- Проверка соотношения предложения и спроса с использованием консервативной нижней границы для расхода в вакууме и консервативной верхней границы для расхода при утечке. Пороговый показатель приемлемости, предусмотренный в этой статье, представляет собой соотношение не менее 1.50.
- Включить подъем только после того, как каждая требуемая зона достигнет порогового значения давления, останется стабильной в течение указанного окна и удовлетворит логике разрешения движения.
- Проверка нормальной удерживающей способности, сопротивления тангенциальному скольжению и распределения момента на всей траектории движения, включая определенные условия неисправности.
- Время удержания основано на общем времени аварийного позиционирования. Обработанные детали с недостаточной способностью удерживания или контролируемого позиционирования непосредственно рассматриваются как неприменимые.
00Резюме
Коробки, гофрированный картон, мешки и пористые композиты постоянно пропускают воздух. Всасывающий поток одновременно выводит газ из объема трубопровода и компенсирует утечку через чашку и поры материала. Когда поступающий поток приближается к эффективному всасывающему потоку на уровне рабочего вакуума, вакуум может накапливаться медленно, колебаться или не достигать допустимого порогового значения. Поэтому при выборе необходимо учитывать утечку, время эвакуации, трение, эксцентриситет, динамическое ускорение и локальную неисправность; одна только модель " давление-разница во времени-площадь " для гладкой стали является недостаточной.
В настоящее время действует GB/T 41098-2021 «Краны — Безопасность — Приспособления для подъема грузов», идентичный ISO 17096:2015 [1][2]. Оба положения применяются только к нефиксированным подъемным приспособлениям для кранов, подъемников и ручных устройств для перемещения грузов. Стандарт ISO 17096 прямо исключает опасности, связанные с пневматическими компонентами, поэтому его нельзя напрямую распространить на полную основу безопасности для конечного эффектора робота или пневматической цепи. GB/T 32293-2015 в настоящее время действует и используется только для выбора метода испытания на герметичность для утечки оборудования Q_H в вакуумом оборудовании; он не устанавливает соответствие стандартам для потока пористости картона Q_P или потока процесса на губке чашки Q_E [3]. Стандарт ISO 4414:2010 применяется к конструкции, изоляции, остаточной энергии и техническому обслуживанию пневматических систем на машинах, но исключает заводские системы подачи воздуха, газовые баллоны и воздухозаборники [4].
В настоящем докладе определяется технический выпуск подсистемы вакуумного захвата. Оценка риска полной машины, проверка контроля, связанного с безопасностью, соответствие интеграции робота и соответствие воздухоприемника требуют формальной предварительной документации. После успешного прохождения тестов подсистемы завершите также выпуск безопасности на уровне машины. Этот метод использует коэффициент безопасности нагрузки в размере 2.5, коэффициент резерва потока в размере 1.5, предел установления в размере 2.0 с и четырехзональную толерантность к неисправностям в качестве выбранной исследовательской базовой линии для расчетов и проверки.
Общий базовый уровень исследований
| Предмет | Базовый уровень исследования | Условия прохождения |
|---|---|---|
| Минимальная дифференциальная удержка во время неисправности | Δp_min,LB = 45 kPa | Используйте нижнюю границу измерения; каждая здоровая зона остается на уровне или выше этой границы до тех пор, пока нагрузка не достигнет опоры |
| Дифференциал нормального подъема | Δp_pick,LB = 50 kPa | Каждая зона содержит 20 последовательных проб при 100 Hz с нижним пределом ≥ 50 kPa и пиковым отклонением от пикового значения ≤ 2 kPa. |
| Коэффициент безопасности груза | S_L = 2.5 | Соотношение мощности/расчетного спроса ≥1.00 для каждой ориентации траектории, ускорения и эксцентриситета |
| Коэффициент резерва потока утечки | K_Q = 1.5 | Исследовательский коэффициент, применяемый к Q_S,LB/Q_L,UB |
| Консервативный критерий потока | Q_S,LB/Q_L,UB ≥ 1.50 | Сравнение нижней границы потока из источника с верхней границей утечки в том же исходном состоянии |
| Предел установления вакуума | t_pick ≤ 2.0 s | От контакта с чашкой до тех пор, пока каждая зона не достигнет нижней границы в 50 kPa и не стабилизируется в течение 200 мс |
| Зондирование | 4 взаимно изолированных зоны | После полного отказа любой зоны остальная система отвечает критериям нагрузки и момента |
| Резервное питание и время удержания | t_1−t_0 ≤ 0.10 s | t_0: потеря в основной системе подачи; t_1: нижняя граница давления подачи на каждом входе в зону-генератор ≥0.40 MPa |
| Подтверждение неисправности | t_2−t_0 ≤ 0.50 s | t_2: контроллер подтверждает неисправность и выдает команду о выключении |
| Контролируемая посадка | t_3−t_2 ≤ 4.00 s | t_3: полная передача нагрузки на опору; t_res≥0.50+2×4.00=8.50 с |
| Принятие образца | Каждая тестовая ячейка независимо имеет нулевой отказ на FAT и SAT | Любая неисправность приводит к отказу всего элемента. После корректировки повторите элемент с его первой попытки. |
Основные выводы
- Проверьте дифференциал давления, эффективную площадь, направление нагрузки, трение и моменты вместе. Номинальное всасывающее усилие и количество чашек являются лишь предварительными вводными данными для выбора.
- В случае пористого заготовки измеряется верхняя граница расхода при утечке в условиях фактического контакта и проверяется по нижней границе расхода в вакууме при разнице давлений 45 kPa и минимальном манометрическом давлении подачи 0.40 MPa. Если Q_S,LB/Q_L,UB<1.50, условие не выполняется.
- Разрешение на всасывание должно выдаваться с помощью переключателя или датчика давления в каждой зоне. Подъем допускается только в том случае, если нижняя граница давления в каждой зоне остается на уровне не менее 50 kPa непрерывно в течение 200 мс и если пиковое изменение не превышает 2 kPa. Одна лишь фиксированная задержка не должна использоваться для объявления установленного всасывания; в противном случае критерий не будет соблюден. Официальная информация о выборе SMC также требует подтверждения сигнала давления установленного всасывания, а не полагаться только на таймер [5].
- Среднее давление в большой центральной камере не должно скрывать неисправность в одной зоне. Обеспечение отдельного измерения давления, ограничения потока или изоляции обратного клапана и идентифицируемых сигналов тревоги для каждой зоны.
- В случае картона с высокой степенью утечки воздушный резервуар без подтверждения его модели выпуска и рабочих характеристик при минимальном давлении подачи не рассматривается в качестве средства защиты от потери воздуха. Перерассчитывают резервный источник вакуума или резерв сжатого воздуха с использованием адиабатического разряда, нижней границы расхода при минимальном давлении подачи и верхней границы потребления воздуха и проверяют их с помощью физического испытания на отключение от основного источника энергии.
- Для выпуска требуются записи утечек, проверенный динамический конверт, однозонные испытания на неисправность и контролируемые записи о выключении. Если какие-либо из них отсутствуют, запись не выпускается; подписи, основанной на опыте, недостаточно.
