقة وحجمها وتكوينها.

بالنسبة لمتطلبات محاذاة الدقة المنخفضة ، يتم استخدام مكونات ميكانيكية مختلفة ، بما في ذلك المستويات الإلكترونية ، ومؤشرات الطلب ، والحواف المستقيمة ، والحزم المتوازية. مع هذه ، يقوم الفنيون بمحاذاة السكك الحديدية الرئيسية مع مؤشر الاتصال على سطح التثبيت الدقيق أو الحافة المستقيمة. بعد تشديد سكة حديد واحدة على دقتها المطلوبة ، يتم توجيه الشريحة على طول بينما يتم تشديد مسامير السكك الحديدية العائمة الثانية ، باستخدام مؤشر الطلب أو شريحة توجيهية.

بغض النظر عن طريقة المحاذاة ، يجب أن يضمن أن الاختلال المتبقي لن يمارس قوى على قضبان المسرح ، مما قد يؤدي إلى حياة قصيرة أو فشل كارثي.

تعد أنظمة Gantry ، التي يشار إليها أحيانًا باسم الروبوتات الديكارتية ، أنظمة تحديد المواقع المثالية لخطوط النقل الآلية. في هذا النوع من عمليات التصنيع ، ينقل الناقل المستمر أو الفهرس قطع الغيار من محطة Gantry إلى أخرى. تتلاعب كل محطة Gantry على طول خط الناقل بالأداة فيما يتعلق بجزء لأداء عمليات التصنيع مثل تصنيعها أو اللصق أو التجميع أو التفتيش أو الطباعة أو العبوات. يتم استخدامها بشكل شائع لموضع المنتجات على خطوط النقل الآلية.

من الواضح أن موثوقية كل جهاز في عملية نقل خط النقل يجب أن تكون مرتفعة للغاية لتقليل وقت التوقف عن العمل ، لأن التوقف عن العمل في جهاز واحد قد يجلب خط النقل بأكمله إلى توقف مكلف. بالإضافة إلى ذلك ، تشمل الجانترات العديد من العناصر الهامة ، مثل وحدة التحكم أو مكبر للصوت أو محرك أو اقتران أو مشغل (مثل الكرات أو الحزام أو المحرك الخطي) أو القضبان والشرائح والقاعدة والمحفات والتشفير والكابلات. موثوقية نظام Gantry بأكمله هو المبلغ الإحصائي لجميع المكونات.

بالنسبة إلى موثوقية النظام العالية ، يجب أن يكون حجم كل مكون للتأكد من أن تحميله أثناء التشغيل لن يتجاوز قيمه المقدرة. على الرغم من أن تحجيم كل مكون قد يكون مهمة هندسية واضحة ، كما أوصت به الشركة المصنعة للمكون ، فإن أوضاع فشل السكك الحديدية الخطي أكثر تعقيدًا إلى حد ما. إنها تعتمد ، بالإضافة إلى سعة الحمل والحجم والدقة ، على اتجاهها الدقيق في الفضاء.

مشاكل الاختلال

توافق كل مصنّع للسكك الحديدية الخطي تقريبًا على أن الاختلال يؤدي إلى مشاكل. من بين جميع العوامل التي تسهم في الفشل المبكر للمحامل الخطية ، يحتل الاختلال المرتبة بالقرب من أعلى القائمة.

يتم تصنيف إخفاقات اختلال السكك الحديدية التي تتضمن:flaking: إزالة المواد من سطح السكك الحديدية ؛يرتدي: نتائج الاحتكاك المفرط ؛المسافة البادئة: كرات تشوه القضبان. والأجزاء التالفة: القضبان المشوهة بسبب الكرات تسقط أخاديد السكك الحديدية.

تشمل الأسباب الجذرية الشائعة للاختلاف للسكك الحديدية عدم التسطيح ، والاستقامة ، والتوازي ، والمشتقة من القضبان الخطية. يمكن تقليل هذه الأسباب أو القضاء عليها بواسطة تقنيات التجميع والمحاذاة المناسبة ، والتي بدورها تقلل من الحمل الزائد للسكك الحديدية. تتضمن الأسباب الجذرية الأخرى لفشل السكك الحديدية الخطي تزييتًا ودخولًا كافيًا للجزيئات الأجنبية ، والتي يمكن تخفيفها على الرغم من التزييت الدوري والتشحيم الدوري. في حين أنها مهمة ، فهي خارج نطاق هذه المقالة.

