Erinevus etapp-graniidi ja integreeritud graniidi liikumissüsteemide vahel

Kõige sobivama graniidipõhise lineaarse liikumisplatvormi valimine antud rakenduse jaoks sõltub paljudest teguritest ja muutujatest. On ülioluline tunnistada, et igal rakendusel on oma ainulaadsed nõuete kogumid, mida tuleb mõista ja tähtsustada, et saavutada tõhusa lahenduse jaoks liikumisplatvormi osas.

Üks üldlevinud lahendusi hõlmab diskreetsete positsioneerimise etappide paigaldamist graniidist struktuurile. Veel üks levinud lahendus integreerib komponendid, mis moodustavad liikumisteljed otse graniidi endasse. Etappide ja integreeritud graniidi liikumise (IGM) platvormi vahel on üks varasemaid otsuseid, mis valikuprotsessis tehakse. Mõlemad lahendustüüpide vahel on selged erinevused ja muidugi on mõlemal oma eelised - ja hoiatused -, mida tuleb hoolikalt mõista ja kaaluda.

Parema ülevaate sellest otsustusprotsessist hindame erinevusi kahe põhilise lineaarse liikumisplatvormi disainilahenduse-traditsioonilise etap-graniidilahenduse ja IGM-lahenduse vahel-nii tehniliste kui ka rahaliste vaatenurkade vahel mehaanilist kandva juhtumiuuringu kujul.

Taust

IGM-süsteemide ja traditsiooniliste etappide süsteemide sarnasuste ja erinevuste uurimiseks genereerisime kaks testijuhtumi kujundust:

• Mehaaniline laager, etapp-graniit
• Mehaaniline laager, IGM

Mõlemal juhul koosneb iga süsteem kolmest liikumisteelt. Y -telg pakub 1000 mm reisi ja asub graniidist konstruktsiooni aluses. X-telg, mis asub komplekti sillal 400 mm reisiga, kannab vertikaalset z-telge 100 mm reisiga. See korraldus on esitatud piktograafiliselt.

Graniitide lavakujunduse jaoks valisime Y-telje jaoks PRO560LM laiuse keha etapi, kuna selle suurema koormuse kandmise maht on paljude liikumisrakenduste jaoks tavaline, kasutades seda “Y/XZ Split-Bridge'i” paigutust. X -telje jaoks valisime PRO280LM, mida kasutatakse paljudes rakendustes tavaliselt silla teljena. Pro280LM pakub praktilist tasakaalu jalajälje ja võime vahel kanda z -telge kliendi kandevõimega.

IGM-i kujunduste jaoks kordasime tihedalt ülaltoodud telgede põhimõttelisi disainimõisteid ja paigutusi, mille peamine erinevus oli see, et IGM-teljed on ehitatud otse graniidist struktuuri ja seetõttu puuduvad lavakujuliste disainilahendustega töödeldud komponentide alused.

Mõlemal kujundusjuhtumil on levinud Z-telg, mis valiti 190SL-i kuuli-koorega juhitud etapiks. See on väga populaarne telg, mida saab kasutada silla vertikaalses orientatsioonis, kuna selle helde kandevõime ja suhteliselt kompaktne vormitegur.

Joonis 2 illustreerib konkreetset uuritud granite- ja IGM-süsteeme.

Tehniline võrdlus

IGM-süsteemid on mõeldud mitmesuguste tehnikate ja komponentide kasutamiseks, mis on sarnased traditsioonilistes graniitide kujundustes. Selle tulemusel on IGM-süsteemide ja etappide süsteemide vahel ühiseid tehnilisi omadusi. Ja vastupidi, liikumise telgede integreerimine otse graniidist struktuuri pakub mitmeid eristavaid omadusi, mis eristavad IGM-süsteeme etap-graniidisüsteemidest.

Vormitegur

Võib -olla kõige ilmsem sarnasus algab masina vundamendist - graniidist. Ehkki etappide ja IGM-i disainilahenduste erinevusi ja tolerantse on erinevusi, on graniidi aluse, püstiku ja silla üldmõõtmed samaväärsed. Seda peamiselt seetõttu, et nominaalsed ja piiritreisid on identsed etapp-graniidi ja IGM vahel.

