Munurinn á Stage-on-Granite og Integrated Granite Motion Systems

Val á hentugasta granít-undirstaða línulegri hreyfingu fyrir tiltekið forrit fer eftir fjölda þátta og breyta.Það er mikilvægt að viðurkenna að hvert og eitt forrit hefur sitt einstaka sett af kröfum sem þarf að skilja og forgangsraða til að sækjast eftir skilvirkri lausn hvað varðar hreyfivettvang.

Ein af alls staðar nálægari lausnum felur í sér að festa stakar staðsetningarþrep á granítbyggingu.Önnur algeng lausn samþættir íhlutina sem samanstanda af hreyfiásunum beint inn í granítið sjálft.Að velja á milli sviðs-á-graníts og samþættrar graníthreyfingar (IGM) vettvangs er ein af fyrri ákvörðunum sem teknar hafa verið í valferlinu.Það eru skýr skil á milli beggja lausnategundanna og auðvitað hefur hver sína kosti - og fyrirvara - sem þarf að skilja vandlega og íhuga.

Til að veita betri innsýn í þetta ákvarðanatökuferli, metum við muninn á tveimur grundvallarhönnunum á línulegum hreyfipöllum - hefðbundinni stigi-á-granítlausn og IGM lausn - bæði frá tæknilegu og fjárhagslegu sjónarhorni í formi vélrænnar- burðartilviksrannsókn.

Bakgrunnur

Til að kanna líkindin og muninn á IGM kerfum og hefðbundnum sviðs-á-granítkerfum, bjuggum við til tvær prófunartilvikshönnun:

• Vélræn legur, stigi-á-granít
• Vélræn legur, IGM

Í báðum tilfellum samanstendur hvert kerfi af þremur hreyfiásum.Y-ásinn býður upp á 1000 mm ferðalag og er staðsettur á botni granítbyggingarinnar.X-ásinn, sem staðsettur er á brú samstæðunnar með 400 mm ferðalagi, ber lóðrétta Z-ásinn með 100 mm ferðalagi.Þetta fyrirkomulag er táknað með myndrænum hætti.

Fyrir stigi-á-granít hönnunina völdum við PRO560LM breitt svið fyrir Y-ásinn vegna meiri burðargetu hans, algengt fyrir mörg hreyfingarforrit sem nota þetta „Y/XZ split-bridge“ fyrirkomulag.Fyrir X-ásinn völdum við PRO280LM, sem er almennt notaður sem brúarás í mörgum forritum.PRO280LM býður upp á hagnýt jafnvægi á milli fótspors þess og getu þess til að bera Z-ás með hleðslu viðskiptavina.

Fyrir IGM hönnunina endurtókum við grundvallarhönnunarhugmyndir og skipulag ofangreindra ása náið, þar sem aðalmunurinn er sá að IGM ásarnir eru innbyggðir beint inn í granítbygginguna og skortir þar af leiðandi vélræna íhlutabotna sem eru til staðar í stiginu. -granít hönnun.

Algengt í báðum hönnunartilfellum er Z-ásinn, sem var valinn til að vera PRO190SL kúluskrúfað svið.Þetta er mjög vinsæll ás til að nota í lóðréttri stefnu á brú vegna rausnarlegs hleðslugetu og tiltölulega þétts formstuðs.

Mynd 2 sýnir tiltekið stig-á-granít og IGM kerfi sem rannsakað var.

Tæknilegur samanburður

IGM kerfi eru hönnuð með ýmsum aðferðum og íhlutum sem eru svipaðar þeim sem finnast í hefðbundinni sviðs-á-graníthönnun.Þess vegna eru fjölmargir tæknilegir eiginleikar sameiginlegir á milli IGM kerfa og sviðs-á-granítkerfa.Aftur á móti, samþætting hreyfiásanna beint inn í granítbygginguna býður upp á nokkra sérstaka eiginleika sem aðgreina IGM kerfi frá stigi-á-granítkerfum.

Form Factor

Kannski byrjar augljósasta líkindin með grunni vélarinnar - granítinu.Þrátt fyrir að það sé munur á eiginleikum og vikmörkum milli sviðs-á-graníthönnunar og IGM hönnunar, eru heildarmál granítbotnsins, stiga og brúar jafngild.Þetta er fyrst og fremst vegna þess að nafn- og takmörkunarferðir eru eins milli stigs-á-graníts og IGM.

