Erinevus Stage-on-Granite ja Integrated Granite Motion Systems

Antud rakenduse jaoks sobivaima graniidipõhise lineaarse liikumisplatvormi valik sõltub paljudest teguritest ja muutujatest.On ülioluline mõista, et igal rakendusel on oma ainulaadne nõuete kogum, mida tuleb mõista ja prioriteediks seada, et otsida tõhusat lahendust liikumisplatvormi osas.

Üks üldlevinud lahendusi hõlmab diskreetsete positsioneerimisastmete paigaldamist graniitkonstruktsioonile.Teine levinud lahendus integreerib liikumistelgedest koosnevad komponendid otse graniidi endasse.Graniitlava ja integreeritud graniidi liikumise (IGM) platvormi vahel valimine on üks varasemaid otsuseid, mis tuleb valikuprotsessis teha.Mõlema lahendustüübi vahel on selged erinevused ja loomulikult on mõlemal oma eelised ja hoiatused, mida tuleb hoolikalt mõista ja kaaluda.

Selle otsustusprotsessi parema ülevaate pakkumiseks hindame kahe põhilise lineaarse liikumisplatvormi kujunduse – traditsioonilise graniidist faasilahenduse ja IGM-lahenduse – erinevusi nii tehnilisest kui ka finantsperspektiivist mehaanilise laagri juhtumianalüüs.

Taust

IGM-süsteemide ja traditsiooniliste graniidist lavasüsteemide sarnasuste ja erinevuste uurimiseks koostasime kaks katsejuhtumi kujundust:

• Mehaaniline laager, laval graniidist
• Mehaaniline laager, IGM

Mõlemal juhul koosneb iga süsteem kolmest liikumisteljest.Y-telg pakub 1000 mm liikumist ja asub graniitkonstruktsiooni alusel.X-telg, mis asub 400 mm käiguga koostu sillal, kannab vertikaalset Z-telge 100 mm käiguga.See paigutus on kujutatud piltograafiliselt.

Graniidil lavakujunduse jaoks valisime Y-telje jaoks laia kerega lava PRO560LM, kuna sellel on suurem kandevõime, mis on tavaline paljudes liikumisrakendustes, mis kasutavad seda Y/XZ jagatud silla paigutust.X-telje jaoks valisime PRO280LM, mida kasutatakse paljudes rakendustes tavaliselt sillateljena.PRO280LM pakub praktilist tasakaalu oma jalajälje ja Z-telje kandmise võimaluse vahel kliendi kasuliku koormaga.

IGM-i disainilahenduste puhul kordasime täpselt ülaltoodud telgede põhilisi konstruktsioonikontseptsioone ja paigutusi, mille peamine erinevus seisneb selles, et IGM-teljed on ehitatud otse graniitkonstruktsiooni ja seetõttu puuduvad neil masinal töödeldud komponentidest alused, mis on lava peal. - graniidist kujundused.

Mõlemal konstruktsioonijuhtumil on tavaline Z-telg, mis valiti PRO190SL kuulkruviga juhitavaks etapiks.See on väga populaarne telg, mida kasutatakse sillal vertikaalses asendis oma suure kandevõime ja suhteliselt kompaktse kuju tõttu.

Joonis 2 illustreerib konkreetseid uuritud graniidi- ja IGM-süsteeme.

Tehniline võrdlus

IGM-süsteemid on kavandatud kasutades erinevaid tehnikaid ja komponente, mis on sarnased traditsiooniliste graniidist lavakujundusega.Selle tulemusel on IGM-süsteemide ja graniidist laotud süsteemide vahel palju ühiseid tehnilisi omadusi.Seevastu liikumistelgede integreerimine otse graniitstruktuuri pakub mitmeid eristavaid omadusi, mis eristavad IGM-süsteeme graniidist lavasüsteemidest.

Vormitegur

Võib-olla saab kõige ilmsem sarnasus alguse masina vundamendist – graniidist.Kuigi graniidist lava ja IGM konstruktsioonide omadustes ja tolerantsides on erinevusi, on graniidist aluse, püstikute ja silla üldmõõtmed samaväärsed.Selle põhjuseks on peamiselt see, et graniidi ja IGM-i nominaal- ja piirkäigud on identsed.

