Die verskil tussen stadium-op-graniet en geïntegreerde granietbewegingstelsels

Die keuse van die geskikste graniet-gebaseerde lineêre bewegingsplatform vir 'n gegewe toepassing hang af van 'n magdom faktore en veranderlikes. Dit is uiters belangrik om te erken dat elke toepassing sy eie unieke stel vereistes het wat verstaan ​​en geprioritiseer moet word om 'n effektiewe oplossing in terme van 'n bewegingsplatform te volg.

Een van die meer alomteenwoordige oplossings behels die montering van diskrete posisioneringsfases op 'n granietstruktuur. 'N Ander algemene oplossing integreer die komponente wat die asse van bewegings direk in die graniet self bevat. Die keuse tussen 'n verhoog-op-graniet en 'n IGM-platform (geïntegreerde granietbeweging) is een van die vroeëre besluite wat in die keuringsproses geneem moet word. Daar is duidelike onderskeid tussen beide oplossingsoorte, en natuurlik het elkeen sy eie meriete - en waarskuwings - wat noukeurig verstaan ​​en oorweeg moet word.

Om 'n beter insig in hierdie besluitnemingsproses te bied, evalueer ons die verskille tussen twee fundamentele lineêre bewegingsplatformontwerpe-'n tradisionele op-granietoplossing en 'n IGM-oplossing-vanuit tegniese en finansiële perspektiewe in die vorm van 'n gevallestudie in meganiese dra.

Agtergrond

Om die ooreenkomste en verskille tussen IGM-stelsels en tradisionele verhoog-op-granietstelsels te ondersoek, het ons twee toets-saak-ontwerpe gegenereer:

• Meganiese dra, verhoog-op-graniet
• Meganiese dra, IgM

In albei gevalle bestaan ​​elke stelsel uit drie bewegings asse. Die Y -as bied 1000 mm reis en is aan die basis van die granietstruktuur geleë. Die X-as, geleë op die brug van die vergadering met 400 mm reis, dra die vertikale z-as met 100 mm reis. Hierdie reëling word pictografies voorgestel.

Vir die verhoog-op-graniet-ontwerp het ons 'n Pro560LM breë-liggaamstadium vir die Y-as gekies vanweë die groter vragvermoë, wat algemeen voorkom vir baie bewegingsaansoeke met behulp van hierdie “Y/XZ Split-Bridge” -reëling. Vir die X -as het ons 'n Pro280LM gekies, wat gereeld in baie toepassings as 'n brugas gebruik word. Die Pro280LM bied 'n praktiese balans tussen sy voetspoor en die vermoë om 'n Z -as met 'n klantvrag te dra.

Vir die IGM-ontwerpe het ons die fundamentele ontwerpkonsepte en uitlegte van bogenoemde asse fyn herhaal, met die primêre verskil dat die IgM-asse direk in die granietstruktuur ingebou is, en daarom nie die vervaardigde gemasjineerde komponentbasisse in die stadium-op-granietontwerpe het nie.

In beide ontwerpgevalle is die Z-as, wat gekies is om 'n Pro190SL-bal-skroefgedrewe stadium te wees. Dit is 'n baie gewilde as om in die vertikale oriëntasie op 'n brug te gebruik vanweë die ruim vragvermoë en relatief kompakte vormfaktor.

Figuur 2 illustreer die spesifieke stadium-op-graniet- en IGM-stelsels wat bestudeer is.

Tegniese vergelyking

IGM-stelsels is ontwerp met behulp van 'n verskeidenheid tegnieke en komponente wat soortgelyk is aan dié wat in tradisionele verhoog-op-granietontwerpe voorkom. Gevolglik is daar talle tegniese eienskappe tussen IgM-stelsels en verhoog-op-granietstelsels. Omgekeerd, die integrasie van die asse van beweging direk in die granietstruktuur bied verskillende onderskeidende eienskappe wat IgM-stelsels van verhoog-op-granietstelsels onderskei.

Vormfaktor

Miskien begin die mees voor die hand liggende ooreenkoms met die basis van die masjien - die graniet. Alhoewel daar verskille is in die kenmerke en toleransies tussen verhoog-op-graniet- en IgM-ontwerpe, is die algehele afmetings van die granietbasis, opstyg en brug gelyk. Dit is hoofsaaklik omdat die nominale en limietreise identies is tussen verhoog-op-graniet en IgM.

