경제적 오정렬 보상 기술은 과부하 및 조기 갠트리 실패를 방지합니다.

갠트리 정렬 도구

포지셔닝 시스템 제조업체가 갠트리 시스템을 구축 할 때는 일반적으로 어셈블리 프로세스 중에 특수 정렬 도구를 사용하여 힘, 정밀성 및 수명 사양을 충족시킬 수 있습니다.

레이저 간섭계는 기계의 정렬에 자주 사용됩니다. 예를 들어, Renishaw의 레이저 간섭계는 갠트리 레일의 평탄도, 직선 및 제곱성을 정렬하는 데 도움이됩니다.

Hamar의 정렬 레이저와 같은 다른 도구는 회전 레이저 빔을 사용하는 슬라이드에 센서가있는 우주의 정밀 기준 평면으로 사용합니다. 레일 레벨 스크류를 조정하거나 레일 아래에서 쉬는 것은 레일 또는 스테이지를 원하는 방향으로 가져옵니다. 레일을 높은 정밀도로 평준화하는 데 기계의 정확도, 크기 및 구성에 따라 며칠 또는 몇 주가 걸릴 수 있습니다.

비 확실도 정렬 요구 사항의 경우 전자 레벨러, 다이얼 표시기, 직선 모서리 및 평행 빔을 포함한 다양한 기계적 구성 요소가 사용됩니다. 이를 통해 기술자들은 마스터 레일을 정밀 장착 표면 또는 직선 에지에 대해 다이얼 표시기와 정렬합니다. 하나의 레일이 필요한 정밀도로 조이면, 다이얼 표시기 또는 안내 슬라이드를 사용하여 두 번째 플로팅 레일의 볼트가 조여지는 동안 슬라이드가 안내됩니다.

정렬 방법에 관계없이, 잔류 오정렬이 스테이지 레일에 힘을 발휘하지 않도록해야하므로 짧은 수명이나 치명적인 실패가 발생할 수 있습니다.

때때로 직교 로봇이라고도하는 갠트리 시스템은 자동 전송 라인에 이상적인 포지셔닝 시스템입니다. 이러한 유형의 제조 공정에서 연속 또는 인덱싱 컨베이어는 한 갠트리 스테이션에서 다른 갠트리 스테이션으로 부품을 전송합니다. 컨베이어 라인을 따라 각 갠트리 스테이션은 가공, 접착, 조립, 검사, 인쇄 또는 포장과 같은 제조 작업을 수행하기위한 부분과 관련하여 도구를 조작합니다. 간트리는 일반적으로 자동 전송 라인에 제품을 배치하는 데 사용됩니다.

한 머신의 다운 타임이 전체 전송 라인을 값 비싼 정지로 가져올 수 있기 때문에 다운 타임을 최소화하려면 전송 라인 작동에서 각 시스템의 신뢰성이 매우 높아야합니다. 또한 갠트리에는 컨트롤러, 앰프, 모터, 커플 링, 액추에이터 (예 : 볼 스크류, 벨트 또는 선형 모터), 레일, 슬라이드,베이스, 스톱, 인코더 및 케이블과 같은 많은 중요한 요소가 포함됩니다. 전체 갠트리 시스템의 신뢰성은 모든 구성 요소의 신뢰성의 통계적 합입니다.

높은 시스템 안정성의 경우, 작동 중에 로딩이 정격 값을 초과하지 않도록 각 구성 요소 크기가 크기가 있어야합니다. 구성 요소 제조업체에서 권장하는대로 각 구성 요소 크기는 간단한 엔지니어링 작업 일 수 있지만 선형 레일 실패 모드는 다소 복잡합니다. 이들은 공간의 정확한 방향에 하중 운반 용량, 크기 및 정밀도에 의존합니다.

오정렬 문제

거의 모든 선형 레일 제조업체는 오정렬이 문제를 일으킨다는 데 동의합니다. 선형 베어링의 조기 실패에 기여하는 모든 요인 중에서, 오정렬은 목록의 상단 근처에 있습니다.

다음을 포함하는 철도 오정렬 실패입니다.f호출: 레일 표면에서 재료 제거;입다: 과도한 마찰 결과;톱니 모양: 볼은 레일을 변형시킵니다. 그리고손상된 부품: 레일 그루브에서 떨어지는 공으로 인한 변형 레일.