Ehitus

Töödeldud komponentidest koosnevate teljealuste puudumine IGM-i disainis annab teatud eelised graniidist lavalahenduste ees.Eelkõige aitab IGM-i konstruktsiooniahela komponentide vähendamine suurendada telje üldist jäikust.See võimaldab ka lühemat vahemaad graniidist aluse ja kelgu ülemise pinna vahel.Selles konkreetses juhtumiuuringus pakub IGM-disain 33% madalamat tööpinna kõrgust (80 mm võrreldes 120 mm-ga).See väiksem töökõrgus mitte ainult ei võimalda kompaktsemat disaini, vaid vähendab ka masina nihkeid mootorist ja koodrist tööpunkti, mille tulemuseks on Abbe vigade vähenemine ja seega tööpunkti positsioneerimise tõhustamine.

Telje komponendid

Kui vaadata disaini sügavamalt, siis graniidist ja IGM-i lahendustel on mõned põhikomponendid, nagu lineaarmootorid ja asendikooderid.Ühine jõu- ja magnetraja valik annab samaväärsed jõuväljundi võimalused.Sama koodrite kasutamine mõlemas konstruktsioonis tagab samuti positsioneerimise tagasiside jaoks ühesuguse peene eraldusvõime.Selle tulemusena ei erine lineaarne täpsus ja korratavus graniidist ja IGM-lahendustest oluliselt.Sarnane komponentide paigutus, sealhulgas laagrite eraldamine ja tolerants, tagab võrreldava jõudluse geomeetriliste vigade liikumiste osas (st horisontaalne ja vertikaalne sirgus, kalle, kaldenurk ja lengerdus).Lõpuks on mõlema konstruktsiooni tugielemendid, sealhulgas kaabli juhtimine, elektrilised piirangud ja tõkked, oma funktsioonilt põhimõtteliselt identsed, kuigi nende füüsiline välimus võib mõnevõrra erineda.

Laagrid

Selle konkreetse konstruktsiooni puhul on üks silmapaistvamaid erinevusi lineaarsete juhtlaagrite valik.Kuigi tsirkuleerivaid kuullaagreid kasutatakse nii graniidist kui ka IGM-süsteemides, võimaldab IGM-süsteem lisada konstruktsiooni suuremaid ja jäigemaid laagreid ilma telje töökõrgust suurendamata.Kuna IGM-i disain tugineb graniidile kui selle aluspinnale, mitte eraldi töödeldud komponentide alusele, on võimalik tagasi nõuda osa vertikaalsest kinnisvarast, mis muidu kuluks töödeldud alusele, ja sisuliselt täita see ruum suuremaga. laagrid, vähendades samal ajal üldist kelgu kõrgust graniidist.

Jäikus

Suuremate laagrite kasutamine IGM-konstruktsioonis mõjutab oluliselt nurga jäikust.Laia kerega alumise telje (Y) puhul pakub IGM-lahendus üle 40% suurema rullijäikuse, 30% suurema kaldejäikuse ja 20% suurema lengerdusjäikuse kui vastav graniidist konstruktsioon.Samamoodi pakub IGM-i sild neli korda suuremat rullumisjäikust, kahekordset kalde jäikust ja enam kui 30% suuremat lengerdusjäikust kui selle graniidist plaadil asetsev vaste.Suurem nurga jäikus on kasulik, kuna see aitab otseselt kaasa dünaamilise jõudluse paranemisele, mis on masina suurema läbilaskevõime võimaldamise võtmeks.

Kandevõime

IGM-lahenduse suuremad laagrid võimaldavad oluliselt suuremat kandevõimet kui graniidist laotud lahendus.Kuigi graniidist lavalahenduse PRO560LM alustelg on 150 kg kandevõimega, mahutab vastav IGM lahendus 300 kg kandevõimet.Sarnaselt toetab graniidist laval oleva silla telg 150 kg, IGM lahenduse sillatelg aga kuni 200 kg.

Liikuv missa

Kuigi mehaaniliste laagritega IGM-telgede suuremad laagrid pakuvad paremaid nurgaomadusi ja suuremat kandevõimet, on nendega kaasas ka suuremad ja raskemad veokid.Lisaks on IGM-kärud konstrueeritud nii, et osade jäikuse suurendamiseks ja tootmise lihtsustamiseks eemaldatakse teatud graniidist telje jaoks vajalikud töödeldud omadused (kuid IGM-telje jaoks pole seda vaja).Need tegurid tähendavad, et IGM-teljel on suurem liikuv mass kui vastaval graniidist teljel.Vaieldamatu negatiivne külg on see, et IGM-i maksimaalne kiirendus on väiksem, eeldades, et mootori jõu väljund ei muutu.Kuid teatud olukordades võib suurem liikuv mass olla kasulik, kuna selle suurem inerts võib pakkuda suuremat vastupanu häiretele, mis võib olla seotud suurenenud asendi stabiilsusega.

