Razlika med odrskimi granitnimi in integriranimi sistemi gibanja granita

Izbor najprimernejše linearne platforme za gibanje na osnovi granita za dano aplikacijo je odvisen od številnih faktorjev in spremenljivk. Ključnega pomena je prepoznati, da ima vsaka aplikacija svoj edinstven nabor zahtev, ki ga je treba razumeti in določiti prednostno, da se lahko loti učinkovite rešitve v smislu platforme za gibanje.

Ena bolj vseprisotnih rešitev vključuje namestitev diskretnih stopenj pozicioniranja na granitno strukturo. Druga pogosta rešitev vključuje komponente, ki sestavljajo osi gibanja neposredno v sam granit. Izbira med platformo na odru in granitu in integriranim granitnim gibanjem (IGM) je ena od prejšnjih odločitev, ki jo je treba sprejeti v izbirnem postopku. Obstajajo jasne razlike med obema vrstama rešitev in seveda ima vsaka svoje zasluge - in opozorila -, ki jih je treba skrbno razumeti in upoštevati.

Da bi ponudili boljši vpogled v ta postopek odločanja, ocenjujemo razlike med dvema temeljnima linearnimi zasnovi platforme za gibanje-tradicionalno rešitev na odri na granitu in rešitvijo IGM-tako iz tehnične kot finančne perspektive v obliki študije primera, ki nosi mehansko.

Ozadje

Za raziskovanje podobnosti in razlik med sistemi IGM in tradicionalnimi sistemi s stopnjo na granitu smo ustvarili dve modeli preskusnega primera:

• Mehanski ležaj, na odru na granitu
• Mehanski ležaj, IgM

V obeh primerih je vsak sistem sestavljen iz treh osi gibanja. Os Y ponuja 1000 mm potovanja in se nahaja na dnu granitne strukture. Osi X, ki se nahaja na mostu sklopa s 400 mm potovanja, nosi navpično z-osi s 100 mm potovanja. Ta ureditev je predstavljena piktografsko.

Za zasnovo na odrih na granitu smo izbrali pro560lm široko telesno stopnjo za osi Y zaradi njegove večje zmogljivosti obremenitve, ki je običajna za številne gibalne aplikacije s pomočjo tega razporeda "Y/XZ Split-Bridge". Za osi X smo izbrali Pro280lm, ki se v mnogih aplikacijah običajno uporablja kot mostna os. Pro280lm ponuja praktično ravnovesje med njegovim odtisom in sposobnostjo nošenja os z s stranko.

Za modele IGM smo tesno ponovili temeljne koncepte oblikovanja in postavitve zgornjih osi, primarna razlika pa je, da so osi IgM vgrajeni neposredno v granitno strukturo, zato nimajo obdelovanih baz, ki so prisotne v zasnovi odrskih granitov.

V obeh primerih oblikovanja je osi Z, ki je bila izbrana za pro190SL faza, ki temelji na kroglici. To je zelo priljubljena os, ki jo lahko uporabimo v navpični orientaciji na mostu zaradi velikodušne zmogljivosti in relativno kompaktnega faktorja oblike.

Slika 2 prikazuje specifične preučene sisteme, ki se ukvarjajo z granitom in granitom.

Tehnična primerjava

IGM sistemi so zasnovani z uporabo različnih tehnik in komponent, ki so podobne tistim, ki jih najdemo v tradicionalnih modelih na odru na granitu. Kot rezultat, obstajajo številne tehnične lastnosti med IGM sistemi in odrskimi granitnimi sistemi. Nasprotno pa integracija osi gibanja neposredno v granitno strukturo ponuja več razlikovalnih značilnosti, ki razlikujejo sisteme IgM od sistemov s stopnjo na granitu.

Faktor oblike

Morda se najbolj očitna podobnost začne s fundacijo stroja - granitom. Čeprav obstajajo razlike v značilnostih in tolerancah med dizajnom na granitu in IgM, so celotne dimenzije granitne baze, dvižnikov in mostu enakovredne. To je predvsem zato, ker sta nominalna in mejna potovanja enaka med stopnjo na granitu in IgM.

