Προσαρμοστικές στρατηγικές βελτιστοποίησης σχεδιασμού και απόδοσης των αμορτισέρ αέρα του αέρα στον τομέα του εξοπλισμού ακριβείας

Στον τομέα της βιομηχανικής αυτοματοποίησης και της κατασκευής υψηλής τεχνολογίας, η επιχειρησιακή σταθερότητα του εξοπλισμού καθορίζει άμεσα την ακρίβεια του προϊόντος και την αποτελεσματικότητα της παραγωγής. Ως βασικό στοιχείο για την καταστολή της μετάδοσης των κραδασμών, η απόδοση του συστήματος απορρόφησης σοκ είναι ιδιαίτερα κρίσιμη. Παρόλο που οι παραδοσιακοί αμορτισέρ της άνοιξης μετάλλων έχουν πλεονεκτήματα κόστους, οι αδυναμίες τους σε απομόνωση κραδασμών χαμηλής συχνότητας, προσαρμοστικότητα φορτίου και σίγαση τους καθιστούν όλο και περισσότερο ανίκανοι να ανταποκριθούν στις αυστηρές απαιτήσεις του εξοπλισμού ακριβείας, όπως οι μηχανές λιθογραφίας ημιαγωγών, τα όργανα μέτρησης λέιζερ και οι βιοφαρμακευτικοί. Βασιζόμενοι στη μοναδική αρχή λειτουργίας της "ελαστικότητας αερίου", οι αμορτισέρ της άνοιξης του αέρα επιτυγχάνουν δυναμική απορρόφηση σοκ μέσω της προσαρμογής του πεπιεσμένου αέρα και έχουν γίνει σταδιακά το προτιμώμενο διάλυμα απορρόφησης σοκ για εξοπλισμό ακριβείας. Ωστόσο, η προσαρμοστική βελτιστοποίηση σχεδιασμού και απόδοσης τους απαιτεί ακόμα σε βάθος εξερεύνηση σε συνδυασμό με τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού.
1. Διαστάσεις ειδικής απαίτησης του εξοπλισμού ακριβείας για απορροφητές σοκ
Η ζήτηση απορρόφησης σοκ του εξοπλισμού ακριβείας δεν είναι απλώς "μείωση των κραδασμών", αλλά επικεντρώνεται σε τρεις πυρήνες: "ακρίβεια απομόνωσης κραδασμών", "περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα" και "μακροπρόθεσμη σταθερότητα". Συγκεκριμένα, μπορεί να αναλυθεί στα ακόλουθα τέσσερα σημεία:

1. Απαίτηση απομόνωσης κραδασμών χαμηλής συχνότητας: Ο περισσότερος εξοπλισμός ακριβείας (όπως ο εξοπλισμός επεξεργασίας πλακιδίων ημιαγωγών) είναι εξαιρετικά ευαίσθητος σε δονήσεις χαμηλής συχνότητας 1-10Hz. Τέτοιες δονήσεις προκαλούν εύκολα αποκλίσεις μετατόπισης συστατικών και επηρεάζουν την ακρίβεια επεξεργασίας. Η αποτελεσματικότητα απομόνωσης των κραδασμών των παραδοσιακών απορροφητών σοκ σε αυτή τη ζώνη συχνοτήτων είναι συνήθως μικρότερη από 60%, ενώ οι αμορτισέρ της άνοιξης του αέρα πρέπει να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της απομόνωσης των κραδασμών σε περισσότερο από 85% μέσω του διαρθρωτικού σχεδιασμού για την κάλυψη των απαιτήσεων λειτουργίας του εξοπλισμού.
