Lineaaristen liikejärjestelmien suunnitteluajan lyhentäminen

3-akselinen suorakulmainen portaalijärjestelmä

Suunnitteluaikaa voidaan lyhentää samalla kun varmistetaan kestävyys ja korkea suorituskyky.

Tallenna mahdollisimman paljon olennaista sovellustietoa alussa, jotta sinun ei tarvitse palata takaisin ja toistaa osia, ellei koko suunnitteluprosessia. Ole varovainen ja valmistaudu laajuuden muutokseen. Käytä teoreettisia laskelmia ja analyyseja määrittääksesi parhaat alkuperäiset suunnitelmat ja vertaa niitä sitten todellisten laitteiden tärkeimpien suorituskykyominaisuuksien testimittauksiin. Vahvista penkkitestien tulokset suorittamalla syklitestejä todellisissa kenttäolosuhteissa.

VAATIMUSTEN TUNNISTAMINEN

Ensimmäinen ja erittäin kriittinen vaihe lähes jokaisessa suunnitteluprosessissa on sovellusvaatimusten tunnistaminen. Jokaisella tuotteella voi olla omat kriteerit, jotka vaikuttavat sen suorituskykyyn. Tarkistuslistan käyttäminen auttaa varmistamaan sellaisten parametrien huomioimisen, jotka muutoin saattavat jäädä huomiotta.

Esimerkkitarkistusluettelon tärkeimmät sovellustiedot voivat sisältää:

• Kuorma/nopeus (dynaaminen ja staattinen)
• Jännite: 12, 24, 36, 48 VDC, 110, 220, VAC
• Kuorman suunta
• Iskun pituus
• Elinikä/käyttöjakso
• Ympäristö
• Iskun päättymissuoja: Kytkin? Rajakytkimet?
• Miten toimilaitetta ohjataan?
• Palaute
• UL, CSA, CE
• Muuta: Pyydä muita suunnittelunäkökohtia toimilaitteen sovellusinsinööriltä.

Oikean kuularuuvikokoonpanon valinta tiettyyn sovellukseen voi vaatia iteratiivisen prosessin pienimmän kuoren ja kustannustehokkaimman ratkaisun määrittämiseksi. Suunniteltua kuormaa, lineaarista nopeutta ja paikannustarkkuusvaatimuksia käytetään sopivan kuularuuvikokoonpanon halkaisijan, johdon ja kantavuuden laskemiseen. Yksittäiset kuularuuvikomponentit voidaan sitten valita käyttöiän, mittarajoitusten, asennuskonfiguraation ja ympäristöolosuhteiden perusteella.

Hyvä paikka aloittaa on määrittelemällä kuorman suunta ja suuruus. Järjestelmän suunta voi olla erittäin tärkeä. Vaakasuorassa asennossa vetokuorma on yhtä suuri kuin hyötykuorman paino kertaa kitkakerroin. Pystysuorassa asennossa käyttökuorma on yhtä suuri kuin paino. Lineaarisiin laakereihin ja ohjaimiin vaikuttavat kuormat voivat olla pystykuormia, vaakakuormia tai nousu-, rullaus- tai kiertomomenttikuormia tai mitä tahansa näiden yhdistelmää. Kuormat voivat myös vaihdella suuruudeltaan ja suunnaltaan.

Tuloksena olevat kuormitusvektorit kussakin laakerissa on määritettävä lineaarilaakerijärjestelmään kohdistuvien eri kuormitusvektorien oikeasta yhdistelmästä, koska käyttöikää ei voida arvioida pelkästään järjestelmän kokonaiskuormitusvektoreiden perusteella. Kuormitusta, johon kuhunkin lineaarilaakeriin kohdistuu, kutsutaan kyseisen laakerin vastaavaksi kuormitukseksi. Tämän jälkeen järjestelmä mitoitetaan eniten kuormitetun laakerin koon mukaan. Lisätietoja vastaavan kuorman laskentamenetelmistä on lineaarilaakeri- ja opastoimittajien luetteloissa.

Esimerkiksi kuularuuvikokoonpano on tarkoitettu kantamaan aksiaalisia kuormia, mikä muuttaa pyörivän liikkeen aksiaaliksi liikkeeksi. Kuularuuvin kykyä vastustaa nurjahdusta puristuskuormituksen alaisena kutsutaan sen pilarin lujuudeksi. Ruuviin kohdistuu aksiaalinen kuorma, joka on todellisuudessa yhtä suuri ja vastakkainen kuin kuulamutteriin - sen täydentävään osaan - kohdistuva kuormitus, ja se liittyy suunnittelugeometrioiden mukaan käyttömoottorin vääntömomenttiin. Yleensä pilarin lujuus on rajoittava suunnitteluparametri, koska pitemmillä pituuksilla se voi olla paljon pienempi kuin materiaalin todellinen puristuslujuus. Koska vapaan pituuden ja halkaisijan välinen suhde liittyy läheisesti pilarin taipumiseen, tästä seuraa, että tietyllä halkaisijalla kuularuuvin aksiaalinen kuormituskyky riippuu sen vapaasta pituudesta.

