Wirtschaftliche Fehlausrichtungskompensationstechniken verhindern die Überlastung von Lager und ein vorzeitiges Versagen des Kohls

Tools aus Alignment -Ausrichtungen

Wenn die Hersteller des Systems für die Positionierung eines Währungssystems ein Währungssystem erstellen, verwenden sie während des Montageprozesses in der Regel spezielle Ausrichtungswerkzeuge, um sicherzustellen, dass sie Kraft-, Präzisions- und Lebensspezifikationen erfüllen.

Laserinterferometer werden häufig zur Ausrichtung von Maschinen auf die Reihenfolge von Mikrometern und Bogensekunden verwendet. Beispielsweise hilft ein Laser -Interferometer von Renishaw dabei, die Flatheit, die Geradheit und die Quadrate der Garderie aufzurichten.

Andere Werkzeuge wie Ausrichtungslaser aus Hamar verwenden rotierende Laserstrahlen als Präzisionsreferenzebenen im Raum mit Sensoren, die auf dem sich bewegenden Objektträger platziert sind. Einstellen von Schienenniveauschrauben oder Shimming unter den Schienen bringt die Schiene oder Bühne zur gewünschten Ausrichtung. Die Nivellierung von Schienen mit hoher Präzision kann je nach Genauigkeitsniveau, Größe und Konfiguration einer Maschine Tage oder Wochen dauern.

Für Anforderungen an die Ausrichtung mit niedrigerer Genauigkeit werden verschiedene mechanische Komponenten verwendet, einschließlich elektronischer Level, Zifferblattindikatoren, geraden Kanten und parallelen Strahlen. Mit diesen richten die Techniker die Master -Schiene mit einer Zifferblattanzeige gegen eine Präzisionsmontageoberfläche oder eine geraden Kante aus. Nachdem eine Schiene an die erforderliche Präzision festgezogen wurde, wird ein Rutschen entlang geführt, während die Schrauben der zweiten schwimmenden Schiene unter Verwendung eines Zifferblatts oder einer Leitschiebung angezogen werden.

Unabhängig von der Ausrichtungsmethode muss sichergestellt werden, dass eine verbleibende Fehlausrichtung keine Kräfte auf die Bühnenschienen ausübt, was zu kurzer Lebensdauer oder zu einem katastrophalen Versagen führen kann.

Garansysteme, die manchmal als kartesische Roboter bezeichnet werden, sind ideale Positionierungssysteme für automatisierte Übertragungsleitungen. Bei dieser Art von Herstellungsprozess überträgt ein kontinuierlicher oder indizierender Förderer Teile von einer Garanstation auf eine andere. Jede Gardero -Station entlang der Förderlinie manipuliert ein Werkzeug in Bezug auf einen Teil, um Fertigungsvorgänge wie Bearbeitung, Kleben, Montage, Inspektion, Druck oder Verpackung durchzuführen. Die Güter werden üblicherweise für die Positionierung von Produkten auf automatisierten Übertragungsleitungen verwendet.

Die Zuverlässigkeit jeder Maschine in einem Übertragungsleitungsvorgang muss eindeutig extrem hoch sein, um Ausfallzeiten zu minimieren, da Ausfallzeiten in einer Maschine möglicherweise die gesamte Übertragungslinie zu einem kostspieligen Stopp bringen. Darüber hinaus umfassen Gantries viele kritische Elemente, wie z. B. einen Controller, ein Verstärker, einen Motor, eine Kupplung, einen Aktuator (wie eine Ballskrever, Gürtel oder lineare Motor), Schienen, Schleifen, Basis, Stopps, Encoder und Kabel. Die Zuverlässigkeit des gesamten Gelenksystems ist die statistische Summe aller Zuverlässigkeit aller Komponenten.

Für eine hohe Systemzuverlässigkeit muss jede Komponente dimensioniert werden, um sicherzustellen, dass ihre Belastung während des Betriebs ihre Nennwerte nicht überschreitet. Während die Größe jeder Komponente eine einfache technische Aufgabe sein kann, wie vom Komponentenhersteller empfohlen, sind die Modi Linear-Rail-Fehlermodi etwas komplexer. Sie hängen zusätzlich zu der Lasttransportkapazität, Größe und Präzision von ihrer genauen Ausrichtung im Raum ab.

Probleme mit Fehlausrichtungen

Fast jeder Hersteller von Linear-Rail-Herstellern stimmt zu, dass eine Fehlausrichtung zu Problemen führt. Von allen Faktoren, die zum vorzeitigen Versagen von linearen Lagern beitragen, liegt die Fehlausrichtung nahe der Spitze der Liste.

Es handelt sich um eine klassifizierte Misserfolgsfehler der Schiene, darunter:fLaKing: Entfernen von Material von der Schienenoberfläche;tragen: Ergebnisse übermäßiger Reibung;Vertiefung: Kugeln verformen die Schienen; Undbeschädigte Teile: Verformte Schienen aufgrund von Bällen, die von Schienenrillen fallen.

