De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Ontwerpopdracht MEON Cursus FMT Mechatronica HvU 2004/2005 Ontwerp van een REMA Danny van Rekum Herman Steunenberg Ellart Meijer.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Ontwerpopdracht MEON Cursus FMT Mechatronica HvU 2004/2005 Ontwerp van een REMA Danny van Rekum Herman Steunenberg Ellart Meijer."— Transcript van de presentatie:

1 Ontwerpopdracht MEON Cursus FMT Mechatronica HvU 2004/2005 Ontwerp van een REMA Danny van Rekum Herman Steunenberg Ellart Meijer

2 Opdrachtomschrijving Maak een unit die de belichting van een wafer doseert, waarbij zowel positie als hoeveelheid licht moet worden gestuurd. In Z-richting wordt een scannende beweging gemaakt en in Y-richting wordt voor de scan de breedte ingesteld.

3 Ontwerpeisen Z (Scanrichting)YX Levensduur3E8 bewegingen - Contaminatie--- Scansnelheid0.5m/s-- Positienauwkeurigheid< 5µm - Bereik50 mm25 mm- Belasting omgeving--- Acceleratiebereik10 mm-- Tijdsconstante5T => 10 mm - Insteltijd-25 mm/10s- Lichtonderbreking--0.5 mm Buitenafmetingen150 mm160 mm100 mm Belicht oppervlak30 mm60 mm- Blad-overlap00- Minimale spleet-10 mm- Licht golflengte365 nm Lichtvermogen0.5 W/mm 2

4 Grafische voorstelling Y=160mm Z=150mm 30+5mm 60mm 10mm acceleration 30+5mm 10mm acceleration 25+5mm 10mm acceleration

5 Vastlegging van vrijheidsgraden Y X Z Y-bladen Vrijgegeven translatie Vrijgegeven rotatie Vastgelegde translatie Vastgelegde rotatie Y X Z Z-bladen Y-bladen: Thermische uitzetting in Z vrijgeven Aandrijfrichting in Y vrijgeven Z-bladen: Thermische uitzetting in Y vrijgeven Aandrijfrichting in Z vrijgeven

6 Keuze matrix

7 Luchtlager scanbladen Lucht uit Lucht in Lucht uit Lucht in

8 Luchtlager Y

9 Luchtlagers Lucht lager Y1 Lucht lager Z2Lucht lager Z1 0,5 mm

10 Thermische uitzetting Let erop dat uitzetting niet tot verplaatsing of rotatie leidt dL= L * dT * α alu dL= 80 mm * 60K * 8.2E-6 /K = 0,03984 mm Stijfheid van de veer moet lager zijn dan de lagerstijfheid. Hiermee word voorkomen dat de constructie overbepaald is. Overbepaaldheid opgeheven, ingeboet op kantelstijfheid

11 Koeling Gebruik van buigstijfheid ter compensatie van de zwaartekracht ½ F z- comp FzFz In Uit Koeling d.m.v. water, liter/sec. Temperatuur uitgaand water: 82 °C Gemiddelde temperatuur: 52 °C

12 Uitvoering gaslager De diameter van de as bepaalt voor een groot deel de stijfheid van het lager. Het lijkt dus goed een zo dik mogelijke as te kiezen. Hiermee neemt echter ook de diameter van de lagerbus toe en dus de massa. Lucht wordt door as geblazen, hierdoor zijn geen slangen nodig om de luchtlagers te voeden. Door de openingen van het lager op een gunstige plaats te leggen kan het lager verplaatsen zonder dat de uitstroom opening in de as vrij komt.

13 Enkelvoudig radiaal gaslager (tribologie.nl) p s /p a =6 <10 K B/D=1.8 = Pa.s D= m k p = m 2 R =287 c= mT=293 F * s=10.4 mm S=10.5 N/µm M = kg/s F=21M =0.08liter/min. Solve: animation of pressure distribution S=F/e [N/µm] e=zakking tgv load Berekening luchtlager Symbols (reference)(reference) BBearing width[m] DShaft diameter[m] cradial clearance ()R)[m] psps pressure supply[bar] papa atmospheric pressure[bar] kpkp permeability[m 2 ] eccentricity ratio e/c[ - ] eeccentricity[m] sthickness porous ring[m] gas viscosity[Pas] FLoad[N] F*F* Load number F/ A(p s -p a ), A=BD[ - ] Mgas flow [kg/s ] SStiffness coëfficiënt = F/e [N/m ] $pressure ratio =0.5[ - ],relative eccentricity e/c=0.5[ - ]

