Taloudelliset väärinkäytön kompensointitekniikat estävät laakerin ylikuormituksen ja ennenaikaisen gantry-epäonnistumisen

Pyhien kohdistustyökalut

Kun järjestelmänvalmistajat rakentavat portausjärjestelmän, he käyttävät tyypillisesti erityisiä kohdistustyökaluja kokoonpanoprosessin aikana varmistaakseen, että ne täyttävät voima-, tarkkuus- ja elämän eritelmät.

Laser -interferometrejä käytetään usein koneiden kohdistamiseen tarkkuudella mikronien ja kaaren sekuntien järjestyksessä. Esimerkiksi Renishaw'n laserinterferometri auttaa kohdistamaan Gantry -kiskojen tasaisuuden, suoruuden ja neliön.

Muut työkalut, kuten Hamarin kohdistuslaserit, käyttävät pyöriviä lasersäteitä tarkkuusviitetasona avaruudessa liikkuvan liukumäkeen asetettujen anturien kanssa. Kiskotason ruuvien säätäminen tai kiskojen alle laukkuminen tuo kiskon tai vaiheen haluttuun suuntaan. Kiskojen tasoittaminen korkeaan tarkkuuteen voi viedä päiviä tai viikkoja koneen tarkkuustasosta, koosta ja kokoonpanosta riippuen.

Alemman tarkkuuden kohdistusvaatimuksia varten käytetään erilaisia ​​mekaanisia komponentteja, mukaan lukien elektroniset tasot, valintaosoittimet, suorat reunat ja rinnakkaiset palkit. Näiden avulla teknikot kohdistavat pääkiskon valintaosoittimeen tarkkuuden asennuspintaa tai suoraa reunaa vasten. Kun yksi kisko on kiristetty sen vaadittavaan tarkkuuteen, liukua ohjataan pitkin, kun toisen kelluvan kiskon pultit kiristyvät, käyttämällä valintaosoitinta tai ohjausta liukua.

Kohdistusmenetelmästä riippumatta sen on varmistettava, että jäljellä oleva väärinkäyttö ei aiheuta voimia lavakiskoissa, mikä voi johtaa lyhyeen elämään tai katastrofaaliseen epäonnistumiseen.

Piilojärjestelmät, joita joskus kutsutaan Cartesian robotiksi, ovat ihanteellisia paikannusjärjestelmiä automatisoituihin siirtolinjoihin. Tämän tyyppisessä valmistusprosessissa jatkuva tai indeksointi kuljetin siirtää osia yhdestä portausasemalta toiseen. Jokainen kuljetuslinjan varrella varrella varustettua portti -asemaa manipuloi työkalua osaan valmistustoimintojen, kuten koneistusten, liimaamisen, kokoamisen, tarkastuksen, tulostamisen tai pakkaamisen, suorittamiseksi.

On selvää, että kunkin koneen luotettavuuden siirtolinjan toiminnassa on oltava erittäin korkea seisokkien minimoimiseksi, koska yhdessä koneessa seisokit voivat viedä koko siirtolinjan kalliisiin pysähdyksiin. Lisäksi gantrit sisältävät monia kriittisiä elementtejä, kuten ohjain, vahvistin, moottori, kytkentä, toimilaite (kuten palloruuvi, hihna tai lineaarinen moottori), kiskot, liuku, pohja, pysäkit, kooderi ja kaapelit. Koko porausjärjestelmän luotettavuus on kaikkien komponenttien luotettavuuden tilastollinen summa.

Järjestelmän korkean luotettavuuden saavuttamiseksi jokainen komponentti on mitoitettu sen varmistamiseksi, että sen kuormitus toiminnan aikana ei ylitä sen nimellisarvoja. Vaikka jokaisen komponentin mitoittaminen voi olla suoraviivainen tekniikkatehtävä, kuten komponenttien valmistaja suosittelee, lineaarinen rautatilan vikatilat ovat jonkin verran monimutkaisempia. Ne ovat riippuvaisia ​​kuormituskyvyn, koon ja tarkkuuden lisäksi niiden tarkasta suunnasta avaruudessa.

Väärinkäyttöongelmat

Lähes jokainen lineaarinen valmistaja on yhtä mieltä siitä, että väärinkäyttö johtaa ongelmiin. Kaikista tekijöistä, jotka vaikuttavat lineaaristen laakereiden ennenaikaiseen vikaantumiseen, väärinkäyttö on lähellä luettelon kärjessä.

Se on luokiteltu rautateiden väärinkäytökset, jotka sisältävät:flakkaus: materiaalin poistaminen kiskon pinnalta;käyttää: liiallisen kitkan tulokset;sisennys: pallot deformoivat kiskot; javaurioituneet osat: epämuodostuneet kiskot johtuvat palloista, jotka putoavat kiskourat.