Ehitamine

Töödeldud-komponentide telje aluste puudumine IGM-i kujunduses annab teatud eeliseid laval-granitelahendustega. Eelkõige aitab komponentide vähendamine IGMi konstruktsioonisilmuses suurendada üldist telje jäikust. See võimaldab ka lühemat kaugust graniidi aluse ja vankri ülemise pinna vahel. Selles konkreetses juhtumiuuringus pakub IGM -i disain 33% madalamat tööpinna kõrgust (80 mM võrreldes 120 mm -ga). See väiksem töökõrgus ei võimalda mitte ainult kompaktsemat disaini, vaid vähendab ka masina nihkeid mootorilt ja kooderist töökohani, mille tulemuseks on vähenenud ABBE vead ja seetõttu täiustatud tööpunkti positsioneerimise jõudlus.

Telje komponendid

Kujunduses sügavamalt vaadates jagavad lava- ja IGM-lahendused mõned põhikomponendid, näiteks lineaarsed mootorid ja positsioonide kooderid. Tavaline Forcer ja Magnet Tracki valik viib samaväärsete jõu-väljundvõimalusteni. Samuti pakub samade kooderite kasutamine mõlemas kujunduses identselt peene eraldusvõime tagasiside positsioneerimiseks. Selle tulemusel ei ole lineaarne täpsus ja korratavuse jõudlus etapp-graniidi ja IGM-lahenduste vahel oluliselt erinev. Sarnane komponentide paigutus, sealhulgas laagri eraldamine ja toleratsioon, põhjustab geomeetriliste vearohtude (st horisontaalse ja vertikaalse sirge, pigi, rulli ja Yaw) võrreldava jõudluse. Lõpuks on mõlema disaini toetavad elemendid, sealhulgas kaablihaldus, elektrilised piirid ja kõvadstops, põhimõtteliselt identsed, ehkki füüsilise välimuse osas võivad need mõnevõrra erineda.

Laagrid

Selle konkreetse kujunduse jaoks on üks silmapaistvamaid erinevusi lineaarsete juhendlaagrite valik. Kuigi tsirkuleerivaid kuullaagreid kasutatakse nii etap-graniidi- kui ka IGM-süsteemides, võimaldab IGM-süsteem integreerida suuremaid, jäigemaid laagreid disainilahendusesse ilma telje töökõrgust suurendamata. Kuna IGM-i disain tugineb graniidist kui oma alusest, erinevalt eraldi töödeldud komponendi alusest, on võimalik tagasi nõuda osa vertikaalsest kinnisvarast, mida muidu tarbitakse töödeldud alus, ja täidab selle ruumi sisuliselt suuremate laagritega, vähendades samas üldist veokõrgust graniidist.

Jäikus

Suuremate laagrite kasutamine IGM -i disainis mõjutab nurga jäikust sügavalt. Laiakeha alumise telje (Y) korral pakub IGM-lahus üle 40% suuremat rulli jäikust, 30% suuremat sammu jäikust ja 20% suuremat jama jäikust kui vastav lavaga granneidi kujundus. Sarnaselt pakub IGM-i sild rulli jäikuse neljakordset suurenemist, kahekordset sammu jäikust ja enam kui 30% suuremat jahu jäikust kui selle lavaline granite-vaste. Suurem nurga jäikus on kasulik, kuna see aitab otseselt kaasa dünaamilisele jõudlusele, mis on võti masina kõrgema läbilaskevõime võimaldamiseks.

Kandevõime

IGM-lahenduse suuremad laagrid võimaldavad oluliselt suuremat kandevõimet kui etapp-graniitlahendust. Ehkki laval-graniidilahuse PRO560LM-telje koormuse maht on 150 kg, mahutab vastav IGM-lahendus 300 kg kandekoormust. Sarnaselt toetab lavaline granneidi Pro280LM silla telg 150 kg, samas kui IGM-i lahenduse silla telg võib kanda kuni 200 kg.

Liikuv mass

Kui suuremad laagrid mehaaniliselt kandvates IGM-telgedes pakuvad paremaid nurga atribuute ja suuremat koormuse kandmist, siis on need ka suuremate, raskemate veoautodega. Lisaks on IGM-vagunid konstrueeritud nii, et teatud granite telje jaoks vajalikud teatud töödeldud funktsioonid (kuid IGM-telje ei nõua), et suurendada osa jäikust ja lihtsustada tootmist. Need tegurid tähendavad, et IGM-teljel on suurem liikuv mass kui vastaval etap-granite teljel. Vaieldamatu negatiivne külg on see, et IGMi maksimaalne kiirendus on madalam, eeldades, et mootori jõu väljund on muutumatu. Kuid teatud olukordades võib suurem liikuv mass olla eelis, et selle suurem inerts võib pakkuda suuremat vastupanu häiretele, mis võib korrelatsiooni positsioonisisese stabiilsusega.

