Разликата помеѓу Stage-on-Granite и интегрираните гранитни системи за движење

Изборот на најсоодветната платформа за линеарно движење базирана на гранит за дадена апликација зависи од мноштво фактори и променливи.Од клучно значење е да се препознае дека секоја апликација има свој уникатен сет на барања кои мора да се разберат и да се приоретизираат за да се постигне ефективно решение во однос на платформата за движење.

Едно од поприсутните решенија вклучува монтажа на дискретни фази за позиционирање на гранитна структура.Друго вообичаено решение ги интегрира компонентите што ги сочинуваат оските на движење директно во самиот гранит.Изборот помеѓу платформа на сцена-на-гранит и интегрирана-гранитна движење (IGM) платформа е една од претходните одлуки што треба да се донесат во процесот на селекција.Постојат јасни разлики помеѓу двата типа решенија, и секако секој има свои заслуги - и предупредувања - кои треба внимателно да се разберат и разгледаат.

За да понудиме подобар увид во овој процес на одлучување, ги проценуваме разликите помеѓу два фундаментални дизајни на линеарни платформи за движење - традиционално решение на сцената на гранит и решение IGM - и од технички и од финансиски перспективи во форма на механички носејќи студија на случај.

Позадина

За да ги истражиме сличностите и разликите помеѓу IGM системите и традиционалните системи на сцена на гранит, генериравме два дизајни на тест-случаи:

• Механички лежиште, сцена-на-гранит
• Механички лежиште, IGM

Во двата случаи, секој систем се состои од три оски на движење.Оската Y нуди 1000 mm патување и се наоѓа на основата на гранитната структура.Оската X, која се наоѓа на мостот на склопот со патување од 400 mm, ја носи вертикалната Z-оска со патување од 100 mm.Овој распоред е претставен пиктографски.

За дизајнот на сцената на гранит, избравме етапа со широко тело PRO560LM за оската Y поради неговата поголема носивост, вообичаена за многу апликации за движење користејќи го овој аранжман „Y/XZ сплит-мост“.За оската X, избравме PRO280LM, кој вообичаено се користи како оска за мост во многу апликации.PRO280LM нуди практична рамнотежа помеѓу неговиот отпечаток и неговата способност да носи оска Z со товар на клиентите.

За дизајните на IGM, ние внимателно ги реплициравме основните концепти за дизајн и распоред на горенаведените оски, со примарната разлика е во тоа што оските IGM се вградени директно во гранитната структура и затоа немаат основи од обработената компонента присутни во сцената. -гранитни дизајни.

Заедничко во двата конструктивни случаи е оската Z, која беше избрана да биде етапа на PRO190SL со топчест шраф.Ова е многу популарна оска за користење во вертикалната ориентација на мостот поради неговата дарежлива носивост и релативно компактниот фактор на форма.

Слика 2 ги илустрира специфичните изучени системи на фаза-на-гранит и IGM.

Техничка споредба

Системите IGM се дизајнирани со користење на различни техники и компоненти кои се слични на оние кои се наоѓаат во традиционалните дизајни на сцена на гранит.Како резултат на тоа, постојат бројни технички карактеристики кои се заеднички помеѓу IGM системите и системите за фаза на гранит.Спротивно на тоа, интегрирањето на оските на движење директно во структурата на гранит нуди неколку карактеристични карактеристики што ги разликуваат IGM системите од системите на сцената на гранит.

Форма фактор

Можеби најочигледната сличност започнува со основата на машината - гранитот.Иако постојат разлики во карактеристиките и толеранциите помеѓу дизајните на сцената на гранит и IGM, вкупните димензии на гранитната основа, кревачите и мостот се еквивалентни.Ова е првенствено затоа што номиналните и граничните патувања се идентични помеѓу сцената на гранит и IGM.

