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12
'10
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REDEX
将高速光纤安置在大型复杂的结构物体上
减轻飞机重量对提高燃油效率是必要的。它不仅在成本方面非常重要，对于未来飞机不断增加的飞行距离所预计给予更长的飞行能力也是至关重要的。碳化纤维具有的高强度所承担的比率是现今主要的创新之一，但这所要的高生产率需要依赖于极其复杂的机器。Electroimpact公司已经研制出了一种非常优秀的解决方案，用以提供每分钟2000英寸（每分钟50米）的自动化光纤放置速度。这意味着一个非常精密的控制系统及非常稳定和精确的轴驱动系统。美国的Andantex公司提供了所有的关键机械组件用来驱动机械轴。
Electroimpact是一个新发展的驱动设计公司，该公司旨在成为全球飞机制造业自动化设备的首要供应商。Electroimpact开发了自动化光纤放置(AFP)技术，它使在客户端切割和增加碳化纤维条（束）的放置公差在斜面、复曲面上达到每分钟2000英寸。所有的接合处可以进行完全的双向操作并对操作员控制帮槽供应率的精确性没有影响。Electroimpact公司是一家工厂自动化并在加工解决方案上具有丰富经验的供应商。该公司的专长是将自动化技术和加工集成到协作的生产解决方案中。高技能的工程团队允许在同一时间内灵活地承担多个大型项目。这种独特的方式使得Electroimpact公司逐渐成为世界上飞机装配线的最大集成商。客户群包括世界各地的商用和军用飞机制造商。
最近的客户是美国一家大型飞机部件制造商。这家制造商制造机身、副机翼部件、航空业的复合材料和机翼。该公司的总部设在世界的航空首府堪萨斯州的威奇托，并在俄克拉荷马州的塔尔萨和麦卡莱斯特，苏格兰的普雷斯蒂克，和英格兰的Samlesbury具有额外的运营。
自动化光纤放置(AFP)机器被设计成拥有作为制造大型商用飞机结构和完全模块化的功能，可在30秒时间内快速地自动变换顶部。为了使这些大型航空零件，机械结构被控制光纤放置顶部的X，Y和Z动向（工厂标志或龙门式设计）承载重达35万磅，（175吨）和增加到0.2克的碳化纤维束（灌注碳化纤维的窄带材）被放置在多种材料形式的相同部件上，以为了最高可能的生产率（在高控制区域的1 / 4“或1 / 8”范围的束，在低控制区域1 / 2"或更广范围）：这是一个100％不弯曲，100％无接合破损且完全双向的操作。
X，Y，Z和管旋转轴在一起工作，用以让碳化纤维与正在生产部件的轮廓吻合。碳化纤维束被放置在加工成品部件形状的工具上。此外，碳化纤维将应用于不同的层次和优化成品部件强度的不同方面中。重点是碳化纤维的张力非常强，因此，所有部件的负载必须在张力下起到支持的作用。
线能够变短。X轴〜2米（6.6英尺）的行程达到全部X轴行程的长度〜30米（98.4英尺）。行程依赖于正被制造的部件。
先进的控制系统
该机器需要一个完整的切割系统和最优化进给系统，纤路和光纤放置顶部的线轴架系统的业务流程再设计。机器控制系统生产规格切割和在飞行中增加到每分钟2000英寸或更多。特别是在飞行中的高速度切割引发了一系列的问题。随着每分钟2000英寸（R）的规定速率和切割放置公差的结果是+ / - 0.050"（或0.10" 全部的[k]），及时的时机窗口如下：
T = (60 * k) / R (秒) 或,
T = (60 * 0.10) / 2000吨 = 0.003 秒。
换句话说，每分钟2000英寸，1毫秒等于0.033英寸的束位移。这表明总的切割系统精确性和重复性需要比一个典型的电脑数值控制扫描速度（4 - 8毫秒）更加好。单个组件的可重复性（例如执行器、阀门等）必须在亚毫秒范围或更好。此外，切断必须具有亚毫秒解决方案的信号通信系统。
