Разлика између Стаге-он-Гранита и интегрисаних система за кретање гранита

Избор најпогодније платформе за линеарно кретање засноване на граниту за дату примену зависи од мноштва фактора и варијабли.Кључно је препознати да свака апликација има свој јединствени скуп захтева који се морају разумети и дати им приоритет да би се пронашло ефикасно решење у смислу платформе за кретање.

Једно од свеприсутнијих решења укључује монтажу дискретних степеница за позиционирање на гранитну структуру.Друго уобичајено решење интегрише компоненте које чине осе кретања директно у сам гранит.Одабир између платформе за бину на граниту и платформе са интегрисаним гранитним покретом (ИГМ) је једна од ранијих одлука које треба донети у процесу селекције.Постоје јасне разлике између оба типа решења и, наравно, свако има своје предности – и упозорења – које треба пажљиво разумети и размотрити.

Да бисмо понудили бољи увид у овај процес доношења одлука, процењујемо разлике између два фундаментална дизајна платформи за линеарно кретање — традиционалног решења за бину на граниту и ИГМ решења — и са техничке и са финансијске перспективе у облику механичке- студија случаја лежишта.

Позадина

Да бисмо истражили сличности и разлике између ИГМ система и традиционалних система позорнице на граниту, направили смо два дизајна тест случајева:

• Механички лежај, бина на граниту
• Механички лежај, ИГМ

У оба случаја, сваки систем се састоји од три осе кретања.И оса нуди 1000 мм хода и налази се на бази гранитне структуре.Кс оса, која се налази на мосту склопа са 400 мм хода, носи вертикалну З-ос са 100 мм хода.Овај распоред је представљен пиктографски.

За дизајн позорнице на граниту, изабрали смо ПРО560ЛМ степен са широким телом за И осу због његовог већег капацитета носивости, уобичајеног за многе апликације за кретање које користе овај „И/КСЗ сплит-бридге“ аранжман.За ос Кс, изабрали смо ПРО280ЛМ, који се обично користи као мостна оса у многим апликацијама.ПРО280ЛМ нуди практичну равнотежу између свог отиска и његове способности да носи З осе са корисним теретом.

За ИГМ дизајне, блиско смо поновили основне концепте дизајна и распореде горњих оса, са примарном разликом у томе што су ИГМ осе уграђене директно у гранитну структуру, и стога им недостају базе од обрађених компоненти које су присутне у фази. - гранит дизајн.

Уобичајена у оба случаја дизајна је З оса, која је изабрана да буде ПРО190СЛ степен са кугличним завртњем.Ово је веома популарна оса која се користи у вертикалној оријентацији на мосту због своје издашне носивости и релативно компактног облика.

Слика 2 илуструје специфичне системе позорнице на граниту и ИГМ проучаване.

Техничко поређење

ИГМ системи су дизајнирани коришћењем различитих техника и компоненти које су сличне онима које се налазе у традиционалним дизајнима позорнице на граниту.Као резултат тога, постоје бројне заједничке техничке карактеристике између ИГМ система и система позорнице на граниту.Насупрот томе, интегрисање осе кретања директно у гранитну структуру нуди неколико карактеристика које разликују ИГМ системе од система позорнице на граниту.

Форм Фацтор

Можда најочигледнија сличност почиње са основом машине — гранитом.Иако постоје разлике у карактеристикама и толеранцијама између дизајна позорнице на граниту и ИГМ дизајна, укупне димензије гранитне основе, стубова и моста су еквивалентне.Ово је првенствено зато што су номинални и гранични ход идентични између позорнице на граниту и ИГМ-а.

Конструкција

Недостатак основа осовине са машинским компонентама у ИГМ дизајну пружа одређене предности у односу на решења на позорници на граниту.Конкретно, смањење компоненти у структурној петљи ИГМ-а помаже да се повећа укупна крутост осе.Такође омогућава краће растојање између гранитне основе и горње површине вагона.У овој конкретној студији случаја, ИГМ дизајн нуди 33% нижу висину радне површине (80 мм у поређењу са 120 мм).Не само да ова мања радна висина омогућава компактнији дизајн, већ и смањује помаке машине од мотора и енкодера до радне тачке, што резултира смањеним Аббе грешкама и самим тим побољшаним перформансама позиционирања радне тачке.

Акис Цомпонентс

Гледајући дубље у дизајн, решења за позорницу на граниту и ИГМ деле неке кључне компоненте, као што су линеарни мотори и енкодери положаја.Заједнички избор силе и магнетне траке доводи до еквивалентних могућности излаза силе.Исто тако, коришћење истих енкодера у оба дизајна обезбеђује идентично фину резолуцију за повратне информације о позиционирању.Као резултат, линеарна тачност и перформансе поновљивости се не разликују значајно између Стаге-он-гранита и ИГМ решења.Сличан распоред компоненти, укључујући раздвајање лежајева и толеранције, доводи до упоредивих перформанси у погледу кретања геометријске грешке (тј. хоризонталне и вертикалне правости, нагиба, котрљања и скретања).Коначно, потпорна елемента оба дизајна, укључујући управљање кабловима, електрична ограничења и граничнике, су у основи идентични у функцији, иако се могу донекле разликовати у физичком изгледу.