Gradnja

Pomanjkanje obdelanih osnovnih osnov v zasnovi IGM zagotavlja določene prednosti pred odrskimi raztopinami na granitu. Zlasti zmanjšanje komponent v strukturni zanki IGM pomaga povečati skupno togost osi. Omogoča tudi krajšo razdaljo med granitno osnovo in zgornjo površino vozila. V tej posebni študiji primera dizajn IGM ponuja 33% nižjo višino delovne površine (80 mm v primerjavi z 120 mm). Ne le, da ta manjša delovna višina omogoča bolj kompaktno zasnovo, ampak tudi zmanjšuje odmike stroja z motorja in dajalnika na delovno točko, kar ima za posledico zmanjšane napake opada in s tem povečane zmogljivosti pozicioniranja delovne točke.

Komponente osi

Če pogledamo globlje v dizajn, rešitve odrskih in granitnih in IGM delijo nekatere ključne komponente, kot so linearni motorji in kodirji položaja. Običajna izbira proge in magnetne proge vodi do enakovrednih zmogljivosti za izhod. Prav tako uporaba istih dajalnikov v obeh modelih zagotavlja enako fino ločljivost za pozicioniranje povratnih informacij. Posledično se linearna natančnost in ponovljivost ne razlikujeta bistveno med raztopino faze na granitu in IgM. Podobna postavitev komponent, vključno z ločevanjem ležaja in toleranco, vodi do primerljivih zmogljivosti v smislu geometrijskih gibov napak (tj. Vodoravna in navpična naravnost, naklon, zvitek in pohajk). Nazadnje sta oba podporne elemente, vključno z upravljanjem kablov, električnimi omejitvami in trdimi stopnicami, v bistvu enaki funkciji, čeprav se lahko v fizičnem videzu nekoliko razlikujejo.

Ležaji

Za to posebno zasnovo je ena najpomembnejših razlik izbira linearnih vodniških ležajev. Čeprav se recirkulirajoči kroglični ležaji uporabljajo tako v sistemu na granitu kot v IgM, sistem IGM omogoča vključitev večjih, trdnejših ležajev v zasnovo, ne da bi povečali višino delovne osi. Ker se zasnova IGM opira na granit kot svojo bazo, v nasprotju z ločeno obdelano bazo, je mogoče povrniti nekaj navpičnih nepremičnin, ki bi jih sicer porabila obdelana podlaga, in v bistvu napolnita ta prostor z večjimi ležaji nad granitom.

Togost

Uporaba večjih ležajev v zasnovi IGM močno vpliva na kotno togost. V primeru spodnje osi širokega telesa (Y) raztopina IGM ponuja več kot 40% večjo togost zvitka, 30% večjo togost togosti in 20% večjo togost kot ustrezna zasnova na granitu. Podobno IGM-ov most ponuja štirikratno povečanje togosti zvitka, podvojiti togost nagiba in več kot 30% večjo togost, kot je njegov odrski granitni kolega. Večja kotna togost je ugodna, saj neposredno prispeva k izboljšanju dinamičnih zmogljivosti, kar je ključnega pomena za omogočanje večjega pretoka strojev.

Zmogljivost obremenitve

Večji ležaji raztopine IGM omogočajo bistveno večjo zmogljivost koristi kot rešitev na granitu. Čeprav ima osnovna osi pro560lm v raztopini na odru na granitu 150 kg nosilnosti, ustrezna rešitev IGM lahko sprejme 300 kg koristnega bremena. Podobno osi pro280lm mostu osi na odru Granite podpira 150 kg, medtem ko lahko osi mostu raztopine IGM nosi do 200 kg.

Gibljiva masa

Medtem ko večji ležaji v mehanskih osi IGM ponujajo boljše atribute kotnih zmogljivosti in večjo zmogljivost obremenitve, imajo tudi večje, težje tovornjake. Poleg tega so vozičke IGM zasnovane tako, da se nekatere obdelane lastnosti, potrebne za osi na odri na granitu (vendar jih osi IGM ne zahteva, odstranijo, da povečajo togost dela in poenostavijo proizvodnjo. Ti dejavniki pomenijo, da ima os IgM večjo gibljivo maso kot ustrezna osi faze na granitu. Nesporno slabost je, da je največji pospešek IGM nižji, ob predpostavki, da je izhod motorja nespremenjen. Kljub temu je v določenih situacijah lahko večja premikajoča se z vidika koristna, da lahko njegova večja vztrajnost zagotavlja večjo odpornost na motnje, kar lahko ustreza povečani stabilnosti v položaju.

