Dallimi midis sistemeve të lëvizjes së integruar të granitit dhe skenës në granit

Zgjedhja e platformës më të përshtatshme të lëvizjes lineare të bazuar në granit për një aplikim të caktuar varet nga një mori faktorësh dhe variablash.Është thelbësore të pranohet se çdo aplikacion ka grupin e vet unik të kërkesave që duhen kuptuar dhe prioritizuar për të ndjekur një zgjidhje efektive për sa i përket një platforme lëvizjeje.

Një nga zgjidhjet më të përhapura përfshin montimin e fazave diskrete të pozicionimit në një strukturë graniti.Një zgjidhje tjetër e zakonshme integron komponentët që përbëjnë boshtet e lëvizjes drejtpërdrejt në vetë granitin.Zgjedhja midis një platforme të lëvizjes skenë-në-granit dhe një platforme me lëvizje të integruar me granit (IGM) është një nga vendimet e mëparshme që duhet të merren në procesin e përzgjedhjes.Ekzistojnë dallime të qarta midis të dy llojeve të zgjidhjeve, dhe natyrisht secila ka meritat e veta - dhe paralajmërimet - që duhen kuptuar dhe konsideruar me kujdes.

Për të ofruar një pasqyrë më të mirë në këtë proces të vendimmarrjes, ne vlerësojmë ndryshimet midis dy modeleve themelore të platformës së lëvizjes lineare - një zgjidhje tradicionale granit në skenë dhe një zgjidhje IGM - nga këndvështrimi teknik dhe financiar në formën e një mekanike. duke mbajtur rast studimi.

Sfondi

Për të eksploruar ngjashmëritë dhe ndryshimet midis sistemeve IGM dhe sistemeve tradicionale granit, ne krijuam dy modele të rasteve testuese:

• Kushineta mekanike, skenë në granit
• Kushineta mekanike, IGM

Në të dyja rastet, çdo sistem përbëhet nga tre akse lëvizjeje.Aksi Y ofron 1000 mm udhëtim dhe ndodhet në bazën e strukturës së granitit.Aksi X, i vendosur në urën e montimit me 400 mm udhëtim, mbart boshtin vertikal Z me 100 mm udhëtim.Ky rregullim është paraqitur në mënyrë piktografike.

Për dizajnin skenë-në-granit, ne zgjodhëm një skenë me trup të gjerë PRO560LM për boshtin Y për shkak të kapacitetit më të madh të ngarkesës, e zakonshme për shumë aplikacione në lëvizje duke përdorur këtë rregullim "Y/XZ me urë të ndarë".Për boshtin X, ne zgjodhëm një PRO280LM, i cili përdoret zakonisht si bosht urë në shumë aplikacione.PRO280LM ofron një ekuilibër praktik midis gjurmës së tij dhe aftësisë së tij për të mbajtur një bosht Z me ngarkesën e klientit.

Për dizajnet IGM, ne përsëritëm nga afër konceptet themelore të projektimit dhe paraqitjet e akseve të mësipërme, me ndryshimin parësor që akset IGM janë të ndërtuara drejtpërdrejt në strukturën e granitit, dhe për këtë arsye mungojnë bazat e komponentëve të përpunuar të pranishme në skenë. - dizajne graniti.

E zakonshme në të dyja rastet e projektimit është boshti Z, i cili u zgjodh të jetë një skenë PRO190SL e drejtuar me vidhos me top.Ky është një aks shumë popullor për t'u përdorur në orientimin vertikal në një urë për shkak të kapacitetit të tij bujar të ngarkesës dhe faktorit të formës relativisht kompakte.

Figura 2 ilustron sistemet specifike të studjuara në granit dhe IGM.

Krahasimi Teknik

Sistemet IGM janë projektuar duke përdorur një sërë teknikash dhe komponentësh që janë të ngjashëm me ato që gjenden në modelet tradicionale të granitit.Si rezultat, ka shumë veti teknike të përbashkëta midis sistemeve IGM dhe sistemeve granit në fazë.Anasjelltas, integrimi i boshteve të lëvizjes direkt në strukturën e granitit ofron disa karakteristika dalluese që dallojnë sistemet IGM nga sistemet skenë-në-granit.