Framkvæmdir

Skortur á vélrænum ásgrunnum í IGM hönnuninni veitir ákveðna kosti fram yfir stigi-á-granítlausnir.Sérstaklega hjálpar fækkun íhluta í burðarlykkju IGM til að auka stífleika ássins í heild.Það gerir einnig ráð fyrir styttri fjarlægð á milli granítbotnsins og efsta yfirborðs vagnsins.Í þessari tilteknu tilviksrannsókn býður IGM hönnunin upp á 33% lægri vinnuflötshæð (80 mm samanborið við 120 mm).Þessi minni vinnuhæð leyfir ekki aðeins fyrirferðarmeiri hönnun, heldur dregur hún einnig úr sveiflum vélarinnar frá mótor og kóðara að vinnustað, sem leiðir til minni Abbe-villna og þar af leiðandi betri staðsetningarárangur vinnustaðar.

Axis íhlutir

Þegar horft er dýpra í hönnunina, deila stigi-á-granít- og IGM lausnunum nokkrum lykilþáttum, svo sem línulegum mótorum og staðsetningarkóðarum.Algengt val á krafti og segulbraut leiðir til sambærilegs kraftúttaksmöguleika.Sömuleiðis, að nota sömu kóðara í báðum hönnununum veitir sömu fína upplausn til að staðsetja endurgjöf.Fyrir vikið er línuleg nákvæmni og endurtekningarnákvæmni ekki marktækur frábrugðinn milli stigs-á-granítlausna og IGM lausna.Svipuð uppsetning íhluta, þar með talið leguskil og umburðarlyndi, leiðir til sambærilegrar frammistöðu hvað varðar geometrískar villuhreyfingar (þ.e. lárétt og lóðréttan réttleika, halla, veltu og gei).Að lokum eru stuðningsþættir beggja hönnunanna, þar á meðal kapalstjórnun, rafmagnstakmarkanir og harðstoppar, í grundvallaratriðum eins í virkni, þó að þeir geti verið nokkuð mismunandi að líkamlegu útliti.

Legur

Fyrir þessa tilteknu hönnun er einn af mest áberandi munurinn val á línulegum stýrislegum.Þrátt fyrir að endurhringlaga kúlulegur séu notaðar í bæði stigi-á-granít- og IGM kerfi, gerir IGM kerfið mögulegt að fella stærri, stífari legur inn í hönnunina án þess að auka vinnsluhæð ássins.Vegna þess að IGM hönnunin byggir á granítinu sem grunn, öfugt við sérstakan vélrænan íhlutagrunn, er hægt að endurheimta hluta af lóðréttu fasteignum sem annars myndu neyta af vélrænni grunni og fylla í rauninni þetta rými með stærri legur en samt minnkar heildarhæð vagnsins fyrir ofan granítið.

Stífleiki

Notkun stærri legur í IGM hönnuninni hefur mikil áhrif á hornstífleika.Þegar um er að ræða breiðhluta neðri ásinn (Y), býður IGM lausnin upp á yfir 40% meiri veltustífleika, 30% meiri hallastífleika og 20% ​​meiri geislstífleika en samsvarandi stigi-á-graníthönnun.Að sama skapi býður brú IGM upp á fjórfalda aukningu á veltustífleika, tvöfalda hallastífleika og meira en 30% meiri geirstífleika en hliðstæða hennar á stigi á granít.Hærri hornstífleiki er hagstæður vegna þess að hann stuðlar beint að bættum kraftmiklum afköstum, sem er lykillinn að því að gera meiri afköst vélarinnar kleift.

Hleðslugeta

Stærri legur IGM lausnarinnar gera ráð fyrir verulega meiri hleðslugetu en stigi-á-granítlausn.Þrátt fyrir að PRO560LM grunnás stigi-á-granítlausnarinnar hafi 150 kg burðargetu, getur samsvarandi IGM lausn tekið 300 kg farm.Að sama skapi styður PRO280LM brúarásinn stigi á granít 150 kg, en brúarás IGM lausnarinnar getur borið allt að 200 kg.

Flutningsmessa

Þó að stærri legurnar í IGM-ásunum með vélrænni bera bjóða upp á betri hornvirknieiginleika og meiri burðargetu, þá koma þau einnig með stærri, þyngri vörubílum.Að auki eru IGM vagnarnir hannaðir þannig að tilteknir vélrænir eiginleikar sem eru nauðsynlegir fyrir stig-á-granítás (en ekki krafist af IGM ás) eru fjarlægðir til að auka stífleika hluta og einfalda framleiðslu.Þessir þættir þýða að IGM ásinn hefur meiri hreyfimassa en samsvarandi stig-á-granítás.Óumdeilanlegur galli er að hámarkshröðun IGM er minni, að því gefnu að afköst mótorkraftsins séu óbreytt.Samt, við ákveðnar aðstæður, getur stærri hreyfanlegur massi verið hagstæður út frá því sjónarhorni að meiri tregða hans getur veitt meiri viðnám gegn truflunum, sem getur tengst auknum stöðugleika í stöðu.