철도 오정렬의 일반적인 근본 원인에는 평탄도 부족, 직선, 평행주의 및 선형 레일의 공동성이 포함됩니다. 이러한 원인은 적절한 조립 및 정렬 기술에 의해 최소화되거나 제거 될 수 있으며, 이는 레일 과부하를 최소화합니다. 선형-레일 고장의 다른 근본 원인에는 적절한 밀봉 및주기적인 윤활을 통해 완화 될 수있는 외래 입자의 윤활 및 ingression이 충분하지 않습니다. 중요하지만이 기사의 범위를 벗어납니다.

정렬 기본

갠트리 레일에는 일반적으로 높은 강성을 제공하기 위해 런닝 홈에 사전로드 된 재순환 볼 베어링이 포함됩니다. 높은 강성과 낮은 움직이는 질량은 가장 낮은 시스템 고유 주파수를 정의하기 때문에 중요한 갠트리 특성입니다. 높은 위치 대역폭에는 150Hz의 순서대로 높은 고유 주파수가 필요합니다. 높은 동적 정확도에는 40Hz의 순서대로 높은 위치 대역폭이 필요합니다. 고속 품질과 높은 처리량에 각각 몇 밀리 초의 미크론 위치 오류가있는 일정한 속도 또는 낮은 침전 시간과 같은 높은 동적 정확도가 필요합니다. 이러한 성능 특성은 일반적으로 PCB 검사, 잉크젯 인쇄 및 레이저 스크라이브와 같은 프로세스에서 높은 가속도 및 부드러운 움직임의 상충되는 효과에서 필요합니다.

높은 갠트리 강성 (100 N/µm의 순서)을 보장하기 위해 비유는 사전로드됩니다. 그러나, 수직 (평평 함) 또는 수평 (직선) 방향에서 10S 미크론의 순서대로 두 갠트리 측 사이의 잘못 정렬은 베어링 하중을 극적으로 증가시킬 수 있습니다. 그 결과, 공이 베어링 홈에서 떨어지거나 레일의 깊은 압입으로 인해 치명적인 실패가 발생할 수 있습니다. 더 작은 베어링 변형은 여전히 ​​베어링 수명을 크게 줄일 수 있습니다.

1 ~ 3 미터의 긴 이동 길이 (1 ~ 3 미터 순서대로)에 걸쳐 10 초의 미크론 정밀도로 선형 레일을 정렬하려면 레이저 간섭계 및 특수 비품과 같은 고가의 도구가 필요합니다. 이러한 도구는 일반적인 최종 사용자 또는 시스템 통합기가 쉽게 사용할 수 없습니다. 이러한 도구가 없으면 철도 오정렬은 낮은 시스템 신뢰성, 높은 유지 보수 비용, 가동 중지 시간 및 단기 시스템 수명의 근본 원인 일 수 있습니다.

다행히도 광범위한 정렬 도구가 필요하지 않을 수 있지만 철도 오정렬의 잠재적으로 가혹한 영향을 줄임으로써 높은 가치를 제공하는 다양한 현장에서 입증 된 오정렬 보상 옵션이 있습니다. 이러한 오정렬 보상 장치는 갠트리 프레임의 필수 부분이되어 다양한 갠트리 레일 장착 및 축 운전 구성에서 베어링 오버로드를 방지하는 데 필요한 자유도를 제공합니다.

오정렬의 운동학

오정렬 보상기가 어떻게 작동하는지 이해하려면 갠트리 시스템의 일부로 보상자의 운동 학적 특성을 이해해야합니다. 예를 들어, 함께 제공되는 3D 갠트리 다이어그램은 4 가지 지지대를 보여줍니다. 단계의 기초 x₁(연결된 링크 10) 및 x₂(링크 1)은 평탄도 및 평행주의뿐만 아니라 서로에 대해 피치, 요 및 롤에서 과장된 오해로 표시됩니다. 왼쪽 x를 가정합니다₁캐리지 (9)는 전동 마스터이며, y 단계 (4)를지지하는 구형 관절 (j)이 있습니다. 반대 전동 오른쪽 x₂단계 (3)은 하나의 구형 조인트 (b)와 하나의 선형 슬라이드 조인트 (c)를 갖는데, 이는 Y 단계를지지한다. 다른 X 캐리지 (7 및 6)는 유약이며 구형 조인트와 선형 슬라이드로 Y 단계를 지원합니다.