Faktor formë

Ndoshta ngjashmëria më e dukshme fillon me themelin e makinës - graniti.Edhe pse ka dallime në veçoritë dhe tolerancat midis modeleve skenë-në-granit dhe IGM, dimensionet e përgjithshme të bazës së granitit, ngritësve dhe urës janë ekuivalente.Kjo është kryesisht për shkak se udhëtimet nominale dhe kufitare janë identike midis skenës në granit dhe IGM.

Ndërtimi

Mungesa e bazave të boshtit të komponentëve të përpunuar në dizajnin IGM ofron disa avantazhe ndaj zgjidhjeve skenë-në-granit.Në veçanti, reduktimi i komponentëve në lakin strukturor të IGM ndihmon në rritjen e ngurtësisë së përgjithshme të boshtit.Gjithashtu lejon një distancë më të shkurtër midis bazës së granitit dhe sipërfaqes së sipërme të karrocës.Në këtë rast të veçantë studimi, dizajni IGM ofron një lartësi 33% më të ulët të sipërfaqes së punës (80 mm krahasuar me 120 mm).Kjo lartësi më e vogël e punës jo vetëm që lejon një dizajn më kompakt, por gjithashtu zvogëlon zhvendosjet e makinës nga motori dhe koduesi në pikën e punës, duke rezultuar në reduktim të gabimeve Abbe dhe për rrjedhojë përmirëson performancën e pozicionimit të pikës së punës.

Komponentët e Boshtit

Duke parë më thellë në dizajn, zgjidhjet e skenës në granit dhe IGM ndajnë disa komponentë kyç, të tillë si motorët linearë dhe koduesit e pozicionit.Zgjedhja e zakonshme e gjurmës së forcës dhe magnetit çon në aftësi ekuivalente të prodhimit të forcës.Në mënyrë të ngjashme, përdorimi i të njëjtëve kodues në të dy dizajnet ofron rezolucion identikisht të mirë për reagimet e pozicionimit.Si rezultat, saktësia lineare dhe performanca e përsëritshmërisë nuk është dukshëm e ndryshme midis zgjidhjeve fazë-në-granit dhe IGM.Struktura e ngjashme e komponentëve, duke përfshirë ndarjen dhe tolerancën e kushinetave, çon në performancë të krahasueshme për sa i përket lëvizjeve të gabimit gjeometrik (dmth., drejtsia horizontale dhe vertikale, hapi, rrotullimi dhe devijimi).Së fundi, elementët mbështetës të të dy modeleve, duke përfshirë menaxhimin e kabllove, kufijtë elektrikë dhe ndalesat e forta, janë thelbësisht identikë në funksion, megjithëse mund të ndryshojnë disi në pamjen fizike.

Kushinetat

Për këtë dizajn të veçantë, një nga ndryshimet më të dukshme është zgjedhja e kushinetave udhëzuese lineare.Megjithëse kushinetat e topit riqarkullues përdoren si në sistemet e granitit, ashtu edhe në sistemet IGM, sistemi IGM bën të mundur përfshirjen e kushinetave më të mëdha dhe më të ngurtë në dizajn pa rritur lartësinë e punës së boshtit.Për shkak se dizajni IGM mbështetet në granit si bazën e tij, në krahasim me një bazë të veçantë me komponentë të përpunuar, është e mundur të rikuperoni disa nga pasuritë e paluajtshme vertikale që përndryshe do të konsumoheshin nga një bazë e përpunuar dhe në thelb të mbushni këtë hapësirë ​​me më të mëdha kushinetat duke ulur ende lartësinë e përgjithshme të karrocës mbi granit.