Konstruksie

Die gebrek aan gemasjineerde-komponent-asbasisse in die IgM-ontwerp bied sekere voordele bo die op-granietoplossings. Die vermindering van komponente in die struktuurlus van die IgM help veral om die totale asstyfheid te verhoog. Dit maak ook voorsiening vir 'n korter afstand tussen die granietbasis en die boonste oppervlak van die koets. In hierdie spesifieke gevallestudie bied die IgM -ontwerp 'n 33% laer werkoppervlakhoogte (80 mm vergeleke met 120 mm). Hierdie kleiner werkhoogte maak nie net 'n meer kompakte ontwerp nie, maar dit verminder ook die masjienverrekenings vanaf die motor en enkodeerder tot die werkpunt, wat lei tot verminderde ABBE -foute en daarom verbeterde werklike posisionering.

Askomponente

Die dieper in die ontwerp kyk die verhoog-op-graniet- en IgM-oplossings 'n paar sleutelkomponente, soos lineêre motors en posisie-enkodeerders. Algemene keuring van die voorste en magneetbaan lei tot ekwivalente krag-uitsetvermoëns. Net so bied die gebruik van dieselfde enkodeerders in albei ontwerpe identies fyn resolusie vir terugvoering van die posisionering. As gevolg hiervan, verskil die lineêre akkuraatheid en herhaalbaarheidsprestasie nie betekenisvol tussen verhoog-op-graniet- en IgM-oplossings nie. Soortgelyke komponentuitleg, insluitend die skeiding en verdraagsaamheid van dra, lei tot vergelykbare prestasie in terme van meetkundige foutbewegings (dws horisontale en vertikale reguitheid, toonhoogte, rol en gaap). Laastens is albei ontwerpe se ondersteunende elemente, insluitend kabelbestuur, elektriese grense en hardstowwe, fundamenteel identies in funksie, hoewel dit ietwat van fisieke voorkoms kan verskil.

Rigting

Vir hierdie spesifieke ontwerp is die keuse van lineêre gidslaers een van die opvallendste verskille. Alhoewel hersirkulerende kogellagers in beide verhoog-op-graniet- en IgM-stelsels gebruik word, maak die IGM-stelsel dit moontlik om groter, stywer laers in die ontwerp in te sluit sonder om die werkhoogte van die as te verhoog. Aangesien die IGM-ontwerp op die graniet staatmaak as basis, in teenstelling met 'n aparte gemasjineerde komponentbasis, is dit moontlik om sommige van die vertikale vaste eiendom te herwin wat andersins deur 'n gemasjineerde basis verbruik sou word, en in wese hierdie ruimte met groter laers vul, terwyl dit steeds die totale vervoerhoogte bo die graniet verminder.

Styfheid

Die gebruik van groter laers in die IgM -ontwerp het 'n diepgaande invloed op die hoekstyfheid. In die geval van die breëliggaam-onderste as (Y), bied die IgM-oplossing meer as 40% groter rolstyfheid, 30% groter toonhoogte en 20% groter gaapstyfheid as 'n ooreenstemmende stadium-op-graniet-ontwerp. Net so bied die IgM's Bridge 'n viervoudige toename in rolstyfheid, dubbel die styfheid van die toonhoogte en meer as 30% groter gaapstyfheid as sy eweknie-op-graniet-eweknie. Hoër hoekstyfheid is voordelig omdat dit direk bydra tot verbeterde dinamiese werkverrigting, wat die sleutel is om hoër masjiene deur die masjien moontlik te maak.

Laai kapasiteit

Die groter laers van die IgM-oplossing maak voorsiening vir 'n aansienlik hoër loonvragvermoë as 'n stadium-op-granietoplossing. Alhoewel die Pro560LM-basisas van die verhoog-op-granietoplossing 'n vragvermoë van 150 kg het, kan die ooreenstemmende IGM-oplossing 'n loonvrag van 300 kg akkommodeer. Net so ondersteun die PRO280LM-brugas van die verhoog-op-graniet 150 kg, terwyl die brugas van die IgM-oplossing tot 200 kg kan dra.

Bewegende massa

Terwyl die groter laers in die meganiese draende IgM-asse beter hoekprestasie-eienskappe en 'n groter lasvermoë bied, het hulle ook groter, swaarder vragmotors. Daarbenewens is die IgM-waens so ontwerp dat sekere gemasjineerde funksies wat nodig is vir 'n verhoog-op-granietas (maar nie deur 'n IGM-as nodig is nie) verwyder word om die styfheid van die onderdeel te verhoog en vervaardiging te vereenvoudig. Hierdie faktore beteken dat die IgM-as 'n groter bewegende massa het as 'n ooreenstemmende stadium-op-granietas. 'N Onbetwisbare nadeel is dat die maksimum versnelling van die IgM laer is, met die veronderstelling dat die uitset van die motorkrag onveranderd is. In sekere situasies kan 'n groter bewegende massa vanuit die perspektief voordelig wees dat die groter traagheid groter weerstand teen versteurings kan bied, wat kan ooreenstem met verhoogde stabiliteit in die posisie.