Struktuurne dünaamika

IGM-süsteemi kõrgem kandejäikus ja jäigem vedamine pakuvad täiendavaid eeliseid, mis ilmnevad pärast lõplike elementide analüüsi (FEA) tarkvarapaketi kasutamist modaalse analüüsi tegemiseks. Selles uuringus uurisime liikuva vankri esimest resonantsi, kuna see mõjutas servo ribalaiust. PRO560LM vanker kohtub resonantsiga 400 Hz, vastav IGM -vedaja aga sama režiimi juures 430 Hz. Joonis 3 illustreerib seda tulemust.

IGM-lahuse kõrgemat resonantsi, võrreldes traditsioonilise etapp-graniidiga, võib osaliselt seostada jäigema veo ja laagri kujundusega. Kõrgem veoresonants võimaldab omada suuremat servo ribalaiust ja parandada seetõttu dünaamilist jõudlust.

Töökeskkond

Telje tihendatavus on saasteainete olemasolu korral peaaegu alati kohustuslik, olgu see siis kasutaja protsessi käigus või muul viisil masina keskkonnas olemas. Eriti sobivad lavalised lahendused on sellistes olukordades telje olemuselt suletud olemuse tõttu sobivad. Näiteks seeria pooldavate lineaarsed etapid on varustatud kõvakaaneliste ja külgtihenditega, mis kaitsevad siseastme komponente saastumise eest mõistliku ulatuse eest. Neid etappe saab konfigureerida ka valikuliste lauaplaatide klaasipuhastitega, et lavalise kõvera prügi pühkida. Teisest küljest on IGM -i liikumisplatvormid oma olemuselt avatud, laagrid, mootorid ja kooderid on paljastatud. Ehkki see pole puhtamas keskkonnas probleem, võib see saastumise korral olla problemaatiline. Selle probleemiga on võimalik lahendada, lisades IGM-telje disainile spetsiaalse Bellows-stiilis teekatte, et pakkuda kaitset prahi eest. Kuid kui seda ei rakendata õigesti, võivad lõõtsad telje liikumist negatiivselt mõjutada, andes vankril väliseid jõude, kui see liigub läbi kogu reisivaliku.

Hooldus

Hooldusvõime on diferentseerija etapp-graniit- ja IGM-i liikumisplatvormide vahel. Lineaarmootorite teljed on oma vastupidavuse poolest tuntud, kuid mõnikord on see vajalik hoolduse teostamiseks. Teatud hooldustoimingud on suhteliselt lihtsad ja neid saab teha ilma kõnealust telge eemaldamata või lahti laskmata, kuid mõnikord on vaja põhjalikumat rebenemist. Kui liikumisplatvorm koosneb graniidile paigaldatud diskreetsetest etappidest, on teenindamine mõistlikult sirgjooneline ülesanne. Kõigepealt lageda lava graniidist, seejärel tehke vajalik hooldustööd ja eemaldage see. Või asendage see lihtsalt uue etapiga.

IGM -lahendused võivad hoolduse tegemisel kohati olla keerukamad. Ehkki lineaarse mootori ühe magnetiraja asendamine on sel juhul väga lihtne, hõlmab keerulisem hooldus ja remont sageli paljude või kõigi telge sisaldavate komponentide täielikult lahtivõtmist, mis on komponentide otse graniidile paigaldamisel aeganõudvam. Pärast hoolduse täitmist on graniidipõhised teljed ka keerulisem üksteisega ümber kujundada-ülesanne, mis on diskreetsete etappidega märkimisväärselt sirgjoonelisem.

Tabel 1. Kokkuvõte mehaaniliselt kandva etapp-graniidi ja IGM-lahenduste põhiliste tehniliste erinevuste kohta.

Majanduslik võrdlus

Kuigi mis tahes liikumissüsteemi absoluutkulud varieeruvad sõltuvalt mitmetest teguritest, sealhulgas sõidupikkus, telje täpsus, kandevõime ja dünaamilised võimalused, viitavad analoogsete IGM-i ja selles uuringus läbi viidud analoogsete IGM-i ja etappidega liikumissüsteemide suhtelised võrdlused, et IGM-lahendused on võimelised pakkuma keskmist kuni kõrgeimate kuludega kui nende mõõdukalt madalamaid kulusid kui nende lavakulud.