Лежајеви

За овај конкретан дизајн, једна од најуочљивијих разлика је избор линеарних вођица.Иако се кружни куглични лежајеви користе и у системима на граниту и у ИГМ системима, ИГМ систем омогућава уградњу већих, чвршћих лежајева у дизајн без повећања радне висине осе.Будући да се ИГМ дизајн ослања на гранит као своју основу, за разлику од одвојене обрађене компоненте, могуће је повратити неке од вертикалних некретнина које би иначе користила обрађена база, и суштински испунити овај простор већим лежишта док се и даље смањује укупна висина колица изнад гранита.

Укоченост

Употреба већих лежајева у ИГМ дизајну има дубок утицај на угаону крутост.У случају доње осе широког каросерије (И), ИГМ решење нуди преко 40% већу крутост при котрљању, 30% већу крутост по нагибу и 20% већу крутост при скретању од одговарајућег дизајна на граниту.Слично томе, ИГМ-ов мост нуди четвороструко повећање крутости при котрљању, дупло већу крутост по нагибу и више од 30% већу крутост при скретању у односу на његов пандан на граниту.Већа угаона крутост је предност јер директно доприноси побољшаним динамичким перформансама, што је кључно за омогућавање веће пропусности машине.

Капацитет

Већи лежајеви ИГМ решења омогућавају знатно већу носивост него решење за бину на граниту.Иако ПРО560ЛМ основна осовина решења за бину на граниту има носивост од 150 кг, одговарајуће ИГМ решење може да прими носивост од 300 кг.Слично томе, осовина моста ПРО280ЛМ на позорници на граниту подржава 150 кг, док осовина моста ИГМ решења може да носи до 200 кг.

Покретна маса

Док већи лежајеви у осовинама ИГМ са механичким лежајевима нуде боље атрибуте угаоних перформанси и већи капацитет носивости, они такође долазе са већим, тежим камионима.Додатно, ИГМ колица су дизајнирана тако да су одређене машински обрађене карактеристике неопходне за осовину етапе на граниту (али то није потребно за ИГМ осовину) да би се повећала крутост дела и поједноставила производња.Ови фактори значе да оса ИГМ-а има већу покретну масу од одговарајуће осе позорнице на граниту.Неоспорна мана је то што је максимално убрзање ИГМ-а ниже, под претпоставком да је излазна снага мотора непромењена.Ипак, у одређеним ситуацијама, већа покретна маса може бити од предности из перспективе да њена већа инерција може пружити већу отпорност на сметње, што може бити повезано са повећаном стабилношћу у положају.

Струцтурал Динамицс

Већа крутост лежаја ИГМ система и чвршћи носач пружају додатне предности које су очигледне након коришћења софтверског пакета за анализу коначних елемената (ФЕА) за обављање модалне анализе.У овој студији смо испитали прву резонанцију покретне колица због њеног утицаја на пропусни опсег серво система.ПРО560ЛМ носач наилази на резонанцију на 400 Хз, док одговарајући ИГМ носач доживљава исти режим на 430 Хз.Слика 3 илуструје овај резултат.

Већа резонанца ИГМ решења, у поређењу са традиционалним степеницама на граниту, може се делимично приписати чвршћој конструкцији носача и лежајева.Већа резонанца носача омогућава већи пропусни опсег серво и самим тим побољшане динамичке перформансе.

Радно окружење

Заптивање осовине је скоро увек обавезно када су присутни загађивачи, било да су настали кроз процес корисника или на други начин постоје у окружењу машине.Решења за сцену на граниту су посебно погодна у овим ситуацијама због инхерентно затворене природе осе.Линеарне степенице ПРО-серије, на пример, долазе опремљене тврдим омотима и бочним заптивкама које штите унутрашње компоненте степена од контаминације у разумној мери.Ове степенице такође могу бити конфигурисане са опционим столним брисачима за брисање остатака са горњег тврдог повеза док бина пролази.С друге стране, ИГМ платформе за кретање су по природи отворене, са изложеним лежајевима, моторима и енкодерима.Иако то није проблем у чистијим срединама, ово може бити проблематично када је присутна контаминација.Могуће је решити овај проблем уградњом специјалног поклопца у облику меха у дизајн ИГМ осе да би се обезбедила заштита од крхотина.Али ако се не примени правилно, мехови могу негативно утицати на кретање осе давањем спољашњих сила на носач док се креће кроз свој пуни опсег кретања.

