Ekonomik yanlış hizalama tazminat teknikleri, aşırı yükleme ve erken portal arızası önleme

Portal Hizalama Araçları

Konumlandırma sistemi üreticileri bir portal sistemi oluştururken, güç, hassasiyet ve yaşam spesifikasyonlarını karşıladıklarından emin olmak için montaj işlemi sırasında genellikle özel hizalama araçları kullanırlar.

Lazer interferometreleri, mikron ve ark saniyelerinin sırasına göre hassasiyet için makinelerin hizalanması için sıklıkla kullanılır. Örneğin, Renishaw'dan bir lazer interferometre, Gantry Rails'in düzlüğünü, düzlüğünü ve karlığını hizalamaya yardımcı olur.

Hamar'ın hizalama lazerleri gibi diğer araçlar, hareketli slayt üzerine yerleştirilmiş sensörlerle uzayda hassas referans düzlemleri olarak dönen lazer ışınlarını kullanır. Raylı vidaları ayarlamak veya rayların altında parlatma, rayı veya aşamayı istenen yöne getirir. Rayların yüksek hassasiyete seviyelendirilmesi, bir makinenin doğruluk seviyesine, boyutuna ve konfigürasyonuna bağlı olarak günler veya haftalar sürebilir.

Daha düşük hassasiyet hizalama gereksinimleri için, elektronik seviyeler, kadran göstergeleri, düz kenarlar ve paralel kirişler dahil olmak üzere çeşitli mekanik bileşenler kullanılır. Bunlarla birlikte, teknisyenler ana rayları bir kadran göstergesi ile hassas bir montaj yüzeyine veya düz kenara karşı hizalar. Bir ray gerekli hassasiyetine sıkıldıktan sonra, ikinci yüzen rayın cıvataları sıkılırken, bir kadran göstergesi veya yönlendirici bir slayt kullanılarak bir slayt yönlendirilir.

Hizalama yönteminden bağımsız olarak, kalan yanlış hizalamanın sahne raylarında kuvvetler uygulamayacağından emin olmalıdır, bu da kısa ömür veya katastrofik bir başarısızlığa neden olabilir.

Bazen Kartezyen robotlar olarak adlandırılan portal sistemleri, otomatik transfer hatları için ideal konumlandırma sistemleridir. Bu tür üretim işleminde, sürekli veya endeksleme konveyör parçaları bir portal istasyonundan diğerine aktarır. Konveyör hattı boyunca her portal istasyonu, işleme, yapıştırma, montaj, denetim, baskı veya ambalaj gibi üretim işlemlerini gerçekleştirmek için bir parçaya göre bir aracı manipüle eder.

Açıkçası, bir aktarım hattı işlemindeki her makinenin güvenilirliği, kesinti süresini en aza indirmek için son derece yüksek olmalıdır, çünkü bir makinedeki kesinti süresi tüm aktarım hattını pahalı bir durağa getirebilir. Buna ek olarak, gantriler bir kontrolör, amplifikatör, motor, kuplaj, aktüatör (top vidası, kayış veya doğrusal motor gibi), raylar, slayt, taban, duraklar, kodlayıcı ve kablolar gibi birçok kritik eleman içerir. Tüm portal sisteminin güvenilirliği, tüm bileşenlerin güvenilirliklerinin istatistiksel toplamıdır.

Yüksek sistem güvenilirliği için, çalışma sırasında yüklemesinin nominal değerlerini aşmamasını sağlamak için her bileşenin boyutlandırılması gerekir. Her bir bileşenin boyutlandırılması, bileşen üreticisi tarafından önerildiği gibi basit bir mühendislik görevi olsa da, doğrusal-rail arıza modları biraz daha karmaşıktır. Uzaydaki kesin yönelimlerine yük taşıma kapasitesine, boyutuna ve hassasiyetine ek olarak bağlıdırlar.

Yanlış hizalama sorunları

Hemen hemen her doğrusal ray üreticisi, yanlış hizalamanın sorunlara yol açtığını kabul eder. Doğrusal rulmanların erken başarısızlığına katkıda bulunan tüm faktörlerden, yanlış hizalama listenin üst kısmına yakındır.

Aşağıdakileri içeren ray yanlış hizalama hataları sınıflandırılır:fkan: Malzemenin demiryolu yüzeyinden çıkarılması;giymek: aşırı sürtünme sonuçları;girinti: toplar rayları deforme eder; VeHasarlı Parçalar: Ray oluklarından düşen toplar nedeniyle deforme olmuş raylar.

