Perbezaan Antara Sistem Pergerakan Granit Berperingkat dan Bersepadu

Pemilihan platform gerakan linear berasaskan granit yang paling sesuai untuk aplikasi tertentu bergantung pada pelbagai faktor dan pembolehubah.Adalah penting untuk menyedari bahawa setiap aplikasi mempunyai set keperluan uniknya sendiri yang mesti difahami dan diutamakan untuk meneruskan penyelesaian yang berkesan dari segi platform gerakan.

Salah satu penyelesaian yang lebih meluas melibatkan pemasangan peringkat kedudukan diskret pada struktur granit.Satu lagi penyelesaian biasa mengintegrasikan komponen yang terdiri daripada paksi gerakan terus ke dalam granit itu sendiri.Memilih antara platform atas granit dan gerakan granit bersepadu (IGM) merupakan salah satu keputusan awal yang perlu dibuat dalam proses pemilihan.Terdapat perbezaan yang jelas antara kedua-dua jenis penyelesaian, dan sudah tentu masing-masing mempunyai merit sendiri - dan kaveat - yang perlu difahami dan dipertimbangkan dengan teliti.

Untuk menawarkan pandangan yang lebih baik tentang proses membuat keputusan ini, kami menilai perbezaan antara dua reka bentuk platform gerakan linear asas — penyelesaian pentas-on-granit tradisional dan penyelesaian IGM — daripada kedua-dua perspektif teknikal dan kewangan dalam bentuk mekanikal- membawa kajian kes.

Latar belakang

Untuk meneroka persamaan dan perbezaan antara sistem IGM dan sistem peringkat atas granit tradisional, kami menghasilkan dua reka bentuk kes ujian:

• Galas mekanikal, peringkat atas 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, terletak pada jambatan pemasangan dengan 400 mm perjalanan, membawa paksi Z menegak dengan 100 mm perjalanan.Susunan ini diwakili secara bergambar.

Untuk reka bentuk pentas atas granit, kami memilih pentas badan lebar PRO560LM untuk paksi Y kerana kapasiti pembawa bebannya yang lebih besar, biasa untuk banyak aplikasi gerakan menggunakan susunan "jambatan belah Y/XZ" 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 dengan teliti konsep reka bentuk asas dan susun atur paksi di atas, dengan perbezaan utama ialah paksi IGM dibina terus ke dalam struktur granit, dan oleh itu kekurangan tapak komponen mesin yang terdapat dalam pentas. -reka bentuk granit.

Lazim dalam kedua-dua kes reka bentuk ialah paksi Z, yang dipilih untuk menjadi peringkat dipacu bola PRO190SL.Ini adalah paksi yang sangat popular untuk digunakan dalam orientasi menegak pada jambatan kerana kapasiti muatannya yang besar dan faktor bentuk yang agak padat.

Rajah 2 menggambarkan sistem peringkat-on-granit dan IGM khusus yang dikaji.

Perbandingan Teknikal

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

Faktor Bentuk

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

Pembinaan

Kekurangan tapak paksi komponen mesin dalam reka bentuk IGM memberikan kelebihan tertentu berbanding penyelesaian peringkat atas granit.Khususnya, pengurangan komponen dalam gelung struktur IGM membantu meningkatkan kekukuhan paksi keseluruhan.Ia juga membolehkan jarak yang lebih pendek antara tapak granit dan permukaan atas gerabak.Dalam kajian kes khusus ini, reka bentuk IGM menawarkan ketinggian permukaan kerja 33% lebih rendah (80 mm berbanding 120 mm).Ketinggian kerja yang lebih kecil ini bukan sahaja membolehkan reka bentuk yang lebih padat, tetapi ia juga mengurangkan pengimbangan mesin daripada motor dan pengekod ke titik kerja, mengakibatkan ralat Abbe berkurangan dan oleh itu meningkatkan prestasi kedudukan titik kerja.