Ngurtësia

Përdorimi i kushinetave më të mëdha në dizajnin IGM ka një ndikim të thellë në ngurtësinë këndore.Në rastin e boshtit të poshtëm me trup të gjerë (Y), zgjidhja IGM ofron mbi 40% ngurtësi më të madhe të rrotullimit, 30% ngurtësi më të madhe të hapit dhe 20% ngurtësi më të madhe të kthesës sesa një dizajn korrespondues me skenë në granit.Në mënyrë të ngjashme, ura e IGM ofron një rritje të katërfishtë në ngurtësinë e rrotullës, dyfishin e ngurtësisë së hapit dhe më shumë se 30% ngurtësi më të madhe se sa homologu i saj në granit.Ngurtësia më e lartë këndore është e dobishme sepse kontribuon drejtpërdrejt në përmirësimin e performancës dinamike, e cila është çelësi për të mundësuar xhiro më të lartë të makinës.

Kapaciteti i ngarkesës

Kushinetat më të mëdha të zgjidhjes IGM lejojnë një kapacitet ngarkesë të konsiderueshme më të lartë se sa një zgjidhje granit në skenë.Megjithëse boshti bazë PRO560LM i solucionit skenë-granit ka një kapacitet ngarkese prej 150 kg, zgjidhja përkatëse IGM mund të strehojë një ngarkesë prej 300 kg.Në mënyrë të ngjashme, boshti i urës PRO280LM i skenës në granit mbështet 150 kg, ndërsa aksi i urës së zgjidhjes IGM mund të mbajë deri në 200 kg.

Masa lëvizëse

Ndërsa kushinetat më të mëdha në akset IGM me mbajtëse mekanike ofrojnë atribute më të mira të performancës këndore dhe kapacitet më të madh mbajtës të ngarkesës, ato vijnë gjithashtu me kamionë më të mëdhenj dhe më të rëndë.Për më tepër, karrocat IGM janë projektuar në mënyrë të tillë që disa veçori të përpunuara të nevojshme për një aks stadi mbi granit (por jo të kërkuara nga një aks IGM) hiqen për të rritur ngurtësinë e pjesës dhe për të thjeshtuar prodhimin.Këta faktorë nënkuptojnë se boshti IGM ka një masë lëvizëse më të madhe se një bosht korrespondues shkallë-granit.Një dobësi e padiskutueshme është se nxitimi maksimal i IGM është më i ulët, duke supozuar se fuqia e fuqisë motorike është e pandryshuar.Megjithatë, në situata të caktuara, një masë më e madhe lëvizëse mund të jetë e dobishme nga perspektiva që inercia e saj më e madhe mund të sigurojë rezistencë më të madhe ndaj shqetësimeve, të cilat mund të lidhen me rritjen e stabilitetit në pozicion.

Dinamika Strukturore

Ngurtësia më e lartë e kushinetave të sistemit IGM dhe transporti më i ngurtë ofrojnë përfitime shtesë që janë të dukshme pas përdorimit të një pakete softuerike të analizës së elementeve të fundme (FEA) për të kryer një analizë modale.Në këtë studim, ne shqyrtuam rezonancën e parë të karrocës lëvizëse për shkak të efektit të saj në gjerësinë e brezit të servo.Transportuesi PRO560LM ndeshet me një rezonancë në 400 Hz, ndërsa karroca përkatëse IGM përjeton të njëjtën mënyrë në 430 Hz.Figura 3 ilustron këtë rezultat.

Rezonanca më e lartë e zgjidhjes IGM, kur krahasohet me granitin tradicional, mund t'i atribuohet pjesërisht modelit më të ngurtë të karrocës dhe kushinetave.Një rezonancë më e lartë e transportit bën të mundur që të kemi një gjerësi bande më të madhe servo dhe për rrjedhojë përmirësimin e performancës dinamike.

