Bédana Antara Sistem Gerakan Stage-on-Granit sareng Sistem Gerakan Granit Terpadu

Pamilihan platform gerak linier basis granit anu paling cocog pikeun aplikasi anu ditangtukeun gumantung kana sababaraha faktor sareng variabel. Penting pikeun mikawanoh yén unggal aplikasi ngagaduhan sarat unikna nyalira anu kedah dipahami sareng diprioritaskeun pikeun ngudag solusi anu efektif dina hal platform gerak.

Salah sahiji solusi anu paling umum nyaéta masang tahapan posisi diskrit kana struktur granit. Solusi umum anu sanés nyaéta ngahijikeun komponén anu ngawangun sumbu gerakan langsung kana granit éta sorangan. Milih antara platform tahap-dina-granit sareng platform gerakan granit terpadu (IGM) mangrupikeun salah sahiji kaputusan anu langkung awal anu kedah dilakukeun dina prosés pamilihan. Aya bédana anu jelas antara dua jinis solusi, sareng tangtosna masing-masing gaduh kaunggulan nyalira - sareng katerangan - anu kedah dipahami sareng dipertimbangkeun sacara saksama.

Pikeun masihan wawasan anu langkung saé kana prosés nyieun kaputusan ieu, urang ngaevaluasi bédana antara dua desain platform gerak linier dasar — ​​solusi panggung-dina-granit tradisional, sareng solusi IGM — tina sudut pandang téknis sareng kauangan dina bentuk studi kasus bantalan mékanis.

Latar

Pikeun nalungtik kamiripan sareng bédana antara sistem IGM sareng sistem panggung-on-granit tradisional, kami ngahasilkeun dua desain kasus uji:

• Bantalan mékanis, tahapan-dina-granit
• Bantalan mékanis, IGM

Dina dua kasus éta, unggal sistem diwangun ku tilu sumbu gerak. Sumbu Y nawiskeun gerakan 1000 mm sareng ayana dina dasar struktur granit. Sumbu X, ayana dina sasak rakitan kalayan gerakan 400 mm, mawa sumbu Z vertikal kalayan gerakan 100 mm. Susunan ieu digambarkeun sacara piktografis.

Pikeun desain panggung-dina-granit, kami milih panggung awak lega PRO560LM pikeun sumbu Y kusabab kapasitas nahan beban anu langkung ageung, umum pikeun seueur aplikasi gerakan anu nganggo susunan "Y/XZ split-bridge" ieu. Pikeun sumbu X, kami milih PRO280LM, anu umumna dianggo salaku sumbu sasak dina seueur aplikasi. PRO280LM nawiskeun kasaimbangan praktis antara tapak suku sareng kamampuanna pikeun mawa sumbu Z kalayan muatan palanggan.

Pikeun desain IGM, urang sacara saksama niru konsép desain dasar sareng tata letak sumbu di luhur, kalayan bédana utama nyaéta sumbu IGM diwangun langsung kana struktur granit, sareng ku kituna henteu gaduh dasar komponén mesin anu aya dina desain tahap-on-granit.

Anu umum dina dua kasus desain nyaéta sumbu Z, anu dipilih janten tahapan anu digerakkeun ku sekrup bal PRO190SL. Ieu mangrupikeun sumbu anu populér pisan dianggo dina orientasi vertikal dina sasak kusabab kapasitas muatan anu ageung sareng faktor bentuk anu relatif kompak.

Gambar 2 ngagambarkeun sistem tahap-dina-granit sareng IGM khusus anu ditalungtik.

Babandingan Téknis

Sistem IGM dirancang nganggo rupa-rupa téknik sareng komponén anu sami sareng anu aya dina desain tahapan-on-granit tradisional. Hasilna, aya seueur sipat téknis anu sami antara sistem IGM sareng sistem tahapan-on-granit. Sabalikna, ngahijikeun sumbu gerak langsung kana struktur granit nawiskeun sababaraha ciri anu ngabédakeun sistem IGM tina sistem tahapan-on-granit.

