- Überprüfen Sie das Angebot gegenüber der Nachfrage mit einer konservativen unteren Grenze für den Vakuumquellefluss und einer konservativen oberen Grenze für den Leckagefluss. Die Akzeptanzschwelle in diesem Artikel ist ein Verhältnis von mindestens 1.50.
- Aktivieren Sie das Heben erst, nachdem jede erforderliche Zone die Druckschwelle erreicht hat, für das angegebene Fenster stabil bleibt und die Bewegungsgenehmigungslogik erfüllt.
- Prüfen Sie die Normalhaltefähigkeit, den tangentialen Rutschwiderstand und die Momentenverteilung über die gesamte Bewegungsbahn einschließlich der definierten Fehlerzustände.
- Die Haltezeit basiert auf der Gesamtzeit der Notpositionierung. Werkstücke mit unzureichenden Halte- oder kontrollierten Positionierfähigkeiten werden direkt als nicht anwendbar beurteilt.
00 Executive Summary
Kartons, Wellpappe, Beutel und poröse Verbundwerkstoffe lassen kontinuierlich Luft ein. Der Saugstrom evakuiert das Gas im Rohrleitungsvolumen und gleicht Leckagen durch die Saugnäpfelippe und Materialporen aus. Wenn sich der Eingangsstrom dem effektiven Saugstrom im Arbeitsvakuumniveau nähert, kann sich das Vakuum langsam aufbauen, schwanken oder den zulässigen Schwellenwert nicht erreichen. Die Auswahl muss daher Leckage, Evakuierungszeit, Reibung, Exzentrizität, dynamische Beschleunigung und lokales Versagen berücksichtigen; das Druck-Differenz-Zeit-Flächen-Modell für glatten Stahl allein ist unzureichend.
GB/T 41098 — 2021, Krane — Sicherheit — Lasthebeanlagen, ist derzeit in Kraft und identisch mit ISO 17096:2015 [ 1 ][ 2 ]. Beide gelten nur für nicht feste Lastaufnahmevorrichtungen für Krane, Hebezeuge und handgesteuerte Lasthandhabungsgeräte. ISO 17096 schließt Gefahren aus pneumatischen Komponenten ausdrücklich aus, so dass sie nicht direkt in eine vollständige Sicherheitsgrundlage für einen Roboter-Endeffektor oder Pneumatikkreislauf erweitert werden kann. GB/T 32293 - 2015 ist derzeit in Kraft und wird nur verwendet, um ein Dichtheitsprüfverfahren für Hardware-Leckage Q_H in Vakuumgeräten auszuwählen. Es stellt keine Standardkonformität für Kartonporositätsfluss Q_P oder Prozesseinfluss an der Saugnäpfelippe Q_E [ 3 ] her. ISO 4414:2010 bezieht sich auf die Konstruktion, Isolierung, Restenergie und Wartung von pneumatischen Systemen an Maschinen, schließt aber Fabrikluftversorgungssysteme, Gasflaschen und Luftbehälter aus [ 4 ].
Dieser Bericht definiert die Engineering-Freigabe des Vakuumgreif-Subsystems. Die Risikobewertung der gesamten Maschine, die Validierung sicherheitsrelevanter Steuerungen, die Roboterintegration und die Luftaufnahme-Compliance erfordern formale Voraussetzungsdokumente. Nachdem die Subsystemtests bestanden wurden, schließen Sie auch die Sicherheitsfreigabe auf Maschinenebene ab. Dieses Verfahren verwendet einen Lastsicherheitsfaktor von 2.5, einen Fließreservenfaktor von 1.5, eine Einrichtungsgrenze von 2.0 s und eine Vier-Zonen-Fehlertoleranz als seine ausgewählte Forschungsbasislinie für Berechnung und Verifizierung.
Gemeinsame Forschungsbasis
| Artikel | Studie Baseline | Bestehensbedingungen |
|---|---|---|
| Minimale Haltedifferenz während eines Fehlers | Δp_min,LB = 45 kPa | Verwenden Sie die Messung der unteren Grenze; jede gesunde Zone bleibt an oder über ihr, bis die Last Unterstützung erreicht |
| Normal Lifting-Permission Differential | Δp_pick,LB = 50 kPa | Jede Zone hat 20 aufeinanderfolgende Proben bei 100 Hz mit unteren Grenzen≥ 50 kPa und Fensterpeak-to-peak-Variation≤ 2 kPa |
| Lastsicherheitsfaktor | S_L = 2.5 | Kapazitäts-/Design-Anforderungsverhältnis≥ 1.00 für jede Bahnausrichtung, Beschleunigung und Exzentrizität |
| Leckfluss-Reservefaktor | K_Q = 1.5 | Studienkoeffizient angewendet auf Q_S,LB/Q_L,UB |
| Conservative Flow Criterion | Q_S,LB/Q_L,UB ≥ 1.50 | Vergleich der unteren Grenze des Quellstroms mit der oberen Grenze der Leckage im gleichen Referenzzustand |
| Vacuum-Establishment Limit | t_pick ≤ 2.0 s | Vom Saugnapfkontakt bis jede Zone eine 50 kPa Untergrenze erreicht und für 200 ms stabil bleibt |
| Zoning | 4 gegenseitig isolierte Zonen | Nach vollständigem Ausfall einer beliebigen Zone erfüllt das verbleibende System die Last- und Momentkriterien |
| Backup-Versorgung und Retention-Zeit | t_1−t_0 ≤ 0.10 s | t_0: Hauptversorgungsverlust; t_1: Versorgungsdruck untere Grenze an jedem Zonengenerator Einlass≥0.40 MPa |
| Fehlerbestätigung | t_2−t_0 ≤ 0.50 s | t_2: Steuerung bestätigt den Fehler und gibt den Set-down-Befehl aus |
| Controlled Set-Down | t_3−t_2 ≤ 4.00 s | t_3 : Lastübertragung auf die Stütze ist abgeschlossen; t_res≥ 0.50 + 2 × 4.00 = 8.50 s |
| Abnahme der Probe | Jede Testzelle hat unabhängig voneinander null Ausfälle bei FAT und SAT | Bei jedem Fehler schlägt das gesamte Element fehl. Nach der Korrektur wiederholen Sie das Element von seinem ersten Versuch. |
Die wichtigsten Schlussfolgerungen
- Überprüfen Sie Druckdifferenz, effektive Fläche, Lastrichtung, Reibung und Momente zusammen. Nennsaugkraft und Tassenanzahl sind nur vorläufige Auswahleingaben.
- Messen Sie für ein poröses Werkstück die obere Grenze des Leckagestroms in der tatsächlichen Kontaktbedingung und überprüfen Sie sie gegen die untere Grenze des Vakuumquellenstroms bei einer 45 kPa-Druckdifferenz und einem minimalen Versorgungsmanometerdruck von 0.40 MPa. Wenn Q_S,LB/Q_L,UB< 1.50, schlägt die Bedingung fehl.
- Die Saugberechtigung kommt von einem Druckschalter oder Sensor in jeder Zone. Das Anheben ist nur zulässig, wenn der Druck unterhalb der Grenze in jeder Zone mindestens 50 kPa ununterbrochen für 200 ms bleibt und die Peak-to-Peak-Variation nicht größer als 2 kPa ist. Eine feste Verzögerung allein darf nicht verwendet werden, um die Saugfähigkeit festzustellen; dadurch wird das Kriterium nicht erfüllt. Die offiziellen Auswahlinformationen von SMC erfordern ebenfalls eine Drucksignalbestätigung der festgelegten Saugkraft, anstatt sich allein auf einen Timer zu verlassen [ 5 ].
- Der Durchschnittsdruck einer großen Zentralkammer darf einen Einzonenfehler nicht verbergen. Separate Druckmessung, Durchflussbeschränkung oder Rückschlagventiltrennung und identifizierbare Alarme für jede Zone.
- Bei einem Karton mit hoher Leckage wird ein Luftbehälter ohne Validierung seines Auslassmodells und seiner Leistung bei minimalem Versorgungsdruck nicht als Luftverlustschutz behandelt. Berechnen Sie die Backup-Vakuumquelle oder Druckluftreserve unter Verwendung der adiabatischen Entladung, der unteren Grenze des Durchflusses bei minimalem Versorgungsdruck und der oberen Grenze des Luftverbrauchs neu und überprüfen Sie sie durch einen physikalischen Fehlerinjektionstest, der die Hauptenergieversorgung abschaltet.
- Die Freigabe erfordert Leckage-Aufzeichnungen, eine verifizierte dynamische Hüllkurve, Einzelzonen-Fehlertests und kontrollierte Abschaltungsaufzeichnungen. Wenn einige fehlen, wird der Datensatz nicht freigegeben; eine erfahrungsbasierte Signatur ist unzureichend.