Strukturna dinamika

Višja togost sistema IGM in bolj tog prevoz zagotavljata dodatne prednosti, ki so vidne po uporabi programskega paketa za končne elemente (FEA) za izvedbo modalne analize. V tej raziskavi smo pregledali prvo resonanco premikajočega se prevoza zaradi njegovega učinka na pasovno širino servo. Prevoz Pro560lm naleti na resonanco pri 400 Hz, medtem ko ustrezni prevoz IGM doživi isti način pri 430 Hz. Slika 3 prikazuje ta rezultat.

Večjo resonanco raztopine IGM v primerjavi s tradicionalnim odrom na granitu lahko delno pripišemo trdnejšemu prevozu in ležaju. Večja resonanca prevoza omogoča večjo pasovno širino servo in zato izboljšajo dinamične zmogljivosti.

Delovno okolje

Tesnilnost osi je skoraj vedno obvezna, kadar so prisotni onesnaževalci, ne glede na to, ali so ustvarjeni s postopkom uporabnika ali kako drugače obstoječe v okolju stroja. Odstopenje-granitne rešitve so v teh situacijah še posebej primerne zaradi same zaprte narave osi. Pro-serije Linearne faze so na primer opremljene s trdimi platnicami in stranskimi tesnili, ki v razumni meri ščitijo komponente notranje faze pred kontaminacijo. Te stopnje so lahko tudi konfigurirane z dodatnimi brisalci na mizi, da pometajo naplavine od zgornje trde veze, ko odrski prečkajo. Po drugi strani pa so IGM gibalne platforme same po sebi odprte narave, pri čemer so izpostavljeni ležaji, motorji in dajalniki. Čeprav ni vprašanje v čistejših okoljih, je to lahko problematično, kadar je kontaminacija prisotna. To vprašanje je mogoče obravnavati z vključitvijo posebnega pokritosti v slogu mehke v zasnovo osi IGM, da se zagotovi zaščita pred odpadki. Če pa niso pravilno izvedeni, lahko meh negativno vpliva na gibanje osi tako, da na voziček daje zunanje sile, ko se premika skozi celoten razpon potovanja.

Vzdrževanje

Službolnost je razlik med platformami za gibanje na odrih in granitu in IGM. Linearne-motorske osi so dobro znane po svoji robustnosti, včasih pa je potrebno za vzdrževanje. Nekatere vzdrževalne operacije so razmeroma preproste in jih je mogoče izvesti, ne da bi odstranili ali razstavili zadevno osi, včasih pa je potrebna bolj temeljita raztrganja. Kadar je platforma za gibanje sestavljena iz diskretnih stopenj, nameščenih na granitu, je servisiranje razumno preprosta naloga. Najprej razstavite oder iz granita, nato opravite potrebna vzdrževalna dela in ga ponovno namestite. Ali pa ga preprosto zamenjajte z novo stopnjo.

Rešitve IGM so lahko včasih bolj zahtevne pri vzdrževanju. Čeprav je zamenjava ene same magnetne proge linearnega motorja v tem primeru zelo preprosta, bolj zapleteno vzdrževanje in popravila pogosto vključujejo popolnoma razstavljanje številnih ali vseh komponent, ki obsegajo osi, kar je bolj zamudno, ko so komponente nameščene neposredno na granit. Prav tako je težje uskladiti osi, ki temeljijo na granitu, po opravljanju vzdrževanja-naloga, ki je bistveno bolj preprosta z diskretnimi fazami.

Tabela 1. Povzetek temeljnih tehničnih razlik med mehanskimi raztopini in granitnimi rešitvami in IGM.

Ekonomska primerjava

Medtem ko se bodo absolutni stroški katerega koli gibalnega sistema razlikovali na podlagi več dejavnikov, vključno z dolžino potovanj, natančnostjo osi, zmogljivostjo obremenitve in dinamičnimi zmogljivostmi, relativne primerjave analognih sistemov za gibanje IgM in granita, izvedene v tej študiji, kažejo, da so raztopine IgM sposobne ponuditi srednje visoke stroške, kot je njihov odrsko-o-g-g-g-g-g-g-g-g-g-g-gnat.