Faktor Bentuk

Panginten kamiripan anu paling atra dimimitian ku pondasi mesin — granitna. Sanaos aya bédana dina fitur sareng toleransi antara desain tahap-on-granit sareng IGM, diménsi sakabéh dasar granit, riser sareng sasak sami. Ieu utamina kusabab perjalanan nominal sareng wates sami antara tahap-on-granit sareng IGM.

Konstruksi

Kurangna dasar sumbu komponén mesin dina desain IGM nyayogikeun kaunggulan anu tangtu dibandingkeun solusi tahap-on-granit. Khususna, pangurangan komponén dina loop struktural IGM ngabantosan ningkatkeun kaku sumbu sacara umum. Éta ogé ngamungkinkeun jarak anu langkung pondok antara dasar granit sareng permukaan luhur gerbong. Dina studi kasus khusus ieu, desain IGM nawiskeun jangkungna permukaan kerja 33% langkung handap (80 mm dibandingkeun sareng 120 mm). Jangkungna kerja anu langkung alit ieu henteu ngan ukur ngamungkinkeun desain anu langkung kompak, tapi ogé ngirangan offset mesin tina motor sareng encoder ka titik kerja, anu ngahasilkeun kasalahan Abbe anu dikirangan sareng ku kituna ningkatkeun kinerja posisi titik kerja.

Komponen Sumbu

Lamun ditilik leuwih jero kana desainna, solusi stage-on-granit sareng IGM ngabagi sababaraha komponén konci, sapertos motor linier sareng encoder posisi. Pilihan forcer sareng trek magnet anu umum ngarah kana kamampuan kaluaran gaya anu sami. Kitu ogé, nganggo encoder anu sami dina dua desain nyayogikeun résolusi anu sami pikeun eupan balik posisi. Hasilna, akurasi linier sareng kinerja pangulangan henteu béda sacara signifikan antara solusi stage-on-granit sareng IGM. Tata letak komponén anu sami, kalebet pamisahan bantalan sareng toleransi, ngarah kana kinerja anu sami dina hal gerakan kasalahan géométri (nyaéta, lempengan horizontal sareng vertikal, pitch, roll sareng yaw). Pamungkas, unsur pendukung dua desain, kalebet manajemen kabel, wates listrik sareng hardstops, sacara dasarna sami dina fungsina, sanaos tiasa bénten-bénten dina penampilan fisik.

Bantalan

Pikeun desain khusus ieu, salah sahiji bédana anu paling penting nyaéta pilihan bantalan pituduh linier. Sanaos bantalan bal sirkulasi dianggo dina sistem tahap-on-granit sareng IGM, sistem IGM ngamungkinkeun pikeun ngagabungkeun bantalan anu langkung ageung sareng langkung kaku kana desain tanpa ningkatkeun jangkungna kerja sumbu. Kusabab desain IGM ngandelkeun granit salaku dasarna, sabalikna tina dasar komponén mesin anu misah, dimungkinkeun pikeun ngaku deui sababaraha real estate vertikal anu upami henteu bakal dikonsumsi ku dasar mesin, sareng dasarna ngeusian rohangan ieu ku bantalan anu langkung ageung bari tetep ngirangan jangkungna gerbong sakabéhna di luhur granit.

Kaku

Panggunaan bantalan anu langkung ageung dina desain IGM gaduh dampak anu ageung kana kaku sudut. Dina kasus sumbu handap awak lega (Y), solusi IGM nawiskeun kaku gulungan langkung ti 40% langkung ageung, kaku pitch 30% langkung ageung sareng kaku yaw 20% langkung ageung tibatan desain tahap-on-granit anu saluyu. Nya kitu, sasak IGM nawiskeun paningkatan opat kali lipat dina kaku gulungan, dua kali lipat kaku pitch sareng kaku yaw langkung ti 30% langkung ageung tibatan pasangan tahap-on-granitna. Kaku sudut anu langkung luhur nguntungkeun sabab langsung nyumbang kana kinerja dinamis anu ningkat, anu mangrupikeun konci pikeun ngamungkinkeun throughput mesin anu langkung luhur.