01 Geltungsbereich und Symbole
Dieser Artikel behandelt Wellpappen, unbeschichtete Pappe, durchlässige Beutel und ähnliche Werkstücke, die von oben oder einer bestimmten Saugfläche mit pneumatischen Industriemanipulatoren, Robotern oder speziellen Handhabungsmaschinen gegriffen werden. Die Bewertung beginnt beim Saugnapfkontakt und umfasst Vakuumerzeugung, Verteilung, Überwachung, Bewegung, Isolierung und sichere Platzierung. Geräte, die als nicht feststehende Lasthebevorrichtungen klassifiziert sind, verwenden GB/T 41098 - 2021 / ISO 17096:2015. Roboter-Endeffektoren erfordern eine separate Systemintegration und Sicherheitsvalidierung der Steuerung.
R1 prüft fünf Datensätze: Kartonstrukturdesign, Konformität des Luftaufnahmebehälters, vollständige Risikobewertung der Maschine, Sicherheitsintegrität des Steuerungssystems und Auswahl von Geräten für explosionsgefährdete Bereiche. Die Freigabe des Subsystem-Engineering kann nur fortgesetzt werden, wenn alle Datensatzkennungen verfügbar sind und in R1 eingegeben werden. Jeder fehlende Datensatz bewirkt, dass R1 fehlschlägt.
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Δp_LB | Messung der unteren Grenze des atmosphärischen Drucks abzüglich des Absolutdrucks in der Schalenhöhle | Pa oder kPa |
| A_eff,LB,i | Untere Grenze der Wirkfläche des Saugnapfs i bei der angegebenen Kompression, nach Abzug der Unsicherheit | m² |
| C_i | Normalkapazität des i-ten Saugnapfs, C_i=Δp_min,LB A_eff,LB,i | N |
| Q_S,LB | Quellenabsaugung-Fluss untere Grenze bei der spezifizierten Differenz und dem minimalen Versorgungsdruck | NL/min |
| Q_L,UB | Obere Grenze des Leckflusses über die Probe, Orientierung, Kompression und Verschmutzungsbedingungen | NL/min |
| μ_LB | Kontaktpaarreibung untere Grenze bei den angegebenen Verschmutzungs- und Verschleißzuständen, nach Abzug der Unsicherheit | — |
| N_i、T_i | Normalzugkraft, die vom Saugnapf i getragen wird, und der zweidimensionale Tangentialkraftvektor in der Saugebene | N |
| m_UB,g | Obere Grenze der Werkstückmasse und Gravitationsbeschleunigung; in diesem Bericht wird g= 9.81 m/s ² verwendet | kg、m/s² |
| a_n,UB,a_t,UB | Obere Grenzen der normalen und tangentialen Beschleunigung bei Normalbewegung, Fehlerbremsung und kontrolliertem Absetzen | m/s² |
| S_L、K_Q | Lastsicherheitsfaktor und Durchflussreservefaktor | — |
| V_Z,UB | Obere Grenze des Volumens, das durch eine Zone evakuiert wird | L |
| p_N、T_N | Referenzzustand; festgelegt in diesem Bericht bei 101.325 kPa und 293.15 K | kPa |
| U_x | Erweiterte Messunsicherheit für Größe x, k= 2 | Gleiches wie x |
Die Wirkfläche wird aus der Saugnapfgeometrie, dem festgelegten Kompressionsbereich von 5–9 mm und der Messunsicherheit abgeleitet; die Außenkonturfläche wird nicht direkt als Wirkfläche verwendet. Dieser Bericht erfordert U_A/A≤ 2% und verwendet A_eff,LB=A_eff,meas−U_A in Berechnungen. Die offizielle technische Information von Schmalz drückt die theoretische Haltekraft als F=ΔpA aus und weist darauf hin, dass poröse, raue Werkstücke das erreichbare Vakuum verringern [ 6 ][ 7 ]. Die Haltekraft des Lieferantenkatalogs wird für die vorläufige Auswahl verwendet; die technische Freigabe des Subsystems verwendet konsequent die untere Grenze der Druckdifferenz, die untere Grenze der effektiven Fläche und den Sicherheitsfaktor dieses Berichts.
02 Porosität, Kantenabdichtung und Leckagemechanismen
Unterscheiden Sie vor der Messung drei Quellen der einströmenden Luft: Material-Porenfluss Q_P, Leckage durch Mikrokanäle zwischen Saugnapflippe und Oberfläche Q_E und Hardwareleckage durch Armaturen, Ventile und Rohrleitungen Q_H.
Q_L = Q_P + Q_E + Q_HPapierfasern, Falten, Beschichtungen, Klebenähte, Klebeband und lokale Verformungen beeinflussen den Materialflusswiderstand; Saugnapfkompression, Lippenhärte und Kontaktort beeinflussen die Kantenabdichtung. Die Wellpappeninformationen von Piab identifizieren die Porosität der Wellpappe und die Saugnäpfeabdichtung als Ursachen für die Leckagevariation von Zyklus zu Zyklus und verwenden F = AP, um die Lastaufnahme mit niedrigem Vakuum und einer großen Fläche zu erklären [ 8 ]. Diese Quellen unterstützen die Identifizierung von Leckagemechanismen und die Auswahl von Konfigurationen.
Tiwari und Persson verwendeten raue Substrate und Saugnapftests, um zu analysieren, wie Grenzflächenleckage, Saugnapfvolumen und Steifigkeit die Ablösezeit beeinflussen [ 9 ]. Gabriel et al. integrierten Oberflächenrauheit, Saugnapfdurchmesser und Saugnapfzahl in Leckage- und Energieverbrauchsmodelle [ 10 ]. In Projektanwendungen messen Sie die Leckage für das tatsächliche Kontaktpaar und den Druckzustand, anstatt einen festen Koeffizienten ausschließlich aus der Materialbezeichnung zu ermitteln.
Die Dichtheitsprüfung unterscheidet Hardwareleckage von Prozessleckage durch das Werkstück. Versiegeln Sie zunächst jeden Saugnapf gegen eine undurchlässige Normplatte und messen Sie Q_H bei einer Druckdifferenz von 45 kPa; dann installieren Sie das eigentliche Werkstück und messen Sie Q_L. Das örtlich festgelegte Hardware-Gatter ist Q_H,UB/Q_S,LB≤0.05. Bei Überschreitung des Wertes das System stoppen und reparieren; eine Erhöhung der Quellenkapazität darf einen fehlerhaften Anschluss oder Ventil nicht verschleiern. Die Ist-Werkstück-Messung nutzt die zehn numerischen Grenzzellen in Kapitel 08; Beschriftungen wie schlechteste, ähnliche oder typische ersetzen keine numerische Zelle.
02.1 definiertes Leckage-Prüfverfahren
Nähern Sie sich für jeden Test der Oberfläche normal bei 0.10 m/s und stellen Sie die Kompression auf 5 mm, 7 mm oder 9 mm für die Testzelle ein. Aktivieren Sie die Zonenquelle und zeichnen Sie Druck und normalisierten Durchfluss von 0 bis 12 s auf. Verwenden Sie ein Stabilitätsfenster von 10.0–12.0 s: Jede Druckuntergrenze muss ≥ 50 kPa und die angegebene Spitzen-zu-Spitzen-Variation ≤ 2 kPa sein. Nehmen Sie den größten 100 ms gleitenden Durchschnittsleck in diesem Fenster und addieren Sie U_Q, um Q_L,UB zu erhalten. Wenn der Saugnäpfe eine 50 kPa untere Grenze innerhalb 2.0 s nach Kontakt nicht erreicht und für 200 ms stabil bleibt, schlägt R4 für diesen Zyklus fehl. Behalten Sie die Rohdaten bei.
Die Verschmutzungsgrenze ist bei 23 ± 2 °C und 50 ± 10% relativer Luftfeuchtigkeit festgelegt. Material aus derselben Kartoncharge in 75–150 μm Papierstaub vorbereiten und sieben und 0.50 g/m² gleichmäßig auf die Saugfläche auftragen. Kartons, die diese Flächendichte überschreiten oder flüssiges Wasser, Öl oder Klebstoffkontaminationen enthalten, liegen außerhalb dieser Freigabegrenze. Die Lebensdauergrenze wird erreicht, wenn ein Saugnapf 100000 Nennkompressionszyklen abgeschlossen hat oder seine Dichtlippe 0.50 mm im Vergleich zu einem neuen Saugnapf abgenutzt ist, je nachdem, was zuerst eintritt. Reibungs-, Wirkflächen-, Leckage- und dynamische Prüfungen umfassen sowohl neue Schalen als auch Schalen an dieser Lebensdauergrenze.
Der Zyklus schlägt sofort fehl und der Saugnapf-Platzierungspunkt wird der Verbotszonenkarte hinzugefügt, wenn die Papieroberfläche reißt, die Saugnäpfelippe eine Öffnung im Kartondeckel überquert, der Deckel hochzieht oder der Mindestabstand von der Dichtlippe zu einer Falte, Einbuchtung oder Bandstufe mit Höhenunterschied/Tiefe ≥ 0.50 mm < 10 mm ist. Die Sperrzonenkarte verwendet Werkzeugkoordinaten, wobei die Grenzkoordinaten auf 1 mm festgelegt sind.