2. Δυναμική προσαρμοστικότητα φορτίου: Ορισμένος εξοπλισμός (όπως ο αυτοματοποιημένος εξοπλισμός δοκιμών) έχει δυναμικές αλλαγές φορτίου κατά τη διάρκεια της λειτουργίας (όπως η επέκταση και η συστολή του ρομποτικού βραχίονα, ο χειρισμός των τεμαχίων). Ο απορροφητής σοκ πρέπει να ανταποκριθεί στις διακυμάνσεις του φορτίου σε πραγματικό χρόνο για να αποφευχθούν οι δευτερεύουσες δονήσεις που προκαλούνται από ξαφνικές αλλαγές ακαμψίας. Για παράδειγμα, στη διαδικασία ανάδευσης των ζυμωτών στο βιοφαρμακευτικό πεδίο, το εύρος αλλαγής φορτίου μπορεί να φτάσει το 30% του ονομαστικού φορτίου και το ελατήριο αέρα πρέπει να πραγματοποιήσει την αυτο-προσαρμογή της δυσκαμψίας μέσω ενός συστήματος ρύθμισης πίεσης.
3. Περιβαλλοντική ανοχή: Ο εξοπλισμός ακριβείας βρίσκεται συχνά σε ειδικά εργασιακά περιβάλλοντα, όπως οι απαιτήσεις χωρίς σκόνη των ηλεκτρονικών εργαστηρίων, το διαβρωτικό περιβάλλον αερίου των χημικών εργαστηρίων και η κατάσταση λειτουργίας χαμηλής θερμοκρασίας της -20℃σε εργαστήρια δοκιμών χαμηλής θερμοκρασίας. Αυτό απαιτεί το υλικό της κάψουλας (όπως το καουτσούκ νιτριλίου, φθοροκούδας) του απορροφητή του ελατηρίου του αέρα για να έχει τα χαρακτηριστικά της αντοχής στη διάβρωση, την αντοχή σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία και τη χαμηλή απόρριψη σκόνης. Ταυτόχρονα, τα μεταλλικά συστατικά πρέπει να υποβληθούν σε θεραπεία με επίστρωση χρωμίου ή παθητικοποίησης για να αποτρέψει τη σκουριά να επηρεάσει την απόδοση σφράγισης.
4. Απαίτηση λειτουργίας χαμηλού θορύβου: Ο ιατρικός εξοπλισμός (όπως τα όργανα πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού) και τα μέσα εργαστηριακής ανάλυσης έχουν εξαιρετικά αυστηρούς περιορισμούς στον θόρυβο λειτουργίας (συνήθως απαιτούν ≤50dB). Οι αμορτισέρ του ελατηρίου του αέρα πρέπει να αποφεύγουν πρόσθετο θόρυβο που προκαλείται από τη διαρροή αερίου και την τριβή των εξαρτημάτων και ταυτόχρονα μειώνει την επίδραση ενίσχυσης θορύβου κατά τη μετάδοση των κραδασμών βελτιστοποιώντας τη δομή του αερόσακου.

1. Δομική βελτιστοποίηση: χαρακτηριστικά δόνησης εξοπλισμού αντιστοίχισης εξοπλισμού
   • Σχεδιασμός δομής αερόσακων: Σύμφωνα με την κύρια κατεύθυνση κραδασμών του εξοπλισμού (κάθετη, οριζόντια ή σύνθετη δόνηση), επιλέξτε μια δομή μονού αερόστατου, διπλής αεροπορίας ή πολλαπλών αεροσκαφών. Για παράδειγμα, για τις μηχανές κοπής λέιζερ που κυριαρχούν από κάθετη δόνηση, υιοθετείται μια δομή με διπλή αεροπορική δομή, η οποία μπορεί να επεκτείνει την κατακόρυφη προσαρμογή της ακαμψίας σε 0,5-5kN / m για να καλύψει τις ανάγκες απορρόφησης σοκ των διαφορετικών σταδίων επεξεργασίας. Για τις μηχανές λιθογραφίας ημιαγωγών με σύνθετους κραδασμούς, υιοθετείται μια συνδυασμένη δομή "κατακόρυφου αερόσακου + οριζόντιου αποσβεστήρα" και η οριζόντια απόδοση απομόνωσης των κραδασμών μπορεί να φτάσει περισσότερο από 90%.