Mjedisi Operativ

Mbyllshmëria e boshtit është pothuajse gjithmonë e detyrueshme kur ndotësit janë të pranishëm, qofshin ato të krijuara përmes procesit të përdoruesit ose që ekzistojnë ndryshe në mjedisin e makinës.Zgjidhjet "shkallë mbi granit" janë veçanërisht të përshtatshme në këto situata për shkak të natyrës së mbyllur të boshtit.Fazat lineare të serisë PRO, për shembull, vijnë të pajisura me kapakë të fortë dhe vula anësore që mbrojnë komponentët e brendshëm të skenës nga ndotja në një masë të arsyeshme.Këto etapa mund të konfigurohen gjithashtu me fshirëse opsionale të tavolinës për të fshirë mbeturinat nga kopertina e sipërme ndërsa skena përshkon.Nga ana tjetër, platformat e lëvizjes IGM janë në thelb të hapura në natyrë, me kushinetat, motorët dhe koduesit të ekspozuar.Edhe pse nuk është një problem në mjedise më të pastra, kjo mund të jetë problematike kur kontaminimi është i pranishëm.Është e mundur të trajtohet kjo çështje duke inkorporuar një mbulesë të veçantë të stilit të shakullit në një dizajn aksi IGM për të siguruar mbrojtje nga mbeturinat.Por nëse nuk zbatohet siç duhet, shakulli mund të ndikojë negativisht në lëvizjen e boshtit duke dhënë forca të jashtme në karrocë ndërsa lëviz nëpër gamën e tij të plotë të udhëtimit.

Mirëmbajtja

Shërbimi është një diferencues midis platformave të lëvizjes skenë-në-granit dhe IGM.Akset me motor linear njihen mirë për qëndrueshmërinë e tyre, por ndonjëherë bëhet e nevojshme të kryhet mirëmbajtja.Disa operacione të mirëmbajtjes janë relativisht të thjeshta dhe mund të kryhen pa hequr ose çmontuar boshtin në fjalë, por ndonjëherë kërkohet një prishje më e plotë.Kur platforma e lëvizjes përbëhet nga faza diskrete të montuara në granit, servisimi është një detyrë mjaft e thjeshtë.Së pari, çmontoni skenën nga graniti, më pas kryeni punën e nevojshme të mirëmbajtjes dhe montoni përsëri.Ose, thjesht zëvendësojeni atë me një fazë të re.

Zgjidhjet IGM ndonjëherë mund të jenë më sfiduese kur kryejnë mirëmbajtje.Megjithëse zëvendësimi i një piste të vetme magnetike të motorit linear është shumë i thjeshtë në këtë rast, mirëmbajtja dhe riparimet më të ndërlikuara shpesh përfshijnë çmontimin e plotë të shumë ose të gjithë komponentëve që përbëjnë boshtin, gjë që kërkon më shumë kohë kur komponentët montohen drejtpërdrejt në granit.Është gjithashtu më e vështirë të riorganizohen akset me bazë graniti me njëri-tjetrin pas kryerjes së mirëmbajtjes - një detyrë që është dukshëm më e drejtpërdrejtë me faza diskrete.

Tabela 1. Një përmbledhje e ndryshimeve teknike themelore midis zgjidhjeve të skenës mbi granit me mbajtës mekanike dhe zgjidhjeve IGM.

Krahasimi ekonomik

Ndërsa kostoja absolute e çdo sistemi të lëvizjes do të ndryshojë në bazë të disa faktorëve duke përfshirë gjatësinë e udhëtimit, saktësinë e aksit, kapacitetin e ngarkesës dhe aftësitë dinamike, krahasimet relative të sistemeve analoge të lëvizjes IGM dhe granit të kryera në këtë studim sugjerojnë se zgjidhjet IGM janë të aftë për të ofruar lëvizje me precizion mesatar deri në të lartë me kosto mesatarisht më të ulëta sesa homologët e tyre skenë-granit.

Studimi ynë ekonomik përbëhet nga tre komponentë themelorë të kostos: pjesët e makinerisë (duke përfshirë si pjesët e prodhuara ashtu edhe komponentët e blerë), montimin e granitit dhe punën dhe shpenzimet e përgjithshme.

Pjesë makine

Një zgjidhje IGM ofron kursime të dukshme mbi një zgjidhje granit në fazën e pjesëve të makinës.Kjo është kryesisht për shkak të mungesës së IGM-së të bazave skenike të përpunuara në mënyrë të ndërlikuar në akset Y dhe X, të cilat shtojnë kompleksitetin dhe koston e zgjidhjeve skenë-në-granit.Më tej, kursimet e kostos mund t'i atribuohen thjeshtimit relativ të pjesëve të tjera të përpunuara në zgjidhjen IGM, të tilla si karrocat lëvizëse, të cilat mund të kenë veçori më të thjeshta dhe toleranca disi më të relaksuara kur projektohen për përdorim në një sistem IGM.

