A különbség a Stage-on-Granite és az integrált gránit mozgásrendszerek között

Az adott alkalmazáshoz legmegfelelőbb gránit alapú lineáris mozgási platform kiválasztása számos tényezőtől és változótól függ.Kulcsfontosságú annak felismerése, hogy minden egyes alkalmazásnak megvannak a saját egyedi követelményei, amelyeket meg kell érteni és prioritást kell adni ahhoz, hogy hatékony megoldást találjunk a mozgási platform tekintetében.

Az egyik legelterjedtebb megoldás a különálló pozicionáló lépcsők gránitszerkezetre történő felszerelése.Egy másik elterjedt megoldás a mozgástengelyeket alkotó alkatrészeket közvetlenül magába a gránitba integrálja.A gránit színpadon és az integrált gránitmozgású (IGM) platform közötti választás az egyik korábbi döntés, amelyet a kiválasztási folyamat során meg kell hozni.Világos különbségek vannak a két megoldástípus között, és természetesen mindegyiknek megvannak a maga előnyei – és figyelmeztetései –, amelyeket alaposan meg kell érteni és meg kell fontolni.

Annak érdekében, hogy jobb betekintést nyújtsunk ebbe a döntéshozatali folyamatba, felmérjük a különbségeket két alapvető lineáris mozgásplatform-konstrukció – egy hagyományos színpadon gránit-megoldás és egy IGM-megoldás – között, mind műszaki, mind pénzügyi szempontból mechanikus- csapágy esettanulmány.

Háttér

Az IGM rendszerek és a hagyományos gránitlapos rendszerek közötti hasonlóságok és különbségek feltárására két teszteset-tervet hoztunk létre:

• Mechanikus csapágyak, gránittalp
• Mechanikus csapágy, IGM

Mindkét esetben minden rendszer három mozgástengelyből áll.Az Y tengely 1000 mm-es mozgást tesz lehetővé, és a gránitszerkezet alján található.Az X tengely, amely a szerelvény hídján helyezkedik el 400 mm-es elmozdulással, a függőleges Z-tengelyt 100 mm-es elmozdulással hordozza.Ezt az elrendezést képrajzilag ábrázoltuk.

A gránitlapos kialakításhoz a PRO560LM széles törzsű emelvényt választottuk az Y tengelyhez, mert nagyobb teherbíró képessége van, ami gyakori számos mozgási alkalmazásnál, amely ezt az „Y/XZ osztott híd” elrendezést használja.Az X tengelyhez a PRO280LM-et választottuk, amelyet gyakran használnak hídtengelyként számos alkalmazásban.A PRO280LM praktikus egyensúlyt kínál a lábnyoma és a Z tengely vevő rakományával való szállítására való képessége között.

Az IGM terveknél szorosan megismételtük a fenti tengelyek alapvető tervezési koncepcióit és elrendezéseit, azzal az elsődleges különbséggel, hogy az IGM tengelyek közvetlenül a gránit szerkezetbe vannak beépítve, és ezért hiányoznak a megmunkált alkatrészekből álló alapok a színpadon. - gránit minták.

Mindkét tervezési esetben közös a Z tengely, amelyet PRO190SL golyóscsavaros fokozatnak választottak.Ez egy nagyon népszerű tengely, amelyet függőleges helyzetben lehet használni a hídon, nagy teherbírása és viszonylag kompakt alakja miatt.

A 2. ábra a vizsgált specifikus gránit- és IGM-rendszereket szemlélteti.

Műszaki összehasonlítás

Az IGM-rendszereket különféle technikák és komponensek felhasználásával tervezték, amelyek hasonlóak a hagyományos gránitszínpadi tervekhez.Ennek eredményeként számos közös műszaki tulajdonság van az IGM rendszerek és a színpadon gránit rendszerek között.Ezzel szemben a mozgási tengelyek közvetlenül a gránitszerkezetbe való integrálása számos olyan megkülönböztető jellemzőt kínál, amelyek megkülönböztetik az IGM rendszereket a gránit színpadon lévő rendszerektől.

Formafaktor

A legnyilvánvalóbb hasonlóság talán a gép alapjával – a gránittal – kezdődik.Bár vannak különbségek a gránit színpadon és az IGM kialakítások jellemzői és tűrései között, a gránit alap, a felszállók és a híd általános méretei megegyeznek.Ennek elsősorban az az oka, hogy a névleges és a határút azonos a gránit színpadon és az IGM között.