   • Προσαρμοσμένη διεπαφή εγκατάστασης: Λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς χώρου εγκατάστασης του εξοπλισμού ακριβείας (για παράδειγμα, το επιφυλακτικό ύψος εγκατάστασης στο κάτω μέρος κάποιου εξοπλισμού είναι μόνο 50mm), είναι απαραίτητο να σχεδιάσουμε εξαιρετικά λεπτές πηγές αέρα (με ελάχιστο ύψος 30mm). Ταυτόχρονα, υιοθετούνται διάφορες μορφές διασύνδεσης όπως ο τύπος φλάντζας και ο τύπος νήματος για να εξασφαλιστεί η στενή προσαρμογή με τη βάση του εξοπλισμού και να αποφευχθεί οι αποκλίσεις μετάδοσης των κραδασμών που προκαλούνται από κενά εγκατάστασης.
2. Επιλογή υλικού: Εξισορρόπηση της απόδοσης και της περιβαλλοντικής προσαρμογής
   • Επιλογή υλικού αερόσακου: Υλικά οθόνης σύμφωνα με το περιβάλλον λειτουργίας εξοπλισμού. Οι αερόσακοι από καουτσούκ νιτρίλιο είναι κατάλληλοι για γενικά βιομηχανικά περιβάλλοντα (εύρος θερμοκρασίας: -10℃-80℃) και να έχουν καλή ελαστικότητα και αντίσταση στη φθορά. Οι αερόσακοι του φθοροτεμβούλου είναι κατάλληλοι για διαβρωτικά περιβάλλοντα (όπως χημικά εργαστήρια), μπορούν να αντέξουν σε ισχυρό οξύ και αλκαλική διάβρωση και ταυτόχρονα επεκτείνονται το εύρος προσαρμογής θερμοκρασίας σε -20℃-120℃; Για περιβάλλοντα χωρίς σκόνη (όπως ηλεκτρονικά εργαστήρια), πρέπει να χρησιμοποιείται ειδικό καουτσούκ με ομαλή επιφάνεια και χαμηλή απόρριψη σκόνης και να υποβληθεί σε θεραπεία χωρίς σκόνη για να αποφευχθεί η ρύπανση της σκόνης του εξοπλισμού.
   • Μεταλλικό υλικό: Τα μεταλλικά εξαρτήματα όπως οι επάνω και κατώτερες πλάκες κάλυψης και οι ράβδοι εμβόλου είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα (όπως 304, 316L) και υποβάλλονται σε θεραπεία στίλβλευσης και παθητικοποίησης, η οποία όχι μόνο βελτιώνει την αντίσταση στη διάβρωση αλλά και μειώνει τον θόρυβο που παράγεται από την τριβή των συστατικών. Για εξοπλισμό με μεγάλα φορτία (όπως εργαλεία βαριάς ακρίβειας), ο χάλυβας κράματος υψηλής αντοχής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξασφαλιστεί ότι η μέγιστη χωρητικότητα που φέρει φορτίο μπορεί να φτάσει περισσότερο από 50k
3. Σύστημα ελέγχου: Πραγματοποίηση δυναμικής προσαρμογής απόδοσης
   • Σύστημα ρύθμισης πίεσης: Εξοπλισμένο με βαλβίδα ρύθμισης της πίεσης αέρα υψηλής ακρίβειας (με ακρίβεια ± 0,01MPa) και αισθητήρα πίεσης, παρακολουθεί την αλλαγή πίεσης στον αερόσακο σε πραγματικό χρόνο και ρυθμίζει αυτόματα την πίεση του αέρα ανάλογα με την διακύμανση του φορτίου εξοπλισμού για να πραγματοποιήσει την αυτο-προσαρμογή της ακαμψίας. Για παράδειγμα, όταν ο ρομποτικός βραχίονας του αυτοματοποιημένου εξοπλισμού δοκιμής επεκτείνεται, το φορτίο αυξάνεται, ο αισθητήρας πίεσης τροφοδοτεί πίσω ένα σήμα στο σύστημα ελέγχου και η βαλβίδα ρύθμισης της πίεσης του αέρα αυξάνει αυτόματα την πίεση του αέρα για να βελτιώσει την ακαμψία του αερόσακου και να αποφεύγει την κλίση του εξοπλισμού. Όταν ο ρομποτικός βραχίονας αποσύρεται, η πίεση του αέρα μειώνεται αυτόματα για να αποκαταστήσει την κατάσταση χαμηλής έντασης και να εξασφαλίσει την επίδραση απορρόφησης σοκ.