Lineaaristen kiskojen yleisiä perimmäisiä syitä kiskojen väärinkäytöksiin kuuluvat tasaisuuden, suoruuden, rinnakkaisuuden ja kopionisuus. Nämä syyt voitaisiin minimoida tai eliminoida asianmukaisilla kokoonpano- ja kohdistustekniikoilla, jotka puolestaan ​​minimoivat kiskojen ylikuormituksen. Muita lineaarisen rautatilan vajaatoiminnan perussyitä ovat vieraiden hiukkasten riittämätön voitelu ja virittäminen, joita voidaan lieventää asianmukaisesti tiivistymisen ja jaksollisen voitelun. Vaikka ne ovat tärkeitä, ne ovat tämän artikkelin ulkopuolella.

Linjaus perusteet

Piilokiskot sisältävät tyypillisesti kierrättäviä kuulalaakereita, jotka on esitetty käynnissä oleviin uriin suuren jäykkyyden aikaansaamiseksi. Suuri jäykkyys ja matalammassa massat ovat kriittisiä portausominaisuuksia, koska ne määrittelevät alimman järjestelmän luonnollisen taajuuden. Korkean luonnollisen taajuuden, luokkaa 150 Hz, vaaditaan korkean asennon kaistanleveyteen. Korkean asennon kaistanleveys on 40 Hz: n luokkaa korkean dynaamisen tarkkuuden vuoksi. Korkean osan millisekuntien luokkaa submikronien asettumisikkunaan vaaditaan korkean osan laatu ja korkean suorituskyvyn luokkaa vastaavasti korkea dynaaminen tarkkuus, kuten vakiona nopeus muutaman mikronin sijaintivirheen kanssa tai matalalla asettumisajalla. Nämä suorituskykyominaisuudet vaaditaan tyypillisesti korkean kiihtyvyyden ja sujuvan liikkeen ristiriitaisiin vaikutuksiin prosesseissa, kuten piirilevytarkastuksissa, mustesuihkutulostuksessa ja laserkirjoittamisessa.

Korkean porausjäykkyyden - 100 N/µm: n järjestyksen varmistamiseksi - ovat esikkäitä. Mahdolliset väärät kohdat kahden portauspuolen välillä 10 sekunnin mikronien järjestyksessä, joko pystysuorassa (tasaisuus) tai vaakasuorassa (suoruus) suuntauksessa, voi kuitenkin lisätä dramaattisesti laakerikuormaa. Se puolestaan ​​voi johtaa katastrofaaliseen vikaantumiseen, joka johtuu palloista, jotka putoavat laakerivirheistä tai syvistä sisennyksistä kiskoissa. Pienemmät laakerin muodonmuutokset voivat silti vähentää laakerin käyttöikää huomattavasti.

Lineaaristen kiskojen kohdistaminen 10: n mikronien tarkkuuden kanssa pitkiin matkapituuksiin (luokkaa 1 - 3 metriä) vaatii kalliita työkaluja, kuten laserinterferometriä ja erityisiä kalusteita. Nämä työkalut eivät välttämättä ole helposti saatavilla tyypilliselle loppukäyttäjälle tai järjestelmäintegraattorille. Ilman näitä työkaluja radan väärinkäyttö voi olla alhaisen järjestelmän luotettavuuden, korkean ylläpitokustannusten, seisokkien ja lyhyen järjestelmän elämän perimmäinen syy.

Onneksi on olemassa erilaisia ​​kentällä todistettuja väärinkäytöksiä koskevia korvausvaihtoehtoja, jotka eivät välttämättä vaadi laajoja kohdistustyökaluja, mutta tarjoavat kuitenkin korkean arvon vähentämällä rautateiden väärinkäytön mahdollisesti ankaria vaikutuksia. Näistä väärinkäytösten kompensointilaitteista tulee kiinteät osat kiinnityskehyksestä ja ne tarjoavat tarvittavat vapausasteet estääkseen laakerin ylikuormitukset erilaisissa portauskiskokierroksissa ja akseli-asemassa olevissa kokoonpanoissa.

Väärinkäytön kinematiikka

Ymmärtääksesi, kuinka väärinkäyttäjä kompensoija toimii, on ymmärrettävä kompensaattorin kinemaattiset ominaisuudet osana sen porttijärjestelmää. Esimerkiksi mukana oleva 3D -portaita -kaavio osoittaa neljä tukea. Vaiheiden perustat x₁(kytketty linkki 10) ja x₂(Linkki 1) on esitetty liioiteltuna väärin, ja rullataan väärin ja rullaa toistensa suhteen sekä tasaisuudessa ja rinnakkaisuudessa. Oletetaan vasen x₁Kuljetus (9) on moottoroitu päällikkö, ja siinä on pallomainen nivel (J), joka tukee Y -vaihetta (4). Vastakkainen moottoroitu oikea x₂Vaiheessa (3) on yksi pallomainen nivel (b) ja yksi lineaarinen liuku nivel (c), jotka tukevat Y -vaihetta. Muut X -vaunut (7 ja 6) ovat joutujia ja tukevat myös Y -vaihetta pallomaisella nivelillä ja lineaarisella liukulla.

