该项目是康涅狄格大学工程学院大四学生的最高成就。在这两学期的课程中,大四的学生在教师和行业工程师的指导下,为他们的企业赞助商解决现实世界中的工程问题。学生学习设计的原则,伦理如何影响工程决策,专业人员如何沟通思想,以及知识产权的日常影响。

设计团队赢得1英石在Uconn工程演示日的地方

三位毕业老人的学生团队,Jon Sobanski,Gary Pasile和Tashi McSweeny,最近完成了他们的Capstone项目。他们是由教师顾问Vito Moreno博士和赞助商顾问唐纳德·斯科特的思考。该项目涉及设计和构建机器,为全球航空航天供应商自动胶带零件,不是技术。PAS技术使用耐化学耐化学物质来掩模圆柱形部件,以便在电镀和阳极氧化过程中选择性地涂覆区域。

自动胶带机

在这个项目完成之前,所有的胶带应用和掩蔽都是手工完成的。万博官网手机登陆这有很多缺点,包括周期长,可重复性差,以及工人的人体工程学问题。理想情况下,PAS技术希望整个过程是全自动的,很少需要人工干预,能够高度适应不同的零件几何形状,最重要的是在操作过程中是安全的。

设计要求

Sobanski详细介绍了团队的期望:“该项目的两个主要目标是开发一个自动化流程,以改善循环时间,并减少操作员的人体工程学压力。我们还希望这个过程在零件流动、操作人员移动和零件存储方面更有效率。最后,我们希望能够容纳各种各样的圆柱形部件,以及用于各种胶带加工的替代类型。”

这台机器还必须能够在不损坏部件的情况下粘合高价值的航空部件。每个PAS技术中心平均每天需要200-250个部件进行胶带处理。大约65%的部件被认为是小的(6英寸直径或更小),手工准备每个部件大约需要2到4分钟。较大的部分(直径6英寸以上)覆盖其余的35%,并需要大约15分钟的胶带完全。该机器可接受两种不同类型的胶带:红杉GSV-1非胶粘剂和一种3M胶粘剂。机器必须能够在每个部分胶带至少2层胶带,确保电镀或阳极氧化是不需要的区域的完整覆盖。一个糟糕的应用万博官网手机登陆可能导致破裂或失败的磁带下苛刻的处理过程,这可能导致报废的部分。

这个怎么运作

所有零件的基本几何形状都是圆柱形的,但团队意识到他们的机器必须适应各种各样的零件直径和长度。这台机器使用一组可调节的滚轮在包胶过程中旋转零件。两个非从动滚子被安装到一个端板组件上,该组件可以延伸到一个直线轴承上,以适应不同的部分长度。单个主动滚轮由AutomationDirect SureStep®步进系统驱动。第二个SureStep步进轴用于定位和横向胶带分发器。Arduino是一个开源原型平台,用于产生操作SureStep系统所需的脉冲和方向信号。另一个微处理器是树莓派(一种高度集成的单板机),用于向操作员显示图形操作界面(GUI)。该GUI接受操作员输入的部分长度、部分直径、所需的部分RPM、磁带段的开始、磁带段的结束、磁带重叠百分比、磁带宽度、磁带类型和磁带层数。一旦操作员输入这些参数,GUI将这些输入转换为行业标准的g代码(变量),由Arduino执行。这些g码也可以以文本文件的形式保存到磁盘(在RasPi上)。 This allows the user to program one operation per part, and run/save it multiple times, a vital capability for cost-effective operation with low cycle times.

该设备还集成了一套Contrinex光幕和AutomationDirect的堆栈灯,以确保机器的安全,并加强与操作人员的沟通。一对Hubbell/Wiegmann外壳(与Stego冷却风扇)和一个IDEM紧急停止控制站(也来自AutomationDirect)完成控制系统。

自动胶带机

机器操作

在用户进入零件程序并单击“Go”之后,Arduino计算磁带平移电机将带卷移动到要录制部分的中心位置所需的确切步数。所有运动停止,暂时禁用光幕,并指示操作员将胶带从卷施加到零件中。

“我们选择用户在录制部分的中心应用磁带,以最小化错误。如果我们要求操作员将磁带应用于一个部分的起始边缘,就无法容纳我们希望的公差。“解释Sobanski。

一旦操作员的手清晰,就接管并开始卷起零件。该机器考虑了一部分直径,截面宽度和磁带宽度。“要简单地说出,如果磁带更薄,或者如果有更多的磁带重叠,则零件必须旋转更多。然后在Arduino中线性插值滚子距离和磁带平移距离,使它们同时达到各自的最终位置。“持续索布斯基。

一旦拍摄部分完成,所有运动都会停止第二次,操作员界面提示操作员从零件中切断磁带。完成一个自动胶带操作。如果该部件具有要录制的附加部分,则重复序列。

安全

设计中有多种安全功能。在上电时,机器需要归位循环以确定所有运动部件所在的位置。其他安全措施包括对零件RPM和饲料率的限制。PAS技术要求最多120 rpm;因此,无论用户输入如何,机器都强制了该速度限制。此外,部分翻译的饲料速率保持安全水平。如果跳闸,机器还将监控光窗帘,并将“暂停”操作。一旦拆卸阻塞,机器就会恢复正常运行。作为进一步的预防措施,软终止被编程到Arduino中,这防止了磁带翻译系统的过度行进和崩溃。

准确性和宽容

组装完最终的机器后,该团队进行了多次测试,以查看实际公差与PAS Technologies要求的公差之间的差异。对于任何想要的胶带部分,该机器目前的精确度是覆盖所需面积的99.9%。例如,在一英寸的磁带上,机器的误差只有万分之一英寸。然而,随着更长的胶带段,公差增加。为了在较大的磁带段上解决这个问题,该团队计划在计算中加入一个缩放功能,以补偿长度。

周期时间减少75%或更多

如前所述,该项目的主要目标之一是通过减少粘接部件所需的周期时间来提高作业效率。根据零件的几何形状,手工缠绕的时间从5分钟到25分钟不等。该团队定义了一个“周期”,包括:将完整的部件尺寸上传到图形用户界面中,对部件进行粘合,并在完成部件后对胶带进行剪切。经过多次测试,确定每个磁带段的自动循环时间约为90秒。然而,这个数字包括了编程零件参数所花费的时间(通常超过总时间的一半)。如果多个部分存在相同的段被胶带,平均周期时间甚至进一步减少。

PAS技术的工程经理Donald Scott,在整个设计和构建过程中与团队合作。结果对结果印象非常深刻。“该团队已达到我们为此项目设置的所有目标。我们拥有一个安全,易于使用的机器,这彻底减少了磁带零件所需的时间。最好的,因为团队已经彻底记录了这台机器,因此很容易将机器复制在商店的其他地区增加了容量。“

演示日

自动胶带机

康涅狄格大学工程学院持有年度演示日,以庆祝和评估各本科和研究生队的所有Capstone项目。2016年4月29日举行,在斯托尔斯校区的Gampel Pavilion,超过100个队伍,遍布九个工程学科并展示了他们的项目。在49个机械工程项目中,22队被授予第一个排名。Sobanski被兴高采烈地兴奋不已,在演示日活动中被识别。这意味着我们将从显示的所有惊人的Capstone项目中选择很多。“

最初发表于2016年6月8日免费的信息长