Építkezés

A megmunkált alkatrészekből álló tengelyalapok hiánya az IGM tervezésben bizonyos előnyöket biztosít a gránit színpadi megoldásokkal szemben.Különösen az IGM szerkezeti hurkában lévő alkatrészek csökkentése segít a teljes tengelymerevség növelésében.Lehetővé teszi a gránit alap és a kocsi felső felülete közötti rövidebb távolságot is.Ebben a konkrét esettanulmányban az IGM kialakítás 33%-kal alacsonyabb munkafelület-magasságot kínál (80 mm a 120 mm-hez képest).Ez a kisebb munkamagasság nemcsak kompaktabb kialakítást tesz lehetővé, hanem csökkenti a gép eltolódását a motortól és a jeladótól a munkapontig, ami csökkenti az Abbe-hibákat, és ezáltal javítja a munkapont pozicionálási teljesítményt.

Tengely alkatrészek

Ha mélyebbre tekintünk a tervezésben, a gránit színpadon és az IGM-megoldásoknak néhány kulcsfontosságú összetevője van, mint például a lineáris motorok és a helyzetkódolók.A közös erő- és mágnespálya kiválasztása egyenértékű erőkimeneti képességekhez vezet.Hasonlóképpen, ha mindkét kivitelben ugyanazt a kódolót használjuk, ugyanolyan finom felbontást biztosít a pozicionálási visszacsatoláshoz.Ennek eredményeként a lineáris pontosság és az ismételhetőség nem különbözik jelentősen a gránit színpadon és az IGM megoldások között.A hasonló alkatrészek elrendezése, beleértve a csapágyak szétválasztását és tűrését, összehasonlítható teljesítményt eredményez a geometriai hibás mozgások (azaz vízszintes és függőleges egyenesség, dőlésszög, dőlés és lengés) tekintetében.Végül mindkét kialakítás tartóelemei, beleértve a kábelvezetést, az elektromos határértékeket és a keményzárókat, alapvetően azonosak funkciójukban, bár fizikai megjelenésükben némileg eltérhetnek.

Csapágyak

Ennél a konkrét kialakításnál az egyik legszembetűnőbb különbség a lineáris vezetőcsapágyak kiválasztása.Bár recirkulációs golyóscsapágyakat használnak mind a gránit színpadon, mind az IGM rendszerekben, az IGM rendszer lehetővé teszi nagyobb, merevebb csapágyak beépítését a tervezésbe a tengely munkamagasságának növelése nélkül.Mivel az IGM dizájn a gránitra támaszkodik, mint alapra, nem egy külön megmunkált komponensű alapra, lehetőség nyílik a függőleges ingatlanok egy részének visszaszerzésére, amelyet egyébként egy megmunkált alap elhasználna, és ezt a teret lényegében nagyobb méretekkel töltheti meg. csapágyakat, miközben továbbra is csökkenti a teljes kocsimagasságot a gránit felett.

Merevség

A nagyobb csapágyak használata az IGM kialakításban nagy hatással van a szögmerevségre.A széles test alsó tengelye (Y) esetében az IGM-megoldás több mint 40%-kal nagyobb gördülési merevséget, 30%-kal nagyobb emelkedési merevséget és 20%-kal nagyobb lehajlási merevséget kínál, mint a megfelelő, grániton kivitelezett kivitel.Hasonlóképpen, az IGM hídja négyszeres gördülési merevséget, kétszeres emelkedési merevséget és több mint 30%-kal nagyobb lehajlási merevséget kínál, mint a gránit színpadon álló megfelelője.A nagyobb szögmerevség azért előnyös, mert közvetlenül hozzájárul a jobb dinamikus teljesítményhez, ami kulcsfontosságú a nagyobb gépátviteli teljesítmény eléréséhez.

Terhelhetőség

Az IGM-megoldás nagyobb csapágyai lényegesen nagyobb hasznos teherbírást tesznek lehetővé, mint a gránit lépcsős megoldások.Bár a gránit színpadi megoldás PRO560LM alaptengelyének teherbírása 150 kg, a megfelelő IGM megoldás 300 kg hasznos teherbírásra képes.Hasonlóan, a gránit színpadon a PRO280LM hídtengelye 150 kg-ot, míg az IGM megoldás hídtengelye akár 200 kg-ot is elbír.

Mozgó mise

Míg a mechanikus csapágyas IGM tengelyek nagyobb csapágyai jobb szögteljesítményt és nagyobb teherbírást kínálnak, nagyobb, nehezebb teherautókkal is kaphatók.Ezenkívül az IGM kocsik úgy vannak megtervezve, hogy bizonyos megmunkált jellemzőket, amelyek egy gránit tengelyhez szükségesek (de nem szükségesek az IGM tengelyhez), eltávolítják az alkatrész merevségének növelése és a gyártás egyszerűsítése érdekében.Ezek a tényezők azt jelentik, hogy az IGM tengely nagyobb mozgó tömeggel rendelkezik, mint a megfelelő gránit tengely.Vitathatatlan hátránya, hogy az IGM maximális gyorsulása kisebb, feltételezve, hogy a motor teljesítménye változatlan.Mégis, bizonyos helyzetekben a nagyobb mozgó tömeg előnyös lehet abból a szempontból, hogy nagyobb tehetetlensége nagyobb ellenállást biztosít a zavarokkal szemben, ami összefüggésbe hozható a megnövekedett helyzetstabilitással.