Sitten lasketaan vapausasteiden kokonaismäärä ja vähentämällä rajoitusten kokonaismäärää, tulos on yksi vapausaste. Tämä tarkoittaa, että vain Master X -akseli voi liikkua itsenäisesti ja kaikki muut linkit seuraavat. Tässä tapauksessa, jos toinen riippumaton moottori ajaa toista X: tä, voi johtaa liiallinen kuorma kiskoille. Tämä on ei -toivottu kokoonpano pitkille Y -vaiheille, ja siksi insinöörien on tehtävä korjaavia muutoksia, jotta toisen X -vaiheen siirtyy itsenäisesti ensimmäisestä X -vaiheesta.

Järjestelmälle, kuten X -orjalle, lisääminen tarkoittaa toisen vapauden asteen lisäämistä johonkin niveliin. Yleinen korjaus tällaisissa kokoonpanoissa antaa yhden joutokäynnin liukumäen, esimerkiksi z -suuntaan, esimerkiksi pallomaisten nivelten D ja liukuyhteyden e.

Tuloksena on kinemaattinen kiinnitys Y -vaiheelle nivelissä B, J ja I, jotka vastaavat vaiheen 4 tason 3D -suuntausta ilman rajoituksia. Vaiheen 4 tuen estämiseksi vain kolmessa kulmapisteessä on kuitenkin yleinen käytäntö lisätä jonkin verran noudattamista nivel -D: n ja liukua E: n väliseen z -suuntaan, jotta osa kuormaa. Joissakin tapauksissa linkin 4 joustavuus voi olla riittävä; Muissa tapauksissa voidaan käyttää yhteensopivaa Belleville -pesukonetta.

Kompensointisuunnittelu

Integroidut väärinkäytökset on tarkoitettu 2D -porttien kokoonpanoihin. Suunnittelu sisältää kaksi levyä, jotka ympäröivät taivutusta, joka tarjoaa lineaarisen vapauden y -suuntaan.

Tarkastellaan kahta väärinkäytön kompensointisuunnittelua. Yksi on yhdistetty valloitettu nivel, jossa on lineaarinen liukusäätimen nivel, 3D -porttien kokoonpanoon. Toinen on integroitu valloitettu nivel, jossa on lineaarinen taivutusliitokset 2D -portauskokoonpanoon. Oletetaan 2D -versiossa, että Gantry Rails X₁ja x₂ovat coplanar.

Yhdistettyjen nivelten suunnittelu.Harkitse poraushakemusta tölkkivalmistusprosessissa. Hallintarahasto käyttää kahta vyöhykevaihetta, jotka tukevat vankkaa hitsauskehystä neljällä dioilla. Servomoottori ajaa jokaista porausvaihetta master-orjakokoonpanossa. Vyö ajaa jokaisesta vaiheesta yhtä liukua, ja toinen liuku on joustaja.

Loppukäyttäjän kokoamat vaiheet kokivat ennenaikaisen epäonnistumisen vaiheen laakerissa. Ongelma korjattiin lisäämällä neljä helposti saatavilla olevaa tavanomaista pallomaisia ​​niveliä, jotka on asennettu neljään lineaariseen liukuun kahden poraunisen lineaarisen vaiheen neljään dioon. Kokoonpanon vastaamiseksi aikaisemmin keskusteltuun poraukseen yksi dia oli ”maadoitettu” lukituslevyllä. Uudelleensuunnittelu ratkaisi ongelman kokonaan.

Tällaisen kompensaattorin käytön haitta on kuitenkin huomattava korkeuden nousu, mikä voi vaatia muutoksia Z -vaiheessa.

Integroidut nivelten suunnittelu.Integroitua väärinkäyttökompensaatteria voidaan käyttää 2D -porttien kokoonpanoissa. Suunnittelu sisältää kaksi levyä. Yhdessä levyssä on kiinnitysreiät Gantry X -sivustoon ja toisessa levyssä on kiinnitysreiät ristikkäisen Y-vaiheen pohjaan. Keskustassa oleva laakeri yhdistää kaksi levyä.

Lisäksi yksi levy sisältää taivutuksen, joka tarjoaa lineaarisen vapauden asteen Y -suuntaan. Saman komponentin käyttämiseksi kaikissa liitoksissa voidaan käyttää kahta pulttia, jotka voidaan käyttää taipumaan lineaariseen vapausasteeseen ja säilyttämään vain kahden levyn välisen liikkeen pyörimisvapauden. Taivutus on suunniteltu toimimaan maksimaalisen taipuman alla väsymisrajan alapuolella.

Lopuksi estämään 2D -portauskokoonpanojen tapauksessa taipumista taivutusmomenttien lataamisesta Y -akselin ympäri, neljä pidätyspulttia vie hetken kuormitukset.

Tämän suunnittelun etuihin kuuluvat integroidut komponentit, matala profiili, kompakti koko ja helppo kokoonpano olemassa oleviin porttivaiheisiin alle 15 minuutissa.