Разликата помеѓу фазата на гранит и интегрирани системи за движење на гранит

Изборот на најпогодната линеарна платформа за движење базирана на гранит за дадена апликација зависи од низа фактори и променливи. Од клучно значење е да се признае дека секоја апликација има свој уникатен сет на барања што мора да се разберат и да бидат приоритетни со цел да се изврши ефикасно решение во однос на платформата за движење.

Едно од повеќе сеприсутни решенија вклучува монтирање на дискретни фази на позиционирање врз гранитна структура. Друго вообичаено решение ги интегрира компонентите што ги сочинуваат оските на движење директно во самиот гранит. Изборот помеѓу платформата за гранит и интегрирано гранитно движење (IGM) е една од претходните одлуки што треба да се донесат во процесот на селекција. Постојат јасни разлики помеѓу двата типа на решенија, и секако дека секој има свои заслуги - и предупредувања - кои треба внимателно да се разберат и да се земат предвид.

За да понудиме подобар увид во овој процес на одлучување, ги проценуваме разликите помеѓу двата основни линеарни дизајни на платформа за движење-традиционално решение за фаза на гранит и решение за IgM-од технички и финансиски перспективи во форма на механичка студија на случај.

Позадина

За да ги истражиме сличностите и разликите помеѓу системите IgM и традиционалните системи на фаза на гранит, создадовме два дизајни за тестирање:

• Механичко лежиште, фаза-на-гранит
• Механичко лежиште, IgM

И во двата случаи, секој систем се состои од три оски на движење. Y -оската нуди 1000 мм патување и се наоѓа на основата на гранитната структура. X-оската, сместена на мостот на собранието со 400 мм патување, ја носи вертикалната З-оска со 100 мм патување. Овој аранжман е претставен на икотографски.

За дизајнот на стадиум-на-гранит, избравме фаза на широко тело Pro560lm за y оската заради неговиот поголем капацитет за носење оптоварување, вообичаено за многу апликации за движење користејќи го овој аранжман „Y/XZ Split-Bridge“. За X -оската, избравме Pro280LM, кој најчесто се користи како мост оска во многу апликации. Pro280LM нуди практична рамнотежа помеѓу стапалото и неговата способност да носи Z оска со носивост на клиентот.

За дизајните на IgM, ние внимателно ги реплициравме основните концепти за дизајн и распоред на горенаведените оски, со примарна разлика во тоа што оските на IgM се изградени директно во гранитната структура, и затоа немаме машински компоненти бази присутни во дизајните на стадиум-гранит.

Вообичаена и во двата случаи на дизајнирање е Z оската, која беше избрана да биде фаза на влечење на топчеста пробива Pro190SL. Ова е многу популарна оска што треба да се користи во вертикалната ориентација на мостот заради неговиот дарежлив капацитет на носивост и релативно компактен фактор на форма.

Слика 2 ги илустрира специфичните студирани фази-на-гранитни и IgM системи.

Техничка споредба

IgM системите се дизајнирани со употреба на различни техники и компоненти кои се слични на оние што се наоѓаат во традиционалните дизајни на фаза-гранит. Како резултат, постојат бројни технички својства заеднички помеѓу системите IgM и системите на фаза на гранит. Спротивно на тоа, интегрирањето на оските на движењето директно во гранитната структура нуди неколку карактеристични карактеристики кои ги разликуваат IgM системите од системите на фаза-на-гранит.

Фактор на форма

Можеби најочигледната сличност започнува со фондацијата на машината - гранит. Иако постојат разлики во карактеристиките и толеранциите помеѓу дизајните на стадиум-гранит и IgM, целокупните димензии на гранитната база, кревачите и мостот се еквивалентни. Ова е првенствено затоа што номиналните и граничните патувања се идентични помеѓу фазата на гранит и IgM.