Eine Werkstückfamilie darf Leckdaten nur dann teilen, wenn Materialqualität, Wellentyp, Schichtzahl, Beschichtung, Druckabdeckung, Tapenanordnung, zulässige Behälterpositionen und obere Massengrenze alle identisch sind. Erstellen Sie einen separaten Datensatz für alle Unterschiede, damit Proben mit geringer Leckage nicht Chargen mit hoher Leckage verdecken.
03 Saugleistung, Reibung und dynamische Lasten
Berechnen Sie für Cup i die untere Grenze der Normalkapazität und die Gesamtkapazität wie folgt:
C_i = Δp_min,LB A_eff,LB,i
F_N,cap,LB = ΣC_iWenn sich die Saugfläche durch θ von horizontal dreht, berechnen Sie die normalen und tangentialen Bemessungsanforderungen mit den folgenden Gleichungen. Verwenden Sie gemessene Obergrenzen für Masse, Beschleunigung und Exzentrizität. Die Beschleunigungshüllkurve muss pro Achse Spitzen während der Produktionsbewegung, Bremsen nach einem Einzonenausfall, Fahrt in die sichere Position und Platzierung beinhalten; Durchschnittsgeschwindigkeit kann diese Werte nicht ersetzen.
F_N,d = S_L m_UB max_t|g cosθ + a_n,UB(t)|
F_T,d = S_L m_UB max_t√[(g sinθ + a_x,UB(t))² + a_y,UB(t)²]
Kriterien für die Vorprüfung:
F_N,cap,LB ≥ F_N,d
μ_LB F_N,cap,LB ≥ F_T,dFür den Reibungskoeffiziententest verwenden Sie drei Kartonchargen mit unabhängigen Exemplaren 10 pro Charge. Messen Sie bei Druckdifferenzen von 45 kPa und 50 kPa die tangentiale Kraft beim Beginn des kontinuierlichen 2 mm-Schlupfes. Komplette 30-Tests für jede Kombination aus Druckdifferenz, neuem/altem Saugnapf und sauberem/0.50 g/m² Papierstaubzustand. Berechnen Sie μ_meas=F_slip/(ΔpA_eff,meas), nehmen Sie das Minimum aller Ergebnisse und subtrahieren Sie U_μ, um μ_LB zu erhalten; U_μ muss ≤ 0.02 sein. Die Basisbedingung verwendet μ_LB= 0.35. Die Schmalz-Auslegungsinformation erfordert Saugversuche an porösen Werkstücken und listet Sicherheitsfaktoren von mindestens 2 für horizontale Werkstücke und mindestens 2.5 für rotierende Werkstücke [ 6 ] auf; dieser Bericht verwendet 2.5 für jede Lastrichtung.
Überprüfen Sie nach einem schnellen Screening die kombinierte Belastung und die dreidimensionale Exzentrizität. Platzieren Sie den Koordinatenursprung am Schwerpunkt des Werkstücks. r_i verläuft von diesem Ursprung bis zum Behälter i; n ist die Saugflächeneinheitsnormale; T_i ist der tangentiale Vektor in der Ebene; und f_i=N_i n+T_i. M_external beinhaltet nur unabhängige Paare, die nicht bereits durch die resultierende Kraft im Schwerpunkt dargestellt sind. Lösen Sie bei jeder 10 ms Pfadprobe für Cup-Kräfte, die Folgendes erfüllen:
N_i ≥ 0
N_i/C_i + ||T_i||/(μ_LB C_i) ≤ 1
Σf_i + f_external = 0
Σ(r_i × f_i) + M_external = 0Die Normal- und Reibungskapazitäten eines Saugnapfs müssen eine gemeinsame lineare Wechselwirkungshülle erfüllen; beide vollen Kapazitäten können nicht gleichzeitig verwendet werden. Ein Pass erfordert eine Kraftverteilung, die jede Gleichgewichtsgleichung und die Wechselwirkungshülle erfüllt; andernfalls ist das Ergebnis ein Failure. Die externen Momentenberechnungen müssen dreidimensionale Behälter- und Schwerpunktkoordinaten, den Hebelarm aufgrund der Werkstückdicke und Spitzenfehlerbremslasten berücksichtigen. Überprüfen Sie Kartonzerkleinerung, Delaminierung und Kartonklappenrisse separat anhand der Kriterien für die Materiallagerung.
03.1 Karton Kontaktdruck und Verformung Kriterien
Verwenden Sie Δp_min,LB als durchschnittliche Druckspannung über dem Saugnapfbereich, wobei die Spannungskonzentration im schmalen Saugnapf-Lippenring erkannt wird. Führen Sie statische Halte- und dynamische Zyklen auf dem Zielkarton durch und überprüfen Sie die Saugoberfläche nach der Abnahmeprüfung. Die harten Akzeptanzbedingungen sind: Der Deckel zieht nicht auf, der Liner trennt sich nicht vom Wellpappenmedium und es kommt zu keiner Durchgangsbeschädigung. Bei 60 s nach der Entladung muss die obere Messgrenze der dauerhaften Einbuchtung in der Saugzone in Bezug auf die entladene Bezugsebene ≤ 2.00 mm betragen. Jede strukturelle Beschädigung lässt R9 ausfallen, selbst wenn Vakuumdruck, Last und Zykluszeit alle vorbeigehen.
Führen Sie den Material-Lager-Test für 10 min bei jeder unteren Druckdifferenz, 45 kPa und 50 kPa durch. Führen Sie für den dynamischen Test 120 Zyklen für jede der sechs dynamischen Pfadzellen in Kapitel 08. Mehr Saugnäpfe erhöhen die Gesamttragfläche, verringern aber nicht automatisch die lokale Spannung unter einem einzelnen Saugnäpfchen; die Platzierung und Kompression jedes Saugnäpfchens muss die oben genannten Tore erfüllen.
04 Strömungsgleichgewicht und Vakuum-Einrichtungszeit
Wählen Sie die Vakuumquelle aus der kombinierten Leistung des Generators mit den tatsächlichen Rohrleitungen, Ventilen und Filtern aus, wobei der untere Durchfluss bei einem minimalen Versorgungsdruck von 0.40 MPa und einer Druckdifferenz von 45 kPa begrenzt wird. Konvertieren Sie die Quellen- und Leckageströme in die gleichen Referenzbedingungen, p_N= 101.325 kPa und T_N= 293.15 K, bevor Sie Angebot und Nachfrage für jede Zone überprüfen. Katalogmaximaler Saugstrom oder Endvakuum allein können diese Berechnung nicht ersetzen.
Q_S,LB = Q_S,meas - U_QS
Q_L,UB = Q_L,meas + U_QL
Q_S,LB(45 kPa Druckdifferenz, 0.40 MPa Versorgungsdruck) / Q_L,UB ≥ 1.50Verwenden Sie die maximale Q_L,meas-Anzeige in der vollständigen Testmatrix, nicht den Durchschnitt, und verwerfen Sie keine Probe, nur weil die Absaugung trotz hoher Leckage erfolgreich war. Berücksichtigen Sie die kombinierten erweiterten Unsicherheiten aus dem Durchflussmesser, der Lieferantenkurve und der Rohrleitungsumrechnung in U_Q; für diesen Bericht ist U_Q/Q≤2%erforderlich. Die offizielle Information von SMC beschreibt, wie Leckage mit dem tatsächlichen Generator, Saugnäpfe, Werkstück und Vakuummessgerät zurückberechnet wird, und erklärt, dass Leckage durch raue oder poröse Werkstücke das erforderliche Vakuum verhindern kann [5]. GB/T 32293-2015 wird nur verwendet, um die Hardware-Lecktestmethode Q_H auszuwählen. Q_P, Q_E und der Gesamtprozessfluss Q_L verwenden die Werkstückprozesstests in diesem Bericht. In den Aufzeichnungen sind Druck, Temperatur, Messbereich, Probenahmerate und Referenzzustand anzugeben.
