선형 모션 시스템의 설계 시간을 줄입니다

3 Axis 직교 갠트리 시스템

내구성과 고성능을 보장하면서 설계 시간을 줄일 수 있습니다.

전체 설계 프로세스가 아니라면 다시 돌아가서 부분을 반복하지 않도록 처음에 가능한 많은 적용 응용 프로그램 정보를 캡처하십시오. 조심하고 범위 변경에 대비하십시오. 이론적 계산 및 분석을 사용하여 최상의 초기 설계를 결정한 다음 실제 장비의 주요 성능 속성의 테스트 측정과 비교하십시오. 실제 현장 조건에서 사이클 테스트를 수행하여 벤치 테스트 결과를 확인하십시오.

요구 사항을 식별합니다

거의 모든 엔지니어링 프로세스의 첫 번째이자 매우 중요한 단계는 응용 프로그램 요구 사항을 식별하는 것입니다. 각 제품에는 성능에 영향을 줄 수있는 고유 한 기준이있을 수 있습니다. 체크리스트를 사용하면 간과 될 수있는 매개 변수를 고려하는 데 도움이됩니다.

샘플 점검표의 주요 응용 프로그램 정보 데이터에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 하중/속도 (동적 및 정적)
• 전압 : 12, 24, 36, 48 VDC, 110, 220, VAC
• 하중 방향
• 뇌졸중 길이
• 수명/듀티 사이클
• 환경
• 스트로크 종료 보호 : 클러치? 제한 스위치?
• 액추에이터는 어떻게 제어됩니까?
• 피드백
• UL, CSA, CE
• 기타 : 추가 설계 고려 사항은 액추에이터 애플리케이션 엔지니어에게 문의하십시오.

특정 애플리케이션을위한 올바른 볼 스크류 어셈블리를 선택하려면 가장 작은 봉투와 가장 비용 효율적인 솔루션을 결정하기위한 반복 프로세스가 필요할 수 있습니다. 설계 하중, 선형 속도 및 위치 정확도 요구 사항은 적합한 볼 스크류 어셈블리의 직경, 리드 및 하중 용량을 계산하는 데 사용됩니다. 그런 다음 수명, 치수 제약 조건, 장착 구성 및 환경 조건에 따라 개별 볼 스크류 구성 요소를 선택할 수 있습니다.

시작하기에 좋은 곳은 하중의 방향과 크기를 정의하는 것입니다. 시스템 방향은 매우 중요 할 수 있습니다. 수평 방향을 사용하면 드라이브 하중은 페이로드 무게와 같으며 마찰 계수의 시간입니다. 수직 방향을 사용하면 구동 하중은 무게와 같습니다. 선형 베어링 및 가이드에 작용하는 하중은 수직 하중, 수평 하중 또는 피치, 롤 또는 요 모멘트 하중 또는 그 조합 일 수 있습니다. 하중은 또한 크기와 방향이 다를 수 있습니다.

각각의 베어링에서의 결과 하중 벡터는 전체 시스템 하중 벡터에 기초하여 기대 수명을 추정 할 수 없기 때문에 선형 베어링 시스템에 적용되는 다양한 하중 벡터의 적절한 조합으로부터 확립되어야한다. 각 선형 베어링이 적용되는 하중을 주어진 베어링의 동등한 하중이라고합니다. 그런 다음 시스템의 크기는 가장 크게로드 된 베어링의 크기에 따라 크기입니다. 동등한 부하에 대한 계산 방법에 대한 자세한 내용은 선형 베어링 및 가이드 공급 업체의 카탈로그를 참조하십시오.

예를 들어, 볼 스크류 어셈블리는 축 방향 하중을 전달하여 회전 운동을 축 방향 운동으로 변환하기위한 것입니다. 압축 하중에서 좌굴에 저항하는 볼 스크류의 능력을 기둥 강도라고합니다. 나사는 크기가 효과적으로 동일하고 볼 너트에 전달 된 하중에 반대되는 축 방향 하중을 전달합니다. 일반적으로, 열 강도는 더 긴 길이의 경우 재료의 실제 압축 강도보다 훨씬 낮을 수 있기 때문에 제한 설계 매개 변수입니다. 자유 기간 대비 비율은 컬럼 버킹과 밀접하게 관련되기 때문에 주어진 직경의 경우 볼 스크류의 축 방향 하중 용량이 자유 길이에 따라 다릅니다.