Градба

Недостатокот на основи од обработена компонента во дизајнот на IGM обезбедува одредени предности во однос на решенијата за фаза на гранит.Особено, намалувањето на компонентите во структурната јамка на IGM помага да се зголеми вкупната вкочанетост на оската.Овозможува и пократко растојание помеѓу гранитната основа и горната површина на кочијата.Во оваа конкретна студија на случај, дизајнот на IGM нуди 33% помала 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 поместувањата на машината од моторот и енкодерот до работното место, што резултира со намалени грешки во Abbe и затоа подобрени перформанси за позиционирање на работната точка.

Компоненти на оската

Гледајќи подлабоко во дизајнот, решенијата за фаза на гранит и IGM споделуваат некои клучни компоненти, како што се линеарни мотори и шифри за позиција.Вообичаениот избор на колосек со сила и магнет води до еквивалентни способности за излезна сила.Слично на тоа, користењето на истите енкодери во двата дизајни обезбедува идентично фина резолуција за повратни информации за позиционирање.Како резултат на тоа, линеарната прецизност и перформансите на повторливост не се значително различни помеѓу решенијата за фаза на гранит и IGM.Сличен распоред на компонентите, вклучувајќи раздвојување и толеранција на лежиштата, доведува до споредливи перформанси во однос на движењата на геометриските грешки (т.е. хоризонтална и вертикална исправност, чекор, тркалање и скршнување).Конечно, потпорните елементи на двата дизајни, вклучително и управувањето со кабли, електричните ограничувања и тврдите стопови, се во основа идентични по функција, иако може да се разликуваат малку по физичкиот изглед.

Лежишта

За овој конкретен дизајн, една од најзабележителните разлики е изборот на линеарни водечки лежишта.Иако кружните топчести лежишта се користат и во системите „степен на гранит“ и во IGM, системот IGM овозможува да се вградат поголеми, поцврсти лежишта во дизајнот без зголемување на работната висина на оската.Бидејќи дизајнот на IGM се потпира на гранитот како негова основа, наспроти засебната обработена-компонентна основа, можно е да се врати дел од вертикалната недвижност што инаку би била потрошена од обработена основа, и во суштина да се пополни овој простор со поголема лежишта додека сè уште се намалува вкупната висина на превозот над гранитот.

Вкочанетост

Употребата на поголеми лежишта во дизајнот на IGM има големо влијание врз аголната вкочанетост.Во случајот на долната оска со широко тело (Y), решението IGM нуди над 40% поголема вкочанетост на тркалање, 30% поголема вкочанетост на чекорот и 20% поголема вкочанетост на скршнување од соодветниот дизајн на сцената на гранит.Слично на тоа, мостот на IGM нуди четирикратно зголемување на вкочанетоста на ролните, двојно поголема вкочанетост на чекорот и повеќе од 30% поголема вкочанетост на скршнувањето од неговиот пандан на сцена на гранит.Поголемата аголна вкочанетост е поволна бидејќи директно придонесува за подобрени динамички перформанси, што е клучно за овозможување поголема пропусност на машината.

Капацитет на носивост

Поголемите лежишта на решението IGM овозможуваат значително поголем капацитет за носивост од решението за сцена на гранит.Иако основната оска PRO560LM на растворот за сцена на гранит има носивост од 150 kg, соодветното IGM решение може да прими носивост од 300 kg.Слично на тоа, оската на мостот PRO280LM на сцената на гранит поддржува 150 kg, додека оската на мостот на решението IGM може да носи до 200 kg.

Подвижна маса

Додека поголемите лежишта во оските на IGM со механички лежишта нудат подобри карактеристики на аголни перформанси и поголема носивост, тие исто така доаѓаат со поголеми, потешки камиони.Дополнително, вагоните на IGM се дизајнирани така што одредени обработени карактеристики неопходни за оската на сцената на гранит (но не се потребни од оската IGM) се отстранети за да се зголеми вкочанетоста на делот и да се поедностави производството.Овие фактори значат дека оската IGM има поголема движечка маса од соодветната оска фаза-на-гранит.Неоспорен недостаток е тоа што максималното забрзување на IGM е помало, под претпоставка дека излезната сила на моторот е непроменета.Сепак, во одредени ситуации, поголема движечка маса може да биде поволна од перспектива дека нејзината поголема инерција може да обезбеди поголема отпорност на пречки, што може да корелира со зголемена стабилност на позицијата.