Komponen Paksi

Melihat lebih mendalam ke dalam reka bentuk, penyelesaian peringkat atas granit dan IGM berkongsi beberapa komponen utama, seperti motor linear dan pengekod kedudukan.Pemilihan landasan daya dan magnet biasa membawa kepada keupayaan daya-output yang setara.Begitu juga, menggunakan pengekod yang sama dalam kedua-dua reka bentuk memberikan resolusi yang sama halus untuk maklum balas kedudukan.Akibatnya, ketepatan linear dan prestasi kebolehulangan tidak jauh berbeza antara penyelesaian peringkat-on-granit dan IGM.Susun atur komponen yang serupa, termasuk pemisahan galas dan toleransi, membawa kepada prestasi yang setanding dari segi gerakan ralat geometri (iaitu, kelurusan mendatar dan menegak, pic, guling dan yaw).Akhir sekali, kedua-dua elemen sokongan reka bentuk, termasuk pengurusan kabel, had elektrik dan hentian keras, pada asasnya adalah sama dalam fungsi, walaupun ia mungkin berbeza dari segi rupa fizikal.

galas

Untuk reka bentuk khusus ini, salah satu perbezaan yang paling ketara ialah pemilihan galas panduan linear.Walaupun galas bebola edaran semula digunakan dalam kedua-dua sistem stage-on-granit dan IGM, sistem IGM memungkinkan untuk memasukkan galas yang lebih besar dan lebih keras ke dalam reka bentuk tanpa meningkatkan ketinggian kerja paksi.Oleh kerana reka bentuk IGM bergantung pada granit sebagai asasnya, berbanding dengan pangkalan komponen mesin yang berasingan, adalah mungkin untuk menuntut semula beberapa hartanah menegak yang sebaliknya akan digunakan oleh pangkalan mesin, dan pada asasnya mengisi ruang ini dengan lebih besar. galas sambil masih mengurangkan ketinggian pengangkutan keseluruhan di atas granit.

Kekakuan

Penggunaan galas yang lebih besar dalam reka bentuk IGM mempunyai kesan yang mendalam pada kekakuan sudut.Dalam kes paksi bawah badan lebar (Y), penyelesaian IGM menawarkan lebih 40% kekakuan gulung yang lebih besar, 30% kekakuan pic yang lebih besar dan 20% kekakuan yaw yang lebih besar daripada reka bentuk peringkat atas granit yang sepadan.Begitu juga, jambatan IGM menawarkan peningkatan empat kali ganda dalam kekakuan gulungan, menggandakan kekukuhan padang dan lebih daripada 30% kekukuhan yaw yang lebih besar daripada rakan sejawatnya di atas granit.Kekukuhan sudut yang lebih tinggi adalah berfaedah kerana ia secara langsung menyumbang kepada prestasi dinamik yang lebih baik, yang merupakan kunci untuk membolehkan daya pemprosesan mesin yang lebih tinggi.

Had muatan

Galas penyelesaian IGM yang lebih besar membolehkan kapasiti muatan yang jauh lebih tinggi daripada penyelesaian peringkat atas granit.Walaupun paksi asas PRO560LM bagi penyelesaian peringkat atas granit mempunyai kapasiti beban 150 kg, penyelesaian IGM yang sepadan boleh menampung muatan 300 kg.Begitu juga, paksi jambatan PRO280LM peringkat atas granit menyokong 150 kg, manakala paksi jambatan penyelesaian IGM boleh membawa sehingga 200 kg.

Misa Bergerak

Walaupun galas yang lebih besar dalam paksi IGM galas mekanikal menawarkan atribut prestasi sudut yang lebih baik dan kapasiti membawa beban yang lebih besar, ia juga datang dengan trak yang lebih besar dan lebih berat.Selain itu, gerabak IGM direka bentuk supaya ciri-ciri mesin tertentu yang diperlukan untuk paksi pentas-pada-granit (tetapi tidak diperlukan oleh paksi IGM) dikeluarkan untuk meningkatkan kekukuhan bahagian dan memudahkan pembuatan.Faktor-faktor ini bermakna bahawa paksi IGM mempunyai jisim bergerak yang lebih besar daripada paksi peringkat-on-granit yang sepadan.Kelemahan yang tidak dapat dipertikaikan ialah pecutan maksimum IGM adalah lebih rendah, dengan mengandaikan bahawa output daya motor tidak berubah.Namun, dalam situasi tertentu, jisim bergerak yang lebih besar mungkin berfaedah dari perspektif bahawa inersia yang lebih besar boleh memberikan rintangan yang lebih besar terhadap gangguan, yang boleh dikaitkan dengan peningkatan kestabilan dalam kedudukan.