선형 운동 시스템의 수명은 작동 프로파일에 기초하여 예측 될 수있다. 간단히 말하면, 하루에 몇 시간, 주당 며칠, 연간 몇 주가 달려집니다. 보다 복잡한 응용 프로그램 또는보다 세련된 수명 예측을 위해서는 기본적으로 직선 세그먼트로 움직임을 분해하는 상세하고 포괄적 인 모션 프로파일을 구축해야합니다. 모션 프로파일의 각 세그먼트는 세그먼트의 시작 및 끝에서의 속도, 세그먼트의 시간 지속 시간 및 세그먼트 동안의 토크에 대한 정보가 필요합니다.

응용 프로그램에 필요한 위치 정확도와 반복성을 결정하십시오. 예를 들어, 인치 볼 스크류는 일반적으로 정밀도와 정밀 플러스의 두 등급으로 생산됩니다. 정밀 등급 볼 스크류는 비교적 거친 이동이 필요한 응용 분야 또는 위치 위치에 선형 피드백을 사용하는 응용 분야에서 사용됩니다. 정밀 플러스 등급 볼 스크류는 마이크론 내의 반복 가능한 포지셔닝이 중요하고 선형 피드백 장치가 사용되지 않을 때 사용됩니다. 정밀 등급 나사는 나사의 유용한 길이에 비해 누적 변화가 더 크지 만 정밀도 플러스 등급 나사는 리드 오류의 축적을 제한하여 나사의 전체 유용한 길이에보다 정확한 위치를 제공합니다.

크기 및 선택

선형 모션 시스템 공급 업체가 제공하는 차트는 적절한 크기 조정 및 선형 모션 시스템을 선택하는 데 시간 절약형 바로 가기가 될 수 있습니다. 카탈로그 공식을 사용하여 볼 나사를 선택하고 크기를 선택하는 방법을 보여주기 위해 3 축 용접 갠트리 응용 프로그램을 사용합니다 (그림 2). 볼 스크류는 X 축의 전체 길이를 실행하고 베어링 지지대에 의해 양쪽 끝에서지지됩니다. 단순화를 위해, 우리는 너트 장착을 플랜지로, 재료를 합금 강으로, 실 방향을 오른쪽으로, 제품 시리즈를 메트릭으로 정의합니다. 이 애플리케이션의 시스템 방향은 수평이며 나사 구동 설계와 x 축의 길이는 6 미터입니다. 열적으로 안정적인 플랜지 양과 함께 고정 엔드를 사용합니다.

2,668.9 Newtons (600 lbs.)의 하중은 프로파일 레일에 실내를 타고 적용됩니다. 이동 길이는 4.5m (177.165 ″)이고 지원되지 않는 길이는 5.818 미터 (229.055 ″)입니다. 필요한 속도는 초당 0.1 미터 (3.927 in/sec)이며 ± 2.5 m/s2 (/s2 in/s2)의 가속도가 필요합니다. 듀티 사이클은 하루에 8 시간, 주당 5 일, 매년 50 주이며 시간당 평균 10 사이클입니다. 수명 요구 사항은 볼 스크류의 경우 20 년, 구성 요소의 경우 5 년입니다. 추가 요구 사항은 전기 공학 부서의 선호로 인해 스테퍼 모터를 사용해야합니다.

다음으로 x 축의 선형 베어링을 선택합니다. 이 응용 프로그램의 주요 요구 사항은 높은 하중 용량과 강성입니다. 응용 프로그램의 이동 길이는 5.500 미터 (18 피트)입니다. 그러나 6 미터 길이의 나사의 가용성은 엉덩이 결합이 필요하지 않습니다. 낮은 유지 보수는이 응용 프로그램의 중요한 요구 사항입니다. 그 결과 500 시리즈 볼 프로파일 레일 선형 가이드를 선택했습니다.

이 선택을 통해 볼 나사의 하중을 계산할 수 있습니다. 이 하중에 기초하여, NEFF KGF-D 볼 너트는 출발점으로 선택됩니다. 이 볼 너트에는 적분 플랜지, 적분 와이퍼 및 DIN 69051 장착이 있습니다. 볼 스크류의 정확도는 ± 50 μm/300mm 정확도입니다.