Strukturele dinamika

Die IGM-stelsel se hoër dra-styfheid en meer rigiede vervoer bied bykomende voordele wat sigbaar is na die gebruik van 'n FEA-sagtewarepakket vir eindige elemente (FEA) om 'n modale analise uit te voer. In hierdie studie het ons die eerste resonansie van die bewegende koets ondersoek vanweë die effek daarvan op servo -bandwydte. Die Pro560LM -koets teëkom 'n resonansie by 400 Hz, terwyl die ooreenstemmende IGM -vervoer dieselfde modus op 430 Hz ervaar. Figuur 3 illustreer hierdie resultaat.

Die hoër resonansie van die IgM-oplossing, in vergelyking met die tradisionele stadium-op-graniet, kan deels toegeskryf word aan die stywer koets en dra-ontwerp. 'N Hoër koetsresonansie maak dit moontlik om 'n groter servo -bandwydte te hê en daarom dinamiese werkverrigting verbeter.

Bedryfsomgewing

Axis seëlbaarheid is byna altyd verpligtend as kontaminante teenwoordig is, of dit nou deur die gebruiker se proses gegenereer word of andersins in die omgewing van die masjien bestaan. Stadium-op-granietoplossings is veral geskik in hierdie situasies as gevolg van die inherent geslote aard van die as. Pro-reeks lineêre stadiums, byvoorbeeld, is toegerus met hardkruise en syseëls wat die interne verhoogkomponente teen besoedeling tot 'n redelike mate beskerm. Hierdie stadiums kan ook met opsionele ruitveërs gekonfigureer word om puin van die boonste hardeband af te vee terwyl die verhoog deurkruis. Aan die ander kant is IGM -bewegingsplatforms inherent oop van aard, met die laers, motors en enkodeerders blootgestel. Alhoewel dit nie 'n probleem in skoner omgewings is nie, kan dit problematies wees as besoedeling aanwesig is. Dit is moontlik om hierdie kwessie aan te spreek deur 'n spesiale Way-Cover in 'n IgM-as-ontwerp in 'n IGM-asontwerp te inkorporeer om beskerming teen puin te bied. Maar indien dit nie korrek geïmplementeer word nie, kan die balg die beweging van die as negatief beïnvloed deur eksterne kragte op die koets oor te dra terwyl dit deur sy volledige reeks reis beweeg.

Onderhoud

Servicebaarheid is 'n onderskeid tussen verhoog-op-graniet- en IgM-bewegingsplatforms. Lineêre-motoriese asse is bekend vir hul robuustheid, maar soms word dit nodig om onderhoud uit te voer. Sekere instandhoudingsoperasies is relatief eenvoudig en kan uitgevoer word sonder om die betrokke as te verwyder of uitmekaar te haal, maar soms is 'n meer deeglike skeuring nodig. As die bewegingsplatform bestaan ​​uit afsonderlike stadiums wat op graniet gemonteer is, is diens 'n redelike eenvoudige taak. Ontkoppel eers die verhoog van die graniet, voer dan die nodige onderhoudswerk uit en hervertel dit. Of vervang dit eenvoudig met 'n nuwe verhoog.

IGM -oplossings kan soms meer uitdagend wees as u onderhoud uitvoer. Alhoewel die vervanging van 'n enkele magneetbaan van die lineêre motor in hierdie geval baie eenvoudig is, behels meer ingewikkelde onderhoud en herstelwerk dikwels baie uitmekaar gehaal, of al die komponente wat die as bevat, wat meer tydrowend is as komponente direk op graniet gemonteer is. Dit is ook moeiliker om die granietgebaseerde asse na mekaar toe te pas nadat hulle onderhoud uitgevoer het-'n taak wat aansienlik meer eenvoudig is met afsonderlike stadiums.

Tabel 1. 'n Opsomming van die fundamentele tegniese verskille tussen meganiese draende stadium-op-graniet en IgM-oplossings.

Ekonomiese vergelyking

Alhoewel die absolute koste van enige bewegingsisteem sal wissel op grond van verskeie faktore, waaronder die lengte van die reis, die presisie van die as, die lasvermoë en die dinamiese vermoëns, dui die relatiewe vergelykings van analoog IgM en verhoog-op-granietbewegingstelsels in hierdie studie daarop dat IgM-oplossings in staat is om medium- tot hoë-presisie-bewegings te bied as 'n laer koste as teen-graniet-teenpartes.