14 Massa en krachten Massa blad + 2 geleidingen: H=55mm, B=65mm, T=10mm Dichtheid Al 2 O 3 : 4*10 3 Kg/m 3 V=21*10 3 mm 3 => 83 gram Water: 12 gram 2 geleiding: 10 x 8 x 65 => m = 30 gr/st Totaal: 155 gram Scanbladen bewegen in Z, dit houdt in dat ze in het ergste geval tegen de zwaartekracht in moeten versnellen. F Valversnelling : 0.2kg * 9.81 m/s 2 = 2N Versnelling: in 2T van 10 mm, van 0 tot 0.5 m/s Eenparig: 500 mm/s in 4 mm s=1/2 v t 2 => = 1/2*0.5*t 2 => t = s s = ½ a t 2 => 0.01 = ½ a = a = 125 m/s 2 Benodigde kracht om lineair te versnellen: F trek = m*a + F Valversnelling = 125 m/s 2 * 0.2 kg = 25 N + 2 N = 27 N Extra massa: -Opnemer liniaal -Band -Bandbevestiging -Koelslangen

15 Benodigde lagerstijfheid Voor de zekerheid is de massa van het blad 200 gr gekozen en de versnelling lineair. Met de gevonden trekkracht en de momentenstelling is een lagerstijheid van 68,7 N/1 µm nodig. 27 N 80mm 55mm 70mm M 1 =27*70 = 1890 Nmm F 1 =1890/(55/2) / 2 = 68,7 N M 2 =27*0 = 0 Nmm F 2 = 0/(55/2) = 0 N F2F2 M1M1 F1F1 Doordat er buiten het zwaartepunt wordt getrokken ontstaat er een moment op de lagers. De kracht die nuop de hoek van het lager ontstaat moet de lagerstijfheid kunnen opvangen. Met de gegeven lagerstijfheid leidt dit tot een rotatie van het lagerblad van: x F1 = F1/S = 68,7 / 87 = 0,78 μm x F2 = F2/S = 0 / 87 = 0 μm Dit leid tot een scheefstand over de opening (60mm) van: (0,78 + 0) * 60 / 80 = 0,59 μm per scanblad

16 Snaaraandrijving Is 180 graden omwikkeling voldoende om de versnellingskrahcten op te kunnen nemen? σ trek σ buig =d/D F trek D wiel σ buig d draad De rek die optreedt in de band is: L = 250mm E = 117E3 N/mm 2 A = 0.05 x 2 = 0.1mm 2 C band = E*A / L = 46.8 N/mm Rek = F versnelling / c band = 26N / 46.8N/mm = 0.556mm

17 Vastlegging van vrijheidsgraden Ontkoppelen aanhechting band op bladen – 2x torderen, je behoud je oppervlak – Insnoering geeft te hoge spanningen

18 Bandwiel 30mm 6mm 26mm 3mm 8mm 10mm 3mm Traagheid wiel: J holle cininder = 1/12 m (3R 2 + 3r 2 + L 2 ) Materiaal Al: c = 2.7E-6 g/mm 3 V1= ¼ pi (D 2 – d 2 ) = ¼ pi (30 2 – 26 2 ) = 1759 M=4.75gram J1=1990 V2= ¼ pi (D 2 – d 2 ) = ¼ pi (30 2 – 26 2 ) = 1441 M=3.89gram J2=701 V3= ¼ pi (D 2 – d 2 ) = ¼ pi (30 2 – 26 2 ) = 346 M=0.93gram J3=25 Mtot =(V1+V2+V3)*ρ= 9.57g Jtot = 2716 gmm 2

19 Materiaalkeuze Bij buigen en trekken aan dezelfde snaar moet voorkomen worden dat de maximale spanning wordt overschreden door de som van de buig- en trekspanning. Uitgaande van de formule: F max = σ toelaatbaar * t * b – t 2 * b * E/D wordt de over te brengen trekkracht F bij gegeven roldiameter en bandbreedte maximaal als: σ buig = σ trek = σ toel / 2 Voor maximale trekkracht: F trek = σ trek * A => maximale σ voor een minimaal oppervlak Voor een zo klein mogelijke roldiameter: t/D = ε = σ buig / E => D = t * E / σ buig => Een grote σ en een kleine E Uit de tabel hiernaast blijkt dat de kleinste E /σ van deze drie materiaalsoorten met verenstaal wordt bereikt: 132 Titanium wijkt er niet veel van af met 154 Tabelwaarden verkregen bij

20 Motortype

21 Motormontage 50mm 44.6mm Koppel van motor wordt opgenomen in omgezette bladveer Vastleggen rotatie GPA16A 29:1 + RE-max W 21V

22 20-SIMulatieen conclusie


Download ppt "Ontwerpopdracht MEON Cursus FMT Mechatronica HvU 2004/2005 Ontwerp van een REMA Danny van Rekum Herman Steunenberg Ellart Meijer."

Verwante presentaties


Ads door Google