Strukturális dinamika

Az IGM rendszer nagyobb csapágymerevsége és merevebb kocsija további előnyökkel jár, amelyek egy végeselem-elemző (FEA) szoftvercsomag modális elemzés elvégzése után nyilvánvalóak.Ebben a tanulmányban a mozgó kocsi első rezonanciáját vizsgáltuk a szervo sávszélességre gyakorolt ​​hatása miatt.A PRO560LM kocsi rezonanciát észlel 400 Hz-en, míg a megfelelő IGM kocsi ugyanezt az üzemmódot 430 Hz-en.A 3. ábra szemlélteti ezt az eredményt.

Az IGM-megoldás nagyobb rezonanciája a hagyományos gránitlaphoz képest részben a merevebb kocsi- és csapágykialakításnak tudható be.A nagyobb kocsirezonancia nagyobb szervo sávszélességet és ezáltal jobb dinamikus teljesítményt tesz lehetővé.

Működési környezet

A tengely lezárhatósága szinte mindig kötelező, ha szennyeződések vannak jelen, akár a felhasználó folyamata során keletkeznek, akár más módon a gép környezetében.A lépcsős gránit megoldások különösen alkalmasak ezekben a helyzetekben a tengely eredendően zárt jellege miatt.A PRO sorozatú lineáris színpadok például kemény fedelekkel és oldalsó tömítésekkel vannak felszerelve, amelyek ésszerű mértékben védik a belső színpadelemeket a szennyeződéstől.Ezek a fokozatok opcionális asztaltörlőkkel is konfigurálhatók, hogy lesöpörjék a törmeléket a felső keményfedeles felületről, amikor a színpad áthalad.Másrészt az IGM mozgásplatformok természetüknél fogva nyitottak, a csapágyak, motorok és kódolók szabadon vannak.Bár tisztább környezetben ez nem probléma, szennyeződés esetén ez problémás lehet.Ez a probléma megoldható úgy, hogy az IGM tengely kialakításába egy speciális fújtató stílusú burkolatot építenek be, amely védelmet nyújt a törmelék ellen.De ha nem megfelelően alkalmazzák, a csőrugó negatívan befolyásolhatja a tengely mozgását azáltal, hogy külső erőket kölcsönöz a kocsira, miközben az teljes mozgási tartományában mozog.

Karbantartás

A szervizelhetőség különbséget tesz a gránit színpadon és az IGM mozgásplatformok között.A lineáris motoros tengelyek jól ismertek robusztusságukról, de néha szükségessé válik a karbantartás.Bizonyos karbantartási műveletek viszonylag egyszerűek, és a kérdéses tengely eltávolítása vagy szétszerelése nélkül is elvégezhetők, de néha alaposabb szétszerelésre van szükség.Ha a mozgó platform különálló, gránitra szerelt lépcsőkből áll, a szervizelés meglehetősen egyszerű feladat.Először szerelje le a színpadot a gránitról, majd végezze el a szükséges karbantartási munkákat és szerelje vissza.Vagy egyszerűen cserélje ki egy új szakaszra.

Az IGM-megoldások időnként nagyobb kihívást jelenthetnek a karbantartás során.Bár a lineáris motor egyetlen mágneses nyomvonalának cseréje nagyon egyszerű ebben az esetben, a bonyolultabb karbantartás és javítás gyakran magában foglalja a tengelyt alkotó számos vagy az összes alkatrész teljes szétszerelését, ami időigényesebb, ha az alkatrészeket közvetlenül gránitra szerelik.Nehezebb a gránit alapú tengelyek egymáshoz igazítása is a karbantartás elvégzése után – ez a feladat lényegesen egyszerűbb különálló szakaszokkal.

1. táblázat: Összefoglalja a mechanikus csapágyas gránit és az IGM megoldások közötti alapvető műszaki különbségeket.

Gazdasági összehasonlítás

Míg bármely mozgásrendszer abszolút költsége számos tényezőtől függ, beleértve az utazási hosszt, a tengely pontosságát, a terhelhetőséget és a dinamikus képességeket, az analóg IGM és a gránit gránit mozgásrendszerek relatív összehasonlítása ebben a tanulmányban azt sugallja, hogy az IGM megoldások közepes és nagy pontosságú mozgást képesek nyújtani, mérsékelten alacsonyabb költségek mellett, mint gránit színpadi társai.