أساسيات المحاذاة

تتضمن قضبان Gantry عادةً إعادة تدوير محامل الكرة التي يتم تحميلها مسبقًا في أخاديدها الجارية لتوفير صلابة عالية. تعد الصلابة العالية والكتلة المنخفضة الحركة من خصائص القنوات الحرجة ، لأنها تحدد أدنى تردد طبيعي في النظام. مطلوب التردد الطبيعي العالي ، بترتيب 150 هرتز ، لعرض النطاق الترددي عالي الموضع. عرض النطاق الترددي العالي ، بترتيب 40 هرتز ، مطلوب لدقة ديناميكية عالية. هناك حاجة إلى دقة ديناميكية عالية ، مثل السرعة الثابتة مع خطأ في موضع عدد قليل من الميكرونات ، أو وقت الاستقرار المنخفض ، بترتيب بضعة ميلي ثانية إلى نافذة تسوية تحت الحمر ، لجودة الجزء العالي والإنتاجية العالية ، على التوالي. عادةً ما تكون خصائص الأداء مطلوبة في ظل تأثيرات متضاربة للتسارع العالي والحركة السلسة في عمليات مثل فحص ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وطباعة الحبر ، وكتاب الليزر.

لضمان صياغة عالية من القنوات - بترتيب 100 ن/ميكرومتر - يتم تحميلها مسبقًا. ومع ذلك ، فإن أي اختلال بين الجانبين الجانريين بترتيب 10s من الميكرون ، إما في الاتجاه العمودي (التسطيح) أو الأفقي (المستقرة) ، قد يزيد بشكل كبير من الحمل المحمل. هذا ، بدوره ، قد يؤدي إلى فشل كارثي بسبب كرات سقوط الأخاديد المحمولة أو المسافة البادئة العميقة في القضبان. قد لا تزال تشوهات الحمل الأصغر تقلل من الحياة بشكل كبير.

لمحاذاة القضبان الخطية مع 10s من الدقة الدقيقة على طول أطوال السفر الطويلة (بترتيب من 1 إلى 3 أمتار) يتطلب أدوات باهظة الثمن مثل مقياس التداخل بالليزر والتركيبات الخاصة. قد لا تكون هذه الأدوات متاحة بسهولة للمستخدم النهائي أو تكامل النظام النموذجي. بدون هذه الأدوات ، قد يكون اختلال السكك الحديدية هو السبب الجذري لانخفاض موثوقية النظام ، وتكاليف الصيانة المرتفعة ، والوقت ، وحياة النظام القصيرة.

لحسن الحظ ، هناك العديد من خيارات التعويضات عن موازنة الميدان التي قد لا تتطلب أدوات محاذاة واسعة النطاق ، ومع ذلك توفر قيمة عالية عن طريق تقليل الآثار القاسية المحتملة للاختلاف بالسكك الحديدية. تصبح أجهزة تعويض الاختلال هذه أجزاء لا يتجزأ من إطار Gantry وتوفر الدرجات اللازمة للحرية لمنع تحمل الأحمال الزائدة في مختلف تركيبات السكك الحديدية وتكوينات محور المحور.

حركيات الاختلال

لفهم كيفية عمل معوض اختلال ، يجب على المرء أن يفهم الخصائص الحركية للمعوض كجزء من نظام القنوات الخاص به. على سبيل المثال ، يوضح مخطط القنوات ثلاثية الأبعاد المصاحبة أربعة دعامات. قواعد المراحل x₁(الرابط المتصل 10) و x₂(الرابط 1) يتم عرضه بشكل غير مبال باختلال في الملعب ، ياو ، ولفه فيما يتعلق ببعضها البعض وكذلك في التسطيح والتوازي. افترض اليسار x₁النقل (9) هو سيد الآثار ، وله مفصل كروي (J) يدعم مرحلة Y (4). اليمين المعاكس للمحركات س₂المرحلة (3) لها مفصل كروي واحد (ب) ومفصل شريحة خطي واحد (C) يدعم مرحلة Y. العربات X الأخرى (7 و 6) هي Idlers وأيضًا تدعم مرحلة Y بواسطة مفصل كروي وشريحة خطية.

ثم حساب العدد الإجمالي لدرجات الحرية وطرح العدد الإجمالي للقيود ، والنتيجة هي درجة واحدة من الحرية. هذا يعني أن محور Master X فقط يمكنه التحرك بشكل مستقل وسيتبع جميع الروابط الأخرى. في هذه الحالة ، إذا دفع محرك مستقل آخر X ، فقد يؤدي الحمل المفرط على القضبان. هذا تكوين غير مرغوب فيه لمراحل Y طويلة ، وبالتالي ، يجب على المهندسين إجراء تغييرات تصحيحية للسماح بمرحلة X الثانية تتحرك بشكل مستقل عن المرحلة الأولى من X.