Struktuurne dünaamika

IGM-süsteemi suurem laagrite jäikus ja jäigem kelk pakuvad täiendavaid eeliseid, mis ilmnevad pärast lõplike elementide analüüsi (FEA) tarkvarapaketi kasutamist modaalanalüüsi tegemiseks.Selles uuringus uurisime liikuva kelgu esimest resonantsi, kuna see mõjutab servo ribalaiust.PRO560LM-i kelk kogeb resonantsi sagedusel 400 Hz, samas kui vastav IGM-kelk kogeb sama režiimi sagedusel 430 Hz.Joonis 3 illustreerib seda tulemust.

IGM-lahenduse suurem resonants võrreldes traditsioonilise graniidist lavaga on osaliselt tingitud jäigema kelgu ja laagrite konstruktsioonist.Suurem kelgu resonants võimaldab saada suuremat servo ribalaiust ja seega paremat dünaamilist jõudlust.

Töökeskkond

Telje suletavus on peaaegu alati kohustuslik, kui esinevad saasteained, olenemata sellest, kas need on tekkinud kasutaja protsessi käigus või muul viisil masina keskkonnas.Stage-on-graniitlahendused on sellistes olukordades eriti sobivad, kuna telg on oma olemuselt suletud.Näiteks PRO-seeria lineaarsed astmed on varustatud kõvade kaante ja külgtihenditega, mis kaitsevad lava sisemisi komponente mõistlikul määral saastumise eest.Neid astmeid saab konfigureerida ka valikuliste lauapuhastitega, et pühkida ülemisel kõvakaanel praht lava läbimisel.Teisest küljest on IGM-i liikumisplatvormid oma olemuselt avatud, laagrid, mootorid ja kodeerijad on avatud.Kuigi see ei ole probleem puhtamates keskkondades, võib see saastumise korral olla problemaatiline.Seda probleemi on võimalik lahendada, lisades IGM-telje konstruktsiooni spetsiaalse lõõtsakujulise katte, mis kaitseb prahi eest.Kuid kui seda ei rakendata õigesti, võib lõõts telje liikumist negatiivselt mõjutada, avaldades kelgule välisjõude, kui see liigub läbi kogu liikumisulatuse.

Hooldus

Hooldatavus eristab graniidist laval ja IGM-i liikumisplatvorme.Lineaarmootori teljed on hästi tuntud oma vastupidavuse poolest, kuid mõnikord osutub vajalikuks hooldus.Teatud hooldustoimingud on suhteliselt lihtsad ja neid saab teha ilma kõnealust telge eemaldamata või lahti võtmata, kuid mõnikord on vaja põhjalikumat lammutamist.Kui liikumisplatvorm koosneb graniidile paigaldatud diskreetsetest astmetest, on hooldus üsna lihtne ülesanne.Esmalt monteerige lava graniidist lahti, seejärel tehke vajalikud hooldustööd ja paigaldage uuesti.Või asendage see lihtsalt uue etapiga.

IGM-lahendused võivad hoolduse tegemisel mõnikord olla keerulisemad.Kuigi lineaarmootori ühe magnetraja asendamine on antud juhul väga lihtne, hõlmab keerulisem hooldus ja remont sageli paljude või kõigi telge sisaldavate komponentide täielikku lahtivõtmist, mis on aeganõudvam, kui komponendid paigaldatakse otse graniidile.Samuti on graniidipõhiste telgede vaheline joondamine pärast hooldust keerulisem – see ülesanne on diskreetsete etappidega tunduvalt lihtsam.

Tabel 1. Kokkuvõte mehaanilise kandevõimega graniidist ja IGM-lahenduste tehnilistest erinevustest.

Majanduslik võrdlus

Kuigi mis tahes liikumissüsteemi absoluutne maksumus sõltub mitmest tegurist, sealhulgas käigupikkusest, telje täpsusest, kandevõimest ja dünaamilistest võimalustest, viitavad selles uuringus läbi viidud analoogsete IGM-i ja graniidist astmetega liikumissüsteemide suhtelised võrdlused, et IGM-lahendused on on võimelised pakkuma keskmise kuni suure täpsusega liikumist mõõdukalt madalamate kuludega kui nende graniidist laval töötavad kolleegid.

