Kuris specialus cilindro dizainas gali išgyventi jūsų ekstremaliose situacijose, kai standartiniai modeliai sugenda?

Kiekvienas inžinierius, su kuriuo konsultuojuosi, susiduria su ta pačia dilema: standartiniai pneumatiniai cilindrai per anksti sugenda sudėtingoje aplinkoje. Nesvarbu, ar kovojate su agresyviomis cheminėmis medžiagomis, ar su ribota erdve, ar su tikslumo reikalavimais, įprastiniai cilindrai paprasčiausiai nebuvo sukurti tokiems sudėtingiems taikymams. Dėl šio apribojimo tenka atlikti brangiai kainuojančius techninės priežiūros ciklus, stabdyti gamybą ir varginančiai perprojektuoti.

Optimaliame specialiajame cilindre, skirtame ekstremalioms reikmėms, derinamos konkrečioms reikmėms pritaikytos medžiagos, atsparios agresyvioms terpėms, erdvėje taupios konstrukcijos, užtikrinančios našumą kompaktiškose erdvėse, ir preciziškai pagaminti komponentai, užtikrinantys tikslumą atliekant kritines operacijas. Toks specializuotas požiūris paprastai pailgina tarnavimo laiką 300-500%, palyginti su standartiniais cilindrais, naudojamais sudėtingoje aplinkoje.

Praėjusį mėnesį lankiausi Singapūre esančioje puslaidininkių gamybos įmonėje, kurioje dėl agresyvaus cheminių medžiagų poveikio standartiniai balionai buvo keičiami kas 3-4 savaites. Įdiegus mūsų korozijai atsparų specialų balionų sprendimą su pagal užsakymą pagamintais Hastelloy komponentais, jie jau daugiau kaip 8 mėnesius veikia be jokių gedimų. Leiskite man parodyti, kaip pasiekti panašių rezultatų jūsų sudėtingai paskirčiai.

Turinys

• Korozijai atsparių cilindrų medžiagų palyginimas
• Itin plonos cilindro konstrukcijos kompaktiškumo bandymas
• Magnetinės jungties cilindro be strypo tikslumo patikra
• Išvada
• DUK apie specialius balionus

Kurios balionų medžiagos iš tiesų išlieka gyvybingos veikiamos agresyvių cheminių medžiagų?

Netinkamos medžiagos parinkimas korozijai kenksmingoje aplinkoje yra viena brangiausiai kainuojančių klaidų, kurias daro inžinieriai. Medžiaga arba sugenda per anksti, dėl to brangiai kainuoja prastovos, arba išleidžiama per daug pinigų egzotiškiems lydiniams, nors pakaktų ekonomiškesnių variantų.

Optimali korozijai atspari baliono medžiaga priklauso nuo konkrečios cheminės aplinkos, darbinės temperatūros ir slėgio reikalavimų. Agresyviausiai rūgščių aplinkai, Hastelloy C-276¹ pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis, o didelės koncentracijos šarmams geriau tinka titano lydiniai. Chloruotoje aplinkoje geriausią eksploatacinių savybių ir ekonomiškumo derinį siūlo specializuoti balionai su PTFE įdėklu.

Išsamus medžiagų palyginimas korozijai jautrioje aplinkoje

Išanalizavęs šimtus specialių cilindrų panaudojimo korozijos aplinkoje atvejų, parengiau šį medžiagų charakteristikų palyginimą:

Medžiagų parinkimo sistema korozijai

Padėdamas klientams pasirinkti tinkamą medžiagą, tinkančią korozijos veikiamai aplinkai, naudoju šią sprendimų priėmimo sistemą:

1 žingsnis: cheminės aplinkos analizė

Pradėkite nuo išsamios konkrečios cheminės aplinkos analizės:

• Cheminė sudėtis: Nustatykite visas esančias chemines medžiagas, įskaitant mikrokomponentus
• Koncentracijos lygiai: Nustatykite didžiausią tikėtiną koncentraciją
• Temperatūros diapazonas: Nustatykite minimalią ir maksimalią darbinę temperatūrą
• Slėgio reikalavimai: Apibrėžkite darbinį slėgį ir visus slėgio šuolius
• Ekspozicijos modelis: Nuolatinis panardinimas ir pertraukiamas poveikis