01Сфера охвата и символы
В этой статье рассматриваются гофрированные картонные коробки, картон без покрытия, проницаемые мешки и аналогичные детали, захватываемые сверху или с специальной всасывающей поверхности с помощью пневматических промышленных манипуляторов, роботов или специальных погрузочно-разгрузочных машин. Оценка начинается с контакта чашки и охватывает генерацию вакуума, распределение, мониторинг, перемещение, изоляцию и безопасное размещение. Оборудование, классифицированное как нефиксированное подъемное приспособление, использует GB/T 41098-2021 / ISO 17096:2015.Конечные эффекторы роботов требуют отдельной системной интеграции и проверки безопасности управления.
R1 проверяет пять записей: конструкцию коробки, соответствие воздухоприемника, полную оценку риска машины, целостность безопасности системы управления и выбор оборудования для взрывоопасной атмосферы. Техническое разрешение подсистемы может быть предоставлено только в том случае, если все идентификаторы записей имеются и введены в R1. Любая недостающая запись приводит к отказу R1.
| Символ | Значение | Единица |
|---|---|---|
| Δp_LB | Измерение нижней границы атмосферного давления за вычетом абсолютного давления в полости чаши | Па или кПа |
| A_eff,LB,i | Нижняя граница эффективной площади чашки i при указанном сжатии после вычета неопределенности | m² |
| C_i | Нормальная емкость i-го присоса, C_i=Δp_min,LB A_eff,LB,i | N |
| Q_S,LB | Нижняя граница расхода источника при указанной разнице давлений и минимальном давлении подачи | НЛ/мин. |
| Q_L,UB | Верхняя граница расхода утечки по образцу, условия ориентации, сжатия и загрязнения | НЛ/мин. |
| μ_LB | Нижняя граница трения контактной пары при указанном уровне загрязнения и износа после вычета неопределенности | — |
| N_i、T_i | Нормальная сила растяжения, переносимая присоской i, и двухмерный вектор касательной силы в плоскости всасывания | N |
| m_UB,g | Верхний предел массы заготовки и ускорение гравитации; в настоящем докладе используется g=9.81 m/s² | kg、m/s² |
| a_n,UB,a_t,UB | Верхние пределы нормального и касательного ускорения при нормальном движении, аварийном торможении и контролируемом остановке | m/s² |
| S_L、K_Q | Коэффициент безопасности нагрузки и коэффициент резерва расхода | — |
| V_Z,UB | Верхняя граница объема, эвакуируемого одной зоной | L |
| p_N、T_N | Исходное состояние; установленное в настоящем докладе значение 101.325 kPa и 293.15 К | кПа, К |
| U_x | Расширенная погрешность измерения для величины x, k=2 | То же, что и x |
Эффективная площадь определяется на основе геометрии присоски, блокируемого диапазона сжатия 5–9 mm и погрешности измерения; площадь внешнего контура не должна использоваться непосредственно в качестве эффективной площади. Это соотношение требует U_A/A≤2% и использует A_eff,LB=A_eff,meas−U_A в расчетах. Официальная техническая информация Schmalz выражает теоретическое удерживающее усилие как F=ΔpA и отмечает, что пористые, грубые детали снижают достижимый вакуум [6][7]. Для предварительного отбора используется сила удержания, указанная в каталоге поставщика; в инженерном выпуске подсистемы последовательно используется нижняя граница дифференциального давления, нижняя граница эффективной площади и коэффициент безопасности, указанный в этом отчете.
02Механизмы пористости, уплотнения краев и утечки
Перед измерением необходимо выделить три источника поступающего воздуха: поток материала через поры Q_P, утечка через микроканалы между чашкой и поверхностью Q_E и утечка через фитинги, клапаны и трубопроводы Q_H.
Q_L = Q_P + Q_E + Q_HБумажные волокна, складки, покрытия, клейкие швы, лента и локальное деформирование влияют на сопротивление потока материала; сжатие чашки, твердость губы и место контакта влияют на уплотнение края. Информация Piab о гофрированном картоне определяет пористость картона и уплотнение чашки как причины изменения утечки от цикла к циклу и использует F = AP для объяснения поддержки нагрузки с низким вакуумом и большой площадью [8]. Эти источники помогают выявлять механизмы утечки и отбирать конфигурации.
Tiwari и Persson использовали грубые субстраты и тесты присоски, чтобы проанализировать, как утечка интерфейса, объем чашки и жесткость влияют на время отделения [9]. Gabriel et al. включили шероховатость поверхности, диаметр чашки и количество чашек в модели утечки и энергопотребления [10]. В проектных приложениях измерять утечку для фактической контактной пары и условий сжатия, а не присваивать фиксированный коэффициент только на основе названия материала.
В ходе испытания на герметичность проводится различие между утечкой из оборудования и технологической утечкой через заготовки. Сначала каждая присоска уплотняется на непроницаемой стандартной пластине и измеряется Q_H при разнице давлений 45 kPa; затем устанавливается фактическая заготовка и измеряется Q_L. Фиксированные аппаратные ворота Q_H,UB / Q_S,LB≤0.05. В случае превышения этого значения остановить и отремонтировать систему; увеличение мощности источника не должно маскировать неисправность фитинга или клапана. При измерении фактических размеров заготовки используются десять цифровых пограничных ячеек, указанных в главе 08; такие обозначения, как " худший ", " аналогичный " или " типичный ", не заменяют цифровую ячейку.
02.1 Определенная процедура испытания на герметичность
В ходе каждого испытания к поверхности приближаются обычным образом со скоростью 0.10 m/s и устанавливают сжатие на уровне 5 mm, 7 mm или 9 mm для испытательной камеры. Включить зональный источник и зарегистрировать давление и нормализованный расход в период от 0 до 12 с. Используется стабилизирующее окно 10.0–12.0 с: нижняя граница каждого из значений давления должна составлять ≥50 kPa, а указываемое отклонение от пикового значения до пикового − ≤2 kPa. Возьмите наибольшую утечку скользящего среднего значения за 100 мс в этом окне и добавьте U_Q для получения Q_L,UB. Если чашка не достигает нижнего предела 50 kPa в течение 2.0 с после контакта и остается стабильной в течение 200 мс, то в ходе данного цикла сигнал R4 не срабатывает. Сохранить необработанные данные.
Порог загрязнения устанавливается на уровне 23 ± 2 °C и 50 ± 10%относительной влажности. Подготовить и просеять материал из той же партии картона в бумажную пыль 75–150 мкм и нанести 0.50 g/m² равномерно на всасываемую поверхность. Ящики с плотностью, превышающей эту площадьную плотность, или содержащие жидкую воду, масло или загрязненные клеем являются предметами, находящимися за пределами этого предела высвобождения. Предельный срок эксплуатации достигается, когда присоска выполняет 100000 номинальных циклов сжатия или когда ее уплотнительная губка изнашивается на 0.50 mm по сравнению с новой присоской, в зависимости от того, что произойдет раньше. Испытания на трение, эффективную площадь, утечку и динамические испытания должны охватывать как новые чашки, так и чашки, находящиеся на этом пределе срока службы.
Цикл немедленно прерывается, и точка установки присоски добавляется в карту запрещенной зоны, если поверхность бумаги разрывается, рычаг присоски пересекает отверстие в крышке коробки, крышка поднимается или минимальное расстояние от уплотняющего рычага до складки, отверстия или ступеньки ленты с разницей высоты/глубины ≥0.50 mm составляет <10 mm. На карте запретной зоны используются координаты инструментов, а координаты границы указаны с точностью до 1 mm.
Семейство заготовок может иметь общие данные об утечке только в том случае, если все элементы идентичны: сорт материала, тип канавки, количество слоев, покрытие, охват печати, расположение ленты, допустимое расположение чашек и верхний предел массы. Создать отдельный набор данных для любых различий, с тем чтобы пробы с низким уровнем утечки не скрывали партии с высоким уровнем утечки.
