טכניקות פיצוי כלכליות-יישור לא נכון מונעות עומס יתר וכישלון בטרם עת

כלי יישור גנטרי

כאשר יצרני מערכות המיקום בונים מערכת Gantry, הם בדרך כלל משתמשים בכלי יישור מיוחדים במהלך תהליך ההרכבה כדי להבטיח שהם עומדים במפרט כוח, דיוק ומפרטי חיים.

אינטרפרומטרים של לייזר משמשים לעתים קרובות ליישור מכונות לדיוק בסדר גודל של מיקרון ושניות קשת. לדוגמה, אינטרפרומטר לייזר מ- Renishaw עוזר ליישר את השטיחות, הישרות והריבועים של מסילות גנטרי.

כלים אחרים, כמו לייזרי יישור מחמר, משתמשים בקורות לייזר מסתובבות כמטוסי התייחסות מדויקים בחלל עם חיישנים המונחים על השקופית הנעה. כוונון ברגים מפלגת הרכבת, או שיפוץ מתחת למסילות, מביא את המעקה או השלב לכיוון הרצוי. פילוס של מסילות לדיוק גבוה עשוי לארוך ימים או שבועות, תלוי ברמת הדיוק, הגודל והתצורה של מכונה.

לדרישות יישור דיוק נמוך יותר משתמשים ברכיבים מכניים שונים, כולל מפלסים אלקטרוניים, מחווני חיוג, קצוות ישרים וקורות מקבילות. בעזרת אלה, טכנאים מיישרים את מעקה הראשי עם מחוון חיוג כנגד משטח הרכבה מדויק או קצה ישר. לאחר מהדק מעקה אחד לדיוק הנדרש שלה, מוטלת שקופית לאורך בזמן שהברגים של המעקה הצף השני מתהדקים, בעזרת מחוון חיוג או מגלשה מנחה.

ללא קשר לשיטת היישור, עליה להבטיח כי התאמה שגויה שנשארה לא תפעיל כוחות על מסילות הבמה, מה שעלול לגרום לחיים קצרים או לכישלון קטסטרופלי.

מערכות Gantry, המכונות לעיתים רובוטים קרטזיים, הן מערכות מיקום אידיאליות לקווי העברה אוטומטיים. בתהליך ייצור מסוג זה, מסוע רציף או אינדקס מעביר חלקים מתחנת גנטרי אחת למשנהו. כל תחנת Gantry לאורך קו המסוע מתמרנת כלי ביחס לחלק לביצוע פעולות ייצור כמו עיבוד שבבי, הדבקה, הרכבה, בדיקה, הדפסה או אריזה. האגדות משמשות בדרך כלל למיקום מוצרים בקווי העברה אוטומטיים.

ברור שהאמינות של כל מכונה בפעולה של קו העברה חייבת להיות גבוהה במיוחד כדי למזער את זמן ההשבתה, מכיוון שהשבתה במכונה אחת עשויה להביא את כל קו ההעברה לעצירה יקרה. בנוסף, גנטריות כוללות אלמנטים קריטיים רבים, כמו בקר, מגבר, מנוע, צימוד, מפעיל (כגון בורג כדורים, חגורה או מנוע ליניארי), מסילות, שקופית, בסיס, עצירות, מקודד וכבלים. האמינות של מערכת הגנדיות כולה היא הסכום הסטטיסטי של אמינות כל הרכיבים.

לאמינות גבוהה של המערכת, יש לגודל כל רכיב כדי להבטיח כי העמסה שלו במהלך הפעולה לא תעלה על ערכי הדירוג שלו. בעוד שגדל כל רכיב עשוי להיות משימה הנדסית פשוטה, כמומלצת על ידי יצרן הרכיבים, מצבי כישלון ליניארי-מעקה הם מעט יותר מורכבים. הם תלויים, בנוסף ליכולת נשיאת העומס, גודל ודיוק, על אוריינטציה המדויקת בחלל.

בעיות בהתאמה שגויה

כמעט כל יצרן מעקה ליניארי מסכים כי התאמה שגויה מובילה לבעיות. מבין כל הגורמים התורמים לכישלון בטרם עת של מיסבים ליניאריים, ההתאמה הלא נכונה נוגעת בסמוך לראש הרשימה.

זוהי כישלונות יישור לא נכון של הרכבות הכוללים:fלאוק: הסרת חומר משטח המעקה;לִלבּוֹשׁ: תוצאות חיכוך מוגזם;הֲזָחָה: כדורים מעוותים את המסילות; וכןחלקים פגומים: מסילות מעוותות בגלל כדורים שנפלו מחריצי הרכבת.