Изградба

Недостатокот на бази на оска на компонентите во дизајнот на IgM обезбедува одредени предности во однос на решенијата за гранит. Особено, намалувањето на компонентите во структурната јамка на IgM помага да се зголеми целокупната вкочанетост на оската. Исто така, овозможува пократко растојание помеѓу гранитната база и горната површина на превозот. Во оваа конкретна студија на случај, дизајнот на IgM нуди 33% пониска висина на работната површина (80 mm во споредба со 120 mm). Не само што оваа помала работна висина овозможува покомпактен дизајн, туку и ги намалува машините за неутрализирање од моторот и енкодерот до работната точка, што резултира во намалени грешки во Abbe и затоа подобрените перформанси за позиционирање на работната точка.

Компоненти на оската

Гледајќи подлабоко во дизајнот, растворите на фаза-гранит и IgM споделуваат некои клучни компоненти, како што се линеарни мотори и енкодери за позиции. Заедничкиот избор на патеки и магнет доведува до еквивалентни можности за излез на сила. Исто така, користењето на истите енкодери во двата дизајни обезбедува идентично фино резолуција за повратна информација за позиционирање. Како резултат, линеарната перформанси на точност и повторливост не е значително различна помеѓу растворите во фаза на гранит и IgM. Сличен распоред на компонентите, вклучително и раздвојување на лежиштето и толеранцијата, доведува до споредливи перформанси во однос на геометриските движења на грешки (т.е., хоризонтална и вертикална исправност, теренот, ролна и вилицата). Конечно, придружните елементи на двата дизајни, вклучително и управување со кабел, електрични граници и тврдини, се фундаментално идентични во функција, иако тие може да се разликуваат малку по физички изглед.

Лежишта

За овој посебен дизајн, една од најзначајните разлики е изборот на линеарни лежишта за водичи. Иако лежиштата што рециркулираат топката се користат и во системите со фаза на гранит и IgM, системот IgM овозможува да се вклучат поголеми, поцврсти лежишта во дизајнот без да се зголеми висината на работната висина на оската. Бидејќи дизајнот на IgM се потпира на гранитот како нејзина база, наспроти посебна база на компонента, можно е да се вратат дел од вертикалните недвижнини што инаку би се консумирале од машинска основа, а во суштина да се пополни овој простор со поголеми лежишта, додека сè уште ја намалува целокупната висина на вагонот над Гранитот.

Вкочанетост

Употребата на поголеми лежишта во дизајнот на IgM има големо влијание врз аголната вкочанетост. Во случај на широко тело пониска оска (Y), решението IgM нуди над 40% поголема цврстина на ролна, 30% поголема цврстина на теренот и 20% поголема вкочанетост на вилицата од соодветниот дизајн на фаза на гранит. Слично на тоа, мостот на IgM нуди четирикратно зголемување на вкочанетоста на ролна, двојно поголема од вкочанетоста на теренот и повеќе од 30% поголема вкочанетост на проawевањето од неговиот колега од фаза на гранит. Повисоката аголна вкочанетост е поволна затоа што директно придонесува за подобрени динамични перформанси, што е клучно за овозможување на повисока моќност на машината.

Капацитет на оптоварување

Поголемите лежишта на растворот IgM овозможуваат значително поголем капацитет на оптоварување од решението за фаза на гранит. Иако основната оска Pro560LM на растворот со стадиум-на-гранит има капацитет на оптоварување од 150 кг, соодветното решение за IgM може да смести товар од 300 кг. Слично на тоа, оската на мостот Pro280LM на Stage-on-Granite поддржува 150 кг, додека оската на мостот на растворот IGM може да носи до 200 кг.

Подвижна маса

Додека поголемите лежишта во механичко-логовите IgM оски нудат подобри атрибути на аголни перформанси и поголем капацитет за носење оптоварување, тие исто така доаѓаат со поголеми, потешки камиони. Покрај тоа, вагоните IgM се дизајнирани така што одредени машински карактеристики неопходни за оска на стадиум-гранит (но не се потребни од оската IgM) се отстранети за да се зголеми вкочанетоста на дел и да се поедностави производството. Овие фактори значат дека оската IgM има поголема подвижна маса од соодветната оска на фаза на гранит. Неспорен недостаток е дека максималното забрзување на IgM е помало, под претпоставка дека излезот на моторната сила е непроменет. Сепак, во одредени ситуации, поголема подвижна маса може да биде поволна од гледна точка дека нејзината поголема инерција може да обезбеди поголема отпорност на нарушувања, што може да се поврзе со зголемената стабилност во позицијата.