Meie majandusuuring koosneb kolmest peamisest kulukomponendist: masinaosad (sealhulgas nii valmistatud osad kui ka ostetud komponendid), graniidist koost ning töö- ja üldkulud.

Masina osad

IGM-lahendus pakub masinaosade osas märkimisväärset kokkuhoidu võrreldes graniidist lavalahendusega.Selle põhjuseks on eelkõige asjaolu, et IGM-il puuduvad Y- ja X-teljel keerukalt töödeldud lavaalused, mis lisavad graniidist lavalahendustele keerukust ja kulusid.Lisaks võib kulude kokkuhoidu seostada IGM-lahenduse muude töödeldud osade, näiteks liikuvate kärude suhtelise lihtsustamisega, millel võivad olla lihtsamad omadused ja mõnevõrra vabamad tolerantsid, kui need on mõeldud kasutamiseks IGM-süsteemis.

Graniidi sõlmed

Kuigi graniidist alus-tõusu-silla sõlmedel nii IGM-is kui ka graniidist laotud süsteemides näib olevat sarnane kuju ja välimus, on IGM-i graniidikomplekt veidi kallim.Selle põhjuseks on asjaolu, et IGM-i lahenduses olev graniit asendab graniidil töödeldud aluseid, mis nõuab graniidil üldiselt rangemaid tolerantse kriitilistes piirkondades ja isegi lisafunktsioone, nagu ekstrudeeritud lõiked ja/ või näiteks keermestatud terasest sisetükid.Kuid meie juhtumiuuringus kompenseerib graniidistruktuuri lisandunud keerukust masinaosade lihtsustamine.

Töö- ja üldkulud

Kuna nii IGM-i kui ka graniidist valmistatud süsteemide kokkupanemisel ja testimisel on palju sarnasusi, ei ole tööjõu- ja üldkuludes olulisi erinevusi.

Kui kõik need kulutegurid on kombineeritud, on selles uuringus uuritud konkreetne mehaanilise kandevõimega IGM-lahendus ligikaudu 15% odavam kui mehhaaniliselt kandev graniidist laotud lahendus.

Loomulikult ei sõltu majandusanalüüsi tulemused mitte ainult sellistest omadustest nagu sõidu pikkus, täpsus ja kandevõime, vaid ka sellistest teguritest nagu graniidi tarnija valik.Lisaks on mõistlik arvestada graniitkonstruktsiooni hankimisega seotud transpordi- ja logistikakulusid.Eriti kasulik väga suurte graniidisüsteemide puhul, kuigi see kehtib kõigi suuruste puhul, võib kulusid minimeerida ka kvalifitseeritud graniiditarnija valimine süsteemi lõpliku koostu asukohale lähemal.

Samuti tuleb märkida, et selles analüüsis ei võeta arvesse rakendusjärgseid kulusid.Oletame näiteks, et liikumistelje parandamise või asendamise teel muutub vajalikuks liikumissüsteemi hooldamine.Stage-on-graniitsüsteemi saab hooldada lihtsalt kahjustatud telje eemaldamise ja parandamise/asendamisega.Modulaarsema lava stiilis konstruktsiooni tõttu saab seda teha suhteliselt lihtsalt ja kiiresti, vaatamata kõrgemale süsteemi alghinnale.Kuigi IGM-süsteeme saab üldjuhul hankida madalama hinnaga kui nende graniidist lavastatud analooge, võib nende lahtivõtmine ja hooldamine olla konstruktsiooni integreeritud olemuse tõttu keerulisem.

Järeldus

On selge, et igat tüüpi liikumisplatvormide kujundus – graniidist platvorm ja IGM – võivad pakkuda erinevaid eeliseid.Siiski ei ole alati ilmne, milline on konkreetse liikumisrakenduse jaoks kõige ideaalsem valik.Seetõttu on väga kasulik teha koostööd kogenud liikumis- ja automaatikasüsteemide tarnijaga, nagu Aerotech, kes pakub selgelt rakendusele keskenduvat konsultatiivset lähenemisviisi, et uurida ja pakkuda väärtuslikku teavet lahenduste alternatiivide kohta keerukatele liikumisjuhtimis- ja automatiseerimisrakendustele.Mitte ainult nende kahe erineva automaatikalahenduse erinevuse mõistmine, vaid ka probleemide põhiaspektid, mida nad peavad lahendama, on edu võti sellise liikumissüsteemi valimisel, mis vastab nii projekti tehnilistele kui ka rahalistele eesmärkidele.

Firmalt AEROTECH.