Electroimpact公司开发了高速切割器，用以在不超过1毫秒的总切割时间内高速切割。该系统还具有非常小的可变性，使得即使在非常高的规定率下的光纤束放置精确并可重复。影响在飞行中切割和添加时间的因素，包括程序执行，输出模块的反应，螺线管阀驱动，气流及驱动机械装置的惯性反应等。这些因素都在执行期间提供了滞后或添加相对的名义信号。如果滞后是可以预测并可重复的，切割时间可以得到补偿。这些滞后还需要尽可能的减少。来自Electroimpact公司的大量开发和测试，输送和切割的滞后可变性均被减至低于1毫秒，使得最后切割或开始进程在高速度下的放置非常准确。
例如，程序逻辑控制系统（PLCs）或电脑数值控制（CNCs）的常规控制器通常对 “扫描时间”产生作用，独特的以毫秒为单位测量。输出功率驱动每一次扫描，因此限制了时间分辨率的扫描时间。具有一毫秒的延迟导致了在2000"/分钟的0.033"最后放置错误，引入了一个即使是一毫秒的控制误差在高速飞行中切割和添加将会不能被接受。电脑数值控制（CNC）运动控制与切割和添加命令的时机非常紧密的集成需要将控制时间延迟减少到最低限度。
Electroimpact已经选择使用Fanuc的“客户董事会”， 该系统能够让Electroimpact将切割和添加插入到在电脑数值控制（CNC）速度指令水平的运动轨迹中。这是日本以外的顾客董事会第一次实施，Electroimpact与Fanuc密切合作来落实特别是为了自动化光纤放置(AFP)应用的功能。控制在微秒范围引起时间延迟，这有效地消除了由于切割和添加的误差原因而导致的控制时间延迟。
Electroimpact公司的客户已经意识到由业界公认的软件供应商提供编程软件的需求将作为定期更新和维护软件的标准套件的一部分。2年来Electroimpact与CGTech成为非独家的合作企业，共同开发出了命名为“Vericut混合编程及模拟套件”的自动化光纤放置(AFP) 编程软件。
ANDANTEX的独特的解决方案
对于Electroimpact，美国的ANDANTEX面临的最困难的限制：在所有方向中结合了高速度、巨大机器装置的重量，以及具有随后和时常发生加速度的非常复杂运动。
“我们选择Andantex是因为没有企业能在扭矩和推力范围中的如此精确,” ElectroImpact公司的总工程师彼得Vogeli 解释说。
第一个问题是消除后坐力。 TwinDRIVE行李架&小齿轮驱动系统是由两个电力耦合平行装配的伺服行星减速齿轮装置所组成的。该预载系统消除了后坐力并允许伺服系统精确地控制轴的位置。
第二个问题是要确保最高刚度用以提供完美的可重复性，而不管频繁的加速度。极度刚性是由具有输出轴承增强支持的整合小齿轮的输出轴提供全方位的支撑。这种独特的REDEX ANDANTEX概念提供了抗扭转刚度特性，这在市场上是最好的，而最显着的是它提供了在其他平面（径向与轴向）的卓越刚性（**参加如果Redex能开发简图显示扭转，偏斜的径向和轴平面**）；这通常能使用高达两倍的加速率或重量的其他解决方案。独家设计结合了具有输出轴不可或缺小齿轮的坚固加强的输出轴承（实情硬化或搁置，与轴具有相同的直径）。小齿轮的节圆直径进行了优化，用以确保在扭矩传递和刚度之间从机架角度来看的最佳比率。轴承配置其本身由两个圆锥滚柱轴承，预载和宽大的特大号组成。这种轴承配置的目的是支持小齿轮尽可能地与作用力中间无空隙，从输出轴承分开小齿轮只有防松螺母的厚度。这种特殊设计提供能相当大地减少了径向偏转，这是由于整体偏离达到了60％而导致的，但这通过其它系统也很少能满意地处理好。
美国的Andantex是为线性及旋转轴变速箱、行李架及小齿轮的一站式供应商