03Всасывающая мощность, трение и динамические нагрузки
Для чашки i рассчитывают нижнюю границу ее нормальной емкости и общую емкость следующим образом:
C_i = Δp_min,LB A_eff,LB,i
F_N,cap,LB = ΣC_iКогда всасывающая поверхность вращается по θ от горизонтали, рассчитываются нормальные и касательные расчетные требования с использованием следующих уравнений. Используйте измеренные верхние пределы для массы, ускорения и эксцентриситета. Диапазон ускорения должен включать пиковые значения по осям в ходе движения в производственном режиме, торможения после сбоя в одной зоне, перемещения в безопасное положение и размещения; средняя скорость не может заменить эти значения.
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]
Критерии предварительной проверки:
F_N,cap,LB ≥ F_N,d
μ_LB F_N,cap,LB ≥ F_T,dДля испытания на коэффициент трения используются три партии картонных ящиков с 10 независимыми образцами в каждой партии. При разнице давлений 45 kPa и 50 kPa измеряется тангенциальная сила в момент начала непрерывного проскальзывания на 2 mm. Завершение 30 испытаний для каждой комбинации дифференциала давления, новой/использованной чашки и чистого/0.50 g/m² состояния бумажной пыли. Рассчитывают μ_meas=F_slip/(ΔpA_eff,meas), берут минимальный из всех результатов и вычитают U_μ для получения μ_LB; U_μ должно быть ≤0.02. В исходном условии используется μ_LB=0.35. Информация о конструкции Schmalz требует проведения испытаний на всасывание на пористых деталях и указывает коэффициент безопасности не менее 2 для горизонтальных деталей и не менее 2.5 для вращающихся деталей [6]; в этом отчете используется 2.5 для каждого направления нагрузки.
После быстрой проверки проверяют совокупную нагрузку и трехмерный эксцентриситет. Поместите координатный источник в центре тяжести заготовки. r_i проходит от этого источника до чашки i; n - единичная нормаль всасывающей поверхности; T_i - касательный вектор в плоскости; и f_i=N_i n+T_i. M_external включает только независимые пары, которые еще не представлены результирующей силой в центре тяжести. Каждые 10 мс в случае пробы, имеющей траекторию движения, рассчитывают силы на чашку, удовлетворяющие следующим требованиям:
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 = 0Нормальная и трение емкости чашки должны удовлетворять общей линейной взаимодействия оболочки; обе полные емкости не могут использоваться одновременно. Для прохождения требуется распределение сил, удовлетворяющее каждому уравнению равновесия и конверту взаимодействия; в противном случае результатом является неудача. Расчеты внешних моментов должны включать координаты трехмерной чаши и центра тяжести, рычага в зависимости от толщины заготовки и пиковых нагрузок торможения. Проверка разрушения картона, разрушения поверхности и трещин картона производится отдельно по критериям несущей способности материала.
03.1 Критерии контактного давления и деформации картона
Используйте Δp_min,LB в качестве среднего сжатого напряжения в зоне присоски, учитывая концентрацию напряжения в узком кольце чашки и губки. Выполните статическое удержание и динамическое циклирование на целевой коробке и осмотрите всасывающую поверхность после приемочного испытания. Условиями жесткой приемки являются: крышка не открывается; вкладыш не отделяется от гофрированной среды; и не происходит повреждения при прохождении. Через 60 с после разгрузки верхний предел измерения постоянного отверстия в зоне всасывания по отношению к плоскости отсчета без нагрузки должен составлять ≤ 2.00 mm. Любое структурное повреждение приводит к отказу R9, даже если вакуумное давление, нагрузка и время цикла все проходят.
Испытание на несущий материал проводится в течение 10 минут при каждом нижнем пределе разницы давлений 45 kPa и 50 kPa. Для динамического испытания выполняют 120 циклов для каждой из шести ячеек динамической траектории, указанных в главе 08. Увеличение числа присоски увеличивает общую площадь несущей поверхности, но не автоматически снижает локальное напряжение под отдельной присоской; расположение и сжатие каждой присоски должны соответствовать вышеуказанным параметрам.
04Баланс потока и время установления вакуума
Источник вакуума выбирается на основе совокупной производительности генератора с фактическими трубопроводами, клапанами и фильтрами с использованием нижнего предела расхода при минимальном манометрическом давлении в системе подачи 0.40 MPa и разнице давлений 45 kPa. Перевести потоки из источника и потоки утечки в одни и те же исходные условия p_N=101.325 kPa и T_N=293.15 К до проверки предложения и спроса в каждой зоне. Максимальный всасывающий расход или максимальный вакуум, указанные в каталоге, сами по себе не могут заменить этот расчет.
Q_S,LB = Q_S,meas - U_QS
Q_L,UB = Q_L,meas + U_QL
Q_S,LB(45 kPa перепада давления, 0.40 MPa давления питания) / Q_L,UB ≥ 1.50Используйте максимальный показатель Q_L,meas в полной матрице испытания, а не средний показатель, и не отбраковывайте пробу только потому, что всасывание было успешным, несмотря на высокую утечку. В U_Q включаются совокупные расширенные неопределенности расходомера, кривой поставщика и преобразования трубопроводов; для этого отчета требуется U_Q/Q≤2%. Официальная информация SMC описывает, как обратно рассчитать утечку с использованием фактического генератора, присоски, заготовки и вакуумметра, и объясняет, что утечка через грубые или пористые заготовки может помешать достижению требуемого вакуума [5]. GB/T 32293-2015 используется только для выбора метода испытания на герметичность оборудования Q_H; Q_P, Q_E и общий поток процесса Q_L используют испытания процесса заготовки в этом отчете. В регистрационных записях указываются давление, температура, диапазон, частота отбора проб и исходное состояние.
Для разницы давлений в диапазоне от 0 до 50 kPa Q_net,LB определяется как минимальная нормализованная нижняя граница потока источника после вычета утечки. Консервативное время эвакуации от атмосферного давления p_0 до целевого абсолютного давления p_1 составляет:
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_auxПреобразовать Q в л/с и установить целевой показатель p_1=p_0−50 kPa. Если Q_net,LB≤0, условие не выполняется немедленно. Устанавливают t_stable=0.20 с и устанавливают комбинированную верхнюю границу для срабатывания клапана, срабатывания датчика, сканирования ПЛК и допустимого выхода на t_aux=0.10 с. Общее время, проходящее с момента контакта до достижения каждой зоной нижней границы давления 50 kPa, прохождения 20 последовательных проб и изменения пиковых значений в окне ≤ 2 kPa, должно составлять ≤ 2.0 с. Подавление подъема и горизонтального ускорения в случае истечения времени в любой зоне, падения любого образца ниже порогового значения, отсутствия нового аналогового образца в течение 30 мс или конфликта дискретных и аналоговых сигналов в течение более 50 мс.