Asambletë e Granitit

Edhe pse asambletë bazë-ngritje-urë graniti si në sistemet IGM ashtu edhe në sistemet skenë-në-granit duket se kanë një formë dhe pamje të ngjashme, montimi i granitit IGM është pak më i shtrenjtë.Kjo është për shkak se graniti në zgjidhjen IGM zë vendin e bazave të skenës së përpunuar në zgjidhjen skenë-në-granit, gjë që kërkon që graniti të ketë përgjithësisht toleranca më të forta në rajonet kritike, madje edhe veçori shtesë, të tilla si prerje të ekstruduara dhe/ ose futje çeliku të filetuara, për shembull.Megjithatë, në studimin tonë të rastit, kompleksiteti i shtuar i strukturës së granitit është më se kompensuar nga thjeshtimi në pjesët e makinës.

Puna dhe shpenzimet e përgjithshme

Për shkak të ngjashmërive të shumta në montimin dhe testimin si të sistemeve IGM ashtu edhe në granit, nuk ka një ndryshim domethënës në kostot e punës dhe ato të përgjithshme.

Pasi të kombinohen të gjithë këta faktorë të kostos, zgjidhja specifike e IGM me mbajtëse mekanike e ekzaminuar në këtë studim është afërsisht 15% më pak e kushtueshme se zgjidhja me mbajtëse mekanike, shkallë-në-granit.

Sigurisht, rezultatet e analizës ekonomike varen jo vetëm nga atributet si gjatësia e udhëtimit, saktësia dhe kapaciteti i ngarkesës, por edhe nga faktorë të tillë si zgjedhja e furnizuesit të granitit.Për më tepër, është e kujdesshme të merren parasysh kostot e transportit dhe logjistikës që lidhen me prokurimin e një strukture graniti.Veçanërisht e dobishme për sistemet shumë të mëdha të granitit, megjithëse është e vërtetë për të gjitha madhësitë, zgjedhja e një furnizuesi të kualifikuar graniti në afërsi më të afërt me vendndodhjen e montimit përfundimtar të sistemit mund të ndihmojë gjithashtu për të minimizuar kostot.

Gjithashtu duhet theksuar se kjo analizë nuk merr parasysh kostot pas zbatimit.Për shembull, supozoni se bëhet e nevojshme shërbimi i sistemit të lëvizjes duke riparuar ose zëvendësuar një bosht lëvizjeje.Një sistem granit në fazë mund të shërbehet thjesht duke hequr dhe riparuar/zëvendësuar boshtin e prekur.Për shkak të dizajnit më modular të stilit të skenës, kjo mund të bëhet me lehtësi dhe shpejtësi relative, pavarësisht kostos fillestare më të lartë të sistemit.Megjithëse sistemet IGM përgjithësisht mund të merren me një kosto më të ulët se sa homologët e tyre granit, ato mund të jenë më sfiduese për t'u çmontuar dhe shërbyer për shkak të natyrës së integruar të ndërtimit.

konkluzioni

Është e qartë se çdo lloj dizajni i platformës së lëvizjes - skenë në granit dhe IGM - mund të ofrojë përfitime të dallueshme.Megjithatë, nuk është gjithmonë e qartë se cila është zgjidhja më ideale për një aplikim të veçantë lëvizjeje.Prandaj, është shumë e dobishme të bashkëpunosh me një furnizues me përvojë të sistemeve të lëvizjes dhe automatizimit, siç është Aerotech, që ofron një qasje konsultative të fokusuar qartë në aplikim për të eksploruar dhe ofruar njohuri të vlefshme në alternativat e zgjidhjeve ndaj aplikacioneve sfiduese të kontrollit të lëvizjes dhe automatizimit.Të kuptuarit jo vetëm të ndryshimit midis këtyre dy llojeve të zgjidhjeve të automatizimit, por edhe të aspekteve themelore të problemeve që ata duhet të zgjidhin, është çelësi themelor i suksesit në zgjedhjen e një sistemi lëvizjeje që adreson objektivat teknike dhe financiare të projektit.

Nga AEROTECH.