Ray yanlış hizalamasının ortak kök nedenleri arasında düzlük eksikliği, düzlük, paralellik ve doğrusal rayların kopyaritesi bulunur. Bu nedenler, ray aşırı yükünü en aza indiren uygun montaj ve hizalama teknikleri ile en aza indirilebilir veya ortadan kaldırılabilir. Doğrusal-rail başarısızlığının diğer kök nedenleri arasında, uygun sızdırmazlık ve periyodik yağlama olsa da hafifletilebilen yabancı parçacıkların yetersiz yağlanması ve kullanılması yer alır. Önemli olsa da, bu makalenin kapsamı dışındadır.

Hizalama Temelleri

Portal rayları tipik olarak yüksek sertlik sağlamak için koşu oluklarında önceden yüklenen devridaim bilyalı rulmanları içerir. Yüksek sertlik ve düşük hareket eden kütle kritik küme özellikleridir, çünkü en düşük sistem doğal frekansını tanımlarlar. Yüksek pozisyon bant genişliği için 150 Hz siparişinde yüksek doğal frekans gereklidir. Yüksek dinamik doğruluk için 40 Hz sırasına göre yüksek pozisyon bant genişliği gereklidir. Birkaç mikronun konum hatası veya düşük çökme süresi ile sabit hız gibi yüksek dinamik doğruluk, bir muamcion yerleşim penceresine birkaç milisaniyeli sırasıyla, yüksek parça kalitesi ve yüksek verim için sırasıyla gereklidir. Bu performans özellikleri tipik olarak PCB denetimi, mürekkep püskürtmeli baskı ve lazer çizimi gibi işlemlerde yüksek hızlanma ve düzgün hareketin çelişkili etkileri altında gereklidir.

100 N/µm'lik bir siparişte yüksek kederli sertlik sağlamak için işaretler önceden yüklenir. Bununla birlikte, iki portal tarafı arasında, dikey (düzlük) veya yatay (düzlük) oryantasyonda 10s mikron sipariş üzerine herhangi bir yanlış hizalama, yatak yükünü önemli ölçüde artırabilir. Bu da, raylardaki yatak oluklarından veya derin girintilerden düşen bilyalar nedeniyle felaket başarısızlığına yol açabilir. Daha küçük yatak deformasyonları hala yatak ömrünü önemli ölçüde azaltabilir.

Doğrusal rayları uzun seyahat uzunluklarında (1 ila 3 metre sırada) 10'lar mikron hassasiyetle hizalamak için lazer interferometre ve özel armatürler gibi pahalı aletler gerektirir. Bu araçlar tipik son kullanıcı veya sistem entegratörü için kolayca mevcut olmayabilir. Bu aletler olmadan, demiryolu yanlış hizalaması, düşük sistem güvenilirliği, yüksek bakım maliyetleri, kesinti süresi ve kısa sistem ömrünün temel nedeni olabilir.

Neyse ki, kapsamlı hizalama araçları gerektirmeyen, ancak ray yanlış hizalamasının potansiyel olarak sert etkilerini azaltarak yüksek değer sağlayan çeşitli alan kanıtlanmış yanlış hizalama telafi seçenekleri vardır. Bu yanlış hizalama telafisi cihazları, portal çerçevesinin ayrılmaz parçaları haline gelir ve çeşitli kantil demiryolu montajlarında ve eksen tahrik konfigürasyonlarında aşırı yüklemeleri önlemek için gerekli serbestlik derecelerini sağlar.

Yanlış hizalama kinematiği

Bir yanlış hizalama dengeleyicisinin nasıl çalıştığını anlamak için, telafi eden kişinin kinematik özelliklerini portal sisteminin bir parçası olarak anlamalıdır. Örnek olarak, beraberindeki 3D portal diyagramı dört destek gösterir. Aşamaların tabanları x₁(Bağlı Bağlantı 10) ve x₂(Bağlantı 1), zift, sapma ve birbirine göre, düzlük ve paralellikte ruloda abartılı bir şekilde yanlış hizalanmış olarak gösterilir. Sol x'i varsayın₁Taşıma (9) motorlu master'dır ve Y aşamasını (4) destekleyen küresel bir eklem (J) vardır. Karşı Motorlu Sağ x₂Evre (3), Y aşamasını destekleyen bir küresel eklem (B) ve bir doğrusal slayt eklemine (C) sahiptir. Diğer X vagonları (7 ve 6) rölantilerdir ve ayrıca Y aşamasını küresel bir eklem ve doğrusal bir slaytla destekler.