Структурна динамика

Повисоката вкочанетост на лежиштето на IgM системот и поригиден превоз обезбедуваат дополнителни придобивки што се очигледни по користењето на софтверскиот пакет со конечни елементи (FEA) за да извршите модална анализа. Во оваа студија, ја испитавме првата резонанца на подвижниот превоз заради ефектот врз широкопојасниот опсег на серво. Превозот Pro560lm наидува на резонанца на 400 Hz, додека соодветниот превоз на IgM го доживува истиот режим на 430 Hz. Слика 3 го илустрира овој резултат.

Повисоката резонанца на растворот IgM, кога ќе се спореди со традиционалниот фаза-на-гранит, може делумно да се припише на поцврстата кочија и дизајнот на лежиштето. Повисока резонанца на превозот овозможува да се има поголем серво ширина на опсег и затоа подобрена динамична изведба.

Оперативно опкружување

Заптивката на оската е скоро секогаш задолжителна кога се присутни загадувачи, без разлика дали се генерираат преку процесот на корисникот или на друг начин постојат во околината на машината. Решенијата на фаза-гранит се особено погодни во овие ситуации заради инхерентно затворена природа на оската. На пример, линеарните фази на про-серија се опремени со хард-копии и странични заптивки кои ги штитат внатрешните компоненти на фазата од загадување во разумна мерка. Овие фази, исто така, може да бидат конфигурирани со опционални бришачи на таблети за да ги избришат остатоците од горниот тврд портал, додека сцената поминува. Од друга страна, платформите за движење IgM се инхерентно отворени по природа, со изложени лежишта, мотори и енкодери. Иако не е проблем во почисти околини, ова може да биде проблематично кога е присутно загадување. Можно е да се реши овој проблем со вклучување на специјален начин на покривање на патот во стилот на bellвони во дизајн на оската на IgM за да се обезбеди заштита од остатоци. Но, ако не се спроведат правилно, bellвоните можат негативно да влијаат на движењето на оската со превоз на надворешни сили на превозот додека се движи низ целиот опсег на патување.

Одржување

Сервисливоста е диференцијатор помеѓу платформите за движење на фаза-гранит и IGM. Линеарните моторни оски се добро познати по нивната стабилност, но понекогаш станува неопходно да се изврши одржување. Одредени операции за одржување се релативно едноставни и можат да се остварат без да се отстрани или расклопите за која станува збор, но понекогаш се бара потемелно солзи. Кога платформата за движење се состои од дискретни фази поставени на гранит, сервисирањето е разумно јасна задача. Прво, демонтирајте ја сцената од гранитот, а потоа извршете ја потребната работа за одржување и прераскажете ја. Или, едноставно заменете го со нова фаза.

Решенијата на IGM понекогаш можат да бидат попроблематични при вршење на одржување. Иако замената на единечна магнет -патека на линеарниот мотор е многу едноставна во овој случај, покомплицираното одржување и поправките честопати вклучуваат целосно расклопување на многу или сите компоненти кои ја содржат оската, што е повеќе време кога компонентите се монтираат директно на гранит. Исто така, потешко е да се преименуваат оските базирани на гранит едни на други по извршувањето на одржување-задача што е значително поедноставна со дискретни фази.

Табела 1. Резиме на основните технички разлики помеѓу решенијата за механичко-лого-фаза на гранит и IgM.

Економска споредба

Додека апсолутната цена на кој било систем на движење ќе варира во зависност од неколку фактори, вклучително и должина на патувањето, прецизност на оската, капацитет на оптоварување и динамични способности, релативните споредби на аналогните IgM и системите за движење на гранит, спроведени во оваа студија, сугерираат дека решенијата на IGM се способни да нудат средно до високо-прецизно движење при умерено пониски трошоци од нивните фази на контранациите.