   • Παρακολούθηση και ανατροφοδότηση κραδασμών: Ενσωματώστε έναν αισθητήρα επιτάχυνσης και μια μονάδα απόκτησης δεδομένων για τη συλλογή δεδομένων δόνησης εξοπλισμού (όπως συχνότητα κραδασμών και πλάτος) σε πραγματικό χρόνο. Το σύστημα ελέγχου αναλύει την τάση των κραδασμών. Εάν η δόνηση υπερβαίνει το όριο καθορισμού (όπως το εύρος> 0,1mm), η πίεση του αέρα ρυθμίζεται αυτόματα ή ενεργοποιείται ένας συναγερμός για να υπενθυμίσει στο προσωπικό να ελέγξει την ανωμαλία του εξοπλισμού και να διασφαλίσει ότι το σύστημα απορρόφησης σοκ είναι πάντα στην καλύτερη κατάσταση εργασίας.

1. Προσομοίωση: Πρόβλεψη του αποτελέσματος απορρόφησης σοκ εκ των προτέρων
   Στο στάδιο του σχεδιασμού, το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων (όπως το ANSYS, ABAQUS) χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός συζευγμένου μοντέλου κραδασμών του απορροφητή του ελατηρίου του αέρα και του εξοπλισμού και την προσομοίωση των χαρακτηριστικών μετάδοσης των κραδασμών υπό διαφορετικές συνθήκες εργασίας. Για παράδειγμα, στον σχεδιασμό απορρόφησης σοκ των μηχανών λείανσης ακριβείας, ο ρυθμός μετάδοσης των κραδασμών κάτω από διαφορετικές πιέσεις αερόσακων αναλύεται μέσω προσομοίωσης για τον προσδιορισμό των βέλτιστων παραμέτρων πίεσης αέρα (για παράδειγμα, σε 0,3MPa, η απόδοση απομόνωσης των κραδασμών στη ζώνη συχνοτήτων 1-10Hz μπορεί να φτάσει το 92%), αποφεύγοντας το μεταγενέστερο κόστος δοκιμής και θραύσματος. Ταυτόχρονα, ο αντίκτυπος των ακραίων περιβαλλόντων (όπως η υψηλή θερμοκρασία και η χαμηλή θερμοκρασία) στην απόδοση του υλικού προσομοιώνεται για την πρόβλεψη της μακροπρόθεσμης σταθερότητας του απορροφητή κραδασμών και την εξασφάλιση της αξιοπιστίας του σχεδίου σχεδιασμού.
2. Επαλήθευση δοκιμής: Η εξασφάλιση της απόδοσης πληροί τα πρότυπα
   • Δοκιμή εργαστηριακής απόδοσης: Στην πλατφόρμα δοκιμής απόδοσης απορρόφησης σοκ, προσομοιώστε τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας του εξοπλισμού και τους δείκτες κλειδιού δοκιμής του απορροφητή του ελατηρίου του αέρα, όπως η απόδοση απομόνωσης των κραδασμών, το εύρος προσαρμογής της δυσκαμψίας και το επίπεδο θορύβου. Για παράδειγμα, εφαρμόστε 1-50Hz ημιτονοειδείς κραδασμούς μέσω ενός πίνακα κραδασμών, μετρήστε την αλλαγή πλάτους πριν και μετά την απορρόφηση σοκ και επαληθεύστε εάν η αποτελεσματικότητα της απομόνωσης των κραδασμών πληροί τις απαιτήσεις του εξοπλισμού. Δοκιμάστε την τιμή θορύβου του απορροφητή κραδασμών κατά τη διάρκεια της λειτουργίας σε ένα σίγαση εργαστηρίου για να εξασφαλίσετε τη συμμόρφωση με τα πρότυπα χαμηλού θορύβου.