Структурна динамика

Поголемата вкочанетост на лежиштето и поригидното носење на системот IGM обезбедуваат дополнителни придобивки што се очигледни по користењето на софтверски пакет за анализа на конечни елементи (FEA) за да се изврши модална анализа.Во оваа студија, ја испитавме првата резонанца на подвижната кочија поради нејзиниот ефект врз пропусниот опсег на серво.Носачот PRO560LM наидува на резонанца на 400 Hz, додека соодветниот IGM превоз го доживува истиот режим на 430 Hz.Слика 3 го илустрира овој резултат.

Повисоката резонанца на IGM решението, во споредба со традиционалниот гранит на сцената, делумно може да се припише на поцврстиот дизајн на превозот и лежиштето.Повисоката резонанца овозможува поголема серво пропусност и затоа подобри динамички перформанси.

Оперативна средина

Запечатливоста на оската е скоро секогаш задолжителна кога се присутни загадувачи, без разлика дали се генерирани преку процесот на корисникот или на друг начин постојат во околината на машината.Решенијата за фаза на гранит се особено погодни во овие ситуации поради инхерентно затворената природа на оската.На пример, линеарните етапи од серијата PRO, се опремени со тврди корици и странични заптивки кои до разумна мера ги штитат компонентите на внатрешната сцена од контаминација.Овие фази може да се конфигурираат и со изборни бришачи на маса за да ги бришат остатоците од горниот тврд повез додека сцената поминува.Од друга страна, платформите за движење на IGM се инхерентно отворени по природа, со изложени лежишта, мотори и енкодери.Иако не е проблем во почисти средини, ова може да биде проблематично кога е присутна контаминација.Можно е да се реши ова прашање со вградување на специјален капак во стилот на мев во дизајнот на оската IGM за да се обезбеди заштита од остатоци.Но, ако не се имплементира правилно, мевот може негативно да влијае на движењето на оската со пренесување на надворешни сили на кочијата додека се движи низ целиот опсег на патување.

Одржување

Услугите се разликуваат помеѓу платформите за движење сцена на гранит и IGM.Линеарно-моторните оски се добро познати по нивната робусност, но понекогаш станува неопходно да се изврши одржување.Одредени операции за одржување се релативно едноставни и може да се остварат без отстранување или расклопување на оската за која станува збор, но понекогаш е потребно потемелно рушење.Кога платформата за движење се состои од дискретни фази монтирани на гранит, сервисирањето е разумно јасна задача.Прво, симнете ја сцената од гранитот, потоа извршете ги потребните работи за одржување и повторно монтирајте ја.Или, едноставно заменете го со нова фаза.

Решенијата на IGM понекогаш можат да бидат попредизвикувачки кога се врши одржување.Иако замената на една магнетна лента на линеарниот мотор во овој случај е многу едноставна, покомплицирано одржување и поправки често вклучуваат целосно расклопување на многу или сите компоненти што ја сочинуваат оската, што одзема повеќе време кога компонентите се монтираат директно на гранит.Исто така, потешко е да се пренасочат оските на база на гранит една со друга по извршувањето на одржување - задача што е значително поедноставна со дискретни фази.

Табела 1. Резиме на фундаменталните технички разлики помеѓу решенијата за етапа на гранит со механичко лежиште и IGM.

Економска споредба

Додека апсолутната цена на кој било систем за движење ќе варира врз основа на неколку фактори, вклучувајќи ја должината на патувањето, прецизноста на оската, капацитетот на оптоварување и динамичките способности, релативните споредби на аналогните системи за движење IGM и фаза-на-гранит спроведени во оваа студија сугерираат дека решенијата на IGM се способни да понудат движење со средна до висока прецизност со умерено пониски трошоци од нивните колеги од сцената на гранит.

