Perbezaan antara sistem gerakan granit panggung-on-granit dan bersepadu

Pemilihan platform gerakan linear berasaskan granit yang paling sesuai untuk aplikasi yang diberikan bergantung kepada pelbagai faktor dan pembolehubah. Adalah penting untuk menyedari bahawa setiap aplikasi mempunyai satu set keperluan tersendiri yang mesti difahami dan diprioritaskan untuk meneruskan penyelesaian yang berkesan dari segi platform gerakan.

Salah satu penyelesaian yang lebih di mana -mana melibatkan tahap kedudukan diskret ke struktur granit. Satu lagi penyelesaian biasa mengintegrasikan komponen yang terdiri daripada paksi gerakan terus ke dalam granit itu sendiri. Memilih antara panggung-on-granit dan platform gerakan granit bersepadu (IGM) adalah salah satu keputusan terdahulu yang akan dibuat dalam proses pemilihan. Terdapat perbezaan yang jelas antara kedua -dua jenis penyelesaian, dan tentu saja masing -masing mempunyai merit sendiri - dan kaveat - yang perlu difahami dan dipertimbangkan dengan teliti.

Untuk menawarkan wawasan yang lebih baik mengenai proses membuat keputusan ini, kami menilai perbezaan antara dua reka bentuk platform gerakan linear asas-penyelesaian tradisional-on-granit, dan penyelesaian IGM-dari perspektif teknikal dan kewangan dalam bentuk kajian kes yang mengandungi mekanikal.

Latar belakang

Untuk meneroka persamaan dan perbezaan antara sistem IGM dan sistem panggung-on-granit tradisional, kami menghasilkan dua reka bentuk kes ujian:

• Galas mekanikal, panggung-on-granit
• Galas mekanikal, IgM

Dalam kedua -dua kes, setiap sistem terdiri daripada tiga paksi gerakan. Paksi Y menawarkan 1000 mm perjalanan dan terletak di dasar struktur granit. Paksi X, yang terletak di jambatan perhimpunan dengan perjalanan 400 mm, membawa paksi Z menegak dengan 100 mm perjalanan. Pengaturan ini diwakili secara pictographically.

Untuk reka bentuk peringkat-on-granit, kami memilih tahap badan lebar Pro560lm untuk paksi Y kerana kapasiti pembawa beban yang lebih besar, biasa bagi banyak aplikasi gerakan menggunakan susunan "Y/XZ Split-Bridge" ini. Untuk paksi X, kami memilih Pro280lm, yang biasanya digunakan sebagai paksi jambatan dalam banyak aplikasi. Pro280lm menawarkan keseimbangan praktikal antara jejaknya dan keupayaannya untuk membawa paksi Z dengan muatan pelanggan.

Untuk reka bentuk IGM, kami mereplikasi konsep reka bentuk asas dan susun atur paksi di atas, dengan perbezaan utama adalah bahawa paksi IgM dibina terus ke dalam struktur granit, dan oleh itu kekurangan asas komponen machined yang terdapat dalam reka bentuk peringkat-on-granit.

Biasa dalam kedua-dua kes reka bentuk adalah paksi z, yang dipilih untuk menjadi peringkat pro190SL yang didorong oleh bola. Ini adalah paksi yang sangat popular untuk digunakan dalam orientasi menegak di jambatan kerana kapasiti muatan yang murah hati dan faktor bentuk yang agak padat.

Rajah 2 menggambarkan sistem tahap-on-granit dan IGM yang spesifik yang dikaji.

Perbandingan teknikal

Sistem IGM direka menggunakan pelbagai teknik dan komponen yang serupa dengan yang terdapat dalam reka bentuk peringkat tradisional-on-granit. Akibatnya, terdapat banyak sifat teknikal yang sama antara sistem IGM dan sistem peringkat ke-granit. Sebaliknya, mengintegrasikan paksi gerakan terus ke dalam struktur granit menawarkan beberapa ciri yang membezakan yang membezakan sistem IgM dari sistem panggung-on-granit.

Faktor bentuk

Mungkin persamaan yang paling jelas bermula dengan asas mesin - granit. Walaupun terdapat perbezaan dalam ciri-ciri dan toleransi antara reka bentuk panggung-on-granit dan IGM, dimensi keseluruhan asas granit, risers dan jambatan bersamaan. Ini terutamanya kerana perjalanan nominal dan had adalah sama antara panggung-on-granit dan IgM.

