Экономичные методы смещения компенсации предотвращают перегрузку и преждевременные сбои в сфере гантрии

Инструменты выравнивания гантри

Когда производители позиционирования строительны строительны салона, они обычно используют специальные инструменты выравнивания во время процесса сборки, чтобы обеспечить их соответствие силе, точке и спецификациям жизни.

Лазерные интерферометры часто используются для выравнивания машин с точностью до порядка микрон и дуговых секунд. Например, лазерный интерферометр от Renishaw помогает выровнять плоскость, прямолинейность и квадратность Gaantry Rails.

Другие инструменты, такие как лазеры выравнивания из Хамара, используют вращающиеся лазерные лучи в качестве точных эталонных плоскостей в пространстве с датчиками, размещенными на движущемся слайде. Регулировка винтов на уровне железной дороги, или переход под рельсами, приводит к нужной ориентации рельс или сцену. Выравнивание рельсов до высокой точности может занять несколько дней или недель в зависимости от уровня точности, размера и конфигурации машины.

Для требований выравнивания с более низкой точностью используются различные механические компоненты, включая электронные уровни, индикаторы циферблата, прямые края и параллельные балки. С этими техническими специалистами выравнивают мастер -рельс с индикатором циферблата против точной монтажной поверхности или прямого края. После того, как один рельс затянут до его необходимой точности, вдоль слайда направляется, в то время как болты второго плавающего рельса затягиваются, используя индикатор циферблата или руководящий слайд.

Независимо от метода выравнивания, он должен гарантировать, что остаточное смещение не будет оказывать силы на сценических рельсах, что может привести к короткому сроку службы или катастрофическому отказа.

Гантри -системы, иногда называемые декартовыми роботами, являются идеальными системами позиционирования для автоматических передач. В этом типе производственного процесса непрерывный или индексационный конвейер передает детали от одной половой станции на другую. Каждая салона вдоль конвейерной линии манипулирует инструментом в отношении детали для выполнения производственных операций, таких как обработка, склеивание, сборка, проверка, печать или упаковка. Гангтрии обычно используются для позиционирования продуктов на автоматических передачах.

Очевидно, что надежность каждой машины в работе линии передачи должна быть чрезвычайно высокой, чтобы минимизировать время простоя, поскольку время простоя на одной машине может довести всю линию передачи до дорогостоящей остановки. Кроме того, гантрии включают в себя множество критических элементов, таких как контроллер, усилитель, двигатель, связь, привод (такие как шариковое здание, ремень или линейный двигатель), рельсы, слайд, основание, остановки, энкодер и кабели. Надежность всей гентри -системы - это статистическая сумма надежности всех компонентов.

Для высокой надежности системы каждый компонент должен быть размещен, чтобы гарантировать, что его загрузка во время работы не будет превышать его номинальные значения. В то время как определение размера каждого компонента может быть простой инженерной задачей, как это рекомендовано производителем компонентов, режимы отказа линейной трассы несколько более сложны. Они зависят, в дополнение к несущей грузоподъемности, размеру и точке от точной ориентации в пространстве.

Проблемы смещения

Почти каждый производитель линейной линии соглашается с тем, что смещение приводит к проблемам. Из всех факторов, которые способствуют преждевременному провалу линейных подшипников, смещение входит в верхнюю часть списка.

Это классифицированные сбои по смещению железнодорожных железнодорожных переключений, которые включают в себя:fзамахивание: удаление материала с поверхности рельса;носить: Результаты чрезмерного трения;отступление: шары деформируют рельсы; иповрежденные части: Деформированные рельсы из -за шариков, падающих с железнодорожных канавок.

Общие коренные причины невыранения железнодорожного железа включают отсутствие плоскости, прямолинейности, параллелизма и копланарности линейных рельсов. Эти причины могут быть сведены к минимуму или устранены с помощью надлежащих методов сборки и выравнивания, которые, в свою очередь, минимизируют перегрузку железной дороги. Другие коренные причины сбоя линейной полосы включают недостаточную смазку и проникновение посторонних частиц, которые можно смягчить, хотя и надлежащее герметизацию и периодическую смазку. Хотя они важны, они выходят за рамки этой статьи.

Основы выравнивания

Гарновые рельсы, как правило, включают рециркуляционные шариковые подшипники, которые предварительно загружены в их канавки, чтобы обеспечить высокую жесткость. Высокая жесткость и низкая масса являются критическими характеристиками гантри, потому что они определяют самую низкую систему естественной частоты. Высокая естественная частота при порядке 150 Гц требуется для высокой полосы пропускания. Для высокой динамической точности требуется высокая полоса пропускания по порядку 40 Гц. Высокая динамическая точность, такая как постоянная скорость с ошибкой положения нескольких микрон или низким временем урегулирования в порядке нескольких миллисекунд в окно оседания субмикрон, требуется для высокого качества и высокой пропускной способности соответственно. Эти характеристики производительности обычно требуются под противоречивыми эффектами высокого ускорения и плавного движения в таких процессах, как проверка печатной платы, струйная печать и лазерные расписание.

Для обеспечения высокой жесткости гентри - по порядку 100 Н/мкм - предварительно загружены носи. Однако любые смещения между двумя боковыми сторонами по порядку 10S микрон, либо в вертикальной (плоской), либо в горизонтальной (прямой) ориентации, может значительно увеличить нагрузку с подшипником. Это, в свою очередь, может привести к катастрофическому сбою из -за того, что шарики, выпадающие из канавки с подшипниками, или глубоких углублений в рельсах. Меньшие деформации подшипника могут по -прежнему значительно снизить срок службы подшипника.