Naša ekonomska študija je sestavljena iz treh temeljnih komponent stroškov: strojni deli (vključno z izdelanimi deli in kupljenimi sestavnimi deli), sestavljanjem granita ter delovne sile in nadzemne stroške.

Strojni deli

Rešitev IGM ponuja omembe vredne prihranke pri raztopini na granitu glede na strojne dele. To je predvsem posledica pomanjkanja IgM-ovih zapleteno obdelanih odrskih baz na osi Y in X, ki dodajajo kompleksnost in stroške v odrsko-granitne rešitve. Poleg tega je mogoče prihranke stroškov pripisati relativni poenostavitvi drugih obdelanih delov na raztopini IGM, kot so premikajoče se vozičke, ki imajo lahko enostavnejše značilnosti in nekoliko bolj sproščene tolerance, če so zasnovane za uporabo v sistemu IGM.

Granitni sklopi

Čeprav se zdi, da imajo sklopi granitnih osnovnih možišč v sistemih IgM in v granitu podoben faktor oblike in videz, je sklop IGM granita nekoliko dražja. To je zato, ker granit v raztopini IGM zavzema mesto obdelanih odrskih baz v raztopini na odrih na granitu, zaradi česar ima granit na splošno tesnejše tolerance v kritičnih regijah, in celo dodatne lastnosti, kot so na primer ekstrudirani rezi in/ali navojne jeklene vložke. Vendar je v naši študiji primera dodana kompleksnost granitne strukture več kot izravnana s poenostavitvijo v strojih.

Delo in nad glavo

Zaradi številnih podobnosti pri sestavljanju in testiranju sistemov IGM in odrov na granitu ni bistvene razlike v stroških dela in režijskih stroškov.

Ko so vsi ti faktorji stroškov združeni, je specifična mehanska raztopina IGM, pregledana v tej študiji, približno 15% manj draga od mehanske raztopine, nastopa na granitu.

Seveda so rezultati ekonomske analize odvisni ne le od atributov, kot so dolžina potovanja, natančnost in zmogljivost obremenitve, ampak tudi od dejavnikov, kot je izbira dobavitelja granita. Poleg tega je preudarno upoštevati stroške pošiljanja in logistike, povezane z nabavo granitne strukture. Še posebej koristno za zelo velike granitne sisteme, čeprav velja za vse velikosti, lahko izbira kvalificiranega dobavitelja granita v bližini lokacije končnega sklopa sistema pomaga tudi pri čim manjši stroški.

Prav tako je treba opozoriti, da ta analiza ne upošteva stroškov po izvajanju. Recimo, da je na primer potrebno servisirati sistem gibanja s popravilom ali zamenjavo osi gibanja. Sistem na odru je mogoče servisirati s preprosto odstranitvijo in popravljanjem/zamenjavo prizadete osi. Zaradi bolj modularne zasnove v odrskem slogu je to mogoče storiti z relativno lahkoto in hitrostjo, kljub višjim začetnim stroškom sistema. Čeprav je IGM sisteme na splošno mogoče pridobiti z nižjimi stroški kot njihovi odrski granitni kolegi, so lahko zaradi integrirane narave gradnje bolj zahtevne za razstavljanje in servis.

Zaključek

Jasno je, da vsaka vrsta zasnove platforme za gibanje-scena na granitu in IGM-lahko ponudi različne koristi. Vendar ni vedno očitno, katera je najbolj idealna izbira za določeno uporabo gibanja. Zato je zelo koristno sodelovati z izkušenim dobaviteljem gibanja in avtomatizacije, kot je AeroTech, ki ponuja izrazito usmerjen v aplikacijo, svetovalni pristop za raziskovanje in zagotavljanje dragocenega vpogleda v alternative rešitvam za zahtevne aplikacije za nadzor gibanja in avtomatizacijo. Razumevanje ne le razlike med tema dvema sortama avtomatizacijskih rešitev, temveč tudi temeljnih vidikov težav, ki so jih morali rešiti, je osnovni ključ do uspeha pri izbiri gibalnega sistema, ki obravnava tako tehnične kot finančne cilje projekta.

Iz Aerotecha.