Нашата економска студија се состои од три фундаментални компоненти на трошоците: машински делови (вклучувајќи ги и произведените делови и купените компоненти), склопот на гранитот и работната сила и трошоците.

Машински делови

Решението IGM нуди забележителни заштеди во однос на гранитното решение во однос на машинските делови.Ова првенствено се должи на недостатокот на сложено обработени сценски основи на IGM на Y и X оските, кои додаваат сложеност и цена на решенијата сцена-на-гранит.Понатаму, заштедата на трошоци може да се припише на релативното поедноставување на другите обработени делови на IGM решението, како што се вагоните што се движат, кои можат да имаат поедноставни карактеристики и малку порелаксирани толеранции кога се дизајнирани за употреба во IGM систем.

Гранитни склопови

Иако гранитните склопови-основа-подигнувач-мстови и во системите IGM и фаза-на-гранит се чини дека имаат сличен облик и изглед, склопот на гранит IGM е маргинално поскап.Тоа е затоа што гранитот во растворот IGM го зазема местото на обработените сценски основи во растворот на сцена-на-гранит, што бара гранитот да има генерално построги толеранции во критичните региони, па дури и дополнителни карактеристики, како што се екструдирани исечоци и/ или челични влошки со навој, на пример.Меѓутоа, во нашата студија на случај, дополнителната сложеност на структурата на гранит е повеќе од неутрализирана со поедноставувањето на машинските делови.

Труд и режиски трошоци

Поради многуте сличности во склопувањето и тестирањето на системите IGM и фаза на гранит, нема значајна разлика во трошоците за работна сила и трошоци.

Откако ќе се спојат сите овие фактори на трошоци, специфичното IGM решение со механичко лежиште испитувано во оваа студија е приближно 15% поевтино од растворот со механички лежишта, фаза-на-гранит.

Се разбира, резултатите од економската анализа не зависат само од атрибутите како што се должината на патувањето, прецизноста и носивоста, туку и од факторите како што е изборот на добавувач на гранит.Дополнително, разумно е да се земат предвид трошоците за испорака и логистика поврзани со набавка на гранитна структура.Особено корисен за многу големи гранитни системи, иако важи за сите големини, изборот на квалификуван добавувач на гранит во поблиску до локацијата на конечниот состав на системот може да помогне и да се минимизираат трошоците.

Исто така, треба да се забележи дека оваа анализа не ги зема предвид трошоците по имплементацијата.На пример, да претпоставиме дека станува неопходно да се сервисира системот за движење со поправка или замена на оската на движење.Системот за фаза на гранит може да се сервисира со едноставно отстранување и поправка/замена на погодената оска.Поради помодуларниот дизајн во стилот на сцената, ова може да се направи со релативна леснотија и брзина, и покрај повисоката почетна цена на системот.Иако IGM системите генерално може да се добијат по пониска цена од нивните колеги од фаза на гранит, може да биде поголем предизвик за расклопување и сервисирање поради интегрираната природа на конструкцијата.

Заклучок

Јасно е дека секој тип на дизајн на платформа за движење - сцена на гранит и IGM - може да понуди различни придобивки.Сепак, не е секогаш очигледно кој е најидеалниот избор за одредена апликација за движење.Затоа, многу е корисно да се здружите со искусен снабдувач на системи за движење и автоматизација, како што е Aerotech, кој нуди јасно фокусиран на апликации, консултативен пристап за истражување и обезбедување вреден увид во алтернативите на решенија за предизвикувачки апликации за контрола на движење и автоматизација.Разбирањето не само на разликата помеѓу овие два вида решенија за автоматизација, туку и на фундаменталните аспекти на проблемите што тие треба да ги решат, е основниот клуч за успех во изборот на систем за движење кој се однесува и на техничките и на финансиските цели на проектот.

Од AEROTECH.