05Зонирование, обратные клапаны, ограничение потока и компенсация утечки
Обеспечить каждую из четырех зон собственной ветвью генерации вакуума, измерением давления, изоляционными компонентами и диагностическим идентификатором. Чаши в каждой зоне должны охватывать обе стороны центра тяжести заготовки. После потери какой-либо зоны для проверки баланса комбинированной нагрузки, предусмотренного в главе 03, используются фактические трехмерные координаты; подсчет чашек или двухмерная визуальная проверка являются недостаточными. Глава 06 ограничивает свой пример плоскостью x-z со всеми входами y равными нулю. Центральное давление головки является только диагностическим и не может заменить разрешение на конкретную зону.
| Архитектурный элемент | Требуемая функция | Условие несоответствия |
|---|---|---|
| Независимая зона измерения давления | Обнаружение локальной утечки, неполного контакта и отрыва чашки | Измеряется только давление в головке |
| Изоляция с помощью обратного клапана или вакуумного потока | Предотвращение падения вакуума в поврежденной зоне в здоровых зонах | Открытая линия в одной зоне снижает любое нижнее значение давления в здоровой зоне ниже 45 kPa. |
| Резерв потока источника | Поддерживать давление в верхней границе утечки | Q_S,LB/Q_L,UB < 1.50 |
| Разрешение на основе давления | Нижний предел давления каждой зоны ≥50 kPa в течение 200 мс, с пиковой вариацией ≤2 kPa | Таймер или один общий сигнал обеспечивает разрешение |
| Резервное энергоснабжение | t_1−t_0≤0.10 с и поддерживается до t_3 | Время адиабатического удержания <8.50 с или Q_S,LB/Q_L,UB <1.50 при 0.40 MPa |
| Контролируемая вентиляция | Вентиляция только после того, как обе опоры подтверждены в течение 500 мс, скорость≤0.01 m/s и ошибка положения≤5 mm | Вентиляция возможна, если требуемое условие не выполнено |
Информация SMC об энергосберегающих клапанах описывает ограничение утечки из открытых чашек для поддержания вакуума в остальных контурах [5], в то время как информация Piab о пеноподъемниках обсуждает обратные клапаны для материалов с различной пористостью [11]. После выбора этих компонентов впрыскивание неисправностей должно по-прежнему включать залипание клапана, загрязнение, обратную утечку и время реагирования для проверки фактической эффективности изоляции.
Оценить компенсацию утечки в последовательности: эффективная зона всасывания, расположение чашки и уплотнение, длина и диаметр главной линии, распределение источника вакуума и, наконец, поток источника. Изоляция зон должна быть сохранена и не может быть заменена постоянно увеличивающимся потоком всасывания. Большое локальное отверстие может потреблять имеющийся поток и скрывать отрыв чашки.
06Расчет исходных условий и принятие решения
Для выполнения расчетов используются следующие предполагаемые условия: всасывающая поверхность остается горизонтальной, θ=0; расчеты производятся в x-z с a_y,UB=0, e_y,UB=0, M_x=0 и M_z=0. По отношению к центру массива проекции чаши составляют x=±0.25 м и y=0, а центр тяжести - (0.060,0,−0.160) м. Для векторных уравнений главы 03 r_i рассчитывается как координаты чашки за вычетом координат центра тяжести. Любое ненулевое ускорение y, эксцентриситет или момент требуют полного трёхмерного расчета равновесия.
| Ввод | Конкретное значение, включая неопределенность |
|---|---|
| Верхний предел массы картонной коробки m_UB | 18.0 kg |
| Количество чашек и зонирование | 8 чашек в 4 зонах, по 2 на зону |
| Нижняя граница эффективной площади одной чашки A_eff,LB | 0.0060 m² |
| Двухмерные проекции чашек | Относительно центра массива: x=±0.25 м, y=0; каждая зона имеет по одной чашке с каждой стороны |
| Дифференциал нижней границы, удерживающий неисправность Δp_min,LB | 45 kPa |
| Дифференциал нормального подъема нижней границы Δp_pick,LB | 50 kPa |
| Трение нижней границы μ_LB | 0.35 |
| Верхний предел ускорения вверх при нормальном/неисправном состоянии a_z,UB | 1.50 m/s² |
| Верхний предел нормального/неисправного горизонтального ускорения a_x,UB | 2.00 m/s² |
| Ускорение Y и эксцентриситет | a_y,UB=0; e_y,UB=0 |
| Верхняя граница e_x,UB | 0.060 m |
| Расстояние центра тяжести от плоскости всасывания h_UB | 0.160 m |
| Независимые моменты крена и поворота | M_x＝0；M_z＝0 |
| Зарегистрированная безопасная поддержка | S1=(1.00, 0, −0.20) м; максимальная длина пути разрушения 1.20 м |
| Верхний предел V_Z,UB | 1.80 L |
| Индикация максимальной зоны утечки и U_QL | 55.0, 1.1 НЛ/мин; Q_L,UB=56.1 НЛ/мин |
| Индикация минимального расхода в зоне источника и U_QS | 90.0, 1.8 Нл/мин; Q_S,LB=88.2 Нл/мин |
| Условия испытания источника потока | Полный диапазон дифференциального давления 0–50 kPa; манометрическое давление подачи 0.40 MPa; фильтр в рабочем режиме |
| Стабилизация и вспомогательное время | t_stable=0.20 с; t_aux=0.10 с |
| Объем воздухозаборника, давление подачи и пределы начальной температуры | Нижний предел эффективного объема 25.0 л; нижний предел первоначального манометрического давления 0.70 MPa; верхний предел минимального полезного манометрического давления 0.40 MPa; T_1,UB=298.15 К |
| Индикация максимального расхода воздуха в четырех зонах и U_Qair | 300,6 Нл/мин; Q_air,UB=306 Нл/мин |
06.1 Нормальная эксплуатационная нагрузка
Общая площадь нижней границы составляет 8×0.0060=0.0480 m². Индивидуальная емкость чашки C_i=45000×0.0060=270 Н:
F_N,cap,LB = 45000 × 0.0480 = 2160 N
F_N,d = 2.5 × 18 × (9.81 + 1.50) = 508.95 N
Отношение несущей способности к нагрузке по нормали = 2160 / 508.95 = 4.24 > 1.00: соответствует
F_T,cap = 0.35 × 2160 = 756 N
F_T,d = 2.5 × 18 × 2.00 = 90 N
Отношение несущей способности к касательной нагрузке = 756 / 90 = 8.40 > 1.00: соответствуетПри измерении моментов в центре всасывающего массива горизонтальное ускорение и смещение центра тяжести создают следующий момент поворота:
M_d = F_N,d e_x + F_T,d h = 508.95 × 0.060 + 90 × 0.160 = 44.94 N·m
Разность нормальных сил между сторонами: ΔF = M_d / 0.25 = 179.76 N
Требуемая сила на более нагруженной стороне = (508.95 + 179.76) / 2 = 344.36 N
Требуемая сила на менее нагруженной стороне = (508.95 - 179.76) / 2 = 164.60 N
Несущая способность каждой стороны = 4 × 45000 × 0.0060 = 1080 N
Обе стороны соответствуют критериямПри равном распределении нагрузки между четырьмя чашками с каждой стороны на каждую чашку с высокой стороны воздействует нагрузка N_H=344.36/4=86.09 Н, а на каждую чашку с низкой стороны - нагрузка N_L=164.60/4=41.15 Н. Тангенциальная сила на чашку составляет T=90/8=11.25 Н на восьми чашках. Проверить линейную оболочку взаимодействия:
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: комбинированная нагрузка соответствует критерию06.2 Поток и время установления
Верхний предел утечки составляет 56.1 Нл/мин, а нижний предел расхода из источника - 88.2 Нл/мин:
Отношение подачи к утечке = Q_S,LB / Q_L,UB = 88.2 / 56.1 = 1.572 ≥ 1.50: соответствует
Отношение доступной подачи к требуемой = Q_S,LB / (1.5 Q_L,UB) = 88.2 / 84.15 = 1.048 ≥ 1.00: соответствует
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: соответствуетДля соотношения источник/утечка и соотношения спрос-производительность установлены различные пороговые значения: 1.50 и 1.00, соответственно. Каждая зона должна достигать нижнего предела в 50 kPa и оставаться стабильной в течение 200 мс. Любая зона, превышающая 2.00 с, не выдерживает R4.