다음으로, 기대 수명 요구 사항이 확인됩니다. 수명은 일반적으로 L10으로 평가되며, 이는 볼 스크류의 90%가 여전히 수행되는 시간을 나타냅니다. 이 응용 프로그램에서 기대 수명은 1,035,752.6 년입니다. Life가 너무 높은 이유는 우리가 생명이 아닌 임계 속도에 따라 볼 나사를 선택했기 때문입니다.

제안 된 설계 테스트

계산에 따라 디자인을 선택한 후에는 구내가 올바른지 확인하기 위해 테스트해야합니다. 테스트는 제안 된 내용이 실제로 전달되었으며 그렇지 않은 경우 필요한 수정 조치를 안내하도록 검증하도록 설계되었습니다. 검증 테스트는 다음과 같은 질문에 답변하도록 설계되어야합니다.

• 완제품이 설계 사양을 충족합니까?
• 실험 한도 내에서 성능은 이론적 계산과 함께 일관되게, 그렇지 않은 경우에는 얼마나 다양하고 그 이유는 무엇입니까?
• 제품이 필요한 수준의 신뢰성을 제공합니까?
• 제품의 잠재적 모드와 실패 지점은 무엇입니까?
• 현재 솔루션은 대안과 어떻게 비교됩니까?

대규모 시스템 및 기계의 경우 하위 어셈블리의 벤치 테스트로 넘어 가기 전에 구성 요소 테스트를 시작한 다음 마지막으로 전체 어셈블리 테스트를 시작할 수 있습니다. 테스트의 각 단계에서 테스트 결과를 검토하고 이론적 계산과 비교하여 설계가 올바른 길을 가고 있는지 확인하거나 개선 할 수있는 합리적인 기회를 고려해야합니다. 테스트는 계산 및 모델링에서 놓친 내용을 밝히기위한 것입니다.

구성된 선형 모션 시스템

또한 프로세스를 통해 자신의 설계 및 조립보다는 구성된 선형 모션 시스템을 구매하는 것이 더 합리적 일 수 있는지 고려하는 것이 중요합니다. 이 경우 장착 구성, 위치 요구 사항, 환경 조건, 로딩 조건, 이동 요구 사항 및 특별한 고려 사항과 같은 선형 모션 통합기에 응용 프로그램의 요구 사항을 제공합니다. 그런 다음 통합기는 일반적으로 웹 기반 크기 및 선택 시스템을 사용하여 입력을 기반으로 사용자 정의 선형 모션 시스템을 설계하고 구성합니다. 통합자는 종종 요청 후 24 시간 이내에 제안 된 설계의 견적 및 CAD 파일을 제공 할 수 있습니다. 이러한 시스템의 비용은 대부분의 경우 개별 구성 요소의 비용보다 저렴합니다.

이 접근법은 일반적으로 엔지니어링 시간과 조립 비용을 90% 이상 줄일 수 있으며 종종 20 ~ 30%의 재료 비용을 절약 할 수 있습니다. 가장 중요한 것은 선형 모션 시스템 설계에 소요되는 시간을 줄임으로써 엔지니어는 핵심 역량 이외의 영역에서 작업하는 데 더 적은 시간을 소비하고 전체 시스템 통합에 중점을 두는 데 더 많은 시간을 소비합니다.

요약하면, 설계 시간을 절약하기 위해 모든 유용한 리소스를 활용하십시오. 선형 모션 벤더가 엔지니어링 및 조립 비용을 줄이는 데 도움이되는 구성된 선형 모션 어셈블리를 제공 할 수있는 능력을 간과하지 마십시오. 디자인 및 어셈블리 시간에 미치는 영향 측면에서 구성 요소 대 모듈 구매의 대안을 평가하십시오. 유리하게, 차트, 공식, 온라인 선택 시스템 및 3D 모델과 같은 모든 사용 가능한 설계 도구를 사용하십시오. 마지막으로, 기술 지원에 참여하여 표준, 수정 표준 및 특수 솔루션에서 제품 전문 지식을 활용하십시오. 공급 업체에 설계 클레임 및 설계 위치에 대한 설계 검증/테스트/분석 데이터가 있는지 확인하십시오. 이 접근법은 선형 모션 시스템이 성능 및 내구성 요구 사항을 충족하도록하는 동시에 설계 시간을 최소로 줄일 수 있습니다.

시간 후 : 3 월 -28-2022

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