Pembinaan

Kekurangan asas paksi komponen machined dalam reka bentuk IGM memberikan kelebihan tertentu ke atas penyelesaian tahap-on-granit. Khususnya, pengurangan komponen dalam gelung struktur IgM membantu meningkatkan kekakuan paksi keseluruhan. Ia juga membolehkan jarak yang lebih pendek antara asas granit dan permukaan atas kereta. Dalam kajian kes ini, reka bentuk IGM menawarkan ketinggian permukaan kerja 33% lebih rendah (80 mm berbanding 120 mm). Bukan sahaja ketinggian kerja yang lebih kecil ini membolehkan reka bentuk yang lebih padat, tetapi juga mengurangkan offset mesin dari motor dan encoder ke titik kerja, mengakibatkan kesilapan Abbe yang dikurangkan dan oleh itu meningkatkan prestasi kedudukan titik kerja.

Komponen paksi

Melihat lebih mendalam ke dalam reka bentuk, penyelesaian panggung-on-granit dan IGM berkongsi beberapa komponen utama, seperti motor linear dan encoder kedudukan. Pemilihan trek forcer dan magnet yang biasa membawa kepada keupayaan output yang setara. Begitu juga, menggunakan pengekod yang sama dalam kedua -dua reka bentuk menyediakan resolusi yang identik untuk meletakkan maklum balas. Akibatnya, ketepatan linear dan prestasi kebolehulangan tidak jauh berbeza antara penyelesaian tahap-on-granit dan IGM. Susun atur komponen yang sama, termasuk pemisahan dan toleransi galas, membawa kepada prestasi setanding dari segi gerakan ralat geometri (iaitu, lurus mendatar dan menegak, padang, roll dan yaw). Akhirnya, kedua -dua elemen sokongan reka bentuk, termasuk pengurusan kabel, had elektrik dan hardstops, secara asasnya sama dalam fungsi, walaupun ia mungkin berbeza -beza dalam penampilan fizikal.

Galas

Untuk reka bentuk ini, salah satu perbezaan yang paling ketara ialah pemilihan galas panduan linear. Walaupun galas bola berulang digunakan dalam sistem peringkat-on-granit dan IGM, sistem IgM memungkinkan untuk menggabungkan galas yang lebih besar dan lebih berat ke dalam reka bentuk tanpa meningkatkan ketinggian kerja paksi. Kerana reka bentuk IGM bergantung pada granit sebagai pangkalannya, berbanding dengan asas komponen machined yang berasingan, adalah mungkin untuk menuntut semula beberapa hartanah menegak yang akan dimakan oleh pangkalan machined, dan pada dasarnya mengisi ruang ini dengan galas yang lebih besar sementara masih mengurangkan ketinggian keseluruhan di atas granit.

Kekakuan

Penggunaan galas yang lebih besar dalam reka bentuk IGM mempunyai kesan mendalam terhadap kekakuan sudut. Dalam kes paksi yang lebih rendah (Y), penyelesaian IgM menawarkan lebih daripada 40% kekakuan roll yang lebih besar, kekakuan padang 30% yang lebih besar dan kekukuhan 20% lebih besar daripada reka bentuk panggung-on-granit yang sama. Begitu juga, Jambatan IGM menawarkan peningkatan empat kali ganda dalam kekakuan roll, dua kali ganda kekakuan padang dan lebih daripada 30% kekakuan yang lebih besar daripada rakan sejawatnya. Kekakuan sudut yang lebih tinggi adalah berfaedah kerana ia secara langsung menyumbang kepada prestasi dinamik yang lebih baik, yang merupakan kunci untuk membolehkan output mesin yang lebih tinggi.

Kapasiti beban

Galas yang lebih besar penyelesaian IgM membolehkan kapasiti muatan yang lebih tinggi daripada penyelesaian panggung-on-granit. Walaupun paksi asas Pro560lm penyelesaian tahap-on-granit mempunyai kapasiti beban 150 kg, penyelesaian IgM yang sepadan dapat menampung muatan 300 kg. Begitu juga, paksi jambatan Pro280lm panggung-on-granit menyokong 150 kg, manakala paksi jambatan penyelesaian IgM boleh membawa sehingga 200 kg.

Massa bergerak

Walaupun galas yang lebih besar dalam paksi IgM yang mengandungi mekanikal menawarkan atribut prestasi sudut yang lebih baik dan kapasiti pembawa beban yang lebih besar, mereka juga datang dengan trak yang lebih besar dan lebih berat. Di samping itu, kereta IgM direka sedemikian rupa sehingga ciri-ciri machined tertentu yang diperlukan untuk paksi panggung-on-granit (tetapi tidak diperlukan oleh paksi IgM) dikeluarkan untuk meningkatkan kekakuan bahagian dan memudahkan pembuatan. Faktor-faktor ini bermakna bahawa paksi IgM mempunyai jisim bergerak yang lebih besar daripada paksi panggung-on-granit yang sama. Kelemahan yang tidak dapat dipertikaikan ialah pecutan maksimum IgM adalah lebih rendah, dengan mengandaikan bahawa output daya motor tidak berubah. Walau bagaimanapun, dalam situasi tertentu, jisim bergerak yang lebih besar mungkin berfaedah dari perspektif bahawa inersia yang lebih besar dapat memberikan rintangan yang lebih besar kepada gangguan, yang dapat menghubungkan dengan peningkatan kestabilan dalam posisi.