   • Επιτόπια ανάθεση και βελτιστοποίηση: Αφού εγκαταστήσετε τον απορροφητή σοκ στον πραγματικό εξοπλισμό, διεξάγετε επιτόπια λειτουργία και τελειοποιήστε τις παραμέτρους σύμφωνα με τα δεδομένα λειτουργίας του εξοπλισμού (όπως η ακρίβεια επεξεργασίας, τα δεδομένα παρακολούθησης των κραδασμών). Για παράδειγμα, μετά την εγκατάσταση του απορροφητή του ελατηρίου του αέρα στη μηχανή λιθογραφίας ενός εργοστασίου ημιαγωγών, διαπιστώθηκε ότι η οριζόντια δόνηση εξακολουθεί να υπερβαίνει το επιτρεπόμενο εύρος. Με την αύξηση του συντελεστή απόσβεσης του οριζόντιου αποσβεστήρα (προσαρμοσμένο από 500n · S / m έως 800n · s /m), το οριζόντιο εύρος ελέγχθηκε τελικά εντός 0,05mm, πληρούν τις απαιτήσεις ακρίβειας επεξεργασίας δίσκων.
3. Σχεδιασμός συντήρησης: Επέκταση της διάρκειας ζωής
   • Βελτιστοποίηση δομής στεγανοποίησης: Υιοθετήστε ένα δακτύλιο διπλής σφραγίδας (όπως ο δακτύλιος δακτυλίου O-δακτυλίου O) για να αποφευχθεί η διαρροή αερίου και η σκόνη να εισέλθουν στον αερόσακο. Ταυτόχρονα, επιλέξτε υλικά στεγανοποίησης ανθεκτικών στη γήρανση για να επεκτείνετε τη διάρκεια ζωής των τμημάτων σφράγισης σε περισσότερα από 5 χρόνια. Χρησιμοποιήστε την τεχνολογία συγκόλλησης υπερήχων στη σύνδεση μεταξύ του αερόσακου και της πλάκας κάλυψης για να βελτιώσετε την απόδοση σφράγισης και να αποφύγετε τα προβλήματα διαρροής που προκαλούνται από τη γήρανση της παραδοσιακής διαδικασίας συγκόλλησης.
   • Σχεδιασμός δομής εύκολης συντήρησης: Σχεδιασμός ευάλωτων εξαρτημάτων όπως βαλβίδες ρύθμισης της πίεσης αέρα και αισθητήρες πίεσης σε αρθρωτές δομές για γρήγορη αντικατάσταση. Διατηρήστε παράθυρα παρατήρησης και διεπαφές ανίχνευσης πίεσης στο κέλυφος απορρόφησης σοκ, έτσι ώστε το προσωπικό να μπορεί να ελέγχει οπτικά την κατάσταση του αερόσακου και να ανιχνεύει τακτικά την πίεση του αέρα. Η συντήρηση μπορεί να ολοκληρωθεί χωρίς να αποσυναρμολογείται ο εξοπλισμός, μειώνοντας το χρόνο διακοπής του εξοπλισμού.

1. Δομικός σχεδιασμός: Υιοθετείται μια συνδυασμένη δομή των "κατακόρυφων διπλών αερόσακων + οριζόντιων αποσβεστήρων". Οι κατακόρυφοι αερόσακοι σχεδιάζονται σε εξαιρετικά λεπτό τύπο (με ύψος 40mm) για να προσαρμοστούν στον χώρο εγκατάστασης των 50mm στο κάτω μέρος της μηχανής λιθογραφίας. Οι οριζόντιοι αποσβεστήρες υιοθετούν μια υδραυλική δομή και ο συντελεστής απόσβεσης μπορεί να ρυθμιστεί στην περιοχή των 300-1000N · S / m για να καταστέλλει ειδικά οριζόντια δόνηση.