2 žingsnis: medžiagų suderinamumo vertinimas

Suderinkite aplinką su medžiagų galimybėmis:

Rūgšti aplinka

Jei naudojate rūgštines medžiagas, apsvarstykite šias specializuotas parinktis:

• Sieros rūgštis (H₂SO₄)
    - Koncentracijos <50%: dažnai pakanka 316L nerūdijančiojo plieno
    - Koncentracijos 50-80%: 20 lydinys arba Hastelloy B-3
    - Koncentracijos >80%: Hastelloy C-276 arba su PTFE įdėklu

• Druskos rūgštis (HCl)
    - Bet kokia koncentracija: Hastelloy C-276, su PTFE įdėklu arba tantalu ekstremaliems atvejams
    - Venkite daugumos metalų; net ir "atsparūs" lydiniai gali greitai sugesti.

• Azoto rūgštis (HNO₃)
    - Koncentracijos <30%: 316L nerūdijantis plienas
    - Koncentracijos 30-70%: 2 klasės titanas
    - Koncentracijos >70%: cirkonis 702

Šarminė aplinka

Skirta šarmams:

• Natrio hidroksidas (NaOH)
    - Koncentracijos <30%: 316L nerūdijantis plienas
    - Koncentracijos 30-70%: nikelis 200/201
    - Koncentracijos >70%: titanas (atsargiai dėl temperatūros)

• Kalio hidroksidas (KOH)
    - Panašus į NaOH, bet agresyvesnis aukštesnėje temperatūroje
    - Apsvarstykite Nikelio 200/201 arba Hastelloy C-276

Chloruota aplinka

Aplinkai, kurioje yra chloridų:

• Jūros vanduo ir (arba) švarus vanduo
    - Titano 2 klasės arba superdupleksinis nerūdijantis plienas
    - Esant aukštesnei temperatūrai: Hastelloy C-276

• Chloro dujos / hipochloritas
    - Balionai su PTFE įdėklu
    - Aukštam slėgiui: titanas su specialiais sandarikliais

3 žingsnis: konkretaus komponento atranka

Skirtingoms cilindro sudedamosioms dalims gali reikėti skirtingų medžiagų:

Atvejo analizė: Cheminio perdirbimo gamyklos sprendimas

Vokietijoje esančioje chemijos perdirbimo įmonėje fosforo rūgšties aplinkoje nuolat kartojosi pneumatinių cilindrų gedimai. Standartiniai nerūdijančiojo plieno balionai veikdavo tik 2-3 savaites, kol dėl sandariklio gedimo ir taškinės korozijos tapdavo netinkami naudoti.

Jų specifinė aplinka buvo tokia:

• 65% fosforo rūgštis
• 40-60 °C darbinė temperatūra
• Retkarčiais purslai (ne nuolatinis panardinimas)
• 6 barų darbinis slėgis

Išanalizavę jų paraišką, rekomendavome specializuotą cilindrą su:

• Hastelloy C-276 cilindro korpusas ir strypas
• Modifikuoto PTFE kompozitiniai sandarikliai
• Apsaugoti ventiliacijos kanalai, kad į juos nepatektų rūgščių
• Specialus strypo valytuvo dizainas, skirtas rūgščių likučiams pašalinti

Rezultatai po įgyvendinimo:

• Cilindro tarnavimo laikas pailgėjo nuo 2-3 savaičių iki daugiau kaip 12 mėnesių
• Sumažintos techninės priežiūros išlaidos 87%
• Gamybos veikimo laikas pagerėjo 4,3%
• Bendra investicijų grąža pasiekta per mažiau nei 5 mėnesius, nepaisant 4,5 karto didesnių pradinių cilindro sąnaudų

Korozijai atsparių balionų įgyvendinimo aspektai

Diegdami specialius korozijai atsparius balionus, atsižvelkite į šiuos svarbius veiksnius:

Medžiagų sertifikavimo reikalavimai

Užtikrinkite tinkamą medžiagų patikrinimą:

• Reikalauti medžiagų bandymų sertifikatų (MTC)
• Apsvarstykite PMI (teigiamas medžiagos identifikavimas)² svarbių programų testavimas
• Patikrinkite teisingą medžiagos klasę, ne tik medžiagos tipą.

