צמצום זמן התכנון עבור מערכות תנועה ליניארית

מערכת גב קרטזית בעלת 3 צירים

ניתן להפחית את זמן העיצוב תוך הבטחת עמידות וביצועים גבוהים.

ללכוד כמה שיותר ממידע היישום הרלוונטי בהתחלה כדי למנוע צורך לחזור ולחזור על חלקים, אם לא את כל תהליך העיצוב. היו זהירים ומוכנים לשינוי היקף. השתמש בחישובים וניתוחים תיאורטיים כדי לקבוע את העיצובים הראשוניים הטובים ביותר, ולאחר מכן השוו אותם עם מדידות בדיקה של תכונות הביצועים העיקריות בציוד בפועל. אשר את תוצאות בדיקת הספסל על ידי ביצוע בדיקות מחזוריות בתנאי שטח בפועל.

זיהוי הדרישות

השלב הראשון והקריטי ביותר של כמעט כל תהליך הנדסי הוא זיהוי דרישות היישום. לכל מוצר עשויה להיות קבוצה ייחודית של קריטריונים שישפיעו על הביצועים שלו. שימוש ברשימת תיוג יעזור להבטיח שיקול של פרמטרים שאחרת עלולים להתעלם מהם.

נתוני מידע יישום מרכזיים ברשימת בדיקה לדוגמה עשויים לכלול:

• עומס/מהירות (דינמי וסטטי)
• מתח: 12, 24, 36, 48 VDC, 110, 220, VAC
• כיוון העומס
• אורך שבץ
• מחזור חיים/עבודה
• סביבתי
• הגנת סוף מהלך: קלאץ'? מתגי הגבלה?
• כיצד ישלוט מפעיל?
• משוב
• UL, CSA, CE
• אחר: התייעץ עם מהנדס יישום המפעיל שלך לשיקולי תכנון נוספים.

הבחירה במכלול בורג הכדור הנכון עבור יישום ספציפי עשויה לדרוש תהליך איטרטיבי לקביעת המעטפה הקטנה ביותר והפתרון החסכוני ביותר. העומס התכנוני, המהירות הלינארית ודיוק המיקום משמשים לחישוב הקוטר, העופרת ויכולת העומס של מכלול הבורג הכדורי המתאים. לאחר מכן ניתן לבחור רכיבי בורג כדורי בודדים על סמך חיים, אילוצי ממדים, תצורת הרכבה ותנאי הסביבה.

מקום טוב להתחיל בו הוא על ידי הגדרת כיוון וגודל העומס. כיוון המערכת יכול להיות חשוב מאוד. עם כיוון אופקי, עומס הכונן שווה למשקל המטען, כפול מקדם החיכוך. עם כיוון אנכי, עומס הכונן שווה למשקל. עומסים הפועלים על מיסבים ומובילים ליניאריים יכולים להיות עומסים אנכיים, עומסים אופקיים, או עומסי מומנט שיפוע, גלגול או פיתול, או כל שילוב ביניהם. העומסים עשויים להשתנות גם בגודל ובכיוון שלהם.

יש לקבוע את וקטורי העומס המתקבלים בכל מיסב מתוך השילוב הנכון של וקטורי העומס השונים להם נתונה מערכת המיסבים הליניארית, שכן לא ניתן להעריך את תוחלת החיים רק על סמך וקטורי העומס הכוללים של המערכת. העומס שכל מיסב ליניארי נתון אליו נקרא העומס המקביל לאותו מיסב נתון. לאחר מכן גודל המערכת מבוסס על גודל המיסב הטעון ביותר. למידע נוסף על שיטות חישוב לעומס שווה ערך, עיין בקטלוגים של הספקים של המיסבים וההנחיות.

מכלול בורג כדורי, למשל, מיועד לשאת עומסים צירים, המתרגמים תנועה סיבובית לתנועה צירית. היכולת של הבורג הכדורי להתנגד להתכווצות תחת עומסי דחיסה נקראת חוזק העמוד שלו. הבורג נושא עומס צירי השווה למעשה בגודלו ומנוגד בכיוון לעומס המופעל על אום הכדור - החלק המשלים שלו - והוא קשור על ידי הגיאומטריות העיצוביות למומנט המנוע. באופן כללי, חוזק העמודים הוא הפרמטר העיצובי המגביל מכיוון שעבור אורכים ארוכים יותר, הוא יכול להיות נמוך בהרבה מחוזק הלחיצה בפועל של החומר. מכיוון שהיחס בין האורך לקוטר החופשי קשור קשר הדוק לניתור העמודים, מכאן שעבור קוטר נתון, כושר העומס הצירי של בורג כדור תלוי באורכו החופשי.