2. Επιλογή υλικού: Οι αερόσακοι είναι κατασκευασμένοι από ειδικό καουτσούκ νιτρίλιο χωρίς σκόνη και η επιφάνεια υποβάλλεται σε θεραπεία χωρίς σκόνη. Τα μεταλλικά συστατικά είναι κατασκευασμένα από ανοξείδωτο χάλυβα 316L και γυαλισμένα και παθητικοποιημένα για να αποφευχθεί η ρύπανση της σκόνης και η σκουριά. Οι σφραγίδες είναι κατασκευασμένες από υλικό Fluororubber για να αντέξουν τη διακύμανση της θερμοκρασίας του εργαστηρίου σταθερής θερμοκρασίας και να εξασφαλίσουν την απόδοση σφράγισης.
3. Σύστημα ελέγχου: Εξοπλισμένο με σύστημα ρύθμισης πίεσης υψηλής ακρίβειας (με ακρίβεια ± 0.005MPa) και μονάδα παρακολούθησης κραδασμών, η οποία συλλέγει τα δεδομένα αλλαγής φορτίου και κραδασμών κατά τη διάρκεια της μετακίνησης της σκηνής σε πραγματικό χρόνο και προσαρμόζει αυτόματα την πίεση αέρα του αερόσακου (χρόνος απόκρισης ρύθμισης ≤0.5s) για να εξασφαλίσει την αυτοκαταστροφή. Όταν το εύρος κραδασμών υπερβαίνει τα 0,05mm, ενεργοποιείται ένας ακουστικός οπτικός συναγερμός για να υπενθυμίσει στο προσωπικό να ελέγξει.

Μετά την εφαρμογή αυτού του συστήματος, η επιτόπια επαλήθευση δοκιμής δείχνει ότι η αποτελεσματικότητα απομόνωσης των κραδασμών χαμηλής συχνότητας των 1-5Hz φθάνει το 93%, η κλίση του εξοπλισμού κατά τη διάρκεια της μετακίνησης του σταδίου είναι ≤0,01 ° και ο θόρυβος λειτουργίας είναι ≤45dB, η οποία πληροί πλήρως τις απαιτήσεις απορρόφησης σοκ της μηχανής λιθογραφίας 7nm. Σε σύγκριση με το παραδοσιακό σύστημα απορρόφησης μεταλλικού ελατηρίου, η απόδοση επεξεργασίας εξοπλισμού αυξήθηκε κατά 8%.
5. Συμπέρασμα
Καθώς ο εξοπλισμός ακριβείας αναπτύσσεται προς την "υψηλότερη ακρίβεια, τις πιο πολύπλοκες συνθήκες εργασίας και τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής", ο προσαρμοστικός σχεδιασμός και η βελτιστοποίηση της απόδοσης των αμορτισέρ της άνοιξης του αέρα θα γίνουν ένας βασικός σύνδεσμος για τη βελτίωση της λειτουργικής σταθερότητας του εξοπλισμού. Στο μέλλον, είναι απαραίτητο να συνδυαστούν περαιτέρω οι έξυπνες τεχνολογίες (όπως η πρόβλεψη δόνησης και η απομακρυσμένη λειτουργία και η συντήρηση) για την πραγματοποίηση της προσαρμογής και της πρόβλεψης σφαλμάτων του συστήματος απορρόφησης σοκ. Ταυτόχρονα, διερευνήστε νέα υλικά (όπως το καουτσούκ που ενισχύεται με γραφένιο) για τη βελτίωση της περιβαλλοντικής αντίστασης και της διάρκειας ζωής του απορροφητή κραδασμών και παρέχετε πιο αξιόπιστα διαλύματα απορρόφησης σοκ για την αναβάθμιση του εξοπλισμού στους τομείς της παραγωγής ακριβείας, της ιατρικής θεραπείας και των ηλεκτρονικών.