Razlika između sustava pozornice i granita i integriranih granitnih pokreta

Odabir najprikladnije platforme linearnih gibanja na bazi granita za određenu aplikaciju ovisi o mnoštvu faktora i varijabli. Ključno je prepoznati da svaka aplikacija ima svoj jedinstveni skup zahtjeva koji se moraju shvatiti i prioritet kako bi se postiglo učinkovito rješenje u smislu platforme pokreta.

Jedna od sveprisutnijih otopina uključuje postavljanje diskretnih faza pozicioniranja na granitnu strukturu. Drugo uobičajeno rješenje integrira komponente koje sadrže osi pokreta izravno u sam granit. Odabir između platforme pozornice na granit i motion integriranog granita (IGM) jedna je od ranijih odluka koje se donose u procesu odabira. Postoje jasne razlike između vrsta rješenja, a naravno, svaka ima svoje zasluge - i upozorenja - koje je potrebno pažljivo razumjeti i razmotriti.

Da bismo ponudili bolji uvid u ovaj postupak donošenja odluka, procjenjujemo razlike između dva temeljna dizajna linearnih platformi za kretanje-tradicionalno rješenje pozornice na granit i rješenje IGM-kako iz tehničke i financijske perspektive u obliku studije slučaja mehaničkog nošenja.

Pozadina

Da bismo istražili sličnosti i razlike između IgM sustava i tradicionalnih sustava pozornice na granit, generirali smo dva dizajna testnog slučaja:

• Mehanički ležaj, pozornički granit
• Mehanički ležaj, IGM

U oba slučaja svaki se sustav sastoji od tri osi pokreta. Osova Y nudi 1000 mm putovanja i nalazi se na bazi granitne konstrukcije. Osovina X, koja se nalazi na mostu sklopa s 400 mm putovanja, nosi okomitu z-osi sa 100 mm putovanja. Ovaj je aranžman predstavljen piktografski.

Za dizajn pozornice na granit, odabrali smo fazu širokog tijela Pro560LM za Y osi Y zbog njegovog većeg kapaciteta za prenošenje opterećenja, uobičajene za mnoge aplikacije za pokretanje pomoću ovog aranžmana "Y/XZ Splidge Bridge". Za X osi odabrali smo Pro280LM, koji se u mnogim primjenama obično koristi kao os mosta. Pro280LM nudi praktičnu ravnotežu između svog otiska i svoje sposobnosti da nosi z osi s korisnim opterećenjem kupca.

Za IGM dizajne usko smo ponovili temeljne koncepte dizajna i rasporede gornjih osi, s tim da su primarna razlika u tome što su osi IgM ugrađene izravno u granitnu strukturu, pa im nedostaju baze obrađene komponente prisutne u dizajnu pozornice na granit.

U oba slučaja dizajna je Z os, koja je odabrana za pro190SL pozornicu s kuglicama. Ovo je vrlo popularna os za upotrebu u vertikalnoj orijentaciji na mostu zbog velikodušnog kapaciteta korisnog opterećenja i relativno kompaktnog faktora oblika.

Slika 2 prikazuje specifične studirane sustave na granit i IgM.

Tehnička usporedba

IGM sustavi dizajnirani su pomoću različitih tehnika i komponenti sličnih onima koje se nalaze u tradicionalnim dizajnerima pozornice na granitu. Kao rezultat, postoje brojna tehnička svojstva između IgM sustava i sustava faze na granit. Suprotno tome, integriranje osi pokreta izravno u granitnu strukturu nudi nekoliko razlikovnih karakteristika koje razlikuju IgM sustave od sustava faze na granit.

Faktor oblika

Možda najočitija sličnost započinje s temeljem stroja - granitom. Iako postoje razlike u značajkama i tolerancijama između dizajna scenskog na granit i IgM, ukupne dimenzije granitne baze, uspona i mosta su ekvivalentne. To je prvenstveno zato što su nominalna i granična putovanja identična između faza na granit i IgM.

