Doğrusal hareket sistemleri için tasarım süresini azaltmak

3 Eksen Kartezyen Gantry Sistemi

Dayanıklılık ve yüksek performans sağlarken tasarım süresi azaltılabilir.

Tasarım işleminin tamamı olmasa da, geri dönüp kısımları tekrarlamak zorunda kalmamak için başlangıçta mümkün olduğunca ilgili uygulama bilgilerini yakalayın. Dikkatli olun ve kapsam değişimi için hazır olun. En iyi başlangıç tasarımlarını belirlemek için teorik hesaplamaları ve analizleri kullanın ve ardından bunları gerçek ekipman üzerindeki temel performans özelliklerinin test ölçümleriyle karşılaştırın. Gerçek saha koşulları altında döngü testleri yaparak tezgah testi sonuçlarını onaylayın.

Gereksinimlerin belirlenmesi

Neredeyse her mühendislik sürecinin ilk ve çok kritik adımı, başvuru gereksinimlerini tanımlamaktır. Her ürünün performansını etkileyecek benzersiz bir kriter seti olabilir. Bir kontrol listesi kullanmak, aksi takdirde göz ardı edilebilecek parametrelerin dikkate alınmasını sağlamaya yardımcı olacaktır.

Örnek kontrol listesindeki temel uygulama bilgileri verileri şunları içerebilir:

• Yük/hız (dinamik ve statik)
• Voltaj: 12, 24, 36, 48 VDC, 110, 220, VAC
• Yük yönü
• İnme uzunluğu
• Yaşam/görev döngüsü
• Çevre
• İnme sonu koruması: debriyaj? Sınırlı anahtarlar?
• Aktüatör nasıl kontrol edilecek?
• Geri bildirim
• UL, CSA, CE
• Diğer: Ek tasarım hususları için Aktüatör Uygulama Mühendisinize danışın.

Belirli bir uygulama için doğru bilyalı vida düzeneğinin seçimi, en küçük zarfı ve en uygun çözeltiyi belirlemek için yinelemeli bir işlem gerektirebilir. Uygun bilyalı vida düzeneğinin çapını, kurşununu ve yük kapasitesini hesaplamak için tasarım yükü, doğrusal hız ve konumsal doğruluk gereksinimleri kullanılır. Bireysel bilyalı vida bileşenleri daha sonra ömre, boyutsal kısıtlamalara, montaj yapılandırmasına ve çevresel koşullara göre seçilebilir.

Başlamak için iyi bir yer, yükün yönünü ve büyüklüğünü tanımlamaktır. Sistem oryantasyonu çok önemli olabilir. Yatay bir yönlendirme ile sürücü yükü yük ağırlığına eşittir, sürtünme katsayısının zamanları. Dikey bir yönlendirme ile tahrik yükü ağırlığa eşittir. Doğrusal yataklara ve kılavuzlara etki eden yükler dikey yükler, yatay yükler veya zift, rulo veya sapma moment yükleri veya herhangi bir kombinasyonu olabilir. Yükler de büyüklükleri ve yönlerinde değişebilir.

Her bir yatakta ortaya çıkan yük vektörleri, yaşam beklentisi sadece genel sistem yük vektörlerine göre tahmin edilemediğinden, doğrusal yatak sisteminin maruz kaldığı çeşitli yük vektörlerinin uygun kombinasyonundan oluşturulmalıdır. Her doğrusal yatağın tabi tutulduğu yük, verilen yatak için eşdeğer yük olarak adlandırılır. Sistem daha sonra en ağır yüklü yatağın boyutlandırılmasına göre boyutlandırılır. Eşdeğer bir yük için hesaplama yöntemleri hakkında daha fazla bilgi için, doğrusal yatak ve kılavuz tedarikçilerin kataloglarına bakın.

Örneğin, bir bilyalı vida düzeneği, dönme hareketini eksenel harekete çevirerek eksenel yükleri taşımayı amaçlamaktadır. Top vidasının basınç yükleri altında burkulmaya direnme kabiliyetine kolon mukavemeti denir. Vida, etkili bir şekilde büyüklükte ve top somununa verilen yüke - tamamlayıcı kısmına - zıt bir eksenel yük taşır ve sürüş motorunun torkuna tasarım geometrileri ile ilişkilidir. Genel olarak, sütun gücü sınırlayıcı tasarım parametresidir, çünkü daha uzun uzunluklar için malzemenin gerçek basınç dayanımından çok daha düşük olabilir. Serbest uzunluk / çapa oranı sütun bucking ile yakından ilişkili olduğundan, belirli bir çap için, bir bilyalı vidanın eksenel yük kapasitesinin serbest uzunluğuna bağlı olduğunu takip eder.