Kapasitas Beban

Bantalan solusi IGM anu langkung ageung ngamungkinkeun kapasitas muatan anu langkung luhur tibatan solusi tahap-dina-granit. Sanaos sumbu dasar PRO560LM tina solusi tahap-dina-granit gaduh kapasitas beban 150 kg, solusi IGM anu saluyu tiasa nampung muatan 300 kg. Sarua ogé, sumbu sasak PRO280LM tahap-dina-granit ngadukung 150 kg, sedengkeun sumbu sasak solusi IGM tiasa nampung dugi ka 200 kg.

Massa anu Ngagerakkeun

Sanaos bantalan anu langkung ageung dina sumbu IGM bantalan mékanis nawiskeun atribut kinerja sudut anu langkung saé sareng kapasitas angkut beban anu langkung ageung, éta ogé hadir sareng treuk anu langkung ageung sareng langkung beurat. Salaku tambahan, gerbong IGM dirancang supados fitur mesin anu tangtu anu diperyogikeun pikeun sumbu tahap-dina-granit (tapi henteu diperyogikeun ku sumbu IGM) dicabut pikeun ningkatkeun kaku bagian sareng ngagampangkeun manufaktur. Faktor-faktor ieu hartosna yén sumbu IGM gaduh massa anu bergerak langkung ageung tibatan sumbu tahap-dina-granit anu saluyu. Kakurangan anu teu tiasa dibantah nyaéta akselerasi maksimum IGM langkung handap, upami dianggap yén kaluaran gaya motor henteu robih. Tapi, dina kaayaan anu tangtu, massa anu bergerak langkung ageung tiasa nguntungkeun tina sudut pandang yén inersia anu langkung ageung tiasa nyayogikeun résistansi anu langkung ageung kana gangguan, anu tiasa berkorelasi sareng ningkatna stabilitas dina posisi.

Dinamika Struktural

Kakakuan bantalan sistem IGM anu langkung luhur sareng gerbong anu langkung kaku nyayogikeun kauntungan tambahan anu katingali saatos nganggo pakét parangkat lunak analisis unsur terbatas (FEA) pikeun ngalaksanakeun analisis modal. Dina panilitian ieu, urang nalungtik résonansi munggaran tina gerbong anu bergerak kusabab pangaruhna kana bandwidth servo. Gerbong PRO560LM mendakan résonansi dina 400 Hz, sedengkeun gerbong IGM anu saluyu ngalaman modeu anu sami dina 430 Hz. Gambar 3 ngagambarkeun hasil ieu.

Résonansi anu langkung luhur tina solusi IGM, dibandingkeun sareng granit tahap-dina-granit tradisional, sabagian tiasa disababkeun ku desain carriage sareng bearing anu langkung kaku. Résonansi carriage anu langkung luhur ngamungkinkeun pikeun ngagaduhan bandwidth servo anu langkung ageung sareng ku kituna ningkatkeun kinerja dinamis.