Konstrukcija

Nedostatak osnova strojnih komponentnih osi u IGM dizajnu pruža određene prednosti u odnosu na otopine pozornice na granit. Konkretno, smanjenje komponenti u strukturnoj petlji IgM -a pomaže u povećanju ukupne krutosti osi. Također omogućuje kraću udaljenost između granitne baze i gornje površine kočije. U ovoj konkretnoj studiji slučaja, IGM dizajn nudi 33% nižu visinu radne površine (80 mm u usporedbi s 120 mm). Ne samo da ova manja radna visina omogućuje kompaktniji dizajn, već i smanjuje odstupanja strojeva od motora i kodera na radnu točku, što rezultira smanjenim pogreškama u ABBE -u i stoga poboljšanim performansama pozicioniranja radnih točaka.

Komponente osi

Gledajući dublje u dizajn, pozornica na granit i IgM rješenja dijele neke ključne komponente, poput linearnih motora i pozicijskih kodera. Uobičajeni odabir pjesama i magneta dovodi do ekvivalentnih mogućnosti sile-izlaz. Isto tako, korištenje istih kodera u oba dizajna pruža identično finu rezoluciju za povratne informacije o pozicioniranju. Kao rezultat, linearna točnost i performanse ponovljivosti ne razlikuju se značajno između stadijsko-granitne i IgM otopine. Sličan izgled komponente, uključujući odvajanje ležaja i toleranciju, dovodi do usporedivih performansi u smislu pokreta geometrijskih pogrešaka (tj. Horizontalna i vertikalna ravna, nagib, kolut i zijevanje). Konačno, i potporni elementi dizajna, uključujući upravljanje kabelom, električne granice i tvrdoglave, u osnovi su identični u funkciji, iako se mogu donekle razlikovati u fizičkom izgledu.

Ležajevi

Za ovaj poseban dizajn, jedna od najistaknutijih razlika je odabir linearnih ležajeva vodiča. Iako se recirkulirajući kuglični ležajevi koriste i u sustavu faze na granit i IgM, IGM sustav omogućava ugradnju većih, čvršćih ležajeva u dizajn bez povećanja radne visine osi. Budući da se IGM dizajn oslanja na granit kao svoju bazu, za razliku od zasebne baze obrađene komponente, moguće je povratiti neke vertikalne nekretnine koje bi inače konzumirale obrađenu bazu, a ovaj prostor u osnovi napunite većim ležajevima, a istovremeno smanjujući ukupnu visinu prijevoza iznad granita.

Ukočenost

Upotreba većih ležajeva u IGM dizajnu ima dubok utjecaj na kutnu krutost. U slučaju niže osi širokog tijela (Y), otopina IgM nudi preko 40% veće krutosti kotrljanja, 30% veće krutosti nagiba i 20% veće krutosti odvajanja od odgovarajućeg dizajna stadija na granit. Slično tome, IGM-ov most nudi četverostruko povećanje krutosti kotrljanja, udvostručiti krutost nagiba i više od 30% veće krutosti odvajanja od svog kolege na granitu. Veća kutna krutost je korisna jer izravno doprinosi poboljšanim dinamičkim performansama, što je ključno za omogućavanje veće propusnosti stroja.

Kapacitet

Veći ležajevi otopine IGM omogućuju znatno veći kapacitet korisnog opterećenja od otopine pozornice na granit. Iako je osnovna osi Pro560LM otopine pozornice na granit ima opterećenje od 150 kg, odgovarajuće IGM rješenje može primiti 300 kg korisnog opterećenja. Slično tome, osovina mosta Pro280LM pozornice na granitetu podržava 150 kg, dok osi mosta IGM otopine može prevoziti do 200 kg.

Pomična masa

Iako veći ležajevi u IgM osi mehaničkih nosača nude bolje kutne atribute performansi i veći kapacitet za nošenje opterećenja, oni dolaze i s većim, težim kamionima. Uz to, IgM kočije dizajnirane su tako da se određene obradene značajke potrebne za osovinu pozornice na granit (ali ne zahtijeva osi IgM) uklanjaju se kako bi se povećala krutost dijela i pojednostavila proizvodnju. Ovi čimbenici znače da osi IgM ima veću pomičnu masu od odgovarajuće osi faza na granit. Neosporni nedostatak je da je maksimalno ubrzanje IgM -a niže, pretpostavljajući da je izlaz motoričke sile nepromijenjen. Ipak, u određenim situacijama, veća pokretna masa može biti korisna iz perspektive da njegova veća inercija može pružiti veću otpornost na poremećaje, što može biti u korelaciji s povećanom stabilnošću u položaju.