Bei Druckdifferenzen von 0 bis 50 kPa wird Q_net,LB als die minimale normalisierte untere Grenze des Quellenstroms nach Abzug der Leckage definiert. Eine konservative Evakuierungszeit vom atmosphärischen Druck p_0 zum Zielabsolutdruck p_1 beträgt:
Q_net,LB = min[Q_S,LB(p) - Q_L,UB(p)]
t_ev = V_Z,UB (p_0 - p_1) / (p_N Q_net,LB)
t_pick = t_ev + t_stable + t_auxKonvertieren Sie Q in L/s und setzen Sie das Ziel p_1 = p_0−50 kPa. Wenn Q_net,LB≤ 0, schlägt die Bedingung sofort fehl. Setzen Sie t_stable= 0.20 s und fixieren Sie die kombinierte Obergrenze für Ventilantwort, Sensorantwort, PLC-Scan und permissiven Ausgang auf t_aux= 0.10 s. Die Gesamtzeit vom Kontakt, bis jede Zone eine 50 kPa Druckuntergrenze erreicht, 20 aufeinanderfolgende Proben passieren, und die Fenster-Spitzen-zu-Spitzen-Variation ist ≤ 2 kPa soll ≤ 2.0 s sein. Hemmung des Anhebens und der horizontalen Beschleunigung, wenn eine Zone timeout geht, eine Probe unter den Schwellenwert fällt, keine neue analoge Probe innerhalb von 30 ms eintrifft oder diskrete und analoge Signale für mehr als 50 ms in Konflikt geraten.
05 Zoneneinteilung, Rückschlagventile, Durchflussbeschränkung und Leckageausgleich
Versorgen Sie jede der vier Zonen mit einem eigenen Vakuum-Erzeugungszweig, Druckmessung, Isolierungskomponenten und Diagnosekennzeichnung. Die Schalen in jeder Zone müssen beide Seiten des Werkstückschwerpunkts überspannen. Nachdem eine Zone verloren gegangen ist, verwenden Sie tatsächliche dreidimensionale Koordinaten, um Kapitel 03 kombiniertes Lastgleichgewicht zu überprüfen; Tassenzählung oder eine zweidimensionale visuelle Kontrolle ist unzureichend. Kapitel 06 beschränkt sein Beispiel auf die x-z-Ebene mit allen y-Eingängen auf Null. Der Zentralkopfdruck dient nur der Diagnose und kann die zonenspezifische Berechtigung nicht ersetzen.
| Element der Architektur | Die erforderliche Funktion | Nonconforming Condition |
|---|---|---|
| Unabhängige Zonendruckmessung | Lokale Leckagen, unvollständigen Kontakt und Ablösung der Schale erkennen | Es wird nur der Kopfdruck gemessen |
| Rückschlagventil oder Vakuum-Fluss-Isolation | Verhindern Sie, dass eine fehlerhafte Zone das Vakuum in gesunden Zonen kollabiert | Eine offene Leitung in einer Zone reduziert jeden Druck in der gesunden Zone unterhalb der unteren Grenze auf 45 kPa |
| Source Flow Reserve | Druck an der Leckageobergrenze aufrechterhalten | Q_S,LB/Q_L,UB< 1.50 |
| Druckbasierte Berechtigung | Druckuntergrenze jeder Zone≥ 50 kPa für 200 ms, mit Spitzen-zu-Spitzen-Veränderung≤ 2 kPa | Ein Timer oder ein gemeinsames Signal gibt die Erlaubnis |
| Backup-Energieversorgung | t_1 − t_0 ≤ 0.10 s und gehalten, bis t_3 | Adiabatische Haltezeit < 8.50 s oder Q_S,LB/Q_L,UB < 1.50 bei 0.40 MPa |
| Kontrollierte Entlüftung | Entlüftung erst nach Bestätigung beider Stützen für 500 ms, Geschwindigkeit≤ 0.01 m/s und Positionsfehler≤ 5 mm | Entlüftung ist möglich, während eine erforderliche Bedingung nicht erfüllt ist |
SMCs Informationen zu energiesparenden Ventilen beschreiben die Begrenzung von Leckagen aus unbedeckten Saugnapfn, um das Vakuum in den verbleibenden Kreisen aufrechtzuerhalten [ 5 ], während Piabs Schaumgreiferinformationen Rückschlagventile für Materialien mit unterschiedlicher Porosität behandeln [ 11 ]. Nach der Auswahl dieser Komponenten muss die Fehlereinspritzung weiterhin Ventilhaftung, Kontamination, Rücklauf und Reaktionszeit berücksichtigen, um die tatsächliche Isolationsleistung zu überprüfen.
Bewerten Sie den Leckageausgleich in der Reihenfolge: effektiver Saugbereich, Behälterpositionen und Dichtungen, Hauptleitungslänge und -durchmesser, Vakuumquellenverteilung und schließlich Quellfluss. Die Zonenisolierung muss erhalten bleiben und kann nicht durch ständig erhöhte Saugströme ersetzt werden. Eine große lokale Öffnung kann den verfügbaren Fluss verbrauchen und die Ablösung des Saugnapfs verbergen.
06 Berechnung und Entscheidung der ausgearbeiteten Basislinie
Verwenden Sie folgende angenommene Bedingungen für die bearbeitete Berechnung: Die Saugfläche bleibt horizontal, θ= 0 ; die Berechnung erfolgt in x-z mit a_y,UB= 0, e_y,UB= 0, M_x= 0 und M_z= 0. Relativ zum Zentrum des Arrays sind die Saugnäpfeprojektionen x=± 0.25 m und y= 0, und der Schwerpunkt ist ( 0.060,0,− 0.160 ) m. Berechnen Sie für die Kapitel 03 Vektorgleichungen r_i als Saugnapfkoordinaten minus Schwerpunktkoordinaten. Jede y-Beschleunigung, Exzentrizität oder Moment, die nicht null ist, erfordert die vollständige dreidimensionale Gleichgewichtsberechnung.
| Eingabe | Spezifizierter Wert einschließlich Unsicherheit |
|---|---|
| Kartonmasse Obere Begrenzung m_UB | 18.0 kg |
| Cup Count und Zoning | 8 Tassen in 4 Zonen, 2 pro Zone |
| Single-Cup Effektive-Fläche Untere Begrenzung A_eff,LB | 0.0060 m² |
| Zweidimensionale Cup-Projektionen | Relativ zur Anordnungsmitte: x=± 0.25 m, y= 0 ; jede Zone hat einen Saugnapf auf jeder Seite |
| Fehlerhaltendes Differential mit unterer Grenze Δp_min,LB | 45 kPa |
| Normale Hubdifferenz untere Grenze Δp_pick,LB | 50 kPa |
| Reibung untere Grenze μ_LB | 0.35 |
| Normal-/Fehler-Aufwärtsbeschleunigung Upper Bound a_z,UB | 1.50 m/s² |
| Normal/Fehler Horizontal-Beschleunigung Upper Bound a_x,UB | 2.00 m/s² |
| Y Beschleunigung und Exzentrizität | a_y,UB= 0 ;e_y,UB= 0 |
| Horizontaler Schwerpunktversatz Upper Bound e_x,UB | 0.060 m |
| Schwerpunktabstand von Saugebene h_UB | 0.160 m |
| Unabhängige Roll- und Yaw-Momente | M_x＝0；M_z＝0 |
| Registrierter sicherer Support | S1 =( 1.00, 0, − 0.20 ) m; maximale Fehlerpfadlänge 1.20 m |
| Einzelne Zone Evakuiert-Volumen Upper Bound V_Z,UB | 1.80 L |
| Maximale Zonen-Leckage-Anzeige und U_QL | 55.0, 1.1 NL/min; Q_L,UB= 56.1 NL/min |
| Minimum Zone-Source Flow Anzeige und U_QS | 90.0, 1.8 NL/min; Q_S,LB= 88.2 NL/min |
| Testbedingungen für Source-Flow | Kompletter Differenzbereich 0–50 kPa; Versorgungsdruck 0.40 MPa ; Filter an der Betriebsgrenze |
| Stabilisierung und Hilfszeit | t_stable= 0.20 s;t_aux= 0.10 s |
| Luft-Receiver Volumen, Versorgungsdruck und Anfangstemperatur Grenzen | Effektives Volumen untere Grenze 25.0 L; Anfangsdruck untere Grenze 0.70 MPa; minimal nutzbarer Druck obere Grenze 0.40 MPa; T_1,UB=298.15 K |
| Maximale Vier-Zonen-Luftverbrauchsanzeige und U_Qair | 300, 6 NL/min; Q_air,UB= 306 NL/min |
06.1 Normale Betriebslastkapazität
Die Gesamtfläche der unteren Grenze ist 8 × 0.0060 = 0.0480 m². Die individuelle Saugnapfkapazität ist C_i= 45000 × 0.0060 = 270 N:
F_N,cap,LB = 45000 × 0.0480 = 2160 N
F_N,d = 2.5 × 18 × (9.81 + 1.50) = 508.95 N
Verhältnis der Normalkraft-Tragfähigkeit zum Bedarf = 2160 / 508.95 = 4.24 > 1.00: erfüllt
F_T,cap = 0.35 × 2160 = 756 N
F_T,d = 2.5 × 18 × 2.00 = 90 N
Verhältnis der Tangentialkraft-Tragfähigkeit zum Bedarf = 756 / 90 = 8.40 > 1.00: erfülltDie horizontale Beschleunigung und der Schwerpunktversatz erzeugen das folgende Pitching-Moment, wenn Momente um die Mitte des Saug-Arrays aufgenommen werden:
M_d = F_N,d e_x + F_T,d h = 508.95 × 0.060 + 90 × 0.160 = 44.94 N·m
Normalkraftdifferenz zwischen den Seiten: ΔF = M_d / 0.25 = 179.76 N
Kraftbedarf auf der stärker belasteten Seite = (508.95 + 179.76) / 2 = 344.36 N
Kraftbedarf auf der geringer belasteten Seite = (508.95 - 179.76) / 2 = 164.60 N
Tragfähigkeit je Seite = 4 × 45000 × 0.0060 = 1080 N
Beide Seiten erfüllen die KriterienBei gleichmäßiger Verteilung auf vier Tassen pro Seite trägt jede hochseitige Tasse N_H= 344.36 / 4 = 86.09 N und jede niedrigseitige Tasse N_L= 164.60 / 4 = 41.15 N. Tangentialkraft pro Tasse ist T = 90 / 8 = 11.25 N über acht Tassen. Überprüfen Sie die lineare Wechselwirkungshüllkurve:
η_H = 86.09/270 + 11.25/(0.35×270) = 0.44
η_L = 41.15/270 + 11.25/(0.35×270) = 0.27
max(η_H,η_L) = 0.44 ≤ 1.00: kombinierte Belastung erfüllt das Kriterium06.2 Fluss und Etablierungszeit
Die obere Leckagegrenze ist 56.1 NL/min und die untere Grenze des Quellstroms ist 88.2 NL/min:
Verhältnis von Förderstrom zu Leckagestrom = Q_S,LB / Q_L,UB = 88.2 / 56.1 = 1.572 ≥ 1.50: erfüllt
Verhältnis der verfügbaren Förderleistung zum geforderten Volumenstrom = Q_S,LB / (1.5 Q_L,UB) = 88.2 / 84.15 = 1.048 ≥ 1.00: erfüllt
Q_net,LB = 88.2 - 56.1 = 32.1 NL/min = 0.535 L/s
p_1 = 101.325 - 50 = 51.325 kPa
t_ev = 1.80 × (101.325 - 51.325) / (101.325 × 0.535) = 1.66 s
t_pick = 1.66 + 0.20 + 0.10 = 1.96 s ≤ 2.00 s: erfülltDas Quellen-Leckage-Verhältnis und das Bedarfs-Kapazitäts-Verhältnis haben unterschiedliche Schwellenwerte: 1.50 und 1.00. Jede Zone muss eine 50 kPa Untergrenze erreichen und für 200 ms stabil bleiben. Jede Zone, die 2.00 s übersteigt, schlägt R4 fehl.