Doğrusal hareket sisteminin ömrü operasyonel profiline göre tahmin edilebilir; Basitçe, günde kaç saat, haftada günler ve top vidası yılda haftalarda haftalarda çalışacak. Daha karmaşık uygulamalar veya daha rafine yaşam tahmini için, temel olarak düz segmentlere hareketleri parçalayan ayrıntılı, kapsamlı bir hareket profili oluşturulması gerekir. Hareket profilinin her segmenti, segmentin başlangıcındaki ve sonunda hız, segmentin zaman süresi ve segment sırasında tork hakkında bilgi gerektirir.

Uygulamanızın gerektirdiği konumsal doğruluğu ve tekrarlanabilirliği belirleyin. Örneğin, inç bilyalı vidalar tipik olarak iki sınıfta üretilir - hassasiyet ve hassasiyet artı. Nispeten kaba hareket gerektiren uygulamalarda veya konumsal konum için doğrusal geri bildirim kullanan uygulamalarda hassas dereceli bilyalı vidalar kullanılacaktır. Mikronlar içinde tekrarlanabilir konumlandırma kritik olduğunda ve doğrusal geri besleme cihazı kullanılmadığında hassas artı sınıf bilyalı vidalar kullanılacaktır. Hassas dereceli vidalar, vidanın yararlı uzunluğu üzerinde daha fazla kümülatif varyasyona sahip olsa da, hassasiyet artı dereceli vidalar kurşun hatasının birikimini sınırlar ve vidanın tüm faydalı uzunluğu üzerinde daha hassas bir konumlandırma sağlar.

Boyutlandırma ve Seçim

Doğrusal hareket sistemleri tedarikçileri tarafından sağlanan grafikler, uygun boyutlandırma ve doğrusal hareket sistemlerinin seçilmesine zaman tasarrufu sağlayan bir kısayol olabilir. Katalog formülleri kullanarak bilyalı vidaların nasıl seçileceğini ve boyutlandırılacağını göstermek için bir örnek olarak üç eksenli bir kaynak portal uygulaması kullanacağız (Şekil 2). Bilyalı vida, x ekseninin tüm uzunluğunu çalıştırır ve her iki uçta da destek destekleri ile desteklenir. Basitlik için, somun montajını flanşlı, malzemeyi alaşım çelik olarak, iplik yönünü sağ el olarak ve ürün serilerini metrik olarak tanımlayacağız. Bu uygulamadaki sistem yönelimi yataydır, vida güdümlü bir tasarım ve x ekseninin uzunluğu 6 metre. Sabit uçları termal olarak kararlı bir flanş miktarı ile kullanacaktır.

Profil raylarına binen bir taşıma ile 2.668.9 Newton (600 lbs) yükü uygulanır. Seyahat uzunluğu 4,5 m (177.165 ″) ve desteklenmeyen uzunluk 5.818 metre (229.055 ″). Gerekli hız saniyede 0,1 metre (3.927 inç/sn) ve ± 2.5 m/s2 (98,4 inç/s2) hızlanması gereklidir. Görev döngüsü günde 8 saat, haftada 5 gün ve yılda 50 haftadır, saatte ortalama 10 döngüdür. Yaşam gereksinimi top vidası için 20 yıl ve bileşenler için 5 yıldır. Ek bir gereksinim, elektrik mühendisliği departmanının tercihi nedeniyle bir step motorunun kullanılmasıdır.

Ardından, X ekseni için doğrusal yatakları seçiyoruz. Bu uygulamanın birincil gereksinimleri yüksek yük kapasitesi ve yüksek sertliktir. Uygulamanın nispeten uzun seyahat uzunluğu 5.500 metre (18 feet); Bununla birlikte, 6 metre uzunlukta vidaların mevcudiyeti, popo birleştirme ihtiyacını ortadan kaldırır. Düşük bakım, bu uygulamanın önemli bir gereksinimidir. Sonuç, 500 Serisi Ball Profili Rail Lineer Kılavuzlarının seçilmesiydi.

Bu seçim yapıldığında, bilyalı vidalardaki yük hesaplanabilir. Bu yüklemeye dayanarak, NEFF KGF-D top somunu başlangıç noktası olarak seçilir. Bu bilyalı somun entegre bir flanş, integral silecek ve bir DIN 69051 montajına sahiptir. Bilyalı vida, ± 50 μm/300 mm doğruluğuna sahiptir.

Ardından, yaşam beklentisi gereksinimi kontrol edilir. Yaşam tipik olarak L10'da derecelendirilir, bu da bilyalı vidaların% 90'ının hala performans göstereceği zamanı temsil eder. Bu uygulamada yaşam beklentisi 1.035.752,6 yıldır. Hayatın bu kadar yüksek olmasının nedeni, hayattan ziyade kritik hıza göre top vidasını seçmemizdir.