Strukturna dinamika

Veća krutost ležaja IGM sustava i krutiji prijevoz pružaju dodatne prednosti koje su vidljive nakon korištenja softverskog paketa za analizu konačnih elemenata (FEA) za obavljanje modalne analize. U ovom istraživanju ispitali smo prvu rezonancu pokretnog prijevoza zbog njegovog utjecaja na širinu servo pojasa. Prijevoz Pro560LM nailazi na rezonancu na 400 Hz, dok odgovarajući IGM kolica doživljava isti način na 430 Hz. Slika 3 prikazuje ovaj rezultat.

Veća rezonanca otopine IgM, u usporedbi s tradicionalnim stadijskim granitom, može se dijelom pripisati čvršćim kolicama i dizajnu ležaja. Veća rezonanca za prijevoz omogućava veću propusnost servo i stoga je poboljšala dinamičke performanse.

Radno okruženje

Osovina za brtvljenje gotovo uvijek je obvezna kada su prisutni onečišćenja, bilo generirana putem korisnikovog postupka ili na neki drugi način postojeći u okruženju stroja. Otopine pozornice na granit posebno su prikladne u tim situacijama zbog prirođene zatvorene prirode osi. Linearne faze pro-serija, na primjer, opremljene su tvrdim uvezom i bočnim brtvama koje štite komponente unutarnjeg stadija od onečišćenja u razumnu mjeru. Ove se faze mogu konfigurirati i s opcionalnim brisačima za tabletop kako bi se odbacili otpad s gornjeg tvrdog uveza dok pozornica prolazi. S druge strane, platforme za pokret IgM u prirodi su inherentno otvorene, s izloženim ležajevima, motorima i koderima. Iako nije problem u čistijim okruženjima, to može biti problematično kada je zagađenje prisutno. Moguće je riješiti ovo pitanje uključivanjem posebnog pokrivača u stilu Bellows u dizajn IgM osi kako bi se osigurala zaštita od krhotina. Ali ako se ne provede pravilno, zvona mogu negativno utjecati na pokret osi prenoseći vanjske sile na kolica dok se kreće kroz svoj čitav niz putovanja.

Održavanje

Služljivost je diferencijal između platformi za kretanje pozornice na granit i IgM. Linearno-motoričke sjekire dobro su poznate po svojoj robusnosti, ali ponekad je potrebno za održavanje. Određene operacije održavanja relativno su jednostavne i mogu se postići bez uklanjanja ili rastavljanja dotične osi, ali ponekad je potrebno temeljitije suzenje. Kada se platforma za kretanje sastoji od diskretnih faza montiranih na granit, servis je razumno izravan zadatak. Prvo, demontirajte pozornicu od granita, a zatim obavite potrebne radove na održavanju i ponovno je ponovo. Ili ga jednostavno zamijenite novom pozornicom.

IGM rješenja ponekad mogu biti izazovnija pri održavanju održavanja. Iako je u ovom slučaju zamjena jednog magnetskog traga linearnog motora vrlo jednostavna, složenije održavanje i popravci često uključuju potpuno rastavljanje mnogih ili svih komponenti koje sadrže osi, što je više vremena potrebno kada se komponente montiraju izravno na granit. Također je teže uskladiti sjekire na bazi granita jedni drugima nakon obavljanja održavanja-zadatak koji je znatno jasniji s diskretnim fazama.

Tablica 1. Sažetak temeljnih tehničkih razlika između mehaničkih nosača na granit i IGM rješenja.

Ekonomska usporedba

Iako će se apsolutni troškovi bilo kojeg sustava pokreta razlikovati ovisno o nekoliko čimbenika, uključujući duljinu putovanja, preciznost osi, kapacitet opterećenja i dinamičke sposobnosti, relativne usporedbe analognih IgM i sustava pokreta faza na granit u ovom istraživanju sugeriraju da su IGM rješenja sposobna ponuditi srednje i visoko pregledni pokret od njihovih nižih troškova.