06.3 Полная потеря одной зоны
Изоляция любой зоны оставляет 6 чашек и 0.0360 m² эффективной площади. Каждая зона имеет одну чашку по обе стороны x, так что 3 чашки остаются на каждой стороне после однозонной ошибки.
F_N,1fail = 45000 × 0.0360 = 1620 N
Отношение несущей способности к нагрузке по нормали = 1620 / 508.95 = 3.18: соответствует
F_T,1fail = 0.35 × 1620 = 567 N
Отношение несущей способности к касательной нагрузке = 567 / 90 = 6.30: соответствует
Оставшаяся несущая способность каждой стороны = 3 × 45000 × 0.0060 = 810 N
810 > 344.36 N and 810 > 164.60 N: распределение момента соответствует критериюПосле отказа в одной зоне на каждой стороне с высокой и низкой нагрузкой остаются три чашки. Тангенциальное потребление на оставшуюся чашку составляет T=90/6=15 Н:
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: соответствуетПри фиксированных входных данных, указанных в настоящей статье, - верхний предел массы 18 kg, горизонтальная поверхность всасывания, указанные оболочки ускорения нормального состояния/неисправности и двухмерная оболочка эксцентриситета - как нормальное состояние, так и полный отказ любой отдельной зоны проходят быстрые расчеты по скринингу и комбинированным нагрузкам. Это результат расчета для исходных условий эксплуатации.
06.4 Отключение основного питания и контролируемое выключение
В данном примере используется резерв сжатого воздуха с нижним пределом эффективного объема 25.0 л, нижним пределом первоначального манометрического давления 0.70 MPa и верхним пределом минимального полезного манометрического давления 0.40 MPa. При p_N=0.101325 MPa абсолютные давления составляют P_1=0.801325 MPa и P_2=0.501325 MPa. Используется адиабатный разряд из жесткой цистерны с γ=1.4, исходной температурой T_N=293.15 К и верхним пределом начальной температуры цистерны T_1,UB=298.15 К. Верхний предел потребления в четырех зонах составляет 306 Нл/мин = 5.10 Нл/с. При минимальном манометрическом давлении в системе подачи 0.40 MPa каждая зона обеспечивает Q_S,LB=88.2 NL/min и соответствует критерию расхода 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: соответствуетРасчеты в этом разделе проходят проверки R2, R3, времени накопления вакуума, отказа в одной зоне и продолжительности резервного копирования, что позволяет конфигурации перейти к процессу FAT/SAT в разделах 08 и 09. Для инженерного утверждения подсистемы вакуумного захвата требуется наличие записей FAT и SAT с нулевыми сбоями для каждой ячейки пограничных условий и ввода сбоя, а также полная документация для полного предварительного требования к машине.
07Однозонные сбои, потеря питания и контролируемый выключатель
Предусмотреть отдельные цепи реагирования на сигналы тревоги и меры безопасности. Примените следующую логику состояния к операционному разрешению; не делитесь задержкой, которая откладывает защитное действие:
Lift_Enable =
Workpiece_Present ∧ Zone_A_OK ∧ Zone_B_OK ∧ Zone_C_OK ∧ Zone_D_OK
∧ Δp_LB в каждой зоне ≥ 50 kPa непрерывно в течение 200 ms
∧ Размах колебаний в интервале 200 ms ≤ 2 kPa
∧ Motion_Envelope_OK
Single_Zone_Fault →
Запретить продолжение производственной траектории
∧ |a_z,UB| ≤ 1.50 m/s²
∧ √(a_x,UB²+a_y,UB²) ≤ 2.00 m/s²
∧ Запретить переворот
∧ Опустить на зарегистрированную опору S1
Main_Supply_Loss →
Резервное питание установлено: t_1-t_0 ≤ 0.10 s
∧ Неисправность подтверждена: t_2-t_0 ≤ 0.50 s
∧ Сохранить работоспособность каждой исправной зоны
∧ Нагрузка передана на опору: t_3-t_2 ≤ 4.00 sЧетыре временных метки используют одну и ту же временную базу в 1 мс. t_0 - первый момент, когда нижняя граница давления на входе в систему основного питания опускается ниже уровня 0.55 MPa или сигнал открытия главного клапана отсутствует, в зависимости от того, какой из этих моментов наступает раньше. t_1 - первый момент, когда нижная граница давления на входе во всех четырех зональных генераторах достигает уровня 0.40 MPa. t_2 - момент, когда регулятор устанавливает неисправность в системе энергоснабжения и выдает команду о выключении. t_3 - первый момент, когда оба независимых датчика поддержки включены и нижняя граница силы поддержки достигает 0.95m_UBg непрерывно в течение 500 мс. Интервал 4.00 с начинается в момент t_2; общий верхний предел от потери основной энергии до передачи на опору составляет 4.50 с.
Регистр безопасного положения опоры S1=(1.00,0,−0.20) м с допуском ±5 mm. Максимальная длина траектории движения от любой точки в пространстве движения до S1 составляет 1.20 м. Нижний предел порога силы опоры составляет 0.95×18×9.81=167.75 Н. Запись координат поддержки, предел траектории и порог силы в R1. Незарегистрированные места не должны использоваться в качестве безопасных опор.
После неисправности не подавайте команду на сброс давления до выполнения всех условий освобождения: положение в пределах S1±5 mm; скорость≤0.01 m/s непрерывно в течение 500 ms; оба независимых датчика опоры включены непрерывно 500 ms; нижняя граница опорной силы≥0.95m_UBg; ручная команда освобождения удерживается 500 ms. Восстановление давления не должно автоматически запускать производство. Завершите t_3, осмотрите заготовку и выполните ручной сброс перед новым циклом.
Проверка резервного источника энергии производится путем отключения основного источника энергии в совокупных условиях первоначального манометрического давления 0.70 MPa, верхнего предела утечки, верхнего предела потребления воздуха, предела срока службы фильтра и пути неисправности 1.20 м. В период с t_0 по t_3 контролируемое понижение давления не производится, если любое нижнее значение давления в здоровой зоне составляет < 45 kPa, если превышается любое верхнее значение ускорения в результате неисправности, если превышается любое временнóе значение t_1/t_2/t_3 или если человек вручную поддерживает заготовки.