Önerilen tasarımı test etmek

Tasarımınızı hesaplamalara göre seçtikten sonra, tesislerinizin doğru olduğundan emin olmak için test etmeniz gerekir. Test, önerilen şeyin gerçekte teslim edildiğini ve durum böyle değilse, gerekli olabilecek herhangi bir düzeltici eylemi yönlendirmek için doğrulamak için tasarlanmıştır. Doğrulama testi, aşağıdakiler gibi soruları cevaplamak için tasarlanmalıdır:

• Bitmiş ürün tasarım spesifikasyonunu karşılıyor mu?
• Performans, deneysel sınırlar içinde, teorik hesaplamalarla tutarlı mı ve değilse, ne kadar değişiyor ve neden?
• Ürün gerekli güvenilirlik seviyesini sağlıyor mu?
• Ürün için potansiyel modlar ve başarısızlık noktaları nelerdir?
• Mevcut çözüm alternatiflerle nasıl karşılaştırılır?

Büyük sistemler ve makineler için, alt montajların tezgah testine geçmeden önce bileşen testi ile başlamak ve daha sonra tam montaj testine başlamak isteyebilirsiniz. Testin her aşamasında, test sonuçları gözden geçirilmeli ve tasarımın doğru yolda olduğundan emin olmak veya iyileştirme için makul fırsatları düşünmek için teorik hesaplamalarla karşılaştırılmalıdır. Testler, hesaplamalarımızda ve modellememizde neyi kaçırmış olabileceğimizi ortaya çıkarmayı amaçlamaktadır.

Yapılandırılmış doğrusal hareket sistemleri

Süreç boyunca, kendinizi tasarlamak ve monte etmek yerine yapılandırılmış bir doğrusal hareket sistemi satın almanın daha mantıklı olup olmadığını düşünmek de önemlidir. Bu durumda, uygulamanın gereksinimlerini montaj yapılandırması, konumlandırma gereksinimleri, çevre koşulları, yükleme koşulları, hareket gereksinimleri ve özel hususlar gibi doğrusal bir hareket entegratörüne sunacaksınız. Entegratör daha sonra genellikle girişinize göre özel bir doğrusal hareket sistemi tasarlamak ve yapılandırmak için web tabanlı bir boyutlandırma ve seçim sistemi kullanır. Entegratör genellikle isteğinizden sonraki 24 saat içinde önerilen tasarımın bir teklif ve CAD dosyasını sağlayabilir. Böyle bir sistemin maliyeti, çoğu durumda tek tek bileşenlerin maliyetinden daha az olacaktır.

Bu yaklaşım tipik olarak mühendislik süresini ve montaj maliyetini% 90 veya daha fazla azaltabilir ve genellikle% 20 ila 30'luk malzeme maliyetinde tasarruf sağlayabilir. En önemlisi, doğrusal hareket sistemleri tasarlamak için harcanan zamanı azaltarak, mühendisleriniz temel yetkinliklerinin dışındaki bir alanda çalışmak için daha az zaman harcayacaklar ve en iyi yaptıklarına odaklanarak daha fazla zaman - genel sistem entegrasyonu.

Özetle, tasarım süresinden tasarruf etmek için tüm yararlı kaynaklardan yararlanın. Doğrusal hareket satıcılarının mühendislik ve montaj maliyetlerini azaltmanıza yardımcı olabilecek yapılandırılmış doğrusal hareket düzenlemeleri sağlama yeteneğini göz ardı etmeyin. Tasarım ve montaj süresi üzerindeki etkileri açısından tam sistemlere karşı modüllere karşı satın alma bileşenlerinin alternatiflerini değerlendirin. Avantajınıza göre, grafikler, formüller, çevrimiçi seçim sistemleri ve 3D modeller gibi mevcut tüm tasarım araçlarını kullanın. Son olarak, ürün uzmanlıklarını standart, değiştirilmiş standart ve uzmanlık çözümlerinde kullanmak için teknik desteğe katılın. Tasarım taleplerini ve tasarım pozisyonlarını desteklemek için satıcının tasarım doğrulaması/test/analiz verilerine sahip olduğunu onayladığınızdan emin olun. Bu yaklaşım, doğrusal hareket sistemlerinin performans ve dayanıklılık gereksinimlerini karşılamasını sağlarken tasarım süresini minimumda azaltabilir.

Gönderme Zamanı: MAR-28-2022

Öncesi: Tork dalgalanması nedir ve doğrusal hareket uygulamalarını nasıl etkiler?

Sonraki: Doğrusal hareket tasarım mühendisliği nedir?

Nasıl yardımcı olabiliriz?

E -posta addrss e -posta

Telefon

Dayanıklılık ve yüksek performans sağlarken tasarım süresi azaltılabilir.