Naša ekonomska studija sastoji se od tri temeljne komponente troškova: dijelovi strojeva (uključujući i proizvedene dijelove i kupljene komponente), skup granita i rad i režijske troškove.

Dijelovi stroja

IGM rješenje nudi značajne uštede preko rješenja pozornice na granit u smislu dijelova stroja. To je prvenstveno zbog nedostatka IgM-a zamršeno obrađenih stupnjeva na sjekirama Y i X, koje dodaju složenost i troškove otopinama pozornice na granit. Nadalje, ušteda troškova može se pripisati relativnom pojednostavljenju drugih obrađenih dijelova na IGM rješenju, poput pokretnih kočija, koje mogu imati jednostavnije značajke i nešto opuštenije tolerancije kada su dizajnirani za upotrebu u IgM sustavu.

Granitni sklopovi

Iako se čini da granitni sklopovi mosta i u sustavima IgM i u fazi granita imaju sličan faktor oblika i izgled, sklop IgM granita je marginalno skuplji. To je zato što granit u otopini IgM zauzima mjesto obrađenih stadijnih baza u otopini pozornice na granit, za koje je potrebno da granit općenito ima čvršća tolerancija u kritičnim regijama, pa čak i dodatne značajke, poput ekstrudiranih rezova i/ili umetnutih umetaka od čelika. Međutim, u našoj studiji slučaja, dodatna složenost granitne strukture više je nego nadoknađena pojednostavljenjem u dijelovima stroja.

Rad i režijski

Zbog mnogih sličnosti u sastavljanju i testiranju IGM i sustava pozornice na granit, nema značajne razlike u radu i režijskim troškovima.

Jednom kada se svi ti faktori troškova kombiniraju, specifična otopina IgM mehaničkih nosača ispitana u ovom istraživanju otprilike je 15% jeftinija od mehaničkih otopina stadija na granit.

Naravno, rezultati ekonomske analize ovise ne samo o atributima kao što su duljina putovanja, preciznost i nosivost, već i o faktorima kao što je odabir dobavljača granita. Uz to, razborito je razmotriti troškove otpreme i logistike povezane s nabavom granitne strukture. Osobito korisno za vrlo velike granitne sustave, iako je istina za sve veličine, odabir kvalificiranog dobavljača granita u bližoj neposrednoj blizini lokacije konačnog sklopa sustava može pomoći i minimiziranju troškova.

Također treba napomenuti da ova analiza ne uzima u obzir troškove nakon implementacije. Na primjer, pretpostavimo da je potrebno servisirati sustav pokreta popravljanjem ili zamjenom osi pokreta. Sustav pozornice na granit može se servisirati jednostavnim uklanjanjem i popravljanjem/zamjenom pogođene osi. Zbog modularnog dizajna u stilu stadija, to se može učiniti relativno lakoćom i brzinom, unatoč većim početnim troškovima sustava. Iako se IgM sustavi uglavnom mogu dobiti po nižim troškovima od svojih kolega na granitu, oni mogu biti izazovniji za rastavljanje i uslugu zbog integrirane prirode konstrukcije.

Zaključak

Jasno je da svaka vrsta dizajna platforme za pokret-pozornici na granit i IGM-može ponuditi različite prednosti. Međutim, nije uvijek očito što je najidealniji izbor za određenu aplikaciju za pokretanje. Stoga je uvelike korisno partneriti s iskusnim dobavljačem sustava pokreta i automatizacije, poput Aerotech-a, koji nudi izrazito konzultantski pristup usmjeren na aplikaciju za istraživanje i pružanje vrijednog uvida u alternative rješenjima za osporavanje aplikacija za kontrolu i automatizaciju. Razumijevanje ne samo razlike između ove dvije sorte rješenja za automatizaciju, već i temeljni aspekti problema koje su potrebni za rješavanje, temeljni je ključ uspjeha u odabiru sustava pokreta koji se bavi tehničkim i financijskim ciljevima projekta.

Od aerotech.