Paviršiaus apdorojimo parinktys

Paviršiaus apdorojimas gali padidinti atsparumą korozijai:

• Nerūdijančiojo plieno elektropoliravimas (pagerina pasyvųjį sluoksnį)
• PTFE danga, užtikrinanti papildomą cheminį barjerą
• Specializuotas aliuminio komponentų anodavimas
• Specifinių lydinių pasyvinimo procedūros

Sandariklių parinkimas korozinei aplinkai

Sandarikliai dažnai sugenda anksčiau nei metaliniai komponentai:

• FFKM (perfluoroelastomeras) - didžiausias atsparumas cheminėms medžiagoms
• Modifikuoti PTFE junginiai, skirti konkrečioms cheminėms medžiagoms
• Apsvarstykite galimybę naudoti kompozitinius sandariklius su cheminėms medžiagoms atsparia danga
• Atidžiai įvertinkite temperatūros ribas

Priežiūros protokolai

Sukurkite konkrečias techninės priežiūros procedūras:

• Reguliarūs tikrinimo grafikai, pagrįsti poveikio stiprumu
• Tinkamos valymo procedūros, kurios nepažeidžia medžiagų
• Sandariklių keitimo intervalai, atsižvelgiant į medžiagą ir poveikį
• Medžiagos eksploatacinių savybių dokumentavimas, kad būtų galima naudoti ateityje.

Kiek kompaktiški gali būti pneumatiniai cilindrai, išlaikydami našumą?

Šiuolaikinių mašinų konstrukcijoje vis dažniau susiduriama su erdvės apribojimais. Inžinieriai priversti ieškoti kompromiso tarp našumo ir dydžio, todėl dažnai tenka rinktis nepakankamai galingas pavaras arba perprojektuoti mašinas.

Itin ploni pneumatiniai cilindrai gali būti vos 8 mm aukščio, o dėl optimizuotų vidinių srauto kelių, sustiprintų korpusų konstrukcijų ir specialių sandariklių geometrijos išlaikomas našumas. Efektyviausi kompaktiški cilindrai sukuria 85-95% įprastinių konstrukcijų jėgos, užimdami mažiau nei 40% vietos.

Specialiųjų cilindrų kompaktiškumo rodikliai

Vertinant itin plonus balionus, šie pagrindiniai rodikliai lemia realias eksploatacines savybes:

Itin plonų balionų dizaino naujovės

Efektyviausiuose itin plonuose cilindruose naudojami šie naujoviški konstrukciniai elementai:

Optimizuotos kėbulo konstrukcijos

Pažangūs konstrukciniai sprendimai užtikrina tvirtumą naudojant minimalų medžiagų kiekį:

• Sustiprinti ekstruzijos profiliai
    Itin ploni aliuminio profiliai su vidinėmis briaunomis užtikrina maksimalų tvirtumo ir svorio santykį, kartu sumažinant aukštį. Kritinės įtempių vietos sustiprintos nedidinant bendrųjų matmenų.

• Kompozitinės kėbulo medžiagos
    Didelio atsparumo kompozitinės medžiagos, pavyzdžiui, stiklo pluoštu armuoti polimerai, pasižymi puikiu standumu ir mažesniu svoriu bei profiliu. Iš šių medžiagų galima formuoti sudėtingas formas, kurias būtų sunku apdirbti iš metalo.

• Asimetrinis įtempių pasiskirstymas
    Skirtingai nuo įprastinių simetrinių cilindrų konstrukcijų, pažangiuose itin plonuose cilindruose naudojamos asimetrinės korpuso struktūros, todėl daugiau medžiagos dedama būtent ten, kur, kaip rodo įtempių analizė, jos reikia.