Ons ekonomiese studie bestaan ​​uit drie fundamentele kostekomponente: masjienonderdele (insluitend beide vervaardigde onderdele en gekoopte komponente), die granietmontering en arbeid en oorhoofse koste.

Masjienonderdele

'N IgM-oplossing bied noemenswaardige besparings oor 'n toneel-op-granietoplossing in terme van masjienonderdele. Dit is hoofsaaklik te danke aan die gebrek aan ingewikkelde vervaardigde verhoogbasis van die IGM op die y- en x-asse, wat kompleksiteit en koste by die oplossings op die verhoog-op-graniet toevoeg. Verder kan kostebesparings toegeskryf word aan die relatiewe vereenvoudiging van ander bewerkte onderdele op die IGM -oplossing, soos die bewegende waens, wat eenvoudiger funksies en ietwat meer ontspanne toleransies kan hê as dit ontwerp is vir gebruik in 'n IGM -stelsel.

Granietbyeenkomste

Alhoewel die graniet-basis-Riser-brug-samestellings in beide die IgM- en verhoog-op-granietstelsels 'n soortgelyke vormfaktor en voorkoms het, is die IgM-graniet-eenheid effens duurder. Dit is omdat die graniet in die IgM-oplossing die plek van die gemasjineerde verhoogbasis in die stadium-op-granietoplossing inneem, wat vereis dat die graniet oor die algemeen strenger toleransies in kritieke streke moet hê, en selfs bykomende funksies, soos uitgedrukte snye en/of draadstaal-insetsels, byvoorbeeld. In ons gevallestudie word die ekstra kompleksiteit van die granietstruktuur egter meer as vergoed deur die vereenvoudiging in masjienonderdele.

Arbeid en oorhoofse koste

Vanweë die vele ooreenkomste met die samestelling en toetsing van beide die IGM- en verhoog-op-granietstelsels, is daar nie 'n beduidende verskil in arbeid en oorhoofse koste nie.

Sodra al hierdie kostefaktore gekombineer is, is die spesifieke Meganiese draende IgM-oplossing wat in hierdie studie ondersoek is, ongeveer 15% minder duur as die meganiese draende, verhoog-op-granietoplossing.

Natuurlik hang die resultate van die ekonomiese ontleding nie net van eienskappe soos reislengte, presisie en vragvermoë nie, maar ook van faktore soos die keuse van die granietverskaffer. Daarbenewens is dit verstandig om die skeeps- en logistieke koste verbonde aan die verkryging van 'n granietstruktuur te oorweeg. Dit is veral nuttig vir baie groot granietstelsels, hoewel dit waar is vir alle groottes, en die keuse van 'n gekwalifiseerde granietverskaffer in die nabyheid van die ligging van die finale stelselvergadering kan ook help om die koste te verminder.

Daar moet ook op gelet word dat hierdie ontleding nie na-implementeringskoste oorweeg nie. Gestel dit word byvoorbeeld nodig om die bewegingstelsel te bedien deur 'n bewegingsas te herstel of te vervang. 'N Stadium-op-granietstelsel kan onderhou word deur die aangetaste as eenvoudig te verwyder en te herstel/te vervang. Vanweë die meer modulêre verhoogstylontwerp, kan dit met relatiewe gemak en spoed gedoen word, ondanks die hoër aanvanklike stelselkoste. Alhoewel IGM-stelsels oor die algemeen teen 'n laer koste verkry kan word as hul eweknieë op die graniet, kan dit meer uitdagend wees om uitmekaar te haal en te dien as gevolg van die geïntegreerde aard van konstruksie.

Konklusie

Dit is duidelik dat elke tipe bewegingsplatformontwerp-verhoog-op-graniet en IGM-duidelike voordele kan bied. Dit is egter nie altyd voor die hand liggend nie, wat die ideaalste keuse is vir 'n spesifieke bewegingsaansoek. Daarom is dit baie voordelig om saam te werk met 'n ervare verskaffer van bewegings- en outomatiseringstelsels, soos Aerotech, wat 'n duidelike toepassingsgerigte, konsultatiewe benadering bied om waardevolle insig te gee in oplossingsalternatiewe vir uitdagende bewegingsbeheer en outomatiseringstoepassings. Dit is die onderliggende sleutel tot sukses in die keuse van 'n bewegingsisteem wat die tegniese en finansiële doelwitte van die projek aanspreek, om nie net die verskil tussen hierdie twee variëteite van outomatiseringsoplossings, maar ook die fundamentele aspekte van die probleme wat hulle nodig is om op te los nie, te verstaan.

Van Aerotech.