06.3 Kompletter Verlust einer Zone
Die Isolierung einer beliebigen Zone verlässt 6 Tassen und 0.0360 m² effektive Fläche. Jede Zone hat eine Schale auf jeder Seite von x, also bleiben 3 Schalen auf jeder Seite nach einem Einzelzonenfehler.
F_N,1fail = 45000 × 0.0360 = 1620 N
Verhältnis der Normalkraft-Tragfähigkeit zum Bedarf = 1620 / 508.95 = 3.18: erfüllt
F_T,1fail = 0.35 × 1620 = 567 N
Verhältnis der Tangentialkraft-Tragfähigkeit zum Bedarf = 567 / 90 = 6.30: erfüllt
Verbleibende Tragfähigkeit je Seite = 3 × 45000 × 0.0060 = 810 N
810 > 344.36 N and 810 > 164.60 N: Momentenverteilung erfüllt das KriteriumNach einem Zonenausfall bleiben auf jeder Hoch- und Niedriglastseite jeweils drei Schalen übrig. Der tangentiale Bedarf pro verbleibende Tasse ist T= 90 / 6 = 15 N:
N_H,1fail = 344.36/3 = 114.79 N
N_L,1fail = 164.60/3 = 54.87 N
η_H,1fail = 114.79/270 + 15/(0.35×270) = 0.584
η_L,1fail = 54.87/270 + 15/(0.35×270) = 0.362
max(η_H,1fail,η_L,1fail) = 0.584 ≤ 1.00: erfülltMit den festgelegten Eingaben in diesem Artikel – einer Obergrenze der Masse von 18 kg, einer horizontalen Saugfläche, spezifizierten Normal-/Fehlerbeschleunigungsumschlägen und einer zweidimensionalen Exzentrizitätsumschläge – bestehen sowohl der Normalzustand als auch der vollständige Ausfall einer einzelnen Zone die schnelle Screening- und kombinierte Lastberechnung. Dies ist ein Berechnungsergebnis für den Basisbetriebszustand.
06.4 Hauptversorgungsausfall und kontrollierte Abschaltung
Das Beispiel verwendet eine Druckluftreserve mit effektivem Volumen untere Grenze 25.0 L, Anfangsdruck untere Grenze 0.70 MPa und minimal nutzbarer Druck obere Grenze 0.40 MPa. Bei p_N=0.101325 MPa sind die absoluten Drücke P_1=0.801325 MPa und P_2=0.501325 MPa. Verwenden Sie die adiabatische Entladung aus einem starren Tank mit γ=1.4, Referenztemperatur T_N=293.15 K und oberer Grenze der Anfangstanktemperatur T_1,UB=298.15 K. Vier-Zonen-Verbrauch Obergrenze ist 306 NL/min=5.10 NL/s. Bei einem minimalen Vorlaufdruck von 0.40 MPa liefert jede Zone Q_S,LB=88.2 NL/min und übertrifft das Durchflusskriterium von 1.50.
m_2/m_1 = (P_2/P_1)^(1/γ) = (0.501325/0.801325)^(1/1.4) = 0.7153
V_N,use = 25 × (0.801325/0.101325) × (293.15/298.15) × (1 - 0.7153) = 55.34 NL
t_res = 55.34 / 5.10 = 10.85 s
t_required = (t_2-t_0)_max + 2(t_3-t_2)_max = 0.50 + 2 × 4.00 = 8.50 s
10.85 > 8.50 s: erfülltDie Berechnungen in diesem Abschnitt bestehen die Prüfungen R2, R3, Vakuumaufbauzeit, Einzelzonenausfall und Sicherungsdauer, so dass die Konfiguration mit dem FAT/SAT-Prozess in den Abschnitten 08 und 09 fortfahren kann. Die Engineering-Freigabe des Vakuumgreif-Subsystems erfordert Zero-Failure-FAT- und SAT-Datensätze für jede Randbedingungszelle und Fehlereinspritzung sowie eine vollständige Dokumentation für das komplette Maschinenvoraussetzungs-Gate.
07 Fehler in einer Zone, Versorgungsausfall und kontrollierte Abschaltung
Stellen Sie separate Reaktionsketten für Alarme und Sicherheitsmaßnahmen bereit. Wenden Sie die folgende Zustandslogik auf die operative Permissivität an; teilen Sie keine Verzögerung, die Schutzmaßnahmen verschiebt:
Lift_Enable =
Workpiece_Present ∧ Zone_A_OK ∧ Zone_B_OK ∧ Zone_C_OK ∧ Zone_D_OK
∧ Δp_LB je Zone ≥ 50 kPa durchgehend für 200 ms
∧ Spitze-Spitze-Schwankung im Zeitfenster von 200 ms ≤ 2 kPa
∧ Motion_Envelope_OK
Single_Zone_Fault →
Fortsetzung des Produktionspfads sperren
∧ |a_z,UB| ≤ 1.50 m/s²
∧ √(a_x,UB²+a_y,UB²) ≤ 2.00 m/s²
∧ Drehbewegung verbieten
∧ Auf registrierter Auflage S1 absetzen
Main_Supply_Loss →
Reserveversorgung hergestellt: t_1-t_0 ≤ 0.10 s
∧ Fehler bestätigt: t_2-t_0 ≤ 0.50 s
∧ Jede intakte Zone aufrechterhalten
∧ Last auf Auflage übertragen: t_3-t_2 ≤ 4.00 sDie vier Zeitstempel verwenden die gleiche 1 ms Zeitbasis. t_0 ist der frühere der ersten Augenblicke, wenn die Untergrenze des Hauptversorgungseinlassdrucks unter das 0.55 MPa-Manometer fällt oder das Hauptventil-offen-Signal verloren geht. t_1 ist der erste Augenblick, in dem die Eingangsversorgungsdruckuntergrenze an allen vier Zonengeräten das 0.40 MPa-Manometer erreicht. t_2 ist, wenn der Controller den Energieversorgungsfehler einstellt und den Set-down-Befehl ausgibt. t_3 ist der erste Augenblick, in dem beide unabhängigen Stützsensoren eingeschaltet sind und die untere Grenze der Stützkraft 0.95m_UBg kontinuierlich für 500 ms erreicht hat. Das Intervall 4.00 s beginnt bei t_2 ; die Gesamtobergrenze vom Verlust der Hauptenergie bis zur Übertragung auf den Träger beträgt 4.50 s.