Naujoviški stūmoklių dizainai

Įprastinės stūmoklių konstrukcijos eikvoja vertingą erdvę:

• Ovali stūmoklio geometrija
    Vietoj tradicinių apskritų stūmoklių, ovalo ar stačiakampio formos stūmoklių konstrukcijos maksimaliai padidina jėgą sukuriantį plotą ir sumažina aukštį. Specialios sandariklių konstrukcijos pritaikytos šioms netradicinėms formoms.

• Integruoti guolių paviršiai
    Į stūmoklio konstrukciją tiesiogiai įkomponavus guolių paviršius, galima atsisakyti atskirų kreipiamųjų sistemų, taip sutaupant brangios vietos ir nesumažinant našumo.

• Kelių kamerų konfigūracijos
    Kai kuriose pažangiose konstrukcijose naudojamos kelios mažesnės kameros, o ne viena didelė kamera, todėl bendras profilis yra plonesnis, tačiau išlaikomas jėgos našumas.

Srauto kelio inžinerija

Vidiniai srauto apribojimai dažnai riboja kompaktiško cilindro našumą:

• Optimizuotos uostų vietos
    Strategiškai išdėstyti oro prievadai, kad būtų sumažintas srauto kelio ilgis ir maksimaliai padidintas efektyvusis plotas, nepaisant vietos apribojimų.

• Vidinio srauto kanalo konstrukcija
    Kompiuteriu optimizuoti srauto kanalai sumažina slėgio kritimą, kuris paprastai vargina kompaktiškas konstrukcijas. CFD (kompiuterinė skysčių dinamika)³ analizės metu nustatomi ir pašalinami apribojimo taškai.

• Specializuota vožtuvų integracija
    Tiesioginis vožtuvo funkcijų integravimas į cilindro korpusą leidžia išvengti išorinių vandentiekio vamzdynų ir sumažinti srauto apribojimus.

Kompaktiškumo bandymo metodika

Kad tinkamai įvertintumėte itin plonų cilindrų veikimą, rekomenduoju taikyti šį išsamų testavimo metodą:

Matmenų efektyvumo bandymas

Išmatuokite tikrąjį erdvės efektyvumą:

1. Jėgos ir aukščio santykis (FHR)
      Apskaičiuokite, kiek jėgos išeiga dalijama iš profilio aukščio. Didesnės vertės rodo geresnį erdvinį efektyvumą. FHR = išvystoma jėga (N) ÷ profilio aukštis (mm)

2. Tūrio panaudojimo koeficientas (VUF)
      Nustatykite, kaip efektyviai balionas visą savo tūrį paverčia darbu. VUF = išvystoma jėga (N) × eigos ilgis (mm) ÷ bendras tūris (mm³)

3. Įrenginio apvalkalo analizė
      Įvertinkite visą reikiamą erdvę, įskaitant montavimo įrangą ir jungtis, o ne tik patį cilindro korpusą.

Našumo testavimas pagal apribojimus

Įvertinkite, kaip kompaktiškas dizainas veikia realiomis sąlygomis:

1. Įrengimo bandymas su apribojimais
      Sumontuokite cilindrą tikroje ribotos erdvės aplinkoje, kad patikrintumėte, ar jis tinka ir veikia.

2. Šilumos išsklaidymo vertinimas
      Matuokite darbinę temperatūrą nepertraukiamo ciklo metu. Kompaktiškos konstrukcijos dažnai turi mažesnį paviršiaus plotą šilumai išsklaidyti.

3. Šoninės apkrovos pajėgumo įvertinimas
      Taikykite laipsniškas šonines apkrovas, kad nustatytumėte praktines ribas prieš atsirandant surišimui.

4. Slėgio ir jėgos tiesiškumas
      Išbandykite jėgos išvestį visame slėgio diapazone, kad nustatytumėte bet kokią netiesinę elgseną, galinčią turėti įtakos taikomosios programos veikimui.