Zu den häufigen Ursachen für die Fehlausrichtung von Schienen gehören mangelnde Flachheit, Geradheit, Parallelität und Koplanarität linearer Schienen. Diese Ursachen könnten durch ordnungsgemäße Montage- und Ausrichtungstechniken minimiert oder beseitigt werden, die wiederum die Schienenüberlastung minimieren. Andere Ursachen für das Linear-Rail-Versagen sind unzureichende Schmierung und Eindringen von Fremdpartikeln, die durch ordnungsgemäße Versiegelung und periodische Schmierung gemindert werden können. Obwohl sie wichtig sind, liegen sie außerhalb des Rahmens dieses Artikels.

Ausrichtung Grundlagen

Zu den Geldschienen gehören typischerweise Umwälzkugellager, die in ihren Laufrillen vorbelastet sind, um eine hohe Steifheit zu erzielen. Hohe Steifheit und niedrig bewegende Masse sind kritische Garanmerkmale, da sie die Naturfrequenz der niedrigsten Systeme definieren. Eine hohe Eigenfrequenz in der Größenordnung von 150 Hz ist für die Bandbreite mit hoher Position erforderlich. Eine hohe Positionbandbreite in der Größenordnung von 40 Hz ist für eine hohe dynamische Genauigkeit erforderlich. Eine hohe dynamische Genauigkeit, wie z. B. eine konstante Geschwindigkeit mit wenigen Positionsfehlern von Mikrometern, oder eine niedrige Absetzzeit in der Größenordnung einiger Millisekunden zu einem Submicron -Absetzfenster, sind für hohe Teilqualität bzw. hohen Durchsatz erforderlich. Diese Leistungsmerkmale sind typischerweise unter widersprüchlichen Effekten hoher Beschleunigung und reibungsloser Bewegung in Prozessen wie PCB -Inspektion, Tintenstrahldruck und Laserschreibungen erforderlich.

Um eine hohe Steifheit des Gelenks zu gewährleisten - in der Größenordnung von 100 n/µm - werden Vorbereitungen vorinstalliert. Jede Fehlausrichtung zwischen den beiden Garan -Seiten in der Reihenfolge von 10 mikronen, entweder in vertikaler (Flachheit) oder horizontaler (Geradheit) Ausrichtung kann die Lagerbelastung dramatisch erhöhen. Dies kann wiederum zu katastrophalem Versagen führen, weil Kugeln aus den Lagernillen oder tiefen Eindringen in den Schienen fallen. Kleinere Lagerdeformationen können immer noch das Lagerleben erheblich verringern.

Um lineare Schienen mit 10 mikronen Präzision über lange Reiselängen (in der Reihenfolge von 1 bis 3 Metern) auszurichten, sind teure Werkzeuge wie ein Laserinterferometer und spezielle Vorrichtungen erforderlich. Diese Tools sind möglicherweise nicht ohne weiteres für den typischen Endbenutzer oder den Systemintegrator zur Verfügung. Ohne diese Tools kann die Fehlausrichtung von Schienen die Hauptursache für niedrige Systemzuverlässigkeit, hohe Wartungskosten, Ausfallzeiten und kurze Systemlebensdauer sein.

Glücklicherweise gibt es verschiedene Optionen für Feldausgleichsausgleichsabrechnungen, die möglicherweise keine umfassenden Ausrichtungsinstrumente erfordern und jedoch einen hohen Wert bieten, indem die potenziell harten Auswirkungen der Schienenfehlausrichtung verringert werden. Diese Ausrichtungskompensationsgeräte werden zu integralen Teilen des Gantry-Rahmens und bieten die erforderlichen Freiheitsgrade, um Überladungen in verschiedenen Gantry-Schienenmontage und Axis-Drive-Konfigurationen zu verhindern.

Kinematik der Fehlausrichtung

Um zu verstehen, wie ein Fehlausrichtungskompensator funktioniert, muss man die kinematischen Eigenschaften des Kompensators als Teil seines Geldesystems verstehen. Zum Beispiel zeigt das dazugehörige 3D -Portaldiagramm vier Stützen. Die Stufenbasen x₁(verbundener Link 10) und x₂(Link 1) werden in Tonhöhe, Gier und Rollen in Bezug aufeinander sowie in Flachheit und Parallelität übertrieben ausgewiesen. Nehmen Sie die linke x an₁Die Kutsche (9) ist der motorisierte Meister und verfügt über ein kugelförmiges Gelenk (J), das die Y -Stufe (4) unterstützt. Das entgegengesetzte motorisierte rechte x₂Stufe (3) hat ein kugelförmiges Gelenk (b) und eine lineare Folienverbindung (c), die die Y -Stufe stützt. Die anderen X -Wagen (7 und 6) sind Idlers und unterstützen auch die Y -Stufe durch ein kugelförmiges Gelenk und eine lineare Folie.