ANDANTEX设备被安装在所有的轴上，创造了一个全世界机械机器行为的独特责任。
管旋转轴驱动着放置了碳化纤维的工具。此工具通常是由不胀钢制成，此种钢铁是具有非常低热膨胀率的钢铁类型。这点很重要，因为一旦零件已经制成，整个的组装处于一个高压蒸汽灭菌器和烘焙中，用以确保灌注碳化纤维将能矫正到它的最终状态。该工具被移除后，其余的部件是完全由碳化纤维制成的。4 KRP尺寸是6提供了精确的旋转。
- 最大值 角速度：81转/分钟
- 额定转速：25转/分钟
- 峰值扭矩：6600牛米
- 配置：（2）两个相似的驱动/轴
X轴装备了具有4个行星减速齿轮装置KRP尺寸是6，最大尺寸在REDEX ANDANTEX范围内可用。它们具有两个35米长的行李架网。
- 线速度= 51米/分钟。（2000英寸/分钟）
- 质量 = 160 吨（175吨 美国）
- 加速度 = 0.2 克
- 配置：（2）两个相似的驱动/轴
Y轴在一个双驱动配置中装备了具有2 个SRP的行星减速齿轮装置。它们被安装在5.5米的行李架上。
- 线速度= 53米/分钟。（2450英寸/分钟）
- 质量 = 14.3吨（15.7吨 美国）
- 加速度 = 0.2 克
- 配置：（1）两个相似的驱动/轴
对于次要译码器反馈信息到X轴和Y轴上，Electroimpact还使用Andantex的PDP或‘分开齿轮’用以直接从具有零后坐力的行李架上驱动译码器。该具有成本效益的解决方案是高精确度行李架和小齿轮应用的第一代“预载的双小齿轮”。 PDP是由2个地面WMH小齿轮，每半个行李架的宽度，通过专利预载系统来消除行李架和小齿轮的网状后坐力。（**PDP的图片**）PDP创新的概念是直接从提供高配置精度和具有极具竞争力预算的可重复性行李架上提供译码器反馈信息。
- X轴Mod. 10，Circ. = 500毫米
- Y轴Mod. 5，Circ. = 250毫米
最后，Andantex为X和Y轴除聚氨酯泡沫体润滑油小齿轮之外提供了Electroimpact模块10＆5螺旋状，坚硬和放置在地上的行李架，用以自动行李架加油润滑。行李架提供了在1（或者2）米区域内及设计作为连接端到端，用以创建轴所需要的长度。这意味着Andantex可以在伺服电动机和轴之间的提供全部的机械组件。
“最后，安置精确度在最大速度时等于切割精确度(+/- 0.050)。自从它们在一起工作并构成一个复杂形状后，由Redex Andantex减速器驱动的轴必须比这个数值更加的精确。我们可以估算X轴，Y轴和Z轴的精确度为安置精确度的1 / 10或+ / - 0.005（0.0125毫米），”ANDANTEX的项目经理戴夫REGIEC解释说。
最近的客户是美国一家大型飞机部件制造商。这家制造商制造机身、副机翼部件、航空业的复合材料和机翼。该公司的总部设在世界的航空首府堪萨斯州的威奇托，并在俄克拉荷马州的塔尔萨和麦卡莱斯特，苏格兰的普雷斯蒂克，和英格兰的Samlesbury具有额外的运营。
自动化光纤放置(AFP)机器被设计成拥有作为制造大型商用飞机结构和完全模块化的功能，可在30秒时间内快速地自动变换顶部。为了使这些大型航空零件，机械结构被控制光纤放置顶部的X，Y和Z动向（工厂标志或龙门式设计）承载重达35万磅，（175吨）和增加到0.2克的碳化纤维束（灌注碳化纤维的窄带材）被放置在多种材料形式的相同部件上，以为了最高可能的生产率（在高控制区域的1 / 4“或1 / 8”范围的束，在低控制区域1 / 2"或更广范围）：这是一个100％不弯曲，100％无接合破损且完全双向的操作。
X，Y，Z和管旋转轴在一起工作，用以让碳化纤维与正在生产部件的轮廓吻合。碳化纤维束被放置在加工成品部件形状的工具上。此外，碳化纤维将应用于不同的层次和优化成品部件强度的不同方面中。重点是碳化纤维的张力非常强，因此，所有部件的负载必须在张力下起到支持的作用。
