Выбар найбольш прыдатнай гранітнай платформы лінейнага руху для дадзенага прымянення залежыць ад мноства фактараў і зменных.Вельмі важна прызнаць, што кожнае прыкладанне мае свой унікальны набор патрабаванняў, якія неабходна разумець і расстаўляць па прыярытэтах, каб знайсці эфектыўнае рашэнне з пункту гледжання платформы руху.
Адно з найбольш распаўсюджаных рашэнняў прадугледжвае мантаж асобных прыступак пазіцыянавання на гранітнай канструкцыі.Іншае распаўсюджанае рашэнне аб'ядноўвае кампаненты, якія складаюць восі руху, непасрэдна ў сам граніт.Выбар паміж платформай «Stage-on-Granite» і Integrated-Granite Motion (IGM) — адно з першых рашэнняў, якія трэба прыняць у працэсе адбору.Існуюць выразныя адрозненні паміж абодвума тыпамі рашэнняў, і, вядома, у кожнага з іх ёсць свае вартасці — і засцярогі — якія трэба ўважліва разумець і ўлічваць.
Каб прапанаваць лепшае разуменне гэтага працэсу прыняцця рашэнняў, мы ацэньваем адрозненні паміж дзвюма фундаментальнымі канструкцыямі платформ лінейнага руху — традыцыйным рашэннем на сцэне на граніце і рашэннем IGM — як з тэхнічнага, так і з фінансавага пункту гледжання ў форме механічнага тэматычнае даследаванне падшыпніка.
Фон
Каб вывучыць падабенства і адрозненні паміж сістэмамі IGM і традыцыйнымі сістэмамі "сцэна-на-граніце", мы стварылі два тэставых дызайну:
- Механічны падшыпнік, стадыя на граніце
- Механічны падшыпнік, IGM
У абодвух выпадках кожная сістэма складаецца з трох восяў руху.Вось Y забяспечвае ход 1000 мм і размешчана на падставе гранітнай канструкцыі.Вось X, размешчаная на перамычцы вузла з ходам 400 мм, нясе вертыкальную вось Z з ходам 100 мм.Такое размяшчэнне прадстаўлена піктаграфічна.
Для канструкцыі "сцэна-на-граніце" мы абралі шырокакорпусную сцэну PRO560LM для восі Y з-за яе большай грузападымальнасці, звычайнай для многіх прыкладанняў руху, якія выкарыстоўваюць гэта размяшчэнне "раздзельнага моста Y/XZ".Для восі X мы абралі PRO280LM, які звычайна выкарыстоўваецца ў якасці восі моста ў многіх праграмах.PRO280LM забяспечвае практычны баланс паміж сваёй плошчай і здольнасцю несці па восі Z з карыснай нагрузкай кліента.
Што тычыцца канструкцый IGM, мы паўтарылі асноўныя канцэпцыі дызайну і кампаноўкі вышэйзгаданых восяў, з асноўнай розніцай у тым, што восі IGM убудаваны непасрэдна ў гранітную канструкцыю, і, такім чынам, не маюць падставы з апрацаваных кампанентаў, якія прысутнічаюць у сцэне. - гранітныя канструкцыі.
Агульным у абодвух выпадках з'яўляецца вось Z, якая была абраная ў якасці прыступкі PRO190SL з шарыка-шрубавым прывадам.Гэта вельмі папулярная вось для выкарыстання ў вертыкальнай арыентацыі на мосце з-за яе вялікай грузападымальнасці і адносна кампактнага формаў-фактара.
Малюнак 2 ілюструе канкрэтныя даследаваныя сістэмы «сцэна-на-граніце» і IGM.
Тэхнічнае параўнанне
Сістэмы IGM распрацоўваюцца з выкарыстаннем розных метадаў і кампанентаў, падобных на тыя, якія сустракаюцца ў традыцыйных гранітных канструкцыях.У выніку існуе мноства агульных тэхнічных уласцівасцяў сістэм IGM і сцэнічных сістэм на граніце.І наадварот, інтэграцыя восяў руху непасрэдна ў гранітную структуру прапануе некалькі адметных характарыстык, якія адрозніваюць сістэмы IGM ад сістэм на граніце.
Формаў-фактар
Мабыць, самае відавочнае падабенства пачынаецца з асновы машыны — граніту.Нягледзячы на тое, што існуюць адрозненні ў асаблівасцях і допусках паміж канструкцыямі "сцэна-на-граніце" і "IGM", агульныя памеры гранітнай асновы, стаякоў і моста эквівалентныя.У першую чаргу гэта звязана з тым, што намінальны і лімітавы хады ідэнтычныя паміж сцэнай на граніце і IGM.