Anschließend die Gesamtzahl der Freiheitsgrade und die Subtraktion der Gesamtzahl der Einschränkungen, ist das Ergebnis 1 Freiheitsgrad. Dies bedeutet, dass sich nur die Master X -Achse unabhängig bewegen kann und alle anderen Links folgen werden. In diesem Fall kann ein anderer unabhängiger Motor das andere x fährt, eine übermäßige Belastung der Schienen. Dies ist eine unerwünschte Konfiguration für lange y -Stufen, und daher müssen Ingenieure Korrekturänderungen vornehmen, um die zweite x -Bühne unabhängig von der ersten x -Stufe bewegen zu lassen.

Das Hinzufügen eines weiteren Freiheitsgrades zum System, wie zum Beispiel für den X -Sklaven, bedeutet, einem der Gelenke einen weiteren Freiheitsgrad hinzuzufügen. Eine gemeinsame Korrektur in solchen Konfigurationen ermöglicht es einem Idler -Objektträger in Z -Richtung, beispielsweise zwischen den kugelförmigen Gelenken D und der Folienverbindung e.

Das Ergebnis wird eine kinematische Halterung für die Y -Stufe in den Gelenken B, J und I sein, die die 3D -Ausrichtung der Ebene der Stufe 4 ohne Einschränkungen entsprechen. Um jedoch die Unterstützung von Stufe 4 an nur drei Eckpunkten zu verhindern, besteht die gängige Praxis darin, eine gewisse Einhaltung der Z -Richtung zwischen Gelenk D und Slide E hinzuzufügen, um einen Teil der Last zu nehmen. In einigen Fällen kann die Flexibilität von Verbindung 4 ausreichen. In anderen Fällen kann eine konforme Belleville -Waschmaschine verwendet werden.

Kompensatordesigns

Integrierte Fehlausrichtungskompensatoren sind für 2D -Gantry -Konfigurationen vorgesehen. Das Design umfasst zwei Platten, die eine Biegung umgeben, die einen linearen Freiheitsgrad in Y -Richtung bietet.

Lassen Sie uns zwei Fehlausrichtungs-Kompensator-Designs überprüfen. Eine davon ist ein zusammengesetzter Revolute -Gelenk mit einem linearen Schiebergelenk für eine 3D -Gantry -Konfiguration. Das zweite ist ein integriertes Revolute -Gelenk mit einem linearen Biegergelenk für eine 2D -Gantry -Konfiguration. Nehmen Sie in der 2D -Version an, dass die Garderie x₁und x₂sind Coplanar.

Verbundung von Gelenken.Betrachten Sie eine Anwendung in einem Can-Manufacturing-Prozess. Die Gantry verwendet zwei grippengesteuerte Phasen, die einen robusten Schweißrahmen auf vier Folien unterstützen. Ein Servomotor fährt in einer Master-Sklaven-Konfiguration jede Währungsstufe an. Ein Gürtel fährt eine Rutsche jeder Stufe, und die andere Folie ist ein Wahnsinn.

Die vom Endbenutzer zusammengestellten Phasen erlebten vorzeitige Ausfälle im Bühne. Das Problem wurde behoben, indem vier leicht verfügbare Standardverbindungen hinzugefügt wurden, die auf vier linearen Objektträgern zu den vier Objektträgern der beiden Linearstufen der Wege montiert waren. Um der Konfiguration mit der zuvor diskutierten Garderie anzupassen, wurde eine Folie mit einer Verriegelungsplatte „geerdet“. Die Neugestaltung hat das Problem vollständig gelöst.

Der Nachteil der Verwendung eines solchen Kompensators ist jedoch eine erhebliche Höhe der Höhe, die möglicherweise Änderungen in der Z -Stufe erfordern.

Design integriertes Gelenk.Ein integrierter Fehlausrichtungskompensator kann in 2D -Gantry -Konfigurationen verwendet werden. Das Design umfasst zwei Teller. Eine Platte hat Montagelöcher zum Slide des Gantry X und die andere Platte hat Montagelöcher zur Basis der querachsigen Stufe. Ein Lager in der Mitte verbindet die beiden Teller.

Darüber hinaus enthält eine Platte eine Biegung, die einen linearen Freiheitsgrad in die y -Richtung bietet. Um dieselbe Komponente für alle Gelenke zu verwenden, können zwei Schrauben verwendet werden, um den linearen Biegegrad der Freiheit zu „erden“ und nur die Bewegungsfreiheit zwischen den beiden Platten beizubehalten. Die Biegung ist so ausgelegt, dass sie bei maximaler Ablenkung unterhalb der Ermüdungsgrenze betrieben wird.

Um zu verhindern, dass im Fall von 2D -Gantry -Konfigurationen die Biegung in einem Biegemoment um die Y -Achse geladen werden, nehmen vier Stützschrauben die Momentlasten auf.

Die Vorteile dieses Designs umfassen integrierte Komponenten, niedriges Profil, kompakte Größe und einfache Montage in den vorhandenen Stadien in weniger als 15 Minuten.