Atvejo analizė: Puslaidininkių įrangos taikymas

Puslaidininkių įrangos gamintojui Taivane reikėjo itin plonos pneumatinės pavaros plokštelių tvarkymo sistemai. Jiems reikėjo labai nedaug vietos - ne daugiau kaip 12 mm aukščio, tačiau tuo pat metu reikėjo 120 N jėgos ir 50 mm eigos.

Standartinių cilindrų, atitinkančių jėgos reikalavimus, minimalus aukštis yra 25-30 mm, todėl jie visiškai netinka. Įvertinę keletą specialių cilindrų variantų, sukūrėme nestandartinį itin ploną sprendimą su:

• 11,5 mm bendro aukščio profilis
• Ovalus stūmoklio dizainas su 20 mm efektyviuoju pločiu
• Sustiprintas aliuminio korpusas su vidinėmis briaunomis
• Specialūs mažos trinties sandarikliai su pakeista geometrija
• Integruoti srauto kanalai, optimizuoti atliekant CFD analizę

Veiklos rezultatai:

• 135 N išėjimo jėga, esant 6 barams (viršija reikalavimus)
• Visa 50 mm eiga ribotoje erdvėje
• Ciklo trukmė 0,4 sekundės (atitinka greičio reikalavimus)
• Patvirtinta eksploatavimo trukmė - 7+ milijonai ciklų
• Nepertraukiamo veikimo metu darbinė temperatūra padidėja tik 15 °C virš aplinkos temperatūros

Klientui pavyko išlaikyti kompaktišką įrangos dizainą nesumažinant našumo ir išvengti brangiai kainuojančio visiško plokštelių tvarkymo sistemos perprojektavimo.

Ypač plonų cilindrų projektavimo aspektai

Diegdami itin plonus cilindrus, atsižvelkite į šiuos svarbius veiksnius:

Montavimas ir derinimas

Kompaktiniai cilindrai yra jautresni montavimo problemoms:

• Užtikrinkite idealiai lygiagrečius montavimo paviršius
• Apsvarstykite integruotas montavimo funkcijas, kad sutaupytumėte papildomos vietos
• Diegimo metu naudokite tikslius lyginimo metodus
• Įvertinti šiluminio plėtimosi poveikį derinimui

Slėgio ir jėgos valdymas

Pneumatinės sistemos optimizavimas kompaktiškiems cilindrams:

• Apsvarstykite galimybę dirbti didesniu slėgiu, kad išlaikytumėte jėgos našumą.
• Įdiegti slėgio reguliavimą, būdingą kompaktiškam balionui
• Patikrinkite jėgos reikalavimus per visą eigą
• Atsižvelgti į sandariklio trinties pokyčius, kurie turi įtakos grynajai jėgai.

Vadovavimas ir parama

Daugelio itin plonų konstrukcijų šoninė apkrova yra mažesnė:

• Įvertinti išorinių kreipiamųjų sistemų poreikį
• Apsvarstykite integruotų gidų variantus, jei yra vietos.
• Sumažinkite momentines apkrovas tinkamai išdėstydami krovinį
• Įdiegti tikslius ribotuvus, kad būtų išvengta per didelės apkrovos.

Prieiga prie techninės priežiūros

Planuokite techninę priežiūrą, nepaisant ankštų erdvių:

• Konstrukcija, skirta sandarikliui pakeisti visiškai neišardant
• Sukurti prieigos kelius patikrinimui
• Apsvarstykite įmontuotus nusidėvėjimo indikatorius
• Dokumentuoti specialias techninės priežiūros procedūras technikams

Kiek tikslūs yra magnetinės jungties cilindrai be strypų didelio tikslumo programose?

Daugeliui tiksliųjų programų labai svarbus cilindrų be strypų tikslumas, tačiau daugelis inžinierių susiduria su nenuosekliu veikimu ir ankstyvais gedimais, kai standartiniai gaminiai peržengia savo konstrukcijos ribas.