ניתן לחזות את חייה של מערכת התנועה הליניארית על סמך הפרופיל התפעולי שלה; פשוט, כמה שעות ביום, ימים בשבוע ושבועות בשנה הבורג הכדורי יופעל. עבור יישומים מורכבים יותר או חיזוי חיים מעודנים יותר, צריך לבנות פרופיל תנועה מפורט ומקיף המפרק את התנועות למקטעים ישרים בעצם. כל קטע של פרופיל התנועה ידרוש מידע לגבי המהירות בתחילת הקטע והסוף, משך הזמן של הקטע, והמומנט במהלך הקטע.

קבע את דיוק המיקום והחזרה שהיישום שלך דורש. לדוגמה, ברגי כדור אינץ' מיוצרים בדרך כלל בשתי דרגות - Precision ו- Precision Plus. ברגי כדור דיוק ישמשו ביישומים הדורשים תנועה גסה יחסית או כאלה המשתמשים במשוב ליניארי למיקום מיקום. ייעשה שימוש בברגי כדור בדרגת Precision Plus כאשר מיקום בר-חזרה בתוך מיקרון הוא קריטי ואין שימוש בהתקן משוב ליניארי. בעוד שלברגים בדרגת Precision יש שונות מצטברת גדולה יותר לאורך השימושי של הבורג, ברגים בדרגת Precision Plus מגבילים הצטברות של שגיאות עופרת, ומספקים מיקום מדויק יותר על פני כל האורך השימושי של הבורג.

גודל ובחירה

תרשימים המסופקים על ידי ספקי מערכות תנועה ליניארית יכולים להוות קיצור זמן לחיסכון לגודל ולבחירה נכונה של מערכות תנועה ליניארית. אנו נשתמש ביישום גונטרי ריתוך תלת צירים כדוגמה כדי להדגים כיצד לבחור ולמדוד ברגים כדוריים באמצעות נוסחאות קטלוגיות (איור 2). בורג הכדור עובר לכל אורך ציר ה-x ונתמך משני קצותיו על ידי תומכי מיסבים. למען הפשטות, נגדיר את הרכבת האום כאוגן, את החומר כפלדה מסגסוגת, את כיוון החוט כיד ימין ואת סדרת המוצרים כמטרית. כיוון המערכת ביישום זה הוא אופקי, עם עיצוב מונע ברגים ואורך ציר ה-x הוא 6 מטרים. הוא ישתמש בקצוות קבועים עם כמות אוגן יציבה תרמית.

עומס של 2,668.9 ניוטון (600 פאונד) מופעל על ידי כרכרה הנוסעת על מסילות פרופיל. אורך הנסיעה הוא 4.5 מ' (177.165 אינץ') והאורך הלא נתמך הוא 5.818 מטר (229.055 אינץ'). המהירות הנדרשת היא 0.1 מטר לשנייה (3.927 אינץ'/שניה), ויש צורך בתאוצה של ±2.5 מ'/שנ'2 (98.4 אינץ' לשנייה). מחזור העבודה הוא 8 שעות ביום, 5 ימים בשבוע ו-50 שבועות בשנה עם ממוצע של 10 מחזורים לשעה. דרישת החיים היא 20 שנים לבורג הכדורי ו-5 שנים לרכיבים. דרישה נוספת היא שימוש במנוע צעד עקב העדפה של מחלקת הנדסת חשמל.

לאחר מכן, אנו בוחרים את המסבים הליניאריים עבור ציר ה-x. הדרישות העיקריות של יישום זה הן קיבולת עומס גבוהה וקשיחות גבוהה. לאפליקציה אורך נסיעה ארוך יחסית של 5,500 מטר (18 רגל); עם זאת, הזמינות של ברגים באורך 6 מטר מבטלת את הצורך בחיבור קת. תחזוקה נמוכה היא דרישה חשובה של יישום זה. התוצאה הייתה הבחירה של מובילי מסילה ליניאריים של פרופיל כדור מסדרת 500.

עם בחירה זו, ניתן לחשב את העומס על ברגי הכדור. בהתבסס על העמסה זו, אגוז הכדור NEFF KGF-D נבחר כנקודת ההתחלה. אום כדורי זה כולל אוגן אינטגרלי, מגב אינטגרלי והרכבה DIN 69051. לבורג הכדור דיוק של ±50 מיקרומטר/300 מ"מ דיוק.

לאחר מכן, נבדקת דרישת תוחלת החיים. החיים מדורגים בדרך כלל ב-L10, המייצג את הזמן שאחריו 90% מהברגים הכדוריים עדיין יפעלו. ביישום זה, תוחלת החיים היא 1,035,752.6 שנים. הסיבה שהחיים כה גבוהים היא שבחרנו את הבורג הכדורי על סמך מהירות קריטית ולא על סמך חיים.