Lingkungan Operasi

Segel sumbu ampir sok wajib nalika aya kontaminan, boh anu dihasilkeun ngaliwatan prosés pangguna atanapi aya dina lingkungan mesin. Solusi panggung-dina-granit hususna cocog dina kaayaan ieu kusabab sifat sumbu anu ditutup sacara inheren. Tahap linier séri PRO, contona, dilengkepan ku hardcover sareng segel sisi anu ngajaga komponén panggung internal tina kontaminasi dugi ka tingkat anu wajar. Tahap-tahap ieu ogé tiasa dikonfigurasi ku wiper méja opsional pikeun nyapu lebu tina hardcover luhur nalika panggung ngalangkungan. Di sisi anu sanés, platform gerakan IGM sacara inheren kabuka sacara alami, kalayan bantalan, motor sareng encoder kakeunaan. Sanaos sanés masalah dina lingkungan anu langkung bersih, ieu tiasa janten masalah nalika aya kontaminasi. Masalah ieu tiasa diatasi ku cara ngalebetkeun panutup jalan gaya bellow khusus kana desain sumbu IGM pikeun nyayogikeun panyalindungan tina lebu. Tapi upami henteu dilaksanakeun kalayan leres, bellow tiasa mangaruhan gerakan sumbu sacara négatif ku cara masihan gaya éksternal kana gerbong nalika ngaléngkah ngalangkungan rentang perjalanan lengkepna.

Pangropéa

Kamampuh ngagunakeun mangrupikeun bédana antara platform gerak panggung-dina-granit sareng IGM. Sumbu motor linier dikenal ku kakuatanana, tapi sakapeung diperyogikeun pikeun ngalaksanakeun pangropéa. Operasi pangropéa anu tangtu relatif saderhana sareng tiasa dilaksanakeun tanpa miceun atanapi ngabongkar sumbu anu dimaksud, tapi sakapeung diperyogikeun pembongkaran anu langkung saksama. Nalika platform gerak diwangun ku panggung diskrit anu dipasang dina granit, pangropéa mangrupikeun tugas anu lumayan saderhana. Mimiti, leupaskeun panggung tina granit, teras laksanakeun padamelan pangropéa anu diperyogikeun sareng pasang deui. Atanapi, cukup gentos ku panggung énggal.

Solusi IGM sakapeung tiasa langkung nangtang nalika ngalaksanakeun pangropéa. Sanaos ngagentos hiji jalur magnet tina motor linier saderhana pisan dina hal ieu, pangropéa sareng perbaikan anu langkung rumit sering ngalibatkeun ngabongkar seueur atanapi sadaya komponén anu ngawangun sumbu, anu langkung nyéépkeun waktos nalika komponén dipasang langsung kana granit. Éta ogé langkung sesah pikeun ngarobih deui sumbu anu didasarkeun kana granit ka anu sanés saatos ngalaksanakeun pangropéa — tugas anu langkung saderhana kalayan tahapan anu misah.

Tabel 1. Ringkesan béda téknis anu mendasar antara solusi tahap-dina-granit bantalan mékanis sareng IGM.

Babandingan Ékonomi

Sanaos biaya absolut tina sistem gerakan naon waé bakal bénten-bénten dumasar kana sababaraha faktor kalebet panjang perjalanan, presisi sumbu, kapasitas beban sareng kamampuan dinamis, babandingan relatif sistem gerakan IGM sareng tahapan-on-granit anu sami anu dilakukeun dina panilitian ieu nunjukkeun yén solusi IGM sanggup nawiskeun gerakan presisi sedeng dugi ka luhur kalayan biaya anu rada langkung handap tibatan sistem tahapan-on-granitna.

Ulikan ékonomi kami diwangun ku tilu komponén biaya dasar: bagian mesin (kalebet bagian anu diproduksi sareng komponén anu dipésér), perakitan granit, sareng biaya tenaga kerja sareng overhead.

Bagian Mesin

Solusi IGM nawiskeun panghematan anu penting dibandingkeun solusi tahap-on-granit dina hal bagian mesin. Ieu utamina kusabab kurangna basis tahap mesin anu rumit dina sumbu Y sareng X dina IGM, anu nambihan kompleksitas sareng biaya kana solusi tahap-on-granit. Salajengna, panghematan biaya tiasa disababkeun ku panyederhanaan relatif bagian mesin sanés dina solusi IGM, sapertos gerbong anu bergerak, anu tiasa gaduh fitur anu langkung saderhana sareng toleransi anu langkung santai nalika dirancang pikeun dianggo dina sistem IGM.

