לפוסטר מברג מומנט בעל סגירה "רכה" לחץ כאן

Comments

Transcription

לפוסטר מברג מומנט בעל סגירה "רכה" לחץ כאן
‫מברג מומנט בעל סגירה "רכה"‬
‫‪No click type torque screwdriver‬‬
‫הלקוח‬
‫שלמה נזר‬
‫חברת "רפאל"‬
‫פרויקט תכן מוצר חדש – ‪034353/4‬‬
‫אלכסי נרדיוז'ב‪ ,‬איגור חוחוטקין‪ ,‬גרשון אליאסוב‬
‫המנחה‬
‫ד"ר יורם קירזון‬
‫תיאור המוצר ‪ /‬הפרויקט‬
‫תקציר‬
‫בחברת "רפאל" משתמשים במברג מומנט מתכוונן (‪ )Torque screwdriver‬לסגירת ברגים במומנט‬
‫מבוקר במכלולים אופטיים עדינים‪.‬‬
‫סוג זה של מברג‪ ,‬כאשר מגיע למומנט הרצוי משמיע נקישות‪ ,‬הנובעות מקפיצות של המנגנון‪.‬‬
‫קפיצות אלה עלולות לגרום לסטיות בלתי מבוקרות במומנט ההידוק ולפעמים גם לנזק אחר במערכות‬
‫עדינות‪.‬‬
‫הלקוח מעוניין במברג מומנט מכני )‪ (Manual torque screwdriver‬אשר יהיה בעל סגירה "רכה"‪,‬‬
‫כלומר ללא נקישות‪.‬‬
‫מעגל חשמלי‬
‫להדלקת נורית‬
‫לד‬
‫דרישות הלקוח ‪ /‬הפונקציות ‪ /‬מטרות הפרויקט‬
‫ידית‬
‫דרישות הפרויקט‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫נדרש לפתח מברג מומנט מתכוונן בעל סגירה "רכה" (שלא משמיע נקישות)‪.‬‬
‫גודל המומנטים המבוקשים‪. ]Nm] 3.6 ,2.4 ,1.8 ,1.2 ,0.8 ,0.6 , 0.4 :‬‬
‫דיוק של ‪.6%‬‬
‫מנגנון מכני בלבד‪.‬‬
‫תבריג ימני בלבד‪.‬‬
‫מומנט פתיחה לפחות פי ‪ 1.5‬ממומנט הסגירה‪.‬‬
‫החלפת ראשים בעזרת מתאם תקני‪.‬‬
‫אטימות ברמה ‪. 65IP‬‬
‫סביבת עבודה‪ :‬חדר נקי‪.‬‬
‫עיצוב מוצר אסתטי‪.‬‬
‫הוראות תפעול פשוטות‪.‬‬
‫תיקון המוצר ניתן לביצוע תוך ‪ 48‬שעות לכל היותר‪.‬‬
‫קפיץ‬
‫הפתרון הנבחר מבוסס על מוט מרכזי הממוסב ע"י שני מסבים כדוריים בתוך‬
‫מעין צינור שהוא ידית המברג ‪.‬‬
‫על המוט כרוך קפיץ פיתול בעל כ‪ 40-‬כריכות אשר מחובר בקצה אחד למוט‬
‫ובקצה שני לידית ‪.‬‬
‫מוט‬
‫כיול המברג למומנט סגירה מבוקש מתבצע בשני שלבים ‪:‬‬
‫א‪ .‬מותחים את קפיץ הפיתול למומנט המבוקש ע"י סיבוב המוט ביחס‬
‫לידית בשיעור ידוע מראש‪.‬‬
‫ב‪ .‬נועלים את המצב היחסי שנוצר בעזרת מעצור חד‪-‬כיווני בין המוט והידית ‪.‬‬
‫מעצור זה מונע מהקפיץ להשתחרר אבל מאפשר מתיחת יתר ‪.‬‬
‫האתגרים‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫בזמן סגירת בורג ‪ ,‬סיבוב הידית מעביר את המומנט המופעל למוט ‪ ,‬דרך הקפיץ המתוח ‪,‬‬
‫והמוט מעביר את המומנט לבורג ‪.‬‬
‫גיבוש פתרון מעשי למבנה של מברג בעל סגירה "רכה"‪.‬‬
‫השגת טווח מומנטים לפי דרישות הלקוח‪.‬‬
‫גודל מברג סביר‪.‬‬
‫משקל מברג סביר‪.‬‬
‫השגת דיוק של ‪ 6%‬מהערך המכוון‪.‬‬
‫כאשר מומנט הסגירה מגיע למעט מעל הערך המכויל ‪ ,‬נוצרת מתיחת יתר הגורמת לנתק‬
‫במעצור‪ ,‬ולסיבוב קל בין הידית והמוט ‪.‬‬
‫תזוזה יחסית זו גורמת ‪ ,‬באמצעות מיקרו‪-‬מפסק ‪ ,‬להדלקת נורית לד המורה למשתמש‬
‫שהגיע למומנט הנדרש ‪.‬‬
‫רקע תיאורטי ‪ /‬מודל‬
‫המנגנון הנבחר מבוסס על קפיץ פיתול בעל מספר רב של כריכות ‪ .‬ניתן לראות מהגרפים שלא קיים‬
‫קפיץ שמכסה את כל תחום המומנטים המבוקשים ולכן בחרנו בקפיץ שנותן פתרון עבור תחום‬