Dinamik struktur

Sistem IGM yang lebih tinggi ketegangan dan pengangkutan yang lebih tegar memberikan manfaat tambahan yang jelas selepas menggunakan pakej perisian analisis elemen terhingga (FEA) untuk melakukan analisis modal. Dalam kajian ini, kami mengkaji resonans pertama pengangkutan yang bergerak kerana kesannya terhadap jalur lebar servo. Pengangkutan Pro560lm menemui resonans pada 400 Hz, manakala pengangkutan IgM yang sama mengalami mod yang sama pada 430 Hz. Rajah 3 menggambarkan hasil ini.

Resonans yang lebih tinggi dari penyelesaian IgM, berbanding dengan panggung tradisional-on-granit, boleh dikaitkan sebahagiannya kepada reka bentuk kereta dan galas yang lebih berat. Resonans pengangkutan yang lebih tinggi memungkinkan untuk mempunyai jalur lebar servo yang lebih besar dan oleh itu peningkatan prestasi dinamik.

Persekitaran operasi

Seterabiliti Axis hampir selalu wajib apabila bahan cemar hadir, sama ada dihasilkan melalui proses pengguna atau yang ada di dalam persekitaran mesin. Penyelesaian tahap-on-granit sangat sesuai dalam situasi ini kerana sifat paksi yang tertutup. Peringkat linear pro-siri, misalnya, dilengkapi dengan hardcovers dan meterai sampingan yang melindungi komponen peringkat dalaman dari pencemaran ke tahap yang munasabah. Tahap -tahap ini juga boleh dikonfigurasikan dengan wipers tablet pilihan untuk menyapu serpihan dari hardcover atas ketika panggung melintasi. Sebaliknya, platform gerakan IgM secara semulajadi terbuka, dengan galas, motor dan pengekod yang terdedah. Walaupun bukan masalah dalam persekitaran yang lebih bersih, ini boleh menjadi masalah apabila pencemaran hadir. Adalah mungkin untuk menangani isu ini dengan menggabungkan cara-cara gaya Bellows khas ke dalam reka bentuk paksi IgM untuk memberikan perlindungan daripada serpihan. Tetapi jika tidak dilaksanakan dengan betul, belos boleh memberi kesan negatif terhadap gerakan paksi dengan menyampaikan daya luaran ke atas kereta kerana ia bergerak melalui pelbagai perjalanannya.

Penyelenggaraan

Kebolehpercayaan adalah pembezaan antara platform gerakan panggung-on-granit dan IGM. Paksi linear-motor terkenal dengan keteguhan mereka, tetapi kadang-kadang ia perlu untuk melaksanakan penyelenggaraan. Operasi penyelenggaraan tertentu agak mudah dan boleh dicapai tanpa mengeluarkan atau membongkar paksi yang dipersoalkan, tetapi kadang -kadang lebih teliti diperlukan. Apabila platform gerakan terdiri daripada peringkat diskret yang dipasang pada granit, servis adalah tugas yang agak mudah. Pertama, turunkan panggung dari granit, kemudian lakukan kerja penyelenggaraan yang diperlukan dan mengulanginya. Atau, hanya gantikannya dengan tahap baru.

Penyelesaian IGM kadang -kadang lebih mencabar apabila melakukan penyelenggaraan. Walaupun menggantikan trek magnet tunggal motor linear sangat mudah dalam kes ini, penyelenggaraan dan pembaikan yang lebih rumit sering melibatkan sepenuhnya membongkar banyak atau semua komponen yang terdiri daripada paksi, yang lebih banyak memakan masa apabila komponen dipasang terus ke granit. Ia juga lebih sukar untuk menyusun semula paksi berasaskan granit antara satu sama lain selepas melakukan penyelenggaraan-tugas yang jauh lebih mudah dengan peringkat diskret.

Jadual 1. Ringkasan perbezaan teknikal asas antara penyelesaian panggung-on-granit dan IGM yang mengandungi mekanikal.

Perbandingan ekonomi

Walaupun kos mutlak mana-mana sistem gerakan akan berbeza-beza berdasarkan beberapa faktor termasuk panjang perjalanan, ketepatan paksi, keupayaan beban dan keupayaan dinamik, perbandingan relatif dari IgM dan sistem gerakan panggung-on-granit yang dijalankan dalam kajian ini menunjukkan bahawa penyelesaian IgM dapat menawarkan gerakan medium-ke-medium.