그런 다음 총 자유도 수를 계산하고 총 제약 수를 빼면 결과는 1도입니다. 이것은 마스터 X 축 만 독립적으로 움직일 수 있고 다른 모든 링크가 따를 것임을 의미합니다. 이 경우 다른 독립 모터가 다른 X를 구동하면 레일의 과도한 하중이 발생할 수 있습니다. 이것은 긴 y 단계에 대한 바람직하지 않은 구성이므로 엔지니어는 제 2 X 단계가 첫 번째 X 단계에서 독립적으로 움직일 수 있도록 시정을 변경해야합니다.

X 슬레이브와 같이 시스템에 또 다른 자유를 추가한다는 것은 관절 중 하나에 또 다른 자유를 추가하는 것을 의미합니다. 이러한 구성에서 일반적인 수정은 하나의 아이들러 슬라이드가 구형 조인트 D와 슬라이드 조인트 e 사이의 z 방향으로 자유 정도를 가질 수있게한다.

결과는 조인트 B, J 및 I의 Y 단계를위한 운동 학적 마운트가 될 것이며, 제약 조건없이 4 단계 평면의 3D 방향을 수용합니다. 그러나 3 개의 코너 포인트에서 4 단계 지원을 방지하기 위해 일반적인 관행은 조인트 D와 슬라이드 E 사이의 z 방향으로 일부 준수를 추가하여 일부 하중을 취하는 것입니다. 어떤 경우에는 링크 4의 유연성이 충분할 수 있습니다. 다른 경우에는 준수 된 Belleville 와셔가 사용될 수 있습니다.

보정기 설계

통합 오정렬 보상기는 2D 갠트리 구성을위한 것입니다. 이 디자인에는 Y 방향으로 선형 자유도를 제공하는 굴곡을 둘러싼 두 개의 플레이트가 포함됩니다.

두 가지 오정렬 보상자 디자인을 검토합시다. 하나는 3D 갠트리 구성을위한 선형 슬라이더 조인트가있는 복합 리볼 루트 조인트입니다. 두 번째는 2D 갠트리 구성을위한 선형 굴곡 조인트가있는 통합 리볼 루트 조인트입니다. 2D 버전에서 갠트리 레일 x라고 가정합니다.₁그리고 x₂Coplanar입니다.

복합 조합 디자인.캔 제조 공정에서 갠트리 응용 프로그램을 고려하십시오. 갠트리는 4 개의 슬라이드에서 강력한 용접 프레임을 지원하는 2 개의 벨트 구동 단계를 사용합니다. Servomotor는 각 갠트리 단계를 마스터 슬레이브 구성으로 운전합니다. 벨트는 각 스테이지의 한 슬라이드를 구동하고 다른 슬라이드는 아이들러입니다.

최종 사용자가 조립 한 단계는 단계의 베어링에서 조기 실패를 경험했습니다. 4 개의 선형 슬라이드에 장착 된 4 개의 쉽게 이용 가능한 표준 구형 조인트를 2 개의 갠트리 선형 단계의 4 개의 슬라이드에 추가 하여이 문제를 해결했습니다. 이전에 논의 된 갠트리와 구성을 일치시키기 위해 한 슬라이드가 잠금 플레이트로 "접지"되었습니다. 재 설계는 문제를 완전히 해결했습니다.

그러나 이러한 보상기를 사용하는 단점은 Z 단계의 변화가 필요할 수있는 높이가 상당히 증가하는 것입니다.

통합 조합 디자인.2D 갠트리 구성에 통합 된 잘못 정렬 보상기가 사용될 수 있습니다. 디자인에는 두 개의 플레이트가 포함됩니다. 하나의 플레이트는 갠트리 X 슬라이드에 구멍을 장착하고 다른 플레이트는 구멍을 교차 축 Y 단계의 바닥에 장착합니다. 중앙에있는 베어링은 두 판을 연결합니다.

또한, 하나의 플레이트에는 Y 방향으로 선형 자유도를 제공하는 굴곡이 포함되어 있습니다. 모든 조인트에 대해 동일한 구성 요소를 사용하기 위해, 두 개의 볼트를 사용하여 굴곡 선형의 자유도를 "접지"하고 두 플레이트 사이의 회전적 자유 만 유지할 수 있습니다. 굴곡은 피로 한계 아래의 최대 처짐에서 작동하도록 설계되었습니다.

마지막으로 2D 갠트리 구성의 경우 y 축에 대한 굽힘 모멘트에 굴곡을로드하는 것을 방지하기 위해 4 개의 고정 볼트가 모멘트 하중을 차지합니다.

이 설계의 장점에는 15 분 이내에 통합 구성 요소, 로우 프로파일, 소형 크기 및 조립 편의성이 포함됩니다.