Meie majandusuuring koosneb kolmest põhilisest kulukomponendist: masinaosad (sealhulgas nii valmistatud osad kui ka ostetud komponendid), graniidist kokkupanekust ning tööjõust ja üldkuludest.

Masinaosad

IGM-lahendus pakub masinaosade osas tähelepanuväärset kokkuhoidu lavalise granaitilahenduse kaudu. See on tingitud peamiselt IGMi keeruliselt töödeldud lavabaaside puudumisest Y- ja X-telgedel, mis lisavad lavalise graniidilahenduste keerukust ja kulusid. Lisaks võib kulude kokkuhoiu seostada muude IGM -i lahendusega töödeldud osade suhtelise lihtsustamisega, näiteks liikuvate vagunitega, millel võivad olla lihtsamad funktsioonid ja mõnevõrra pingevabamad tolerantsid, kui need on mõeldud kasutamiseks IGM -süsteemis.

Graniidist koosseisud

Ehkki nii IGM- kui ka etap-graniidisüsteemides olevatel graniidist baas-püsivaid silla komplekte näivad olevat sarnane vormitegur ja välimus, on IGM-i graniidist komplekt pisut kallim. Selle põhjuseks on asjaolu, et IGM-lahuses sisalduv graniit võtab töödeldud lava aluste asendamise lavalises lahus, mis nõuab graniidil kriitilistes piirkondades üldiselt tihedamaid tolerantse, ja isegi lisafunktsioonid, näiteks väljapressitud jaotustükid ja/või keermestatud terase sisestused. Kuid meie juhtumianalüüsis on graniidistruktuuri lisatud keerukus rohkem kui masinaosade lihtsustamine.

Töö- ja üldkulud

Kuna nii IGM- kui ka etappide süsteemide kokkupanemisel ja testimisel on palju sarnasusi, pole tööjõu ja üldkulude osas olulist erinevust.

Kui kõik need kulutegurid on ühendatud, on selles uuringus uuritud spetsiifiline mehaanilist kandvat IGM-i lahendust umbes 15% odavam kui mehaaniliselt kandv, etapp-grannaidilahus.

Muidugi sõltuvad majandusanalüüsi tulemused mitte ainult sellistest atribuutidest nagu reisi pikkus, täpsus ja kandevõime, vaid ka sellised tegurid nagu graniidist tarnija valik. Lisaks on mõistlik kaaluda graniidistruktuuri hankimisega seotud saatmis- ja logistikakulusid. Eriti abiks väga suurtele graniidistüsteemidele, ehkki igas suuruses, võib kvalifitseeritud graniidist tarnija valimine lõppsüsteemi komplekti läheduses lähemalt aidata ka kulusid minimeerida.

Samuti tuleb märkida, et see analüüs ei võeta arvesse rakendamise järgseid kulusid. Näiteks oletame, et liikumissüsteemi teenindamine on vajalik liikumistelje parandamisel või asendamisel. Etappide süsteemi saab teenindada, eemaldades ja parandades/asendades kahjustatud telge. Moodulaarsema lavalise stiilis kujunduse tõttu saab seda teha suhteliselt hõlpsalt ja kiirusega, hoolimata süsteemi kõrgemast esialgsetest kuludest. Ehkki IGM-süsteeme saab üldiselt madalama hinnaga kui nende graanlastel olevad kolleegid, võivad need ehituse integreeritud olemuse tõttu olla keerukamad lahti laskmiseks ja teenindamiseks.

Järeldus

On selge, et iga liikumisplatvormi kujundus-etapp-graniit ja IGM-pakuvad selgeid eeliseid. Siiski pole alati ilmne, mis on konkreetse liikumisrakenduse jaoks kõige ideaalsem valik. Seetõttu on väga kasulik partneriks kogenud liikumis- ja automatiseerimissüsteemide tarnijaga, näiteks Aerotech, mis pakub selgelt rakendusele keskendunud konsultatiivset lähenemisviisi uurimiseks ja pakkumiseks väärtusliku ülevaate lahenduste alternatiividest vaidlustamiseks liikumiskontrolli ja automatiseerimisrakenduste vaidlustamiseks. Mitte ainult nende kahe automatiseerimislahenduste sordi erinevuse mõistmine, vaid ka lahendamiseks vajalike probleemide põhiaspektid on edu saavutamiseks liikumissüsteemi valimisel, mis tegeleb nii projekti tehniliste kui ka rahaliste eesmärkidega.

Aerotechist.