Magnetinės jungties belaidžiai cilindrai gali pasiekti padėties nustatymo tikslumas⁴ ±0,05 mm, o pakartojamumas - ±0,02 mm, jei tinkamai nurodyta ir įgyvendinta. Aukščiausio tikslumo modeliuose naudojami tiksliai nušlifuoti vidiniai guolių paviršiai, temperatūros kompensuojamos magnetinės jungtys ir pažangios sandarinimo sistemos, išlaikančios našumą milijonus ciklų.

Magnetinių movų cilindrų tikslumo rodikliai

Išbandęs šimtus cilindrų be lazdelių konfigūracijų, parengiau šiuos svarbiausius našumo rodiklius:

Konstrukcijos veiksniai, darantys įtaką cilindrų be strypų tikslumui

Nuo šių pagrindinių konstrukcijos elementų priklauso bevariklinių cilindrų su magnetinėmis movomis tikslumas:

Guolių sistemos projektavimas

Vidinė orientavimo sistema yra labai svarbi tikslumui užtikrinti:

• Guolių tipo pasirinkimas
    Pasirinkimas tarp rutulinių, ritininių ir slydimo guolių turi didelę įtaką tikslumui. Tiksliai šlifuotų rutulinių guolių sistemos paprastai užtikrina geriausią tikslumo ir apkrovos derinį.

• Guolių išankstinės apkrovos optimizavimas
    Tinkama išankstinė įkrova pašalina laisvumą be pernelyg didelės trinties. Pažangiose konstrukcijose naudojami reguliuojami išankstinės apkrovos mechanizmai, kuriuos galima tiksliai sureguliuoti.

• Guolių bėgių tikslumas
    Guolių bėgių tiesumas, lygumas ir lygiagretumas turi tiesioginės įtakos judėjimo kokybei. Itin tiksliems cilindrams naudojami bėgiai, nušlifuoti 0,01 mm ar didesniais nuokrypiais.

Magnetinės jungties konstrukcija

Magnetinė sąsaja lemia daugelį eksploatacinių savybių:

• Magnetinės grandinės optimizavimas
    Pažangiose magnetinėse konstrukcijose magnetinei grandinei optimizuoti naudojama baigtinių elementų analizė, užtikrinanti didžiausią sukabinimo jėgą ir mažiausią stūmoklio svorį.

• Magnetinės medžiagos pasirinkimas
    Magnetinių medžiagų pasirinkimas turi įtakos temperatūros stabilumui ir ilgalaikiam veikimui. Geriausią stabilumą užtikrina neodimio magnetai su specialiomis temperatūros kompensavimo formulėmis.

• Jungties tarpo kontrolė
    Labai svarbu, kad tarpas tarp vidinių ir išorinių magnetų būtų labai tikslus. Didelio tikslumo cilindruose išlaikoma ±0,02 mm ar geresnė tarpo tolerancija.

Sandarinimo sistemos veiksmingumas

Sandarinimas turi įtakos ir eksploatacinėms savybėms, ir ilgaamžiškumui:

• Sandariklio konstrukcijos optimizavimas
    Pažangios sandarinimo sistemos suderina sandarinimo efektyvumą ir minimalią trintį. Specialūs lūpų sandarikliai arba sudėtiniai sandarikliai dažnai užtikrina geriausią efektyvumą.

• Atsparumas užterštumui
    Tikslieji cilindrai turi būti puikiai apsaugoti nuo užteršimo. Geriausią apsaugą užtikrina daugiapakopės sandarinimo sistemos su pirminiais ir antriniais sandarikliais.

• Trinties nuoseklumas
    Dėl sandariklio trinties svyravimų atsiranda greičio svyravimų. Tiksliausiuose cilindruose naudojami specialiai sukurti sandarikliai, užtikrinantys pastovias trinties charakteristikas.

Tikslumo patikros metodika

Norint tinkamai patvirtinti bepiločių cilindrų tikslumą tiksliosioms reikmėms, rekomenduoju šį išsamų bandymų protokolą:

Statinis tikslumo bandymas

Išmatuokite pagrindines padėties nustatymo galimybes:

1. Kelių taškų padėties nustatymo bandymas
      Išmatuokite padėties nustatymo tikslumą keliuose eigos taškuose (ne mažiau kaip 10 taškų) naudodami tiksliąją matavimo sistemą (lazerinį interferometrą arba skaitmeninį indikatorių).