Registrieren Sie die sichere Stützposition S1=( 1.00,0,− 0.20 ) m mit einer Toleranz von ± 5 mm. Die maximale Weglänge von einem beliebigen Punkt in der Bewegungshüllkurve zu S1 beträgt 1.20 m. Die untere Grenze der Stützkraft ist 0.95 × 18 × 9.81 = 167.75 N. Stützkoordinaten, Weggrenze und Kraftschwelle in R1 aufzeichnen. Nicht registrierte Standorte dürfen nicht als sichere Unterstützung verwendet werden.
Geben Sie nach einem Fehler erst dann einen Entlüftungsbefehl, wenn alle Freigabebedingungen erfüllt sind: Position innerhalb S1 ± 5 mm; Geschwindigkeit≤ 0.01 m/s kontinuierlich für 500 ms; beide unabhängigen Stützsensoren kontinuierlich für 500 ms eingeschaltet; Stützkraftuntergrenze≥ 0.95m_UBg; und ein manueller Freigabebefehl für 500 ms aufrechterhalten. Die Druckrückgewinnung darf nicht automatisch die Produktion neu starten. Füllen Sie t_3, inspizieren Sie das Werkstück und setzen Sie manuell vor einem neuen Zyklus zurück.
Überprüfen Sie die Ersatzstromversorgung, indem Sie die Hauptstromversorgung unter den kombinierten Bedingungen des Anfangsdrucks von 0.70 MPa, der oberen Leckgrenze, der oberen Luftverbrauchsgrenze, der Filterlebensdauergrenze und des Fehlerpfads von 1.20 m abschalten. Von t_0 bis t_3 schlägt die kontrollierte Absenkung fehl, wenn eine Druckuntergrenze der gesunden Zone <45 kPa beträgt, eine obere Grenze der Fehlerbeschleunigung überschritten wird, ein t_1/t_2/t_3-Zeitfenster überschritten wird oder eine Person das Werkstück manuell stützt.
08 Testmatrix, Messkette und Aufzeichnungen
Führen Sie die komplette Matrix separat bei FAT und SAT für jede Kartonspezifikation durch; FAT-Daten können nicht gegen SAT gutgeschrieben werden. Der Koordinatenursprung ist das Design-Saugzentrum des Kartons. Fixieren Sie den zulässigen Saugnapfplatzierungsversatz bei ± 20 mm in x und y und die Kompression bei 5–9 mm. Verwenden Sie unabhängige Kartons für jede Grenzzelle: drei eingehenden Chargen × 10 Kartons/Charge × 5 Zyklen/Karton = 150 Zyklen. Speichern Sie vier Zonenkurven pro Zyklus, wodurch 600-Zonenkurven pro Zelle erhalten werden.
| Testzelle | Saugnapf-Platzierungspunkt/-zustand | Kompression | Verschmutzung und Lebensdauer | Proben pro Stufe |
|---|---|---|---|---|
| E1 | ( 0,0 ) mm; unbedruckter Mittelbereich | 7 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E2 | (+20,0) mm | 7 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E3 | (−20,0) mm | 7 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E4 | (0,+20) mm | 7 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E5 | (0,−20) mm | 7 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E6 | 100% Druckabdeckung; Dichtlippe 10 mm von der Bandkante | 7 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E7 | (0,0) mm | 5 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E8 | (0,0) mm | 9 mm | Saubere, neue Tasse | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E9 | (0,0) mm | 7 mm | 0.50 g/m² Papierstaub; neuer Saugnapf | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
| E10 | (0,0) mm | 7 mm | 0.50 g/m² Papierstaub; Behälter bei 100000 Zyklen oder 0.50 mm Lippenverschleiß | 150 Zyklen/ 600 Kurven |
Für jede Kartonspezifikation in jeder Stufe, vervollständigen Sie 1500 Leck-/Einrichtungszyklen und 6000 Zonenkurven; FAT und SAT zusammen insgesamt 3000 Zyklen und 12000 Zonenkurven. Wenn sich das Kartonmaterial, die Wellenart, die Anzahl der Schichten, die Beschichtung, das Band oder die obere Massegrenze ändern, behandeln Sie dies als neue Spezifikation und wiederholen Sie die vollständigen Mengen.
Verwenden Sie sechs dynamische Pfadzellen. D1 : 18 kg , a_z,UB=+ 1.50 m/s ², a_x,UB= 0 . D2 : 18 kg , a_x,UB=+ 2.00 m/s ², a_z,UB= 0 . D3 : 18 kg , a_x,UB=− 2.00 m/s ², a_z,UB= 0 . D4 kombiniert a_z,UB=+ 1.50 m/s ² und a_x,UB=+ 2.00 m/s ². D5 kombiniert a_z,UB=+ 1.50 m/s ² und a_x,UB=− 2.00 m/s ². D6 folgt dem 1.20 m maximalen Fehlerpfad zu S1 nach einem Einzelzonenfehler. Alle Zellen verwenden E10 Verschmutzungs- und Verschleißbedingungen, mit drei Chargen × 10 Kartons × 4 Zyklen = 120 Zyklen pro Zelle. Jede Stufe summiert dynamische Zyklen 720; FAT und SAT zusammen summieren 1440.
In jeder Stufe unabhängig voneinander erfüllen: Effektive Fläche: 8 Tassen × 3 Kompressionsstufen × 2 Lebenszustände × 10 Versuche = 480 Versuche; Reibungskoeffizient: 2 Druckdifferenzen × 2 Lebenszustände x 2 Verschmutzungszustände x 30 Versuche =240 Versuche; und, mit Generatorversorgungsdruck bei 0.40 MPa und Filterdruckabfall bei 5 kPa, 4 Zonen × 10 Kurven von 0 bis 50 kPa = 40 Kurven. Diese Zählungen können nicht gegen E1 bis E10 oder D1 bis D6 gutgeschrieben werden.
| Messung | Instrumentierung und Sampling | Die erforderlichen Aufzeichnungen | Kriterium |
|---|---|---|---|
| Zonendruck | Unabhängiger Absolut- oder Differenzdrucksensor pro Zone; ≥ 100 Hz und U_p/p≤ 2% | Δp_meas, U_p, Δp_LB | Vor dem Anheben, Δp_LB≥ 50 kPa ; während Fehlern, jede gesunde Zone Δp_LB≥ 45 kPa |
| Leckage und Quellstrom | Normalisierter Durchflussmesser ≥ 100 Hz ; U_Q/Q≤ 2% | Q_meas, U_Q und Referenzzustand | Q_S,LB/Q_L,UB≥1.50 |
| Masse und Koordinaten | Kalibrierwaage U_m≤ 0.10 kg ; dreidimensionale Messung U_r≤ 1.0 mm | m_meas, U_m und Saugnapf, Schwerpunkt und Stützkoordinaten | m_UB=m_meas+U_m; nehmen Sie den absoluten Wert von Exzentrizität und Momentarm plus U_r |
| Dynamic Load | Unabhängiger dreiachsiger Beschleunigungsmesser ≥ 200 Hz, U_a≤ 0.05 m/s ² | Pro-Achse-Messwerte, U_a und Fehlerbremsspitzen | a_UB = max|a_meas| + U_a; überschreitet die berechnete Hülle nicht |
| Verschiebung / Schlupf | ≥ 100 fps visuelle Messung, U_s≤ 0.20 mm | Start-, Spitzen- und Endpositionen mit der Messskala | s_UB=s_meas+U_s≤ 2.00 mm |
| Support Force | Kalibrierter Kraftaufnehmer; U_F/F≤ 2% | F_support,meas, U_F und beide Supportsignale | F_support,LB=F_meas−U_F≥ 0.95m_UBg und halten für 500 ms |
| Volumen, Speicherluftdruck und Temperatur | Volumen U_V/V≤ 2% ; Druck U_P≤ 0.005 MPa ; Temperatur U_T≤ 1 K | Zonen-/Empfängervolumina, P_1, P_2, T_1 und entsprechende Unsicherheiten | Verwenden Sie die obere Grenze für das evakuierte Volumen; verwenden Sie die unteren Grenzen für das Luftbehältervolumen und P_1 und die oberen Grenzen für P_2 und T_1. |
| Effektive Fläche | Kalibrierte Darstellung oder Dimensionsmessung; U_A/A≤ 2% | Kompression, innere Dichtungsgrenze und Fläche | Verwenden Sie nur A_eff,LB=A_meas−U_A in Berechnungen |
| Reibungskoeffizient | Kalibriertes Kraftmessgerät; U_μ≤ 0.02 | Kraft beim Beginn des kontinuierlichen Gleitens, Differenzdruck, Fläche und Kontaktzustand | Verwenden Sie nur μ_LB=min(μ_meas)−U_μ in Berechnungen |
| Backup-Energieversorgung | Druck, Durchfluss und 1 ms Ereigniszeitbasis | t_0, t_1, t_2, t_3 und minimaler Zonendruck | ≤ 0.10 s, ≤ 0.50 s, ≤4.00 s und in der gesunden Zone Δp_LB≥ 45 kPa |
Verwenden Sie Druckuntergrenzen für die Erlaubnis. Bei U_p/p= 2% erfordert eine 50 kPa-Untergrenze eine Angabe von mindestens 51.02 kPa ; eine 45 kPa-Untergrenze erfordert mindestens 45.92 kPa. Die Abtasttakt-Verzerrung muss ≤ 10 ms betragen. Ergänzen Sie einen diskreten Druckschalter mit einem beschreibbaren analogen Druck. Ein Pass/Fail-Bit ohne die ursprüngliche Druckspur schlägt fehl R10.