‫]‪ , 0-1.2 [Nm‬ואם נרצה לכסות את שאר המומנטים )‪ (1.8-3.6‬נצטרך להחליף קפיץ ‪.‬‬
‫‪C=D/d=17.8/2.4=7.4≈8‬‬
‫←הגרף העבודה שלנו בצבע‬
‫כחול‬
‫‪C=4‬‬
‫‪C=5‬‬
‫‪C=6‬‬
‫‪C=7‬‬
‫‪C=8‬‬
‫‪C=9‬‬
‫‪C=10‬‬
‫‪C=11‬‬
‫‪C=12‬‬
‫‪35‬‬
‫‪30‬‬
‫‪25‬‬
‫‪20‬‬
‫‪15‬‬
‫‪17.4‬‬
‫‪10‬‬
‫‪5‬‬
‫תוצאות הבדיקות והניסויים‬
‫לפני שהייצור יצא לפועל ערכנו ניסויים על קפיץ על מנת לבדוק נכונות חישובים והתאמת תאוריה לפרקטיקה ‪ .‬לצורך זה נבנה‬
‫מתקן שבעזרתו פיתלנו ‪ 3‬קפיצים באורכים שונים למומנטים שונים ובדקנו ערכים שהתקבלו‪ .‬הצגנו אותם בעזרת גרף של מומנט‬
‫כתלות בזווית סיבוב‪.‬‬
‫ניסוי מתיחת קפיץ‬
‫‪y = 2.0211x‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪y = 1.8467x‬‬
‫‪800‬‬
‫‪600‬‬
‫‪400‬‬
‫‪200‬‬
‫‪0‬‬
‫‪800‬‬
‫קוטר נומינלי של הקפיץ ]‪[mm‬‬
‫‪600‬‬
‫קפיץ באורך ‪101‬‬
‫‪400‬‬
‫מעלות‬
‫קפיץ באורך ‪104‬‬
‫‪200‬‬
‫‪0‬‬
‫קפיץ באורך ‪107‬‬
‫*כפי שניתן לראות מהגרפים קיבלנו קבוע קפיץ קטן מהתאורטי‪.‬‬
‫הנחות לבחירה ונתוני הקפיץ‪:‬‬
‫נתוני הקפיץ שהתקבלו‪:‬‬
‫‪d=2.4 mm‬‬
‫קוטר תייל‪:‬‬
‫‪music wire‬‬
‫חומר ‪:‬‬
‫‪19mm‬‬
‫קוטר חיצוני‪:‬‬
‫‪straight offset‬‬
‫סוג קצוות ‪:‬‬
‫‪L.H‬‬
‫כיוון הכריכות‪:‬‬
‫‪40‬‬
‫מס' כריכות‪:‬‬
‫אורך חופשי מינימלי‪100 mm :‬‬
‫‪1585 Nmm‬‬
‫מומנט מקסימלי‪:‬‬
‫זווית פיתול מקסימלית‪ 595 :‬מעלות‬
‫‪]Nmm/deg] 2.66‬‬
‫מומנט למעלה (קבוע קפיץ) ‪:‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪y = 2.3022x‬‬
‫‪0‬‬
‫בחרנו שרירותית שאורך הקפיץ לא יעלה על ‪ 100‬מ"מ על מנת להגביל את אורך המברג‪.‬‬
‫החלטנו שקוטר הקפיץ החיצוני יהיה ‪ 19‬מ"מ על מנת שידית המברג לא תהיה עבה מידי‪.‬‬
‫‪1400‬‬
‫מומנט]‪[Nmm‬‬
‫‪40000‬‬
‫‪38000‬‬
‫‪36000‬‬
‫‪34000‬‬
‫‪32000‬‬
‫‪30000‬‬
‫‪28000‬‬
‫‪26000‬‬
‫‪24000‬‬
‫‪22000‬‬
‫‪ 20000‬מומנט מקסימלי‬
‫‪ 18000‬המותר ]‪[Nmm‬‬
‫‪16000‬‬
‫‪14000‬‬
‫‪12000‬‬
‫‪10000‬‬
‫‪8000‬‬
‫‪6000‬‬
‫‪4000‬‬
‫‪2000‬‬
‫‪0‬‬
‫השימוש במברג דורש תרגול על מנת למנוע חריגה של מעל ‪ 6%‬מהמומנט המבוקש ‪.‬‬
‫בדיקות שנערכו על הקפיץ‪:‬‬
‫‪ ‬בדיקות עומס יתר‪ :‬העמסנו את הקפיץ שלוש פעמים בעומס של ‪ 125%‬מהערך המרבי שבו הוא אמור לעבוד( ]‪.)1.5 [Nm‬‬
‫לאחר התהליך בדקנו שלא נגרם שום נזק לקפיץ ושהוא לא התעוות‪.‬‬
‫תודות‬
‫לד"ר יורם קירזון על הנחייתו‪ ,‬מסירותו‪ ,‬והשקעתו בנו ובפרויקט‪.‬‬
‫למר שלמה נזר על הצעת ומימון הפרויקט‪.‬‬
‫לצוות בית המלאכה על תמיכתם הטכנית ובפרט ליעקב האוזר על ייצור מתקן הניסוי‪.‬‬
‫לרומן שמסוטדינוב על תמיכתו המקצועית בבחירת הרכיבים האלקטרונים והרכבתם‪.‬‬
‫לכפיר כהן על עזרתו והנחייתו לאורך הפרויקט‪.‬‬
‫ל"אחים חורי"‪ ,‬עיבוד שבבי מדויק‪ ,‬על ייצור החלקים‪.‬‬
‫לד"ר חגי במברגר על הדרכתו בפרויקט‪.‬‬
‫לגברת לאה שטרן על טיפולה בהליך הרכש‪.‬‬
‫לצבי שטרולוביץ ‪,‬מעבדה לאיכות ‪ ,EQL‬מת"ם‪ ,‬על הכלים שקיבלנו ממנו ועל כיול המברג‪.‬‬