08Матрица тестирования, цепочка измерений и записи
Полную матрицу следует провести отдельно по FAT и SAT для каждой спецификации коробки; данные FAT не могут быть зачтены в SAT. Происхождение координат является центром всасывания конструкции коробки. Зафиксируйте допустимое смещение расположения присоски на ±20 mm по осям x и y и сжатие на 5–9 mm. Использовать отдельные картонные коробки для каждой граничной ячейки: три входящие партии х 10 картонных коробок/партию х 5 циклов/картон = 150 циклов. Сохранение четырех зональных кривых за цикл, что дает 600 зональных кривых на ячейку.
| Испытательная камера | Точка размещения присоски / Состояние | Сжатие | Загрязнение и срок службы | Образцы на этапе |
|---|---|---|---|---|
| E1 | (0,0) мм; центральная зона без печати | 7 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E2 | (+20,0) mm | 7 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E3 | (−20,0) mm | 7 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E4 | (0,+20) mm | 7 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E5 | (0,−20) mm | 7 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E6 | 100% покрытие печати; уплотнительная губка 10 mm от края ленты | 7 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E7 | (0,0) mm | 5 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E8 | (0,0) mm | 9 mm | Чистая, новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E9 | (0,0) mm | 7 mm | 0.50 g/m² бумажной пыли; новая чашка | 150 циклов/600 кривых |
| E10 | (0,0) mm | 7 mm | 0.50 g/m² бумажной пыли; чашка при 100000 циклах или 0.50 mm износа губки | 150 циклов/600 кривых |
Для каждой картонной коробки на каждом этапе выполняются 1500 циклов утечки/установления и 6000 зональных кривых; испытания FAT и SAT в совокупности составляют 3000 циклов и 12000 зональных кривой. Если изменяется материал картонной коробки, тип флейты, количество слоев, покрытие, лента или верхний предел массы, рассматривайте это как новую спецификацию и повторяйте все количества.
Используйте 6 ячеек динамического пути. D1: 18 kg, a_z,UB=+1.50 m/s², a_x,UB=0. D2: 18 kg, a_x,UB=+2.00 m/s², a_z,UB=0. D3: 18 kg, a_x,UB=−2.00 m/s², a_z,UB=0. D4 объединяет a_z,UB=+1.50 m/s² и a_x,UB=+2.00 m/s². D5 объединяет a_z,UB=+1.50 m/s² и a_x,UB=−2.00 m/s². D6 следует траектории максимальной неисправности в 1.20 m до S1 после однозональной неисправности. Все элементы испытываются в условиях загрязнения и износа E10, т.е. 3 партии × 10 картонных коробок × 4 цикла = 120 циклов на элемент. Каждая стадия включает в себя 720 динамических циклов; FAT и SAT вместе составляют 1440.
На каждом этапе независимо выполняются следующие испытания: эффективная площадь: 8 чашек × 3 уровня сжатия × 2 жизненных состояния × 10 испытаний = 480 испытаний; коэффициент трения: 2 дифференциала давления × 2 жизненных состояния× 2 состояния загрязнения × 30 испытаний = 240 испытаний; и при манометрическом давлении в генераторе 0.40 MPa и падении давления в фильтре 5 kPa, 4 зоны × 10 кривых от 0 до 50 kPa = 40 кривых. Эти расчеты не могут проводиться по статьям E1-E10 или D1-D6.
| Измерение | Приборы и пробоотбор | Требуемые записи | Критерий |
|---|---|---|---|
| Давление в зоне | Независимый датчик абсолютного или дифференциального давления для каждой зоны; ≥100 Hz и U_p/p≤2% | Δp_meas, U_p, Δp_LB | Перед подъемом Δp_LB≥50 kPa; во время неисправностей каждая здоровая зона Δp_LB≥45 kPa |
| Утечка и поток источника | Нормированный расходомер ≥100 Hz; U_Q/Q≤2% | Q_meas, U_Q и исходное состояние | Q_S,LB/Q_L,UB≥1.50 |
| Масса и координаты | Калиброванная шкала U_m≤0.10 kg; трехмерное измерение U_r≤1.0 mm | m_meas, U_m и координаты чаши, центра тяжести и опоры | m_UB=m_meas+U_m; принимается абсолютное значение эксцентриситета и моментного плеча плюс U_r |
| Динамическая нагрузка | Независимый трехосевой акселерометр ≥200 Hz, U_a≤0.05 m/s² | Показатели по осям, U_a, и пиковые значения тормозного усилия | a_UB = max|a_meas| + U_a; не превышает рассчитанного объема |
| Перемещение/скольжение | Визуальное измерение ≥100 fps, U_s≤0.20 mm | Начальные, пиковые и конечные позиции с шкалой измерений | s_UB=s_meas+U_s≤2.00 mm |
| Силы поддержки | Калиброванный датчик силы; U_F/F≤2% | F_support,meas, U_F и оба сигнала поддержки | F_support,LB=F_meas−U_F≥0.95m_UBg и поддерживается в течение 500 мс |
| Объем, давление воздуха и температура | Объём: U_V/V≤2%; давление: U_P≤0.005 MPa; температура: U_T≤1 K | Объемы зон/рецепторов, P_1, P_2, T_1 и соответствующие факторы неопределенности | Использовать верхний предел для эвакуируемого объема; использовать нижний предел для объема воздухоприемника и P_1 и верхний предел для P_2 и T_1. |
| Эффективная зона | Калиброванное изображение или размерное измерение; U_A/A≤2% | Сжатие, внутренняя граница уплотнения и площадь | В расчетах используется только A_eff,LB=A_meas−U_A |
| Коэффициент трения | Калиброванный силовой датчик; U_μ≤0.02 | Нагрузка при начале непрерывного скольжения, дифференциальное давление, площадь и состояние контакта | В расчетах используется только μ_LB=min(μ_meas)−U_μ |
| Резервное энергоснабжение | Давление, расход и 1-мс база времени события | t_0, t_1, t_2, t_3 и минимальное давление в зоне | ≤0.10 с, ≤0.50 с, ≤4.00 с и в здоровой зоне Δp_LB≥45 kPa |
Используйте нижние границы давления для разрешения. При U_p/p = 2% нижняя граница в 50 kPa требует указания не менее 51.02 kPa; нижняя граница в 45 kPa требует указания не ниже 45.92 kPa. Отклонение от часового режима отбора проб должно составлять ≤ 10 мс. Дополните дискретный датчик давления записываемым аналоговым датчиком давления. Бит прохождения/непрохождения без первоначального следа давления проваливается R10.
Окно давления выпуска составляет 0≤Δp_UB≤5 kPa непрерывно в течение 500 мс. Изменение аналогового давления менее чем на 0.50 kPa в течение 300 мс после приведения в действие клапана или отсутствие новой пробы в течение 30 мс указывает на заблокированный сигнал. Конфликт дискретного/аналогового сигнала, продолжающийся более 50 мс, является диагностической неисправностью.
Сохранение в необработанных данных временных меток, идентификаторов зон, идентификаторов проб, идентификаторов партий, идентификаторов расположения чашек, давления, расхода, ускорения, состояний клапанов и допустимых состояний с единицами в полях или метаданных. Архивируйте сценарии обработки и параметры вместе с ними, чтобы каждый вычисленный результат можно было проследить до исходных строк. Изображения не могут заменить необработанные данные. Можно исключить только четко установленные неисправности приборов с указанием причины, доказательств неисправности и сохранения протоколов повторных испытаний. Удаление циклов с высокой утечкой или медленным наращиванием в качестве " отклонений " приводит к непосредственному отказу R10.