Для выравнивания линейных рельсов с 10 с микронами точностью на длительные длины перемещения (по порядку от 1 до 3 метров) требуются дорогие инструменты, такие как лазерный интерферометр и специальные приспособления. Эти инструменты могут быть недоступны для типичного конечного пользователя или системного интегратора. Без этих инструментов железнодорожное смещение может быть основной причиной низкой надежности системы, высоких затрат на техническое обслуживание, время простоя и короткого срока службы системы.

К счастью, существуют различные варианты компенсации по смену в полевых условиях, которые могут не требовать обширных инструментов выравнивания, но при этом обеспечивают высокую ценность за счет снижения потенциально резких последствий смещения железной дороги. Эти устройства компенсации смещения становятся неотъемлемой частью каркаса GANTRE и обеспечивают необходимые степени свободы для предотвращения перегрузки подшипника в различных монтажах GANTRY RAIL и конфигурациях привода оси.

Кинематика смещения

Чтобы понять, как работает компенсатор смещения, необходимо понять кинематические характеристики компенсатора как часть своей грантовой системы. Например, на сопровождающем 3D -схеме показана четыре опоры. Основания этапов x₁(подключенная ссылка 10) и x₂(Ссылка 1) показаны преувеличенными смещением в высоте, рыхле и катятся друг с другом, а также в плоскостности и параллелизме. Примите левый x₁Каретка (9) является моторизованным мастером, и он имеет сферический сустав (J), который поддерживает стадию Y (4). Противоположный моторизованный справа x₂Стадия (3) имеет один сферический сустав (B) и один линейный слайд -соединение (C), которые поддерживают стадию Y. Другие X Carriages (7 и 6) являются бездельническими и поддерживают стадию Y с помощью сферического соединения и линейного слайда.

Затем, подсчитывая общее количество степеней свободы и вычитая общее количество ограничений, результатом является 1 степень свободы. Это означает, что только ось Master X может двигаться независимо, и все остальные ссылки будут следовать. В этом случае, если другой независимый двигатель движет другим X, может возникнуть чрезмерная нагрузка на рельсы. Это нежелательная конфигурация для длинных этапов Y, и, следовательно, инженеры должны внести корректирующие изменения, чтобы второй этап x стал независимо от первого этапа X.

Добавление еще одной степени свободы в систему, например, для раба X, означает добавление еще одну степень свободы в одному из суставов. Общее исправление в таких конфигурациях позволяет одному слайду на холостом ходу иметь определенную степень свободы в направлении Z, например, между сферическими суставами D и Slide Saint e.

Результатом станет кинематическое крепление для стадии Y в суставах B, J и I, приспосабливая 3D -ориентацию плоскости 4 -й стадии без каких -либо ограничений. Однако, чтобы предотвратить поддержку 4 -го этапа только в трех угловых точках, обычная практика состоит в том, чтобы добавить некоторое соответствие в направлении Z между соединением D и Slide E, чтобы взять часть нагрузки. В некоторых случаях гибкость ссылки 4 может быть достаточной; В других случаях можно использовать последовательную стиральную машину Belleville.

Компенсаторные конструкции

Интегрированные компенсаторы смещения предназначены для 2D -конфигураций гантри. Конструкция включает в себя две пластины, окружающие гибкость, которая обеспечивает линейную степень свободы в направлении Y.

Давайте рассмотрим два проекта с компенсаторами. Одним из них является составное оболочное соединение с линейным соединением ползунка, для 3D -конфигурации GANTRY. Второе - это интегрированное револютное соединение с линейным соединением изгиба для 2D -конфигурации GANTRY. В 2D -версии предположим, что Gantry Rails x₁и х₂Копланар.

Соединенные соединения дизайна.Рассмотрим приложение GANTRY в процессе производства CAN. Гантри использует два этапа, управляемых ремнями, которые поддерживают надежную рамку сварки на четырех слайдах. Сервомотр управляет каждой сценой GANTER в конфигурации мастер-раба. Пояс управляет по одному слайду каждой стадии, а другой слайд - натяжным налогом.

Сцены, собранные конечным пользователем, испытывали преждевременные сбои на подшипнике сцены. Проблема была исправлена ​​путем добавления четыре легко доступных стандартных сферических суставов, установленных на четырех линейных слайдах, к четырем слайдам двух линейных сценов. Чтобы соответствовать конфигурации с ранее обсуждаемым Gantry, один слайд был «заземлен» с фиксирующей пластиной. Редизайн полностью решил проблему.

Однако недостатком использования такого компенсатора является существенное увеличение высоты, которое может потребовать изменения на стадии Z.

Интегрированный дизайн.Интегрированный компенсатор смещения может использоваться в 2D -конфигурациях гантри. Дизайн включает в себя две тарелки. Одна тарелка имеет монтажные отверстия до горки x Slide, а другая тарелка имеет монтажные отверстия до основания поперечной оси. Подшипник в центре соединяет две тарелки.

Кроме того, одна тарелка включает в себя гибкость, которая обеспечивает линейную степень свободы в направлении Y. Чтобы использовать один и тот же компонент для всех суставов, можно использовать два болта для «заземления» линейной степени свободы изгиба и сохранить только свободу вращения движения между двумя пластинами. Flexure предназначен для работы при максимальном прогибе ниже предела усталости.

Наконец, чтобы предотвратить, как в случае 2D -конфигураций GANTRY, загрузить изгиб в изгибающем моменте вокруг оси Y, четыре подпорных болта занимают нагрузку на момент времени.

Преимущества этой конструкции включают в себя интегрированные компоненты, низкий профиль, компактный размер и простоту сборки до существующих этапов Gantry менее чем за 15 минут.