2. Pakartojamumo bandymas
      Atlikite pakartotinius priartėjimus prie tos pačios padėties iš abiejų pusių (ne mažiau kaip 25 ciklus) ir išmatuokite pokytį.

3. Poveikio apkrovai vertinimas
      Įvertinkite padėties nustatymo tikslumą skirtingomis apkrovos sąlygomis (be apkrovos, 25%, 50%, 75% ir 100% vardinės apkrovos).

Dinaminis našumo testavimas

Įvertinkite judesio kokybę darbo metu:

1. Greičio nuoseklumo matavimas
      Naudokite didelės spartos padėties jutiklį, kad apskaičiuotumėte greitį per visą eigą ir išmatuotumėte jo svyravimus.

2. Pagreičio gebos bandymas
      Nustatykite didžiausią pagreitį, kol įvyksta magnetinis atsiejimas.

3. Vibracijos analizė
      Matuokite vibracijos charakteristikas judėjimo metu, kad nustatytumėte rezonansus ar judėjimo pažeidimus.

4. Nusistovėjimo laiko vertinimas
      Išmatuokite laiką, per kurį po judesio nustatoma galutinė leistina padėtis.

Aplinkos poveikio bandymai

Įvertinkite veikimą įvairiomis sąlygomis:

1. Jautrumo temperatūrai bandymas
      Išmatuokite padėties nustatymo tikslumą visame darbinės temperatūros diapazone.

2. Darbo ciklo poveikis
      Įvertinkite tikslumo pokyčius nepertraukiamo veikimo metu didėjant temperatūrai.

3. Atsparumo užterštumui patvirtinimas
      Bandymų tikslumas prieš ir po konkrečių teršalų poveikio.

Atvejo analizė: Medicinos prietaisų gamybos programa

Šveicarijos medicinos prietaisų gamintojui reikėjo itin tikslaus cilindro be lazdelių automatinei implantuojamų prietaisų surinkimo sistemai. Jiems buvo keliami šie reikalavimai:

• Padėties nustatymo tikslumas ±0,05 mm arba geresnis
• Pakartojamumas ±0,02 mm
• 400 mm eigos ilgis
• Suderinamumas su švariomis patalpomis (ISO 6 klasė)
• Nepertraukiamo veikimo galimybė (24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę)

Įvertinę keletą variantų, rekomendavome itin tikslią magnetinę jungtį turintį cilindrą be strypo, pasižymintį šiomis savybėmis:

• Preciziškai šlifuoti nerūdijančio plieno guolių bėgiai
• Keraminė hibridinė guolių sistema su optimizuota išankstine apkrova
• Temperatūros kompensuojama retųjų žemių magnetinė grandinė
• Daugiapakopė sandarinimo sistema su PTFE pirminiais sandarikliais
• Specializuoti mažai dalelių išmetantys tepalai

Atlikus patikros bandymus paaiškėjo, kad:

• Pozicionavimo tikslumas ±0,038 mm per visą eigą
• Pakartojamumas ±0,012 mm visomis apkrovos sąlygomis
• Važiavimo tiesumas per visą ilgį 0,04 mm ribose
• Greičio pastovumas ±1,8% esant visiems greičiams
• Po 5 milijonų ciklų tikslumas nepablogėjo.

Klientui pavyko nuosekliai pasiekti reikiamų surinkimo tolerancijų, sumažinti broko skaičių nuo 3,21 iki 0,4% ir padidinti bendrą gamybos efektyvumą 14%.