Lineaarisen liikejärjestelmän käyttöikä voidaan ennustaa sen toimintaprofiilin perusteella; yksinkertaisesti, kuinka monta tuntia päivässä, päiviä viikossa ja viikkoja vuodessa kuularuuvia ajetaan. Monimutkaisempia sovelluksia tai tarkempaa eliniän ennustamista varten on rakennettava yksityiskohtainen, kattava liikeprofiili, joka jakaa liikkeet periaatteessa suoriksi segmenteiksi. Jokainen liikeprofiilin segmentti vaatisi tietoa nopeudesta segmentin alussa ja lopussa, segmentin kestosta ja vääntömomentista segmentin aikana.

Määritä sovelluksesi vaatima paikannustarkkuus ja toistettavuus. Esimerkiksi tuumaisia kuularuuveja valmistetaan tyypillisesti kahta laatua – Precision ja Precision Plus. Tarkkuusluokan kuularuuveja käytettäisiin sovelluksissa, jotka vaativat suhteellisen karkeaa liikettä tai joissa käytetään lineaarista palautetta paikannukseen. Precision Plus -laatuisia kuularuuveja käytettäisiin, kun toistettava asemointi mikronin sisällä on kriittinen eikä lineaarista takaisinkytkentälaitetta käytetä. Vaikka Precision-laadun ruuveilla on suurempi kumulatiivinen vaihtelu ruuvin hyödyllisessä pituudessa, Precision Plus -laaturuuvit rajoittavat lyijyvirheen kertymistä ja tarjoavat tarkemman asennon ruuvin koko käyttöpituudella.

KOKO- JA VALINTA

Lineaaristen liikejärjestelmien toimittajien toimittamat kaaviot voivat olla aikaa säästävä oikotie lineaaristen liikejärjestelmien oikeaan mitoittamiseen ja valintaan. Käytämme esimerkkinä kolmiakselista hitsauspukkisovellusta, joka osoittaa, kuinka kuularuuveja valitaan ja mitoitetaan luettelokaavojen avulla (kuva 2). Kuularuuvi kulkee koko x-akselin pituudelta ja on tuettu molemmista päistä laakerituilla. Yksinkertaisuuden vuoksi määrittelemme mutterin kiinnityksen laipalliseksi, materiaaliksi seosteräkseksi, kierteen suunnaksi oikeakätiseksi ja tuotesarjan metriseksi. Järjestelmän suuntaus on tässä sovelluksessa vaakasuora, ruuvikiinnitteinen ja x-akselin pituus on 6 metriä. Se käyttää kiinteitä päitä, joissa on termisesti vakaa laippa.

Profiilikiskoilla ajava vaunu kuormittaa 2 668,9 newtonin (600 paunaa). Matkan pituus on 4,5 m (177,165") ja ilman tukea 5,818 metriä (229,055"). Vaadittu nopeus on 0,1 metriä sekunnissa (3,927 tuumaa/s), ja vaaditaan ±2,5 m/s2 (98,4 tuumaa/s2) kiihtyvyys. Työsuhde on 8 tuntia päivässä, 5 päivää viikossa ja 50 viikkoa vuodessa, keskimäärin 10 sykliä tunnissa. Palloruuvin käyttöikä on 20 vuotta ja komponenttien 5 vuotta. Lisävaatimuksena on, että käytetään askelmoottoria sähkötekniikan osaston mieltymyksen vuoksi.

Seuraavaksi valitsemme x-akselin lineaarilaakerit. Tämän sovelluksen ensisijaiset vaatimukset ovat korkea kantavuus ja korkea jäykkyys. Sovelluksen matkapituus on suhteellisen pitkä, 5 500 metriä (18 jalkaa); 6 metrin pituisten ruuvien saatavuus eliminoi päittäisliitoksen tarpeen. Vähäinen huoltotarve on tämän sovelluksen tärkeä vaatimus. Tuloksena valittiin 500-sarjan palloprofiilikisko lineaarijohteet.

Tällä valinnalla voidaan laskea kuularuuvien kuormitus. Tämän kuormituksen perusteella aloituspisteeksi valitaan NEFF KGF-D kuulamutteri. Tässä kuulamutterissa on kiinteä laippa, kiinteä pyyhin ja DIN 69051 -kiinnitys. Kuularuuvin tarkkuus on ±50 μm/300 mm.

Seuraavaksi tarkistetaan elinajanodote. Käyttöikä on tyypillisesti L10, joka edustaa aikaa, jonka jälkeen 90 % kuularuuveista toimii edelleen. Tässä sovelluksessa elinajanodote on 1 035 752,6 vuotta. Syynä siihen, että käyttöikä on niin korkea, on se, että valitsimme kuularuuvin kriittisen nopeuden eikä elämän perusteella.