Rakitan Granit

Sanaos rakitan sasak-riser-base granit dina sistem IGM sareng stage-on-granit sigana gaduh faktor bentuk sareng penampilan anu sami, rakitan granit IGM rada langkung mahal. Ieu kusabab granit dina solusi IGM ngagentos dasar tahap mesin dina solusi stage-on-granit, anu meryogikeun granit gaduh toleransi anu langkung ketat di daérah kritis, sareng bahkan fitur tambahan, sapertos potongan anu diekstrusi sareng / atanapi sisipan baja anu diulir, contona. Nanging, dina studi kasus kami, kompleksitas tambahan tina struktur granit langkung ti diimbangi ku panyederhanaan dina bagian mesin.

Tenaga Kerja sareng Biaya Overhead

Kusabab seueur kamiripan dina perakitan sareng uji coba sistem IGM sareng stage-on-granit, teu aya bédana anu signifikan dina biaya tenaga kerja sareng biaya overhead.

Sakali sadaya faktor biaya ieu digabungkeun, solusi IGM bantalan mékanis khusus anu ditalungtik dina panilitian ieu sakitar 15% langkung mirah tibatan solusi bantalan mékanis, tahap-dina-granit.

Tangtosna, hasil tina analisis ékonomi henteu ngan ukur gumantung kana atribut sapertos panjang perjalanan, presisi sareng kapasitas beban, tapi ogé kana faktor-faktor sapertos pilihan supplier granit. Salaku tambahan, langkung wijaksana pikeun mertimbangkeun biaya pengiriman sareng logistik anu aya hubunganana sareng pengadaan struktur granit. Utamana mangpaat pikeun sistem granit anu ageung pisan, sanaos leres pikeun sadaya ukuran, milih supplier granit anu mumpuni di caket lokasi perakitan sistem akhir tiasa ngabantosan ngaminimalkeun biaya ogé.

Perlu dicatet ogé yén analisis ieu henteu mertimbangkeun biaya pasca-implementasi. Salaku conto, anggap waé perlu ngalayanan sistem gerak ku cara ngalereskeun atanapi ngagentos sumbu gerak. Sistem tahap-dina-granit tiasa dilayanan ku ngan saukur miceun sareng ngalereskeun/ngaganti sumbu anu kapangaruhan. Kusabab desain gaya tahap anu langkung modular, ieu tiasa dilakukeun kalayan relatif gampang sareng gancang, sanaos biaya sistem awal anu langkung luhur. Sanaos sistem IGM umumna tiasa didapet kalayan biaya anu langkung handap tibatan sistem tahap-dina-granit, éta tiasa langkung nangtang pikeun dibongkar sareng dilayanan kusabab sifat konstruksi anu terpadu.

Kacindekan

Jelas unggal jinis desain platform gerak — panggung-dina-granit sareng IGM — tiasa nawiskeun kauntungan anu béda. Nanging, henteu salawasna atra mana pilihan anu paling idéal pikeun aplikasi gerak khusus. Ku alatan éta, mangpaat pisan pikeun gawé bareng sareng supplier sistem gerak sareng otomatisasi anu berpengalaman, sapertos Aerotech, anu nawiskeun pendekatan konsultatif anu fokus kana aplikasi pikeun ngajalajah sareng nyayogikeun wawasan anu berharga kana alternatif solusi pikeun aplikasi kontrol gerak sareng otomatisasi anu nangtang. Ngartos henteu ngan ukur bédana antara dua jinis solusi otomatisasi ieu, tapi ogé aspék dasar tina masalah anu kedah direngsekeun, mangrupikeun konci anu mendasar pikeun kasuksésan dina milih sistem gerak anu ngatasi tujuan téknis sareng kauangan proyék.

Ti AEROTECH.