Будаўніцтва
Адсутнасць у канструкцыі IGM асновы восі з апрацаванымі кампанентамі дае пэўныя перавагі ў параўнанні са сцэнічнымі рашэннямі на граніце.У прыватнасці, памяншэнне кампанентаў у структурнай пятлі IGM дапамагае павялічыць агульную калянасць восі.Гэта таксама дазваляе скараціць адлегласць паміж гранітным падставай і верхняй паверхняй карэткі.У гэтым канкрэтным выпадку дызайн IGM прапануе меншую вышыню працоўнай паверхні на 33% (80 мм у параўнанні са 120 мм).Такая меншая рабочая вышыня дазваляе не толькі стварыць больш кампактную канструкцыю, але і памяншае зрушэнне машыны ад рухавіка і энкодэра да працоўнай кропкі, што прыводзіць да зніжэння памылак Аббе і, такім чынам, да павышэння прадукцыйнасці пазіцыянавання рабочай кропкі.
Кампаненты Axis
Гледзячы глыбей на дызайн, рашэнні «Stage-on-Granite» і IGM маюць агульныя некаторыя ключавыя кампаненты, такія як лінейныя рухавікі і датчыкі становішча.Агульны выбар форсара і магнітнай дарожкі дае эквівалентныя магчымасці выхаду сілы.Сапраўды гэтак жа выкарыстанне аднолькавых кадавальнікаў у абедзвюх канструкцыях забяспечвае аднолькава высокае раздзяленне для зваротнай сувязі па пазіцыянаванні.У выніку лінейная дакладнасць і паўтаральнасць не адрозніваюцца істотна паміж рашэннямі на граніце і IGM.Падобная кампаноўка кампанентаў, уключаючы раздзяленне падшыпнікаў і допускі, прыводзіць да параўнальнай прадукцыйнасці з пункту гледжання геаметрычных памылак руху (напрыклад, гарызантальнай і вертыкальнай прамалінейнасці, тангажу, нахілу і гойсання).Нарэшце, апорныя элементы абедзвюх канструкцый, у тым ліку пракладка кабеляў, электрычныя абмежавальнікі і хардстопы, у прынцыпе ідэнтычныя па функцыях, хоць яны могуць некалькі адрознівацца па знешнім выглядзе.
Падшыпнікі
Для гэтай канкрэтнай канструкцыі адным з найбольш прыкметных адрозненняў з'яўляецца выбар лінейных накіроўвалых падшыпнікаў.Нягледзячы на тое, што рэцыркуляцыйныя шарыкападшыпнікі выкарыстоўваюцца як у гранітных сістэмах, так і ў сістэмах IGM, сістэма IGM дазваляе ўключаць у канструкцыю вялікія і больш жорсткія падшыпнікі без павелічэння працоўнай вышыні восі.Паколькі дызайн IGM абапіраецца на граніт у якасці асновы, у адрозненне ад асобнай асновы з апрацаваных кампанентаў, можна вярнуць частку вертыкальнай нерухомасці, якая ў адваротным выпадку была б занята апрацаванай асновай, і па сутнасці запоўніць гэтую прастору больш буйнымі падшыпнікаў, адначасова памяншаючы агульную вышыню карэткі над гранітам.
Калянасць
Выкарыстанне вялікіх падшыпнікаў у канструкцыі IGM моцна ўплывае на вуглавую калянасць.У выпадку ніжняй восі шырокага корпуса (Y) рашэнне IGM забяспечвае больш чым на 40% большую калянасць нахілу, на 30% большую калянасць па тангажу і на 20% большую калянасць пры гойсаннях, чым адпаведная канструкцыя на граніце.Аналагічным чынам, мост IGM забяспечвае чатырохразовае павелічэнне калянасці нахілу, падвойную калянасць па нахіле і больш чым на 30% большую калянасць па гойсання, чым яго аналаг на граніце.Больш высокая вуглавая калянасць з'яўляецца перавагай, таму што яна непасрэдна спрыяе паляпшэнню дынамічных характарыстык, што з'яўляецца ключом да забеспячэння больш высокай прапускной здольнасці машыны.
Грузападымальнасць
Больш буйныя падшыпнікі рашэння IGM забяспечваюць значна большую грузападымальнасць, чым рашэнне падмостка на граніце.Нягледзячы на тое, што базавая вось PRO560LM рашэння падмостка на граніце мае грузападымальнасць 150 кг, адпаведнае рашэнне IGM можа змясціць 300 кг карыснай нагрузкі.Аналагічным чынам, вось моста PRO280LM ад сцены на граніце вытрымлівае нагрузку да 150 кг, у той час як вось моста рашэння IGM можа вытрымліваць да 200 кг.