09Матрица введения неисправностей на основе FMEA
Преобразование режимов отказа FMEA в повторяемые впрыски неисправностей, включая неисправности низкой частоты. Используется верхняя масса 18 kg, степень загрязнения/износа E10 и траектория неисправности 1.20 м. FAT и SAT по отдельности завершают полную таблицу. В случае неисправностей, помимо потери основного питания, t_F − время физического впрыска, и подтверждение неисправности должно соответствовать t_2−t_F≤0.50 с. Потеря основного поставщика сохраняет определения главы 07 t_0-t_3.
| Режим отказа | Метод впрыскивания | Судебные процессы на этапе | Требуемое реагирование системы управления | Критерий прохождения |
|---|---|---|---|---|
| Открытая присоска | На каждой чашке устанавливается калиброванное отверстие диаметром 6.0 mm | 8 чашек х 10 = 80 | Сигнализация для затрагиваемой зоны и перемещение груза в S1 | Зона здоровья Δp_LB≥45 kPa, t_2−t_F≤0.50 с, t_3−t_2≤4.00 с |
| Линия разъединения зон | Полностью отсоедините быстрое соединение каждой зоны | 4 зоны х 10 = 40 | Изолировать зону неисправности и установить ее на S1 | Все 40 испытаний соответствуют времени, давлению, ускорению и скользящим воротам |
| Обратный клапан застрял открытым | Обходный контрольный клапан для каждой зоны с полностью открытым потоком | 4 зоны х 10 = 40 | Здоровые зоны сохраняют независимую диагностику; выполнить S1 установку | Любое значение Δp_LB в здоровой зоне ниже 45 kPa не соответствует полному параметру. |
| Датчик давления застрял высокий | Впрыснуть полномасштабный высокий уровень в каждый канал: 5 испытаний до подъема и 5 во время движения | 4 канала × 10 = 40 | Препятствовать подъему до подъема; выполнять S1 для опускания во время движения | Нет false Lift_Enable; тесты движения соответствуют пределам t_2 и t_3 |
| Датчик давления застрял низкий | В каждом канале вводится давление 0 kPa: 5 испытаний до подъема и 5 испытаний во время движения | 4 канала × 10 = 40 | Препятствовать подъему до подъема; выполнять S1 для опускания во время движения | Запрещается обходная работа; давление в здоровой зоне остается в пределах допустимого значения |
| Основные потери сжатого воздуха | Закрыть главный клапан в точке, где до S1 остается 1.20 м пути. | 10 | Установить резервный источник питания и подтвердить неисправность в t_1/t_2, затем установить на S1 | t_1−t_0≤0.10 s，t_2−t_0≤0.50 s，t_3−t_2≤4.00 s |
| Низкое резервное давление | Начальное манометрическое давление, установленное на уровне 0.39 MPa | 10 | Запретить запуск | Нет Lift_Enable в любом из 10/10 испытаний |
| Местная коробка сжатия | Подготовить в всасывающей зоне отверстие диаметром 30 mm и глубиной 5.0 mm | 10 | Выполнить S1 установку после неисправности давления | Отсутствие разрыва, отсутствие падения и s_UB≤2.00 mm |
| Преждевременное разрешение таймера | Установить фиксированную задержку на 0.50 с | 10 | Давление блокировки по-прежнему препятствует передвижению | Отсутствие подъема, если в любой зоне Δp_LB<50 kPa |
| Команда непреднамеренного отвода | Вставить запрос на вывод в середине пути | 10 | Каждое из пяти условий выпуска блокирует вентиляцию, когда не удовлетворено | Вентиляционный клапан должен оставаться отключенным до t_3. |
Выполнить 290 впрысков на каждом этапе, в общей сложности 580 в FAT и SAT. Перед испытанием установить устройство для удержания нагрузки и освободить опасную зону. Зафиксировать неисправность в случае любого непреднамеренного перемещения, давления ниже нижнего предела, превышения предельного срока, ускорения выше верхнего предела, скольжения выше верхнего предела и непреднамеренного отвода воздуха или ручной поддержки заготовки. После принятия мер по исправлению положения следует повторить этот режим отказа на этом этапе с первого испытания; повторения только неудачного испытания недостаточно.
10Технические стандарты выпуска FAT, SAT и подсистемы вакуумного захвата
Процесс выпуска проверяет предварительное требование ворота, проектной документации, заводской приемки тестирования (FAT) и приемки тестирования объекта (SAT) в последовательности. Все четыре ворота должны пройти, прежде чем будет вынесено инженерное заключение по подсистеме. Расчеты не заменяют физические приемочные испытания, FAT не снижает требования SAT, и испытания должны использовать целевые коробки, а не типовые образцы поставщика.
| Нет. | Выпуск ворот | Критерии прохождения |
|---|---|---|
| R1 | Замораживание ворот и входа | Проходы оценки риска полной машины; проверенный PL/SIL для Lift_Enable, обнаружения неисправностей, подавления выхлопных газов и контролируемого остановки ≥ требования оценки риска; интеграция робота, соответствие воздухозаборника и проход соответствия окружающей среде; и масса/центр тяжести/трехмерные координаты/ускорение/безопасное положение/A_eff,LB/μ_LB/Q_L,UB/Q_S,LB и все значения U контролируются версией |
| R2 | Статическая и динамическая нагрузка | Быстрые коэффициенты емкости в нормальном режиме и в режиме однозонной неисправности ≥ 1.00; трехмерное решение с η_i ≤ 1.00 существует на каждой пробе в 10 мс |
| R3 | Резерв потока | Каждая зона: Q_S,LB(45 kPa, подача 0.40 MPa)/Q_L,UB≥1.50 |
| R4 | Время установления вакуума | Для каждого элемента E1-E10 все циклы 150/150 и следы зоны 600/600 достигают нижней границы 50 kPa в течение 2.0 с и остаются стабильными в течение 200 мс. |
| R5 | Динамическая обработка | Каждая ячейка D1-D6 выполняет 120/120 циклов: без падения, s_UB≤2.00 mm и верхние пределы ускорения в пределах диапазона расчетов |
| R6 | Однозонный разлом | Отключить каждую зону 10 раз и 10 раз обойти ее контрольный клапан; в здоровой зоне Δp_LB≥45 kPa и каждая нагрузка достигает S1 в пределах времени |
| R7 | Потеря основных поставок | Все испытания 10/10 удовлетворяют t_1−t_0≤0.10 с, t_2−t_0≤0.50 с, t_3−t_2≤4.00 с и Δp_LB≥45 kPa в здоровой зоне на протяжении t_0−t_3 |
| R8 | Впрыскивание ошибок | Глава 09: 290/290 испытаний на этапе; отсутствие ложных разрешений или выбросов и отсутствие превышения предельных значений времени, давления, ускорения или проскальзывания |
| R9 | Структура коробки | Отсутствие открытой крышки, разделения вкладыша или повреждения через; верхний предел постоянного отступления≤2.00 mm в 60 с после разгрузки |
| R10 | Целостность записи | Проследимые первоначальные кривы давления, потока, ускорения и смещения; логические записи t_0-t_3; неопределенности прибора; конфигурация; и решение |
FAT и SAT используют одни и те же пороговые значения и независимо друг от друга заполняют все требуемые количества. В случае изменения на месте вакуумного генератора, модели/твердости присоски, диаметра трубы, фильтра, клапана, программы управления, материала картонной коробки, покрытия, ленты, массы, центра тяжести или ускорения траектории существующий предел высвобождения немедленно прекращает действовать, и R1-R10 повторяют полностью. Условное освобождение не допускается: если какой-либо пункт не соблюдается, подсистема вакуумного захвата не обеспечивает техническое освобождение.
11Инженерный контроль и техническое обслуживание
- Присоски и точки установки: уплотнительная губка не должна пересекать отверстие крышки коробки, повреждение или складку, отверстие или шаг ленты с разницей в высоте/глубине ≥0.50 mm. Минимальное расстояние от этих границ должно составлять ≥ 10 mm. Механическое управление ограничивает сжатие до 5–9 mm.