Das Freigabedruckfenster ist 0 ≤Δp_UB≤ 5 kPa kontinuierlich für 500 ms. Eine Änderung des analogen Drucks unter 0.50 kPa innerhalb von 300 ms nach Ventilbetätigung oder keine neue Probe für 30 ms zeigt ein eingefrorenes Signal an. Ein Diskreter/Analoger Konflikt, der länger als 50 ms dauert, ist ein Diagnosefehler.
Behalten Sie Zeitstempel, Zonenkennungen, Probenkennungen, Chargenkennungen, Kennungen für Saugnapfpositionen, Druck, Durchfluss, Beschleunigung, Ventilzustände und zulässige Zustände in den Rohdaten bei, mit Einheiten in den Feldern oder Metadaten. Archivieren Sie Verarbeitungsskripte und Parameter zusammen mit ihnen, sodass jedes berechnete Ergebnis auf die ursprünglichen Zeilen zurückverfolgt werden kann. Bilder können Rohdaten nicht ersetzen. Nur eindeutig festgestellte Geräteausfälle dürfen ausgeschlossen werden, wobei der Grund, der Ausfallnachweis und die Wiederholungstestaufzeichnungen aufbewahrt werden. Das Löschen von Zyklen mit hoher Leckage oder langsamem Aufbau als „Ausreißer“ führt dazu, dass R10 direkt ausfällt.
09FMEA-basierte Fehlerinjektionsmatrix
Wandeln Sie FMEA-Fehlermodi in wiederholbare Fehlerinjektionen um, einschließlich Fehlern mit geringer Häufigkeit. Verwenden Sie eine obere Masse 18 kg, einen Verschmutzungs-/Verschleißzustand E10 und einen Fehlerpfad 1.20 m. FAT und SAT vervollständigen jeweils die volle Tabelle. Bei anderen Fehlern als dem Ausfall der Hauptversorgung ist t_F die physikalische Injektionszeit und die Fehlerbestätigung muss t_2 −t_F≤ 0.50 s erfüllen. Hauptversorgungsausfall behält die Kapitel 07 t_0 – t_3 Definitionen.
| Fehlermodus | Injektionsmethode | Prüfungen pro Etappe | Erforderliche Steuerantwort | Pass Criterion |
|---|---|---|---|---|
| Unbedeckter Saugnapf | An jedem Saugnapf eine kalibrierte 6.0 mm Öffnung anbringen | 8 Tassen × 10 = 80 | Alarm für die betroffene Zone und Verschieben der Last auf S1 | Gesundheitszone Δp_LB≥ 45 kPa , t_2 −t_F≤ 0.50 s, t_3 − t_2 ≤ 4.00 s |
| Disconnected Zone Line | Schnellkupplung jeder Zone vollständig trennen | 4 Zonen × 10 = 40 | Isolieren Sie die fehlerhafte Zone und setzen Sie sie bei S1 ab | Alle 40-Prüfungen erfüllen die Zeit-, Druck-, Beschleunigungs- und Slip-Gates |
| Rückschlagventil steckt offen | Bypass jedes Zonen-Rückschlagventils mit einem vollständig offenen Strömungsweg | 4 Zonen × 10 = 40 | Gesunde Zonen behalten unabhängige Diagnose; S1-Setdown ausführen | Jeder Gesundheitsbereich Δp_LB unter 45 kPa verfehlt das vollständige Element |
| Drucksensor festgefahren Hoch | Injizieren Sie einen vollwertigen hohen Pegel in jeden Kanal: 5-Tests vor dem Anheben und 5 während der Bewegung | 4 Alle Kanäle × 10 = 40 | Heben vor der Aufnahme verhindern; S1-Absenkung während der Bewegung ausführen | Kein false Lift_Enable; Bewegungstests erfüllen t_2 und t_3 Grenzwerte |
| Drucksensor stecken geblieben | Injizieren Sie 0 kPa in jeden Kanal: 5 Versuche vor dem Heben und 5 während der Bewegung | 4 Alle Kanäle × 10 = 40 | Heben vor der Aufnahme verhindern; S1-Absenkung während der Bewegung ausführen | Bypass-Betrieb ist verboten; Gesundheitszonendruck bleibt innerhalb der Akzeptanzgrenze |
| Hauptdruckluftverlust | Schließen Sie das Hauptventil an einem Punkt mit 1.20 m verbleibendem Weg bis S1 | 10 | Ersatzversorgung einrichten und Fehler bei t_1/t_2 bestätigen, dann bei S1 abstellen | t_1−t_0≤0.10 s，t_2−t_0≤0.50 s，t_3−t_2≤4.00 s |
| Niedriger Backup-Reserve-Druck | Anfänglicher Manometerdruck festgelegt bei 0.39 MPa | 10 | Start verhindern | Kein Lift_Enable in einem der folgenden Versuche: 10 / 10 |
| Lokaler Kartonkollaps | Bereiten Sie eine 30 mm -Durchmesser, 5.0 mm -tiefe Einbuchtung im Saugbereich vor | 10 | S1-Absenkung nach dem Druckfehler durchführen | Kein Reißen, kein Tropfen, und s_UB≤ 2.00 mm |
| Vorzeitige Timer-Erlaubnis | Feste Verzögerung auf 0.50 s einstellen | 10 | Druckverriegelung verhindert weiterhin Bewegung | Kein Anheben, solange eine Zone Δp_LB< 50 kPa hat |
| Unbeabsichtigter Entlüftungsbefehl | Eine Vent-Output-Anforderung am Mittelpunkt des Pfades einfügen | 10 | Jede der fünf Freigabebedingungen blockiert die Entlüftung, wenn sie nicht erfüllt ist | Das Entlüftungsventil muss vor t_3 abgeschaltet bleiben |
Führen Sie 290 Fehlerinjektionen in jeder Stufe durch, insgesamt 580 über FAT und SAT. Installieren Sie vor der Prüfung eine Lastfangvorrichtung und räumen Sie den Gefahrenbereich frei. Erfassen Sie einen Fehler für jede unbeabsichtigte Bewegung, Druck unterhalb der unteren Grenze, überschrittenes Zeitlimit, Beschleunigung über der oberen Grenze, Verrutschen über der oberen Grenze, unbeabsichtigtes Entlüften oder manuelle Unterstützung des Werkstücks. Nach einer Korrekturmaßnahme wiederholen Sie den Fehlermodus in dieser Stufe vom ersten Test an. Es reicht nicht aus, nur den fehlgeschlagenen Versuch zu wiederholen.
10 Freigabestandards für FAT, SAT und Vakuum-Greif-Untersysteme
Der Freigabeprozess überprüft das Voraussetzungsgate, die Konstruktionsdokumentation, die Fabrikabnahmeprüfung (FAT) und die Baustellenabnahmeprüfung (SAT) nacheinander. Alle vier Tore müssen passieren, bevor ein Teilsystem-Engineering-Beschluss ausgestellt wird. Berechnungen ersetzen keine physischen Abnahmeprüfungen, FAT reduziert die SAT-Anforderungen nicht und die Prüfung muss die Zielkartons anstelle der generischen Muster des Lieferanten verwenden.