Kajian ekonomi kami terdiri daripada tiga komponen kos asas: bahagian mesin (termasuk kedua -dua bahagian yang dihasilkan dan komponen yang dibeli), perhimpunan granit, dan buruh dan overhead.

Bahagian mesin

Penyelesaian IGM menawarkan penjimatan yang patut diberi perhatian ke atas penyelesaian panggung-on-granit dari segi bahagian mesin. Ini terutamanya disebabkan oleh kekurangan asas panggung IgM pada paksi Y dan X, yang menambah kerumitan dan kos kepada penyelesaian panggung-on-granit. Selanjutnya, penjimatan kos boleh dikaitkan dengan penyederhanaan relatif bahagian -bahagian machined lain pada penyelesaian IgM, seperti kereta bergerak, yang boleh mempunyai ciri -ciri yang lebih mudah dan toleransi yang lebih santai apabila direka untuk digunakan dalam sistem IgM.

Perhimpunan Granit

Walaupun perhimpunan Bridge-Bridge granit di kedua-dua IgM dan sistem panggung-on-granit nampaknya mempunyai faktor dan penampilan bentuk yang sama, pemasangan granit IgM sedikit lebih mahal. Ini kerana granit dalam larutan IgM mengambil tempat asas peringkat machined dalam larutan panggung-on-granit, yang memerlukan granit mempunyai toleransi yang lebih ketat di kawasan kritikal, dan juga ciri-ciri tambahan, seperti pemotongan extruded dan/atau sisipan keluli berulir, misalnya. Walau bagaimanapun, dalam kajian kes kami, kerumitan tambahan struktur granit lebih daripada diimbangi oleh penyederhanaan dalam bahagian mesin.

Buruh dan overhead

Kerana banyak persamaan dalam memasang dan menguji kedua-dua sistem IGM dan peringkat-granit, tidak ada perbezaan yang signifikan dalam kos buruh dan overhead.

Sebaik sahaja semua faktor kos ini digabungkan, penyelesaian IgM yang mengandungi mekanikal yang diperiksa dalam kajian ini adalah kira-kira 15% lebih murah daripada penyelesaian mekanikal, pentas-on-granit.

Sudah tentu, hasil analisis ekonomi bergantung bukan sahaja pada atribut seperti panjang perjalanan, ketepatan dan kapasiti beban, tetapi juga pada faktor -faktor seperti pemilihan pembekal granit. Di samping itu, adalah berhemat untuk mempertimbangkan kos perkapalan dan logistik yang berkaitan dengan mendapatkan struktur granit. Terutamanya membantu sistem granit yang sangat besar, walaupun benar untuk semua saiz, memilih pembekal granit yang berkelayakan dengan lebih dekat dengan lokasi pemasangan sistem akhir dapat membantu meminimumkan kos juga.

Ia juga harus diperhatikan bahawa analisis ini tidak mempertimbangkan kos pasca pelaksanaan. Sebagai contoh, katakan ia menjadi perlu untuk melayani sistem gerakan dengan membaiki atau menggantikan paksi gerakan. Sistem panggung-on-granit boleh diservis dengan hanya mengeluarkan dan membaiki/menggantikan paksi yang terjejas. Kerana reka bentuk gaya panggung yang lebih modular, ini boleh dilakukan dengan mudah dan kelajuan relatif, walaupun kos sistem awal yang lebih tinggi. Walaupun sistem IGM biasanya boleh diperolehi dengan kos yang lebih rendah daripada rakan-rakan panggung-on-granit mereka, mereka boleh menjadi lebih mencabar untuk membongkar dan perkhidmatan kerana sifat pembinaan bersepadu.

Kesimpulan

Jelas sekali setiap jenis reka bentuk platform gerakan-peringkat-on-granit dan IGM-boleh menawarkan manfaat yang berbeza. Walau bagaimanapun, ia tidak selalu jelas yang merupakan pilihan yang paling sesuai untuk aplikasi gerakan tertentu. Oleh itu, ia sangat bermanfaat untuk bekerjasama dengan pembekal sistem gerakan dan automasi yang berpengalaman, seperti Aerotech, yang menawarkan pendekatan konsultasi yang terfokus dengan aplikasi untuk meneroka dan memberikan wawasan yang berharga kepada alternatif penyelesaian untuk mencabar kawalan gerakan dan aplikasi automasi. Memahami bukan sahaja perbezaan antara kedua -dua jenis penyelesaian automasi ini, tetapi juga aspek asas masalah yang mereka perlukan untuk menyelesaikannya, adalah kunci utama untuk berjaya dalam memilih sistem gerakan yang menangani kedua -dua objektif teknikal dan kewangan projek.

Dari Aerotech.