Dinamik Struktur

Kekukuhan galas sistem IGM yang lebih tinggi dan pengangkutan yang lebih tegar memberikan faedah tambahan yang ketara selepas menggunakan pakej perisian analisis unsur terhingga (FEA) untuk melaksanakan analisis modal.Dalam kajian ini, kami mengkaji resonans pertama gerabak bergerak kerana kesannya pada lebar jalur servo.Gerabak PRO560LM menghadapi resonans pada 400 Hz, manakala gerabak IGM yang sepadan mengalami mod yang sama pada 430 Hz.Rajah 3 menggambarkan keputusan ini.

Resonans penyelesaian IGM yang lebih tinggi, jika dibandingkan dengan pentas pada granit tradisional, sebahagiannya boleh dikaitkan dengan reka bentuk gerabak dan galas yang lebih tegar.Resonans pengangkutan yang lebih tinggi memungkinkan untuk mempunyai lebar jalur servo yang lebih besar dan oleh itu meningkatkan prestasi dinamik.

Persekitaran Operasi

Kebolehdapan paksi hampir selalu diwajibkan apabila terdapat bahan cemar, sama ada dijana melalui proses pengguna atau wujud dalam persekitaran mesin.Penyelesaian peringkat-atas-granit amat sesuai dalam situasi ini kerana sifat paksi yang tertutup secara semula jadi.Peringkat linear siri PRO, contohnya, dilengkapi dengan penutup keras dan pengedap sisi yang melindungi komponen peringkat dalaman daripada pencemaran pada tahap yang munasabah.Peringkat ini juga boleh dikonfigurasikan dengan pengelap atas meja pilihan untuk menyapu serpihan dari kulit keras atas semasa pentas melintasi.Sebaliknya, platform gerakan IGM sememangnya bersifat terbuka, dengan galas, motor dan pengekod terdedah.Walaupun bukan isu dalam persekitaran yang lebih bersih, ini boleh menjadi masalah apabila terdapat pencemaran.Adalah mungkin untuk menangani isu ini dengan memasukkan penutup jalan gaya belos khas ke dalam reka bentuk paksi IGM untuk memberikan perlindungan daripada serpihan.Tetapi jika tidak dilaksanakan dengan betul, belos boleh mempengaruhi pergerakan paksi secara negatif dengan memberikan daya luar pada gerabak semasa ia bergerak melalui rangkaian penuh perjalanannya.

Penyelenggaraan

Kebolehkhidmatan ialah pembeza antara platform gerakan pentas atas granit dan IGM.Kapak motor linear terkenal dengan kekukuhannya, tetapi kadangkala ia menjadi perlu untuk melakukan penyelenggaraan.Operasi penyelenggaraan tertentu adalah agak mudah dan boleh dilakukan tanpa mengalih keluar atau membuka paksi yang dipersoalkan, tetapi kadangkala pembongkaran yang lebih teliti diperlukan.Apabila platform gerakan terdiri daripada peringkat diskret yang dipasang pada granit, servis adalah tugas yang agak mudah.Mula-mula, turunkan pentas dari granit, kemudian lakukan kerja penyelenggaraan yang diperlukan dan pasang semula.Atau, cukup gantikan dengan peringkat baharu.

Penyelesaian IGM kadangkala boleh menjadi lebih mencabar apabila melakukan penyelenggaraan.Walaupun menggantikan trek magnet tunggal motor linear adalah sangat mudah dalam kes ini, penyelenggaraan dan pembaikan yang lebih rumit selalunya melibatkan pembongkaran sepenuhnya banyak atau semua komponen yang terdiri daripada paksi, yang lebih memakan masa apabila komponen dipasang terus ke granit.Ia juga lebih sukar untuk menjajarkan 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 peringkat-on-granit dan IGM galas mekanikal.