גורמי שורש שכיחים להתאמה שגויה של הרכבות כוללים חוסר שטוחות, ישירות, מקבילות וקומפוזליות של מסילות ליניאריות. ניתן למזער או לבטל את הגורמים הללו על ידי טכניקות הרכבה ויישור נאותות, אשר בתורו ממזערות את עומס הרכבות. גורמי שורש אחרים לכישלון של רכבת ליניארית כוללים שימון מספיק ושימון של חלקיקים זרים, אותם ניתן להקל על איטום תקין ושימון תקופתי. אמנם חשובים, הם מעבר לתחום של מאמר זה.

יסודות יישור

מסילות גנטיות כוללות בדרך כלל מסבי כדור המחזורים הנטענים מראש בחריצי הריצה שלהם כדי לספק קשיחות גבוהה. קשיחות גבוהה ומסה הנעה נמוכה הם מאפייני גנטרי קריטיים, מכיוון שהם מגדירים את התדר הטבעי של המערכת הנמוכה ביותר. תדר טבעי גבוה, בסדר גודל של 150 הרץ, נדרש לרוחב פס גבוה במיקום. רוחב פס מיקום גבוה, בסדר גודל של 40 הרץ, נדרש לדיוק דינאמי גבוה. דיוק דינאמי גבוה, כמו מהירות מתמדת עם שגיאת מיקום של כמה מיקרון, או זמן יישוב נמוך, בסדר גודל של כמה אלפיות שניות לחלון התיישבות של Submicron, נדרשים לתפוקה גבוהה ותפוקה גבוהה, בהתאמה. מאפייני ביצועים אלה נדרשים בדרך כלל תחת השפעות מנוגדות של תאוצה גבוהה ותנועה חלקה בתהליכים כמו בדיקת PCB, הדפסת דיו וריבוט לייזר.

כדי להבטיח קשיחות גבוהה - בהזמנה של 100 N/מיקרומטר - נטענות מראש. עם זאת, כל התאמה לא נכונה בין שני הצדדים הגנדיים בסדר גודל של 10 מיקרון, בין אוריינטציה אנכית (שטוחה) או אופקית (ישירות), עשויה להגדיל באופן דרמטי את העומס הנושא. זה, בתורו, עלול להוביל לכישלון קטסטרופלי בגלל כדורים שנפלו מהחריצים הנושאים או כניסה עמוקה במסילות. עיוותים נושאים קטנים יותר עשויים עדיין להפחית את החיים הנושאים באופן משמעותי.

כדי ליישר מסילות ליניאריות עם 10 מיקרון דיוק על אורכי נסיעה ארוכים (בהזמנה של 1 עד 3 מטר) דורש כלים יקרים כמו אינטרפרומטר לייזר וגופי מיוחד. ייתכן שכלים אלה לא יהיו זמינים למשתמש הקצה הטיפוסי או לשילוב המערכת. ללא כלים אלה, יישור שגוי של הרכבות עשוי להיות הגורם השורש לאמינות המערכת הנמוכה, עלויות תחזוקה גבוהות, השבתה וחיי מערכת קצרים.

למרבה המזל, קיימות אפשרויות שונות של פיצויים מוכחים על ידי שדה אשר עשויים לא לדרוש כלי יישור נרחבים, ובכל זאת מספקים ערך גבוה על ידי הפחתת ההשפעות הקשות של יישור שגוי של הרכבות. מכשירי הפיצוי המגוונים הללו הופכים לחלקים אינטגרליים של מסגרת הגאנטית ומספקים את דרגות החופש הנדרשות למניעת עומסי יתר בנושאות בהשגת מסילות רכבות שונות ותצורות הנעה של ציר.

קינמטיקה של יישור לא נכון

כדי להבין כיצד פועל מפצה לא נכון, יש להבין את המאפיינים הקינמטיים של המפצה כחלק ממערכת הגאנטיה שלה. כדוגמה, תרשים התלת -ממדי הנלווה למציג ארבעה תומכים. בסיסי השלבים x₁(קישור מחובר 10) ו- x₂(קישור 1) מוצגים באופן שגוי מוגזם במגרש, פיהוק ומגלגלים ביחס זה לזה כמו גם בשטוח ובהקבלה. נניח את השמאל x₁הכרכרה (9) היא המאסטר הממונע, ויש לו מפרק כדורי (J) התומך בשלב Y (4). מימין ממונע הפוך x₂לשלב (3) יש מפרק כדורי אחד (B) ומפרק שקופיות לינארי אחד (C) התומכים בשלב Y. כרכרות ה- X האחרות (7 ו -6) הן סרוגות ותומכות גם בשלב Y על ידי מפרק כדורי ושקופית לינארית.