- Фильтрация и дренаж: Контроль дифференциального давления в каждом зональном фильтре. При падении давления в пределах верхней границы на 5 kPa или в течение 500 часов эксплуатации, в зависимости от того, что наступит раньше, фильтр должен быть выведен из эксплуатации и заменен. После этого повторяют испытание Q_H до переключения передач.
- Проверка зон: Перед каждой сменой измеряется утечка оборудования с помощью непроницаемой стандартной пластины при разнице давлений в 45 kPa. Если в какой-либо зоне показатель Q_H,UB/Q_S,LB превышает 0.05, ее следует вывести из эксплуатации для ремонта.
- Диагностика датчиков: перед всасыванием 0≤Δp_UB≤5 kPa непрерывно в течение 500 мс. Неисправность устанавливается, если изменение составляет <0.50 kPa в течение 300 мс после приведения в действие клапана, если в течение 30 мс не поступает никакой новой пробы или если дискретный и аналоговый сигналы противоречат друг другу в течение >50 мс.
- Контроль давления: При нормальном движении для каждой зоны требуется Δp_LB≥50 kPa. Если в какой-либо здоровой зоне регистрируется проба 100 Hz с Δp_LB<45 kPa, то контроллер устанавливает неисправность при следующем сканировании, пока t_2≤0.50 с не достигнуто.
- Контроль изменений: Версия-контроль чашки, уплотняющие материалы, клапаны, длины шлангов, вакуумные источники, параметры программы, и картонные материалы. Перерасчет и проведение требуемых повторных испытаний до использования заменителей.
- Защита персонала и энергетическая изоляция: Перед техническим обслуживанием сначала удостовериться в том, что нижняя граница опорной силы достигает 0.95m_UBg непрерывно в течение 500 мс. Затем изолировать и заблокировать подачу воздуха и высвободить остаточную пневматическую энергию. Разрешение на въезд только после подтверждения поддержки и энергетической изоляции завершены. ISO 4414:2010 охватывает проектирование, установку, эксплуатацию и техническое обслуживание пневматических систем машин, за исключением компрессоров, заводских распределительных устройств, газовых баллонов и воздухозаборников [4]. Соответствие воздухоприемника остается предварительным условием R1.
12Выводы
Оценка обработки пористых деталей должна охватывать такие аспекты, как грузоподъемность, утечка, динамика, зональная изоляция и реагирование на потерю воздуха. В этой статье они выражены в виде шести инженерных критериев, которые должны быть выполнены вместе:
- Проверка нормального функционирования и функционирования с одной зоной неисправности с использованием Δp_min,LB, A_eff,LB, μ_LB и коэффициента нагрузки 2.5. Коэффициенты быстрой пропускной способности должны составлять ≥1.00, причем трехмерное равновесное решение должно удовлетворять требованию η_i≤1.00 каждые 10 мс пробы.
- Каждая зона должна отвечать требованиям Q_S,LB/Q_L,UB≥1.50 при разнице давлений 45 kPa и минимальном манометрическом давлении на входе 0.40 MPa.
- Каждая зона достигает нижней границы в 50 kPa в течение 2.0 с; проходят 20 последовательных проб, и пиковое отклонение в окне составляет ≤ 2 kPa; допустимое значение определяется на основе сигналов давления по каждой зоне.
- После полной потери какой-либо зоны нижние пределы давления в здоровой зоне остаются на уровне ≥45 kPa, ускорения в результате неисправности остаются в пределах проверенного диапазона, а нагрузка достигает зарегистрированной безопасной поддержки.
- Требуется t_1−t_0≤0.10 с, t_2−t_0≤0.50 с и t_3−t_2≤4.00 с. Резервная модель адиабатического разряда с γ=1.4 и верхней границей начальной температуры 298.15 К должна дать t_res≥8.50 с.
- FAT и SAT независимо выполняют для каждой спецификации десять граничных ячеек, шесть динамических ячеек и 290 инжекций ошибок, все с нулевыми отказами и полными записями R1 предварительных ворот.
В главе 06 приводится вывод по итогам одного расчета для исходной картонной коробки весом 18 kg: нормальные и тангенциальные коэффициенты быстрой пропускной способности составляют соответственно 4.24 и 8.40 при максимальном коэффициенте взаимодействия 0.44; после выхода из строя одной зоны коэффициенты быстрой проходимости составляют 3.18 и 6.30 с максимальным коэффициентом взаимодействия 0.584; Q_S,LB = 88.2 NL/min и Q_L,UB = 56.1 NL/min; коэффициент источника/утечки составляет 1.572, а коэффициент спроса/пропускной способности - 1.048; допустимое время установления составляет 1.96 с; а продолжительность адиабатической энергии резервного питания составляет 10.85 с, что превышает 8.50 с. Этот результат расчетов используется в указанном процессе проверки FAT/SAT.
Результат подсистемы считается положительным только при наличии отдельных протоколов FAT и SAT без отказов по всем пунктам R1–R10. Отсутствие любого пункта означает отрицательный результат. Для допуска всей машины дополнительно необходимы документы по оценке рисков, подтверждению безопасности управления, интеграции робота и соответствию воздушного ресивера установленным требованиям.
Ссылки
[1] Государственная администрация по регулированию рынка и стандартизации Китая.GB/T 41098—2021 Краны — Безопасность — Приспособления для подъема грузов. Опубликовано 2021-12-31; реализовано 2022-07-01; статус: текущий.
[2] Международная организация по стандартизации.ISO 17096:2015 Краны - Безопасность - Подъемные приспособления. На официальной странице ISO указано, что это издание было пересмотрено и подтверждено в 2026 году и остается актуальным.
[3] Открытая система национальных стандартов Государственной администрации по регулированию рынка.GB/T 32293-2015 Вакуумная технология - Выбор методов испытания на герметичность вакуумного оборудования. Опубликовано 2015-12-10; реализовано 2016-07-01; статус: текущий.
[4] Международная организация по стандартизации.ISO 4414:2010 Пневматическая гидравлика - Общие правила и требования безопасности к системам и их компонентам. На официальной странице ISO указано, что это издание было пересмотрено и подтверждено в 2021 году.
[5] Корпорация SMC.Вакуумное оборудование: выбор модели и общие меры предосторожности. Официальный справочник по выбору вакуумных компонентов, охватывающий оценку утечки, время реагирования, подтверждение давления, дроссельную заслонку и применение обратных клапанов.
[6] J. Шмальц ГмбХ.Конструкция присоски. Официальная база знаний по вакуумной технологии.
[7] J. Шмальц ГмбХ.Технические данные присоски. Официальная база знаний по вакуумной технологии.
[8] Piab AB.Погрузка-разгрузка гофрированного картона: преимущества оптимизированного регулирования давления пневматического вакуумного насоса. Официальный технический справочник по вакуумной обработке гофрированного картона.
[9] A. Тивари, Б. N. J. Персон.Физика присоски. 2019, 15: 9482–9499. Оригинальная исследовательская статья.
[10] F. Габриэль, С. Барс, М. Ромер, К. Дрёдер.Оптимизация точки захвата и соответствующее утечке проектирование энергоэффективных вакуумных систем захвата. Машины, 2021, 9(8):149. Оригинальная исследовательская статья.
[11] Piab AB.Пенопластовые захваты piCOBOT. Официальный продукт техническая страница, включая руководство по применению обратного клапана для материалов с разной пористостью.