Byggingarvirki

Hærri legustífleiki IGM kerfisins og stífari vagn veita viðbótarávinning sem kemur í ljós eftir notkun endanlegra frumefnagreininga (FEA) hugbúnaðarpakka til að framkvæma formgreiningu.Í þessari rannsókn skoðuðum við fyrstu ómun hreyfivagnsins vegna áhrifa hans á servóbandbreidd.PRO560LM vagninn lendir í ómun við 400 Hz, en samsvarandi IGM vagninn upplifir sömu stillingu við 430 Hz.Mynd 3 sýnir þessa niðurstöðu.

Hærri ómun IGM lausnarinnar, samanborið við hefðbundið stig-á-granít, má að hluta til rekja til stífari vagns og leguhönnunar.Hærri flutningsómun gerir það mögulegt að hafa meiri servó bandbreidd og þar af leiðandi betri kraftmikla afköst.

Rekstrarumhverfi

Lokun áss er næstum alltaf skylda þegar aðskotaefni eru til staðar, hvort sem þau eru mynduð með ferli notandans eða á annan hátt í umhverfi vélarinnar.Stage-on-granít lausnir henta sérstaklega vel við þessar aðstæður vegna þess að ásinn er í eðli sínu lokaður.Línuleg stig úr PRO-röðinni eru til dæmis búin harðkápum og hliðarþéttingum sem vernda innri sviðshlutana gegn mengun að hæfilegu marki.Þessi stig geta einnig verið stillt með valkvæðum borðþurrkum til að sópa rusl af efri harðspjaldinu þegar sviðið fer yfir.Á hinn bóginn eru IGM hreyfipallar í eðli sínu opnir í eðli sínu, með legur, mótorar og kóðara óvarða.Þó það sé ekki vandamál í hreinni umhverfi getur þetta verið vandamál þegar mengun er til staðar.Það er hægt að taka á þessu vandamáli með því að fella sérstaka belg-stíl leiðarhlíf inn í IGM ás hönnun til að veita vernd gegn rusli.En ef hann er ekki útfærður á réttan hátt getur belgurinn haft neikvæð áhrif á hreyfingu ássins með því að gefa utanaðkomandi krafta á vagninn þegar hann fer í gegnum allt ferðasviðið.

Viðhald

Þjónustuhæfni er greinarmunur á stigi-á-graníti og IGM hreyfipöllum.Línuhreyfilásar eru vel þekktir fyrir styrkleika sína, en stundum þarf að sinna viðhaldi.Ákveðnar viðhaldsaðgerðir eru tiltölulega einfaldar og hægt að framkvæma án þess að fjarlægja eða taka í sundur viðkomandi ás, en stundum þarf ítarlegri niðurrif.Þegar hreyfipallur samanstendur af stakum þrepum sem festir eru á granít, er þjónusta nokkuð einfalt verkefni.Fyrst skaltu taka sviðið af granítinu, framkvæma síðan nauðsynlega viðhaldsvinnu og setja það aftur upp.Eða einfaldlega skiptu því út fyrir nýtt stig.

IGM lausnir geta stundum verið krefjandi við viðhald.Þrátt fyrir að það sé mjög einfalt að skipta um eina segulbraut línulega mótorsins í þessu tilfelli, felur flóknara viðhald og viðgerðir oft í sér að taka marga eða alla íhlutina sem samanstanda af ásnum í sundur algjörlega í sundur, sem er tímafrekari þegar íhlutir eru festir beint á granít.Það er líka erfiðara að stilla ásana sem eru byggðir á granít að nýju eftir að hafa framkvæmt viðhald - verkefni sem er töluvert einfaldara með aðskildum stigum.

Tafla 1. Yfirlit yfir grundvallar tæknilega muninn á milli vélrænna bera stig-á-granít og IGM lausnir.

Efnahagslegur samanburður

Þó að alger kostnaður hvers hreyfingarkerfis sé breytilegur miðað við nokkra þætti, þar á meðal ferðalengd, ásnákvæmni, burðargetu og kraftmikla getu, bendir hlutfallslegur samanburður á hliðstæðum IGM og stigi-á-granít hreyfikerfum í þessari rannsókn til þess að IGM lausnir séu fær um að bjóða upp á miðlungs til hárnákvæmni hreyfingu með í meðallagi lægri kostnaði en hliðstæða þeirra á stigi á granít.