EHDOTETUN SUUNNITELMAN TESTAUS

Kun olet valinnut suunnittelusi laskelmien perusteella, sinun on testattava, että tilat ovat oikeat. Testaus on suunniteltu validoimaan, että se, mitä ehdotettiin, todella toimitettiin, ja jos näin ei ollut, ohjaamaan mahdollisesti tarvittavia korjaavia toimenpiteitä. Validointitesti tulee suunnitella vastaamaan kysymyksiin, kuten:

• Täyttääkö valmis tuote suunnitteluspesifikaatiot?
• Onko suorituskyky johdonmukainen, kokeellisissa rajoissa, teoreettisten laskelmien kanssa, ja jos ei, kuinka paljon se vaihtelee ja miksi?
• Tarjoaako tuote vaaditun luotettavuustason?
• Mitkä ovat tuotteen mahdolliset vikatilat ja -kohdat?
• Miten nykyinen ratkaisu verrattuna vaihtoehtoihin?

Suurille järjestelmille ja koneille kannattaa ehkä aloittaa komponenttien testaus ennen kuin siirryt osakokoonpanojen koepenkkitestaukseen ja lopuksi koko kokoonpanon testaamiseen. Testin jokaisessa vaiheessa testituloksia tulee tarkastella ja verrata teoreettisiin laskelmiin, jotta varmistetaan, että suunnittelu on oikealla tiellä tai harkita kohtuullisia parannusmahdollisuuksia. Testauksen tarkoituksena on paljastaa, mitä olemme saattaneet unohtaa laskelmissamme ja mallintamisessamme.

KONFIGUROIDUT LINEAARISET LIIKKEJÄRJESTELMÄT

On myös tärkeää pohtia koko prosessin ajan, olisiko järkevämpää ostaa konfiguroitu lineaarinen liikejärjestelmä sen sijaan, että suunnittelet ja kootat omasi. Tässä tapauksessa sinun on toimitettava lineaarisen liikkeen integraattorille sovelluksen vaatimukset, kuten asennuskokoonpano, sijoitusvaatimukset, ympäristöolosuhteet, kuormitusolosuhteet, siirtovaatimukset ja kaikki erityiset näkökohdat. Integraattori käyttää sitten tyypillisesti Web-pohjaista koko- ja valintajärjestelmää suunnitellakseen ja määrittääkseen mukautetun lineaarisen liikejärjestelmän syöttämäsi perusteella. Integraattori voi usein toimittaa tarjouksen ja CAD-tiedoston ehdotetusta suunnitelmasta 24 tunnin sisällä pyynnöstäsi. Tällaisen järjestelmän kustannukset ovat useimmissa tapauksissa pienemmät kuin yksittäisten komponenttien kustannukset.

Tämä lähestymistapa voi tyypillisesti vähentää suunnitteluaikaa ja kokoonpanokustannuksia 90 % tai enemmän ja voi usein säästää materiaalikustannuksissa 20-30 %. Mikä tärkeintä, vähentämällä lineaaristen liikejärjestelmien suunnitteluun käytettyä aikaa, insinöörisi käyttävät vähemmän aikaa työskentelemään alueella, joka ei kuulu heidän ydinosaamiseensa, ja enemmän aikaa keskittyä siihen, mitä he osaavat parhaiten – yleiseen järjestelmän integrointiin.

Yhteenvetona, hyödynnä kaikkia hyödyllisiä resursseja säästääksesi suunnitteluaikaa. Älä unohda lineaariliiketoimittajien kykyä tarjota konfiguroituja lineaariliikekokoonpanoja, jotka voivat auttaa sinua vähentämään suunnittelu- ja kokoonpanokustannuksia. Arvioi vaihtoehtoja ostaa komponentteja ja moduuleja tai kokonaisia järjestelmiä niiden vaikutuksen perusteella suunnitteluun ja kokoonpanoaikaan. Käytä eduksesi kaikkia saatavilla olevia suunnittelutyökaluja, kuten kaavioita, kaavoja, online-valintajärjestelmiä ja 3D-malleja. Lopuksi ota yhteyttä tekniseen tukeen hyödyntääksesi heidän tuoteasiantuntemustaan vakio-, muokattujen standardi- ja erikoisratkaisujen osalta. Varmista, että toimittajalla on suunnittelun tarkastus-/testaus-/analyysitiedot suunnitteluvaatimusten ja suunnitteluasemien tukemiseksi. Tämä lähestymistapa voi lyhentää suunnitteluaikaa minimiin ja varmistaa samalla, että lineaariset liikejärjestelmät täyttävät suorituskyky- ja kestävyysvaatimukset.

Postitusaika: 28.3.2022

Edellinen: Mikä on Torque Ripple ja kuinka se vaikuttaa lineaarisiin liikesovelluksiin?

Seuraavaksi: Mitä on lineaarinen liikesuunnittelu?

Miten voimme auttaa?

Sähköpostiosoite

Puhelin

Suunnitteluaikaa voidaan lyhentää samalla kun varmistetaan kestävyys ja korkea suorituskyky.