Perbandingan Ekonomi

Walaupun kos mutlak mana-mana sistem gerakan akan berbeza-beza berdasarkan beberapa faktor termasuk panjang perjalanan, ketepatan paksi, kapasiti beban dan keupayaan dinamik, perbandingan relatif IGM analog dan sistem gerakan peringkat-on-granit yang dijalankan dalam kajian ini mencadangkan bahawa penyelesaian IGM adalah mampu menawarkan gerakan berketepatan sederhana hingga tinggi pada kos yang sederhana rendah daripada rakan sejawatannya di atas granit.

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

Bahagian Mesin

Penyelesaian IGM menawarkan penjimatan yang ketara ke atas penyelesaian peringkat atas granit dari segi bahagian mesin.Ini terutamanya disebabkan oleh kekurangan asas pemesinan yang rumit di IGM pada paksi Y dan X, yang menambah kerumitan dan kos kepada penyelesaian peringkat atas granit.Selanjutnya, penjimatan kos boleh dikaitkan dengan penyederhanaan relatif bahagian mesin lain pada penyelesaian IGM, seperti gerabak bergerak, yang boleh mempunyai ciri yang lebih ringkas dan toleransi yang agak lebih santai apabila direka untuk digunakan dalam sistem IGM.

Perhimpunan Granit

Walaupun pemasangan jambatan asas-peningkat granit dalam kedua-dua sistem IGM dan peringkat atas granit kelihatan mempunyai faktor bentuk dan rupa yang serupa, pemasangan granit IGM lebih mahal sedikit.Ini adalah kerana granit dalam larutan IGM menggantikan asas peringkat mesin dalam larutan peringkat atas granit, yang memerlukan granit mempunyai toleransi yang lebih ketat di kawasan kritikal, dan juga ciri tambahan, seperti potongan tersemperit dan/ atau sisipan keluli berulir, contohnya.Walau bagaimanapun, dalam kajian kes kami, kerumitan tambahan struktur granit adalah lebih daripada diimbangi oleh pemudahan dalam bahagian mesin.

Buruh dan Overhed

Oleh kerana banyak persamaan dalam memasang dan menguji kedua-dua sistem IGM dan peringkat-on-granit, tidak terdapat perbezaan yang ketara dalam kos buruh dan overhed.

Setelah semua faktor kos ini digabungkan, penyelesaian IGM galas mekanikal khusus yang diperiksa dalam kajian ini adalah lebih kurang 15% lebih murah daripada penyelesaian mekanikal-bearing, peringkat-on-granit.

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

Perlu diingatkan juga bahawa analisis ini tidak mengambil kira kos selepas pelaksanaan.Sebagai contoh, katakan adalah perlu untuk menservis sistem gerakan dengan membaiki atau menggantikan paksi gerakan.Sistem peringkat atas granit boleh diservis dengan hanya mengeluarkan dan membaiki/menggantikan paksi yang terjejas.Oleh kerana reka bentuk gaya pentas yang lebih modular, ini boleh dilakukan dengan relatif mudah dan kelajuan, walaupun kos sistem permulaan yang lebih tinggi.Walaupun sistem IGM secara amnya boleh diperolehi pada kos yang lebih rendah daripada sistem pentas atas granit mereka, mereka boleh menjadi lebih mencabar untuk dibongkar dan diservis kerana sifat pembinaan bersepadu.

Kesimpulan

Jelas sekali setiap jenis reka bentuk platform gerakan — stage-on-granite dan IGM — boleh menawarkan faedah yang berbeza.Walau bagaimanapun, ia tidak selalunya jelas yang merupakan pilihan yang paling ideal untuk aplikasi gerakan tertentu.Oleh itu, adalah sangat berfaedah untuk bekerjasama dengan pembekal sistem gerakan dan automasi yang berpengalaman, seperti Aerotech, yang menawarkan pendekatan perundingan yang tertumpu pada aplikasi yang jelas untuk meneroka dan memberikan pandangan berharga tentang alternatif penyelesaian kepada aplikasi kawalan gerakan dan automasi yang mencabar.Memahami bukan sahaja perbezaan antara dua jenis penyelesaian automasi ini, tetapi juga aspek asas masalah yang mereka perlu selesaikan, adalah kunci asas kepada kejayaan dalam memilih sistem gerakan yang menangani kedua-dua objektif teknikal dan kewangan projek.

Daripada AEROTECH.