Нашата економска студија се состои од три основни компоненти на трошоците: машински делови (вклучително и произведени делови и купени компоненти), собрание на гранит и труд и надземни.

Делови на машината

Решението IGM нуди забележителни заштеди во текот на растворот со фаза на гранит во однос на машинските делови. Ова првенствено се должи на недостаток на IgM на сложено изработени фази на бази на оските Y и X, кои додаваат сложеност и цена на растворите на фаза-гранит. Понатаму, заштедата на трошоците може да се припише на релативно поедноставување на другите машински делови на растворот IgM, како што се вагоните што се движат, кои можат да имаат поедноставни карактеристики и нешто порелаксирани толеранции кога се дизајнирани за употреба во IGM систем.

Гранитни собранија

Иако собранијата на гранит-база-мост-мост и во системите IgM и во фаза на гранит се чини дека имаат сличен фактор на форма и изглед, собранието на гранит IgM е маргинално поскап. Ова е затоа што гранитот во растворот IgM го зазема местото на изработените фази на фаза во растворот на стадиум-на-гранит, што бара гранитот да има генерално построги толеранции во критичните региони, па дури и дополнителни карактеристики, како што се екструдирани исекотини и/или навојни челични инсерти, на пример. Како и да е, во нашата студија на случај, додадената сложеност на гранитната структура е повеќе од неутрализирање со поедноставување во машинските делови.

Труд и надземни

Поради многуте сличности во склопувањето и тестирањето на системите IgM и фазата на гранит, не постои значителна разлика во трошоците за работна сила и надземни.

Откако ќе се комбинираат сите овие фактори на трошоците, специфичното механичко раствор на IgM-лежиште испитано во оваа студија е приближно 15% помалку скапи од растворот за механичко-лого, фаза на гранит.

Се разбира, резултатите од економската анализа не зависат само од атрибутите како што се должината на патувањето, прецизноста и капацитетот на оптоварување, туку и од факторите како што е изборот на снабдувачот на гранит. Покрај тоа, претпазливо е да се земат предвид трошоците за испорака и логистика поврзани со набавка на гранитна структура. Особено корисно за многу големи гранитни системи, иако е точно за сите големини, изборот на квалификуван снабдувач на гранит во близина на локацијата на склопот на конечниот систем може да помогне да се минимизираат трошоците.

Исто така, треба да се напомене дека оваа анализа не ги разгледува трошоците за пост-имплементација. На пример, да претпоставиме дека станува неопходно да се сервисира системот за движење со поправка или замена на оска на движење. Систем на фаза на гранит може да се сервисира со едноставно отстранување и санирање/замена на погодената оска. Поради повеќе модуларен дизајн во фаза, ова може да се направи со релативна леснотија и брзина, и покрај повисоките почетни трошоци на системот. Иако системите за IgM генерално можат да се добијат по пониска цена од нивните колеги од фаза на гранит, тие можат да бидат попроблематични за расклопување и услуга заради интегрираната природа на градежништвото.

Заклучок

Јасно е дека секој вид дизајн на платформа за движење-фаза-на-гранит и IGM-може да понуди различни придобивки. Сепак, не е секогаш очигледно кој е најидеалниот избор за одредена апликација за движење. Затоа, во голема мерка е корисно да се партнери со искусен снабдувач на системи за движење и автоматизација, како што е Aerotech, кој нуди јасно, консултативен пристап фокусиран на апликација за истражување и обезбедување вреден увид во алтернативите на решението за предизвикувачките апликации за контрола на движење и автоматизација. Разбирањето не само за разликата помеѓу овие две сорти на решенија за автоматизација, туку и основните аспекти на проблемите што се бара за решавање, е основниот клуч за успех во изборот на движење систем што се однесува на техничките и финансиските цели на проектот.

Од Аеротех.