إن إضافة درجة أخرى من الحرية إلى النظام ، مثل العبد X ، يعني إضافة درجة أخرى من الحرية إلى أحد المفاصل. يتيح الإصلاح الشائع في مثل هذه التكوينات أن يكون لشرائح المهملون درجة من الحرية في اتجاه Z ، على سبيل المثال ، بين المفاصل الكروية D و Slide Consice E.

ستكون النتيجة عبارة عن حركية حركية لمرحلة Y في المفاصل B و J و I ، وتستوعب الاتجاه ثلاثي الأبعاد لطائرة المرحلة 4 دون أي قيود. ومع ذلك ، لمنع دعم المرحلة 4 في ثلاث نقاط زاوية فقط ، تتمثل الممارسة الشائعة في إضافة بعض الامتثال في اتجاه Z بين المفصل D و Slide E لأخذ بعض الحمل. في بعض الحالات ، قد تكون مرونة الرابط 4 كافيًا ؛ في حالات أخرى ، يمكن استخدام غسالة بيلفيل المتوافقة.

تصميمات تعويض

تعجّل تعويضات الاختلال المتكاملة لتكوينات Gantry ثنائية الأبعاد. يتضمن التصميم لوحتين تحيطان بالثنية التي توفر درجة خطية من الحرية في اتجاه Y.

دعنا نراجع تصميمين من تعويضات الاختلال. واحد هو مفصل ثابت مركبة مع مفصل شريط التمرير الخطي ، لتكوين Gantry ثلاثي الأبعاد. والثاني هو مفصل ثابت متكامل مع مفصل ثني خطي لتكوين Gantry ثنائي الأبعاد. في الإصدار ثنائي الأبعاد ، افترض أن قضبان Gantry x₁و x₂هي Coplanar.

تصميم مفصل المركب.النظر في تطبيق gantry في عملية تصنيع العلبة. يستخدم Gantry مرحلتين يحركان الحزام يدعمان إطارًا قويًا لحامًا على أربع شرائح. يدفع المصلح كل مرحلة من مرحلة Gantry في تكوين Master-Slave. يدفع الحزام شريحة واحدة من كل مرحلة ، والانزلاق الآخر هو العاطل.

شهدت المراحل ، التي تم تجميعها من قبل المستخدم النهائي ، فشل سابق لأوانه في محمل المرحلة. تم تصحيح المشكلة عن طريق إضافة أربعة مفاصل كروية قياسية متوفرة بسهولة مثبتة على أربع شرائح خطية إلى الشرائح الأربع للمرحلتين الخطية الجانبية. لمطابقة التكوين مع Gantry التي تمت مناقشتها مسبقًا ، تم "ترتكز" شريحة واحدة مع لوحة قفل. إعادة تصميم حل المشكلة تماما.

ومع ذلك ، فإن عيب استخدام مثل هذا المعوض هو زيادة كبيرة في الارتفاع ، والتي قد تتطلب تغييرات في مرحلة z.

تصميم مفصل متكامل.يمكن استخدام معوض اختلال متكامل في تكوينات قناصة ثنائية الأبعاد. يتضمن التصميم لوحتين. تحتوي لوحة واحدة على ثقوب تثبيت على شريحة Gantry X واللوحة الأخرى تحتوي على ثقوب على قاعدة مرحلة المحور المتقاطع. يربط المحمل في المركز اللوحتين.

بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن لوحة واحدة ثنية توفر درجة خطية من الحرية في اتجاه Y. لاستخدام نفس المكون لجميع المفاصل ، يمكن استخدام مسامير اثنين من أجل "التثبيت" درجة الحرية الخطية الثنية والاحتفاظ فقط بحرية الحركة الدورانية بين اللوحتين. تم تصميم الثني للعمل بأقصى انحراف أقل من حد التعب.

أخيرًا ، لمنع ، في حالة تكوينات Gantry ثنائية الأبعاد ، من تحميل الثني في لحظة الانحناء حول محور Y ، تشغل أربعة براغي الاحتفاظ بأحمال اللحظة.

تشمل مزايا هذا التصميم مكونات متكاملة ، والانتباه المنخفض ، والحجم المدمج ، وسهولة التجميع إلى مراحل القنوات الحالية في أقل من 15 دقيقة.