Daha sonra toplam serbestlik derecesi sayısını sayarak ve toplam kısıtlama sayısını çıkararak, sonuç 1 serbestlik derecesidir. Bu, yalnızca Master X ekseninin bağımsız olarak hareket edebileceği ve diğer tüm bağlantıların geleceği anlamına gelir. Bu durumda, başka bir bağımsız motor diğer X'i yönlendirirse, raylarda aşırı bir yük ortaya çıkabilir. Bu, uzun Y aşamaları için istenmeyen bir yapılandırmadır ve bu nedenle mühendisler, ikinci X aşamasının ilk X aşamasından bağımsız olarak hareket etmesine izin vermek için düzeltici değişiklikler yapmalıdır.

Sisteme X kölesi gibi başka bir özgürlük derecesi eklemek, eklemlerden birine başka bir serbestlik derecesi eklemek anlamına gelir. Bu tür konfigürasyonlarda yaygın bir düzeltme, bir avara slaytının z yönünde, örneğin küresel eklemler ve slayt eklemi e arasında bir serbestlik derecesine sahip olmasını sağlar.

Sonuç, B, J ve I eklemlerindeki y aşaması için kinematik bir montaj olacak ve aşama 4 düzleminin 3D yönünü herhangi bir kısıtlama olmadan barındıracak. Bununla birlikte, Aşama 4'ün sadece üç köşe noktasında desteğini önlemek için, ortak uygulama, yükün bir kısmını almak için eklem D ve Slayt E arasındaki z yönüne bir miktar uyumluluk eklemektir. Bazı durumlarda bağlantı 4 esnekliği yeterli olabilir; Diğer durumlarda, uyumlu bir Belleville yıkayıcı kullanılabilir.

Telafi edici tasarımlar

Entegre yanlış hizalama kompansatörleri, 2D Gantry konfigürasyonları için tasarlanmıştır. Tasarım, Y yönünde doğrusal bir serbestlik derecesi sağlayan bir bükümü çevreleyen iki plaka içerir.

İki yanlış hizalama kompansatör tasarımını gözden geçirelim. Birincisi, 3D kederi konfigürasyonu için doğrusal kaydırıcı eklemi olan bileşik bir devir eklemidir. İkincisi, 2D kederi konfigürasyonu için doğrusal bir bükülme eklemine sahip entegre bir Revolute eklemidir. 2D versiyonda, portal raylarının x olduğunu varsayalım₁ve x₂Coplanar.

Bileşik eklem tasarımı.Bir kutu üretim sürecinde bir portal uygulaması düşünün. Gantry, dört slaytta sağlam bir kaynak çerçevesini destekleyen iki kemer güdümlü aşama kullanır. Bir servootor, her portal aşamasını bir ana köle konfigürasyonunda yönlendirir. Bir kemer her aşamadan bir slayt kullanır ve diğer slayt bir avaradır.

Son kullanıcı tarafından monte edilen aşamalar, sahnenin yatağında erken başarısızlık yaşadı. Sorun, iki portal doğrusal aşamasının dört slaytına dört lineer slayt üzerine monte edilmiş dört hazır standart küresel eklem eklenerek düzeltildi. Konfigürasyonu daha önce tartışılan portal ile eşleştirmek için bir slayt bir kilitleme plakası ile “topraklandı”. Yeniden tasarım sorunu tamamen çözdü.

Bununla birlikte, böyle bir kompansatör kullanmanın dezavantajı, Z aşamasında değişiklik gerektirebilecek yükseklikte önemli bir artıştır.

Entegre eklem tasarımı.Entegre bir yanlış hizalama kompansatörü 2D portal konfigürasyonlarında kullanılabilir. Tasarım iki tabak içerir. Bir plaka, portal x slaytına montaj delikleri vardır ve diğer plakanın çapraz eksen y aşamasının tabanına montaj delikleri vardır. Merkezdeki bir yatak iki plakayı bağlar.

Ek olarak, bir plaka, Y yönünde doğrusal bir serbestlik derecesi sağlayan bir bükülme içerir. Tüm eklemler için aynı bileşeni kullanmak için, esnek doğrusal serbestlik derecesini “topraklamak” ve sadece iki plaka arasındaki dönme hareket özgürlüğünü korumak için iki cıvata kullanılabilir. Esneme, yorgunluk sınırının altındaki maksimum sapmada çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

Son olarak, 2D kederi konfigürasyonları durumunda, eğimi y ekseni hakkında bükülme bir anda yüklemesini önlemek için, dört tutma cıvatası moment yüklerini alır.

Bu tasarımın avantajları arasında entegre bileşenler, düşük profilli, kompakt boyut ve mevcut portal aşamalarına montaj kolaylığı 15 dakikadan daha kısa bir sürede yer alıyor.