ואז ספירת המספר הכולל של דרגות החופש ומחסור את המספר הכולל של האילוצים, התוצאה היא דרגת חופש אחת. המשמעות היא שרק ציר המאסטר X יכול לנוע באופן עצמאי וכל הקישורים האחרים יבואו אחריו. במקרה זה, אם מנוע עצמאי אחר מניע את ה- X השני, עלול להיווצר עומס מוגזם על המעקות. זוהי תצורה לא רצויה לשלבי Y ארוכים, ולכן על המהנדסים לבצע שינויים מתקנים כדי לאפשר לשלב ה- X השני לנוע באופן עצמאי משלב ה- X הראשון.

הוספת דרגה נוספת של חופש למערכת, למשל עבור עבד ה- X, פירושה הוספת מידה נוספת של חופש לאחד המפרקים. לתיקון נפוץ בתצורות כאלה מאפשרת לשקופית אחת לבטל יש מידה של חופש בכיוון Z, למשל, בין מפרקים כדוריים D למפרק השקופית E.

התוצאה תהיה הר קינמטי לשלב ה- Y במפרקים B, J ו- I, תוך התאמה של האוריינטציה התלת -ממדית של מטוס שלב 4 ללא אילוצים. עם זאת, כדי למנוע תמיכה בשלב 4 בשלוש נקודות פינה בלבד, הנוהג המשותף הוא להוסיף קצת ציות בכיוון ה- Z בין מפרק D לשקופית E כדי לקחת חלק מהעומס. במקרים מסוימים הגמישות של קישור 4 עשויה להספיק; במקרים אחרים ניתן להשתמש במכונת כביסה של בלוויל תואמת.

עיצובים מפצה

מפצה משולב של יישור שגוי מיועד לתצורות דו -מימדיות. העיצוב כולל שתי לוחות המקיפים כיפוף המספק מידה ליניארית של חופש בכיוון Y.

בואו נסקור שני עיצובים של יישור לא נכון-קומפנסטורים. האחד הוא מפרק מהפך מורכב עם מפרק מחוון לינארי, לתצורת גנדי תלת מימד. השני הוא מפרק משולב משולב עם מפרק כיפוף ליניארי לתצורת דו -מימדית. בגרסת הדו -מימד, נניח שמסילות ה- Gantry x₁ו- x₂הם קופלאנאר.

עיצוב מפרק מורכב.קחו בחשבון יישום Gantry בתהליך ייצור CAN. ה- Gantry משתמש בשני שלבים מונעי חגורה התומכים במסגרת ריתוך חזקה בארבע שקופיות. Servomotor נוהג בכל שלב גנדי בתצורה של עבדים. חגורה נוהגת שקופית אחת מכל שלב, והשקופית השנייה היא סרק.

השלבים, המורכבים על ידי משתמש הקצה, חוו כישלון מוקדם יותר בשלב. הבעיה תוקנה על ידי הוספת ארבעה מפרקים כדוריים סטנדרטיים זמינים המותקנים על ארבע מגלשות ליניאריות לארבע השקופיות של שני השלבים הליניאריים של גנטרי. כדי להתאים את התצורה לגנטרי שנדון בעבר, שקופית אחת הייתה "מקורקעת" עם צלחת נעילה. העיצוב המחודש פתר לחלוטין את הבעיה.

עם זאת, החיסרון בשימוש במפצה כזה הוא עלייה משמעותית בגובה, מה שעשוי לדרוש שינויים בשלב ה- Z.

עיצוב משולב-מפרקים.ניתן להשתמש במפצה משולב של יישור שגוי בתצורות דו -מימדיות. העיצוב כולל שתי צלחות. צלחת אחת כוללת חורי הרכבה לשקופית ה- Gantry X ולצלחת השנייה יש חורי הרכבה לבסיס שלב הציר הצולב. מיסב במרכז מחבר בין שתי הצלחות.

בנוסף, צלחת אחת כוללת כיפוף המספק דרגה ליניארית של חופש בכיוון Y. כדי להשתמש באותו רכיב עבור כל המפרקים, ניתן להשתמש בשני ברגים כדי "לקרקע" את מידת החופש הגמישה של החופש ולשמור רק על חופש התנועה הסיבוב בין שתי הלוחות. הכפיפה נועדה לפעול בסטייה מקסימאלית מתחת למגבלת העייפות.

לבסוף כדי למנוע, במקרה של תצורות דו -מימדיות, להעמיס את הכפוף ברגע כיפוף סביב ציר ה- Y, ​​ארבעה ברגי תומך תופסים את העומס הרגע.

היתרונות של עיצוב זה כוללים רכיבים משולבים, פרופיל נמוך, גודל קומפקטי וקלות ההרכבה לשלבי גנטיות קיימים תוך פחות מ -15 דקות.