线能够变短。X轴〜2米（6.6英尺）的行程达到全部X轴行程的长度〜30米（98.4英尺）。行程依赖于正被制造的部件。
先进的控制系统
该机器需要一个完整的切割系统和最优化进给系统，纤路和光纤放置顶部的线轴架系统的业务流程再设计。机器控制系统生产规格切割和在飞行中增加到每分钟2000英寸或更多。特别是在飞行中的高速度切割引发了一系列的问题。随着每分钟2000英寸（R）的规定速率和切割放置公差的结果是+ / - 0.050"（或0.10" 全部的[k]），及时的时机窗口如下：
T = (60 * k) / R (秒) 或,
T = (60 * 0.10) / 2000吨 = 0.003 秒。
换句话说，每分钟2000英寸，1毫秒等于0.033英寸的束位移。这表明总的切割系统精确性和重复性需要比一个典型的电脑数值控制扫描速度（4 - 8毫秒）更加好。单个组件的可重复性（例如执行器、阀门等）必须在亚毫秒范围或更好。此外，切断必须具有亚毫秒解决方案的信号通信系统。
Electroimpact公司开发了高速切割器，用以在不超过1毫秒的总切割时间内高速切割。该系统还具有非常小的可变性，使得即使在非常高的规定率下的光纤束放置精确并可重复。影响在飞行中切割和添加时间的因素，包括程序执行，输出模块的反应，螺线管阀驱动，气流及驱动机械装置的惯性反应等。这些因素都在执行期间提供了滞后或添加相对的名义信号。如果滞后是可以预测并可重复的，切割时间可以得到补偿。这些滞后还需要尽可能的减少。来自Electroimpact公司的大量开发和测试，输送和切割的滞后可变性均被减至低于1毫秒，使得最后切割或开始进程在高速度下的放置非常准确。
例如，程序逻辑控制系统（PLCs）或电脑数值控制（CNCs）的常规控制器通常对 “扫描时间”产生作用，独特的以毫秒为单位测量。输出功率驱动每一次扫描，因此限制了时间分辨率的扫描时间。具有一毫秒的延迟导致了在2000"/分钟的0.033"最后放置错误，引入了一个即使是一毫秒的控制误差在高速飞行中切割和添加将会不能被接受。电脑数值控制（CNC）运动控制与切割和添加命令的时机非常紧密的集成需要将控制时间延迟减少到最低限度。
Electroimpact已经选择使用Fanuc的“客户董事会”， 该系统能够让Electroimpact将切割和添加插入到在电脑数值控制（CNC）速度指令水平的运动轨迹中。这是日本以外的顾客董事会第一次实施，Electroimpact与Fanuc密切合作来落实特别是为了自动化光纤放置(AFP)应用的功能。控制在微秒范围引起时间延迟，这有效地消除了由于切割和添加的误差原因而导致的控制时间延迟。
Electroimpact公司的客户已经意识到由业界公认的软件供应商提供编程软件的需求将作为定期更新和维护软件的标准套件的一部分。2年来Electroimpact与CGTech成为非独家的合作企业，共同开发出了命名为“Vericut混合编程及模拟套件”的自动化光纤放置(AFP) 编程软件。
ANDANTEX的独特的解决方案
对于Electroimpact，美国的ANDANTEX面临的最困难的限制：在所有方向中结合了高速度、巨大机器装置的重量，以及具有随后和时常发生加速度的非常复杂运动。
“我们选择Andantex是因为没有企业能在扭矩和推力范围中的如此精确,” ElectroImpact公司的总工程师彼得Vogeli 解释说。
第一个问题是消除后坐力。 TwinDRIVE行李架&小齿轮驱动系统是由两个电力耦合平行装配的伺服行星减速齿轮装置所组成的。该预载系统消除了后坐力并允许伺服系统精确地控制轴的位置。