Geriausia didelio tikslumo taikomųjų programų įgyvendinimo praktika

Didžiausiam tikslumui pasiekti naudojant bevariklius cilindrus su magnetine jungtimi:

Montavimas ir įrengimas

Norint išlaikyti tikslumą, labai svarbu tinkamai sumontuoti:

• Naudokite tiksliai apdirbtus montavimo paviršius (lygumas ne didesnis kaip 0,02 mm)
• Trijų taškų tvirtinimas, kad būtų išvengta iškraipymų
• Montuojant tvirtinimo detales taikomas pastovus sukimo momentas
• Įvertinti šiluminio plėtimosi poveikį projektuojant montavimą

Aplinkos kontrolė

Kontroliuokite šiuos aplinkos veiksnius:

• Palaikykite pastovią darbinę temperatūrą (jei įmanoma, ±2 °C)
• Apsaugokite nuo tiesioginių saulės spindulių ar spinduliuojančios šilumos šaltinių
• Kontroliuokite drėgmę, kad išvengtumėte kondensacijos
• Apsauga nuo elektromagnetinių trikdžių jautrioms programoms

Judesio valdymo integracija

Optimizuokite valdymo sistemą, kad ji būtų tiksli:

• Greičio reguliavimui naudokite proporcinius vožtuvus
• Jei įmanoma, įgyvendinkite uždaros kilpos pozicionavimą su išoriniu grįžtamuoju ryšiu.
• Apsvarstykite servo-pneumatinis valdymas⁵ didžiausiam tikslumui
• Optimizuoti greitėjimo ir lėtėjimo profilius, kad būtų išvengta viršijimo

Tikslumo priežiūra

Sukurkite į tikslumą orientuotą techninės priežiūros protokolą:

• Reguliarūs tikslumo patikros matavimai
• Planinis sandariklių keitimas prieš pablogėjant eksploatacinėms savybėms
• Tikslios valymo procedūros
• Tinkamas tepimas specifiniais tepalais

Pažangūs tiksliųjų cilindrų be strypų taikymo būdai

Šiuolaikinių bevariklinių cilindrų su magnetinėmis movomis išskirtinis tikslumas leidžia atlikti šiuos sudėtingus darbus:

Automatizuotas optinis tikrinimas

Didelio tikslumo cilindrai be lazdelių idealiai tinka kamerų pozicionavimui tikrinimo sistemose:

• Sklandus judėjimas neleidžia vaizdui susilieti
• Tiksli padėtis užtikrina nuoseklų vaizdo fiksavimą
• Pakartojamumas užtikrina palyginamus vaizdus analizei
• Nekontaktinė magnetinė jungtis pašalina vibraciją

Laboratorijų automatizavimas

Šios savybės naudingos gyvybės mokslų programoms:

• Švarus veikimas jautrioje aplinkoje
• Tikslus mėginio padėties nustatymas
• Pakartojamas proceso vykdymas
• Kompaktiškas dizainas, skirtas ribotos erdvės laboratorijoms

Puslaidininkių gamyba

Itin tikslūs modeliai puikiai pritaikomi puslaidininkiuose:

• Submikroninis pakartojamumas svarbiausiems procesams
• Švarus veikimas, atitinkantis švarių patalpų reikalavimus
• Stabilus veikimas kontroliuojamoje temperatūroje
• Ilgas tarnavimo laikas ir minimali priežiūra

Išvada

Norint pasirinkti tinkamą specialųjį cilindrą ekstremalioms reikmėms, reikia atidžiai apsvarstyti konkrečius reikalavimus. Korozinei aplinkai labai svarbu pasirinkti tinkamą medžiagą, atsižvelgiant į cheminių medžiagų poveikį. Esant ribotai erdvei, itin ploni cilindrai su optimizuotomis konstrukcijomis gali užtikrinti reikiamą jėgą minimalioje erdvėje. Tikslumo reikalavimams užtikrinti didelio tikslumo bevarikliniai cilindrai su magnetine jungtimi užtikrina reikiamoms reikmėms reikalingą padėties nustatymo našumą.

Tinkamai suderinę specialių cilindrų specifikacijas su savo naudojimo reikalavimais, galite pasiekti reikšmingų eksploatavimo trukmės, našumo ir patikimumo rezultatų, palyginti su standartiniais cilindrais, kurie nebuvo suprojektuoti tokioms sudėtingoms sąlygoms.

DUK apie specialius balionus