Efnahagsrannsókn okkar samanstendur af þremur grundvallarkostnaðarhlutum: vélarhlutum (þar á meðal bæði framleiddum hlutum og keyptum íhlutum), granítsamsetningunni og vinnuafli og kostnaður.

Vélarhlutar

IGM lausn býður upp á athyglisverðan sparnað umfram stigi-á-granít lausn hvað varðar vélarhluta.Þetta er fyrst og fremst vegna skorts IGM á flóknum vinnslustöðvum á sviðum á Y og X ásnum, sem eykur flókið og kostnað við svið-á-granít lausnirnar.Ennfremur má rekja kostnaðarsparnað til hlutfallslegrar einföldunar á öðrum vélknúnum hlutum á IGM lausninni, svo sem hreyfanlegum kerrum, sem geta haft einfaldari eiginleika og nokkuð slakari vikmörk þegar hann er hannaður til notkunar í IGM kerfi.

Granít samsetningar

Þrátt fyrir að granít grunn-stig-brúarsamstæður í bæði IGM og stigi-á-granítkerfi virðist hafa svipaðan formþátt og útlit, er IGM granítsamsetningin örlítið dýrari.Þetta er vegna þess að granítið í IGM-lausninni kemur í stað vélrænu sviðsbotnanna í stigi-á-granítlausninni, sem krefst þess að granítið hafi almennt þéttari vikmörk á mikilvægum svæðum, og jafnvel viðbótareiginleika, svo sem útpressaða skurði og/ eða snittari stálinnlegg, til dæmis.Hins vegar, í tilviksrannsókn okkar, er aukinn flókinn granítbyggingu meira en á móti einföldun í vélarhlutum.

Vinnuafl og kostnaður

Vegna margra líkinga við að setja saman og prófa bæði IGM og stig-á-granít kerfin, er ekki marktækur munur á vinnuafli og kostnaði.

Þegar allir þessir kostnaðarþættir hafa verið sameinaðir, er sértæka vélrænni bera IGM lausnin sem skoðuð var í þessari rannsókn um það bil 15% ódýrari en vélræna bera, stig-á-granítlausnin.

Niðurstöður efnahagsgreiningarinnar ráðast auðvitað ekki aðeins af eiginleikum eins og ferðalengd, nákvæmni og burðargetu, heldur einnig á þáttum eins og vali á granítbirgi.Að auki er skynsamlegt að huga að sendingar- og flutningskostnaði sem fylgir því að útvega granítbyggingu.Sérstaklega gagnlegt fyrir mjög stór granítkerfi, þó það gildi fyrir allar stærðir, getur val á hæfum granítbirgi í nálægð við staðsetningu lokakerfissamsetningar einnig hjálpað til við að lágmarka kostnað.

Það skal einnig tekið fram að þessi greining tekur ekki tillit til kostnaðar eftir innleiðingu.Segjum til dæmis að nauðsynlegt sé að þjónusta hreyfikerfið með því að gera við eða skipta um hreyfiás.Hægt er að þjónusta stig-á-granítkerfi með því einfaldlega að fjarlægja og gera við/skipta um viðkomandi ás.Vegna sviðsstílhönnunar sem er meira mát er hægt að gera þetta með tiltölulega auðveldum hætti og hraða, þrátt fyrir hærri upphaflega kerfiskostnað.Þrátt fyrir að almennt sé hægt að fá IGM kerfi með lægri kostnaði en hliðstæða þeirra á stigi á granít, getur verið erfiðara að taka þau í sundur og þjónusta vegna samþættrar byggingar.

Niðurstaða

Ljóst er að hver tegund af hönnun á hreyfipalli - stigi-á-granít og IGM - getur boðið upp á sérstaka kosti.Hins vegar er ekki alltaf augljóst hver er besti kosturinn fyrir tiltekna hreyfingu.Þess vegna er mjög gagnlegt að eiga samstarf við reyndan birgir hreyfi- og sjálfvirknikerfa, eins og Aerotech, sem býður upp á sérstaklega forritsmiðaða, ráðgefandi nálgun til að kanna og veita dýrmæta innsýn í lausnavalkosti við krefjandi hreyfistýringu og sjálfvirkniforrit.Að skilja ekki aðeins muninn á þessum tveimur afbrigðum sjálfvirknilausna, heldur einnig grundvallarþætti vandamálanna sem þeir þurfa að leysa, er undirliggjandi lykillinn að velgengni við að velja hreyfikerfi sem tekur á bæði tæknilegum og fjárhagslegum markmiðum verkefnisins.

Frá AEROTECH.