第二个问题是要确保最高刚度用以提供完美的可重复性，而不管频繁的加速度。极度刚性是由具有输出轴承增强支持的整合小齿轮的输出轴提供全方位的支撑。这种独特的REDEX ANDANTEX概念提供了抗扭转刚度特性，这在市场上是最好的，而最显着的是它提供了在其他平面（径向与轴向）的卓越刚性（**参加如果Redex能开发简图显示扭转，偏斜的径向和轴平面**）；这通常能使用高达两倍的加速率或重量的其他解决方案。独家设计结合了具有输出轴不可或缺小齿轮的坚固加强的输出轴承（实情硬化或搁置，与轴具有相同的直径）。小齿轮的节圆直径进行了优化，用以确保在扭矩传递和刚度之间从机架角度来看的最佳比率。轴承配置其本身由两个圆锥滚柱轴承，预载和宽大的特大号组成。这种轴承配置的目的是支持小齿轮尽可能地与作用力中间无空隙，从输出轴承分开小齿轮只有防松螺母的厚度。这种特殊设计提供能相当大地减少了径向偏转，这是由于整体偏离达到了60％而导致的，但这通过其它系统也很少能满意地处理好。
美国的Andantex是为线性及旋转轴变速箱、行李架及小齿轮的一站式供应商
ANDANTEX设备被安装在所有的轴上，创造了一个全世界机械机器行为的独特责任。
管旋转轴驱动着放置了碳化纤维的工具。此工具通常是由不胀钢制成，此种钢铁是具有非常低热膨胀率的钢铁类型。这点很重要，因为一旦零件已经制成，整个的组装处于一个高压蒸汽灭菌器和烘焙中，用以确保灌注碳化纤维将能矫正到它的最终状态。该工具被移除后，其余的部件是完全由碳化纤维制成的。4 KRP尺寸是6提供了精确的旋转。
- 最大值 角速度：81转/分钟
- 额定转速：25转/分钟
- 峰值扭矩：6600牛米
- 配置：（2）两个相似的驱动/轴
X轴装备了具有4个行星减速齿轮装置KRP尺寸是6，最大尺寸在REDEX ANDANTEX范围内可用。它们具有两个35米长的行李架网。
- 线速度= 51米/分钟。（2000英寸/分钟）
- 质量 = 160 吨（175吨 美国）
- 加速度 = 0.2 克
- 配置：（2）两个相似的驱动/轴
Y轴在一个双驱动配置中装备了具有2 个SRP的行星减速齿轮装置。它们被安装在5.5米的行李架上。
- 线速度= 53米/分钟。（2450英寸/分钟）
- 质量 = 14.3吨（15.7吨 美国）
- 加速度 = 0.2 克
- 配置：（1）两个相似的驱动/轴
对于次要译码器反馈信息到X轴和Y轴上，Electroimpact还使用Andantex的PDP或‘分开齿轮’用以直接从具有零后坐力的行李架上驱动译码器。该具有成本效益的解决方案是高精确度行李架和小齿轮应用的第一代“预载的双小齿轮”。 PDP是由2个地面WMH小齿轮，每半个行李架的宽度，通过专利预载系统来消除行李架和小齿轮的网状后坐力。（**PDP的图片**）PDP创新的概念是直接从提供高配置精度和具有极具竞争力预算的可重复性行李架上提供译码器反馈信息。
- X轴Mod. 10，Circ. = 500毫米
- Y轴Mod. 5，Circ. = 250毫米
最后，Andantex为X和Y轴除聚氨酯泡沫体润滑油小齿轮之外提供了Electroimpact模块10＆5螺旋状，坚硬和放置在地上的行李架，用以自动行李架加油润滑。行李架提供了在1（或者2）米区域内及设计作为连接端到端，用以创建轴所需要的长度。这意味着Andantex可以在伺服电动机和轴之间的提供全部的机械组件。
“最后，安置精确度在最大速度时等于切割精确度(+/- 0.050)。自从它们在一起工作并构成一个复杂形状后，由Redex Andantex减速器驱动的轴必须比这个数值更加的精确。我们可以估算X轴，Y轴和Z轴的精确度为安置精确度的1 / 10或+ / - 0.005（0.0125毫米），”ANDANTEX的项目经理戴夫REGIEC解释说。