| Nein. | Release Gate | Pass-Kriterien |
|---|---|---|
| R1 | Voraussetzung Gate und Input Freeze | Risikobewertungspass für komplette Maschinen; validiertes PL/SIL für Lift_Enable, Fehlererkennung, Abgashemmung und kontrolliertes Abstellen ist ≥ die Risikobewertungsanforderung; Roboterintegration, Luftbehälter-Konformität und Umweltkonformitätspass; und Masse/Schwerpunkt/dreidimensionale Koordinaten/Beschleunigung/sichere Position/A_eff, LB/μ_LB/Q_L, UB/Q_S, LB und alle U-Werte sind versioniert |
| R2 | Statische und dynamische Tragfähigkeit | Schnelle Kapazitätsverhältnisse für Normal- und Einzonenfehler≥ 1.00 ; eine dreidimensionale Lösung mit η_i≤ 1.00 existiert bei jeder 10 ms-Abtastung |
| R3 | Flow Reserve | Jede Zone: Q_S,LB(45 kPa, 0.40 MPa Versorgung)/Q_L,UB≥ 1.50 |
| R4 | Vakuum-Einrichtungszeit | Für jede E1 – E10 Zelle erreichen alle 150 / 150 Zyklen und 600 / 600 Zonenspuren die 50 kPa Untergrenze innerhalb von 2.0 s und bleiben für 200 ms stabil |
| R5 | Dynamisches Handling | Jede Zelle D1–D6 vervollständigt 120 / 120 Zyklen: kein Tropfen, s_UB≤ 2.00 mm, und Beschleunigungsobergrenzen innerhalb der Berechnungshüllkurve |
| R6 | Single-Zone Fault | Trennen Sie jede Zone 10mal und umgehen Sie sein Rückschlagventil 10mal; Gesundheits-Zone Δp_LB≥ 45 kPa und jede Last erreicht S1 innerhalb der Zeitbegrenzung |
| R7 | Main-Supply Loss | Alle 10/10 Versuche erfüllen t_1−t_0≤0.10 s, t_2−t_0≤0.50 s, t_3−t_2≤4.00 s und Gesundheitszone Δp_LB≥45 kPa während t_0–t_3 |
| R8 | Fault Injection | Kapitel 09 : 290 / 290 Versuche pro Etappe; keine falsche Genehmigung oder Entlüftung und keine Überschreitung von Zeit-, Druck-, Beschleunigungs- oder Schlupfgrenzen |
| R9 | Struktur des Kartons | Kein geöffneter Deckel, keine Liner-Trennung oder Durchgangsbeschädigung; Obergrenze der permanenten Einrückung ≤ 2.00 mm bei 60 s nach dem Entladen |
| R10 | Datensatzintegrität | Nachvollziehbare Originalkurven für Druck, Durchfluss, Beschleunigung und Verschiebung; t_0-t_3-Logs; Messunsicherheiten; Konfiguration; und Entscheidung |
FAT und SAT verwenden die gleichen Schwellenwerte und füllen unabhängig voneinander die gesamten benötigten Mengen aus. Ändert sich vor Ort der Vakuumgenerator, die Saugnapfform/-härte, der Rohrdurchmesser, der Filter, das Ventil, das Steuerprogramm, das Kartonmaterial, die Beschichtung, das Band, die Masse, der Schwerpunkt oder die Bahnbeschleunigung, so erlischt die bestehende Freigabegrenze sofort und R1 – R10 wird vollständig wiederholt. Bedingte Freigabe ist nicht zulässig: Wenn ein Element nicht erfüllt ist, schlägt die technische Freigabe des Vakuumgreifsubsystems fehl.
11 Technische Steuerungen und Wartung
- Saugnäpfe und Befestigungspunkte : Die Dichtlippe darf keine Kartondeckelöffnung, Beschädigung oder Falte, Einbuchtung oder Bandstufe mit Höhenunterschied/Tiefe ≥ 0.50 mm überqueren. Sein Mindestabstand von diesen Grenzen muss ≥ 10 mm betragen. Mechanische Führung begrenzt die Kompression auf 5–9 mm.
- Filtration und Entwässerung : Überwachen Sie den Differenzdruck über jedem Zonenfilter. Bei einem oberen Druckabfall von 5 kPa oder 500 h Betrieb, je nachdem, was zuerst eintritt, die Verwendung unterbinden und den Filter austauschen. Wiederholen Sie danach den Q_H-Vorschalttest.
- Zonenprüfungen : Vor jeder Schicht wird die Leckage der Hardware gegen eine undurchlässige Standardplatte bei 45 kPa Differential gemessen. Wenn eine Zone Q_H,UB/Q_S,LB> 0.05 hat, entfernen Sie sie aus dem Service für Reparatur.
- Sensordiagnose : vor dem Absaugen, 0 ≤Δp_UB≤ 5 kPa kontinuierlich für 500 ms. Setzen Sie einen Fehler, wenn die Änderung < 0.50 kPa innerhalb 300 ms nach Ventilbetätigung ist, keine neue Probe für 30 ms eintrifft oder die diskrete und analoge Signale für > 50 ms in Konflikt geraten.
- Drucküberwachung und Druckmessung: Bei normaler Bewegung benötigt jede Zone Δp_LB≥50 kPa. Wenn eine gesunde Zone eine 100 Hz-Probe mit Δp_LB<45 kPa aufzeichnet, setzt der Regler einen Fehler bei seinem nächsten Scan, während er t_2≤0.50 s erfüllt.
- Änderungssteuerung : Versionskontrollbecher, Dichtungsmaterialien, Ventile, Schlauchlängen, Vakuumquellen, Programmparameter und Kartonmaterialien. Neu berechnen und die erforderlichen Nachtests durchführen, bevor Sie einen Ersatz verwenden.
- Personenschutz und Energietrennung : Vor der Wartung zuerst bestätigen, dass die Stützkraft untere Grenze 0.95m_UBg kontinuierlich für 500 ms erreicht. Dann isolieren und sperren Sie die Luftzufuhr und geben Restpneumatischenergie frei. Genehmigungseintritt erst nach Unterstützungsbestätigung und Energieisolation sind abgeschlossen. ISO 4414:2010 umfasst Entwurf, Installation, Betrieb und Wartung von pneumatischen Maschinensystemen, ausgenommen Kompressoren, Fabrikverteiler, Gasflaschen und Luftbehälter [ 4 ]. Die Konformität der Luftempfänger bleibt eine R1-Voraussetzung.
12 Schlussfolgerung
Die Bewertung der Handhabung von porösen Werkstücken muss Tragfähigkeit, Leckage, Dynamik, Zonenisolierung und Reaktion auf Luftverlust umfassen. Dieser Artikel drückt diese als sechs technische Kriterien aus, die zusammen erfüllt werden müssen:
- Überprüfen Sie den Normal- und Einzonen-Störungsbetrieb mit Δp_min,LB, A_eff,LB, μ_LB und einem Lastfaktor von 2.5. Schnelle Kapazitätsverhältnisse müssen ≥1.00 sein, wobei eine dreidimensionale Gleichgewichtslösung η_i≤1.00 bei jeder 10 ms-Probe erfüllt.
- Jede Zone muss Q_S,LB/Q_L,UB≥ 1.50 bei 45 kPa Differenzdruck und minimalen Versorgungsdruck 0.40 MPa erfüllen.
- Jede Zone erreicht eine 50 kPa untere Grenze innerhalb 2.0 s; 20 aufeinanderfolgende Proben durchlaufen und die Fenster-Spitze-zu-Spitze-Variation ist ≤ 2 kPa ; die Permissivität kommt von pro-Zone-Drucksignalen.
- Nach vollständigem Verlust einer Zone bleiben die unteren Druckgrenzen der gesunden Zone ≥ 45 kPa, die Fehlerbeschleunigungen bleiben innerhalb der verifizierten Hüllkurve und die Last erreicht ihre registrierte sichere Unterstützung.
- Require t_1 − t_0 ≤ 0.10 s, t_2 − t_0 ≤ 0.50 s, und t_3 − t_2 ≤ 4.00 s. Das Backup-Adiabaten-Entladungsmodell mit γ= 1.4 und Anfangstemperatur-Obergrenze 298.15 K muss t_res≥ 8.50 s liefern.
- FAT und SAT vervollständigen unabhängig voneinander für jede Spezifikation zehn Grenzzellen, sechs dynamische Zellen und 290-Fehlerinjektionen, alle mit null Ausfällen und vollständigen R1-Vorbedingungs-Gate-Datensätze.
Kapitel 06 gibt eine Schlussfolgerung für die 18 kg Kartonbasislinie: normale und tangentiale schnelle Kapazitätsverhältnisse sind 4.24 und 8.40, jeweils mit einem maximalen Interaktionskoeffizienten von 0.44 ; nach einem Ein-Zonen-Ausfall sind die schnellen Kapazitätsverhältnisse 3.18 und 6.30, mit einem maximalen Interaktionscoeffizienten von 0.584 ; Q_S,LB= 88.2 NL/min und Q_L,UB= 56.1 NL/min; Quelle/Leckverhältnis ist 1.572 und Bedarf-Kapazitätsverhältnis ist 1.048 ; Einrichtungs-erlaubte Zeit ist 1.96 s; und adiabatische Backup-Energiedauer ist 10.85 s, größer als 8.50 s. Dieses Berechnungsergebnis geht in den angegebenen FAT/SAT-Prüfprozess über.
Das Ergebnis des Teilsystems lautet nur dann „Bestanden“, wenn für alle Punkte R1–R10 jeweils eigenständige FAT- und SAT-Aufzeichnungen ohne Fehler vorliegen. Fehlt ein Punkt, lautet das Ergebnis „Nicht bestanden“. Für die Freigabe der Gesamtmaschine sind zusätzlich Nachweise zur Risikobeurteilung, zur Validierung der Steuerungssicherheit, zur Roboterintegration und zur Konformität des Druckluftbehälters erforderlich.
Referenzen
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