Gazdasági tanulmányunk három alapvető költségelemből áll: gépalkatrészekből (beleértve a gyártott és vásárolt alkatrészeket is), a gránit összeállításból, valamint a munka- és rezsiköltségből.

Gépalkatrészek

Az IGM-megoldás a gépalkatrészek tekintetében figyelemre méltó megtakarítást jelent a gránit színpadi megoldással szemben.Ez elsősorban annak tudható be, hogy az IGM-ből hiányoznak a bonyolultan megmunkált színpadi alapok az Y és X tengelyeken, amelyek bonyolultabbá és költségesebbé teszik a gránit színpadi megoldásokat.Ezenkívül a költségmegtakarítás az IGM-megoldás más megmunkált alkatrészeinek viszonylagos leegyszerűsödésének tudható be, mint például a mozgó kocsik, amelyek egyszerűbb tulajdonságokkal és némileg lazább tűréssel rendelkezhetnek, ha IGM-rendszerben való használatra tervezték.

Gránit szerelvények

Bár a gránit alap-felszálló-híd szerelvények az IGM és a gránit gránit rendszerekben is hasonló alaktényezővel és megjelenéssel bírnak, az IGM gránit szerelvény némileg drágább.Ennek az az oka, hogy az IGM megoldásban a gránit átveszi a megmunkált színpadi alapok helyét a gránit színpadon, ami megköveteli, hogy a gránit általában szigorúbb tűrésekkel rendelkezzen a kritikus területeken, és még további jellemzőkkel is rendelkezzen, mint például extrudált vágások és/ vagy például menetes acélbetéteket.Esettanulmányunkban azonban a gránitszerkezet összetettségét bőven ellensúlyozza a gépalkatrészek egyszerűsítése.

Munkaerő és rezsi

Az IGM és a színpadon gránit rendszerek összeszerelésében és tesztelésében tapasztalható sok hasonlóság miatt nincs jelentős különbség a munkaerő- és rezsiköltségek között.

Ha mindezeket a költségtényezőket összeadjuk, a jelen tanulmányban vizsgált specifikus mechanikus csapágyas IGM megoldás körülbelül 15%-kal olcsóbb, mint a mechanikus csapágyas, gránitlapos megoldás.

A közgazdasági elemzés eredményei természetesen nemcsak az olyan tulajdonságoktól függenek, mint az utazási hossz, a pontosság és a terhelhetőség, hanem olyan tényezőktől is, mint a gránitszállító kiválasztása.Ezen túlmenően ésszerű figyelembe venni a gránitszerkezet beszerzésével kapcsolatos szállítási és logisztikai költségeket.Különösen hasznos a nagyon nagy gránitrendszereknél, bár minden méretre igaz, ha egy minősített gránitbeszállítót választ a végső rendszerösszeállítás helyéhez közelebb, az segíthet a költségek minimalizálásában is.

Azt is meg kell jegyezni, hogy ez az elemzés nem veszi figyelembe a megvalósítás utáni költségeket.Tegyük fel például, hogy szükségessé válik a mozgási rendszer karbantartása egy mozgástengely javításával vagy cseréjével.A gránit színpadon lévő rendszer az érintett tengely egyszerű eltávolításával és javításával/cseréjével szervizelhető.A modulárisabb színpadi felépítésnek köszönhetően ez viszonylag könnyen és gyorsan megtehető, a magasabb kezdeti rendszerköltség ellenére.Bár az IGM-rendszerek általában olcsóbban beszerezhetők, mint a gránitból készült társaikhoz képest, szétszerelésük és szervizelésük nagyobb kihívást jelenthet az építés integrált jellege miatt.

Következtetés

Nyilvánvaló, hogy a mozgási platformok minden típusa – a gránit színpadon és az IGM-en – különböző előnyöket kínálhat.Azonban nem mindig nyilvánvaló, hogy egy adott mozgásalkalmazáshoz melyik a legideálisabb választás.Ezért nagyon hasznos, ha egy tapasztalt mozgás- és automatizálási rendszerek beszállítójával, például az Aerotech-el társul, amely kifejezetten alkalmazásközpontú, konzultatív megközelítést kínál a kihívást jelentő mozgásvezérlési és automatizálási alkalmazások megoldási alternatíváinak feltárására és azokba való értékes betekintésre.Nemcsak az automatizálási megoldások két változata közötti különbségek megértése, hanem a megoldásukhoz szükséges problémák alapvető szempontjai is a siker kulcsa egy olyan mozgásrendszer kiválasztásában, amely a projekt műszaki és pénzügyi céljait egyaránt figyelembe veszi.

Az AEROTECH-től.