בדיקת העיצוב המוצע

לאחר שבחרת את העיצוב שלך על סמך החישובים, עליך לבדוק כדי לוודא שהנחות שלך נכונות. הבדיקה נועדה לאמת כי מה שהוצע אכן נמסר, ואם זה לא היה המקרה, להנחות את כל הפעולות המתקנות שעשויות להידרש. בדיקת אימות צריכה להיות מתוכננת לענות על שאלות כגון:

• האם המוצר המוגמר עומד במפרט העיצוב?
• האם הביצוע עקבי, בגבולות הניסוי, עם החישובים התיאורטיים, ואם לא, בכמה הוא משתנה ומדוע?
• האם המוצר מספק את רמת האמינות הנדרשת?
• מהם המצבים ונקודות הכשל הפוטנציאליים של המוצר?
• איך הפתרון הנוכחי בהשוואה לחלופות?

עבור מערכות ומכונות גדולות, ייתכן שתרצה להתחיל בבדיקת רכיבים לפני שתעבור לבדיקת ספסל של תת-מכלולים, ולאחר מכן לבסוף לבדיקה של המכלול השלם. בכל שלב של בדיקה יש לבחון את תוצאות הבדיקה ולהשוות אותן לחישובים התיאורטיים כדי לוודא שהתכנון נמצא במסלול הנכון, או לשקול הזדמנויות סבירות לשיפור. הבדיקה נועדה לחשוף את מה שאולי החמצנו בחישובים ובמודלים שלנו.

מערכות תנועה ליניאריות מוגדרות

חשוב גם, לאורך כל התהליך, לשקול האם זה עשוי להיות הגיוני יותר לרכוש מערכת תנועה ליניארית מוגדרת במקום לתכנן ולהרכיב בעצמך. במקרה זה, תספק את הדרישות של האפליקציה לאינטגרטור של תנועה ליניארית כגון תצורת ההרכבה, דרישות המיקום, תנאי הסביבה, תנאי העמסה, דרישות התנועה וכל שיקול מיוחד. לאחר מכן, האינטגרטור ישתמש בדרך כלל במערכת גודל ובחירה מבוססת אינטרנט כדי לעצב ולהגדיר מערכת תנועה ליניארית מותאמת אישית על סמך הקלט שלך. האינטגרטור יכול לעתים קרובות לספק הצעת מחיר וקובץ CAD של העיצוב המוצע תוך 24 שעות מרגע בקשתך. העלות של מערכת כזו תהיה פחותה מעלות הרכיבים הבודדים, ברוב המקרים.

גישה זו יכולה בדרך כלל להפחית את זמן ההנדסה ואת עלות ההרכבה ב-90% או יותר ולעתים קרובות יכולה לספק חיסכון בעלויות החומר של 20 עד 30%. והכי חשוב, על ידי צמצום הזמן המושקע בתכנון מערכות תנועה ליניארית, המהנדסים שלך יבזבזו פחות זמן בעבודה באזור מחוץ ליכולות הליבה שלהם, ויותר זמן בהתמקדות במה שהם עושים הכי טוב - אינטגרציה כוללת של המערכת.

לסיכום, נצל את כל המשאבים השימושיים כדי לחסוך בזמן עיצוב. אל תתעלם מהיכולת של ספקי תנועה ליניארית לספק מכלולי תנועה ליניארית מוגדרים שיכולים לעזור לך להפחית את עלויות ההנדסה וההרכבה. הערך את החלופות של רכישת רכיבים לעומת מודולים, לעומת מערכות שלמות מבחינת השפעתם על התכנון וזמן ההרכבה. השתמש, לטובתך, בכל כלי העיצוב הזמינים כגון תרשימים, נוסחאות, מערכות בחירה מקוונות ומודלים תלת מימדיים. לבסוף, צור קשר עם תמיכה טכנית כדי למנף את מומחיות המוצר שלהם בפתרונות סטנדרטיים, מתוקנים ופתרונות מיוחדים. הקפד לאשר שלספק יש נתוני אימות/בדיקה/ניתוח עיצוב כדי לגבות טענות עיצוב ועמדות עיצוב. גישה זו יכולה לצמצם את זמן התכנון למינימום תוך הבטחה שמערכות תנועה ליניאריות עומדות בדרישות הביצועים והעמידות.

זמן פרסום: 28-3-2022

קוֹדֵם: מהו אדוות מומנט וכיצד הוא משפיע על יישומי תנועה ליניארית?

הַבָּא: מהי הנדסת עיצוב תנועה ליניארית?

איך אנחנו יכולים לעזור?

כתובת אימייל

טֵלֵפוֹן

ניתן להפחית את זמן העיצוב תוך הבטחת עמידות וביצועים גבוהים.