Одржавање

Лакоћа сервисирања је разлика између платформи за кретање на позорници на граниту и ИГМ платформи.Осовине са линеарним мотором су добро познате по својој робусности, али понекад постаје неопходно одржавање.Одређене операције одржавања су релативно једноставне и могу се извршити без уклањања или растављања дотичне осе, али понекад је потребно темељније растављање.Када се платформа за кретање састоји од дискретних степеница постављених на граниту, сервисирање је прилично једноставан задатак.Прво демонтирајте бину са гранита, затим извршите неопходне радове на одржавању и поново је монтирајте.Или, једноставно га замените новом фазом.

ИГМ решења понекад могу бити изазовнија при одржавању.Иако је замена једног магнета линеарног мотора веома једноставна у овом случају, компликованије одржавање и поправке често подразумевају потпуно растављање многих или свих компоненти које чине осовину, што је дуготрајније када се компоненте монтирају директно на гранит.Такође је теже поново поравнати осе засноване на граниту једна са другом након обављања одржавања — задатак који је знатно једноставнији са дискретним фазама.

Табела 1. Резиме основних техничких разлика између механичких лежајева степена на граниту и ИГМ решења.

Економско поређење

Док ће апсолутна цена било ког система за кретање варирати на основу неколико фактора, укључујући дужину путовања, прецизност осе, капацитет оптерећења и динамичке могућности, релативна поређења аналогних ИГМ и система покрета на граниту спроведена у овој студији сугеришу да су ИГМ решења способни да понуде кретање средње до високе прецизности по умерено нижим трошковима од својих колега на позорници на граниту.

Наша економска студија се састоји од три основне компоненте трошкова: машинских делова (укључујући и произведене делове и купљене компоненте), склопа од гранита и рада и режијских трошкова.

Делови за машине

ИГМ решење нуди значајне уштеде у односу на решење за сцену на граниту у смислу машинских делова.Ово је првенствено због ИГМ-овог недостатка замршено обрађених база бина на И и Кс осовинама, које додају сложеност и цену решењима за бину на граниту.Даље, уштеде трошкова могу се приписати релативном поједностављењу других машински обрађених делова на ИГМ решењу, као што су покретна колица, која могу имати једноставније карактеристике и нешто опуштеније толеранције када су дизајниране за употребу у ИГМ систему.

Гранит Ассемблиес

Иако се чини да склопови гранитне основе-узлазни мост и у ИГМ-у иу системима позорнице на граниту имају сличан фактор облика и изглед, ИГМ гранитни склоп је незнатно скупљи.То је зато што гранит у ИГМ решењу заузима место машински обрађених основа етапе у решењу фаза на граниту, што захтева да гранит има генерално строже толеранције у критичним регионима, па чак и додатне карактеристике, као што су екструдирани резови и/ или челични уметци са навојем, на пример.Међутим, у нашој студији случаја, додатна сложеност гранитне структуре је више него надокнађена поједностављењем машинских делова.

Рад и режијски трошкови

Због многих сличности у састављању и тестирању и ИГМ и система позорнице на граниту, не постоји значајна разлика у трошковима рада и режијских трошкова.

Када се комбинују сви ови фактори трошкова, специфично решење ИГМ са механичким лежајевима које је испитано у овој студији је отприлике 15% јефтиније од решења са механичким лежајевима, степена на граниту.

Наравно, резултати економске анализе зависе не само од атрибута као што су дужина путовања, прецизност и носивост, већ и од фактора као што је избор добављача гранита.Поред тога, мудро је узети у обзир трошкове транспорта и логистике повезане са набавком гранитне структуре.Посебно је корисно за веома велике гранитне системе, иако важи за све величине, избор квалификованог добављача гранита у ближој близини локације завршне монтаже система такође може помоћи да се минимизирају трошкови.

Такође треба напоменути да ова анализа не узима у обзир трошкове након имплементације.На пример, претпоставимо да је потребно сервисирати систем кретања поправком или заменом осе кретања.Систем на граниту се може сервисирати једноставним уклањањем и поправком/заменом погођене осе.Због модуларнијег дизајна у стилу позорнице, ово се може урадити релативно лако и брзо, упркос већој почетној цени система.Иако се ИГМ системи генерално могу набавити по нижој цени у односу на њихове парњаке на граниту, они могу бити изазовнији за растављање и сервисирање због интегрисане природе конструкције.

Закључак

Јасно је да сваки тип дизајна платформе за кретање — позорница на граниту и ИГМ — може понудити различите предности.Међутим, није увек очигледно који је најидеалнији избор за одређену примену покрета.Због тога је од велике користи имати партнерство са искусним добављачем система за кретање и аутоматизацију, као што је Аеротецх, који нуди консултативни приступ који је изразито фокусиран на апликације за истраживање и пружање драгоценог увида у алтернативе решења за изазовне апликације за контролу кретања и аутоматизацију.Разумевање не само разлике између ове две варијанте решења за аутоматизацију, већ и фундаменталних аспеката проблема које треба да реше, је основни кључ успеха у избору система кретања који се бави техничким и финансијским циљевима пројекта.

Од АЕРОТЕЦХ-а.