Рухомая імша
У той час як вялікія падшыпнікі ў восях IGM з механічнымі падшыпнікамі забяспечваюць лепшыя вуглавыя характарыстыкі і большую грузападымальнасць, яны таксама пастаўляюцца з вялікімі і цяжкімі грузавікамі.Акрамя таго, карэткі IGM спраектаваны такім чынам, што некаторыя апрацаваныя элементы, неабходныя для восі сцэны на граніце (але не абавязковыя для восі IGM), выдаляюцца для павышэння калянасці дэталяў і спрашчэння вытворчасці.Гэтыя фактары азначаюць, што вось IGM мае большую рухомую масу, чым адпаведная вось сцэны на граніце.Бясспрэчным мінусам з'яўляецца тое, што максімальнае паскарэнне IGM меншае пры ўмове, што магутнасць рухавіка не зменіцца.Тым не менш, у пэўных сітуацыях большая рухомая маса можа быць выгаднай з пункту гледжання таго, што яе большая інэрцыя можа забяспечыць большую ўстойлівасць да парушэнняў, што можа карэляваць з павышэннем стабільнасці ў становішчы.
Структурная дынаміка
Больш высокая калянасць падшыпнікаў сістэмы IGM і больш жорсткая карэтка забяспечваюць дадатковыя перавагі, якія становяцца відавочнымі пасля выкарыстання праграмнага пакета аналізу канчатковых элементаў (FEA) для выканання мадальнага аналізу.У гэтым даследаванні мы вывучылі першы рэзананс рухомай карэткі з-за яго ўплыву на прапускную здольнасць сервопривода.Карэтка PRO560LM сутыкаецца з рэзанансам на 400 Гц, у той час як адпаведная карэтка IGM адчувае той жа рэжым на 430 Гц.Малюнак 3 ілюструе гэты вынік.
Больш высокі рэзананс рашэння IGM у параўнанні з традыцыйнай сцэнай на граніце часткова можна звязаць з больш жорсткай карэткай і канструкцыяй падшыпнікаў.Больш высокі рэзананс карэткі дазваляе мець большую прапускную здольнасць сервопривода і, такім чынам, палепшаныя дынамічныя характарыстыкі.
Працоўнае асяроддзе
Магчымасць герметызацыі восі амаль заўсёды з'яўляецца абавязковай, калі прысутнічаюць забруджвальныя рэчывы, утвораныя ў працэсе карыстальніка або іншым чынам у асяроддзі машыны.Рашэнні "сцэна на граніце" асабліва падыходзяць у такіх сітуацыях з-за закрытай прыроды восі.Лінейныя прыступкі серыі PRO, напрыклад, абсталяваны цвёрдымі вокладкамі і бакавымі ўшчыльненнямі, якія абараняюць унутраныя кампаненты прыступак ад забруджвання ў разумнай ступені.Гэтыя прыступкі таксама могуць быць настроены з дадатковымі настольнымі шклоачышчальнікамі, каб змятаць смецце з верхняй цвёрдай вокладкі, калі сцэна перамяшчаецца.З іншага боку, платформы руху IGM па сваёй сутнасці адкрытыя, з адкрытымі падшыпнікамі, рухавікамі і энкодэрамі.Хоць гэта і не з'яўляецца праблемай у больш чыстым асяроддзі, гэта можа выклікаць праблемы пры наяўнасці забруджвання.Гэтую праблему можна вырашыць, уключыўшы ў канструкцыю восі IGM спецыяльную вечка ў стылі сильфона, каб забяспечыць абарону ад смецця.Але пры няправільным выкарыстанні сильфон можа негатыўна паўплываць на рух восі, аказваючы знешнія сілы на карэтку, калі яна рухаецца праз увесь дыяпазон ходу.
Тэхнічнае абслугоўванне
Зручнасць абслугоўвання - гэта адрозненне паміж платформамі для руху на сцэне і IGM.Восі з лінейным рухавіком добра вядомыя сваёй надзейнасцю, але часам патрабуецца іх тэхнічнае абслугоўванне.Некаторыя аперацыі па тэхнічным абслугоўванні адносна простыя і могуць быць выкананы без выдалення або разборкі разгляданай восі, але часам патрабуецца больш дбайная разборка.Калі рухомая платформа складаецца з асобных прыступак, усталяваных на граніце, абслугоўванне з'яўляецца даволі простай задачай.Спачатку дэмантуйце сцэну з граніту, затым выканайце неабходныя работы па тэхнічным абслугоўванні і зноў зманціруйце яе.Або проста заменіце яго новым этапам.
Рашэнні IGM часам могуць быць больш складанымі пры выкананні тэхнічнага абслугоўвання.Нягледзячы на тое, што замена адной магнітнай дарожкі лінейнага рухавіка ў гэтым выпадку вельмі простая, больш складанае тэхнічнае абслугоўванне і рамонт часта ўключаюць поўную разборку многіх або ўсіх кампанентаў, якія складаюць вось, што займае больш часу, калі кампаненты мантуюцца непасрэдна на граніце.Акрамя таго, больш складана пераставіць гранітныя восі адна да адной пасля выканання тэхнічнага абслугоўвання - задача, якая значна больш простая з асобнымі этапамі.
Табліца 1. Рэзюмэ фундаментальных тэхнічных адрозненняў паміж механічнымі падшыпнікамі на граніце і рашэннямі IGM.
| Апісанне | Сістэма Stage-on-Granite, механічны падшыпнік | Сістэма IGM, механічны падшыпнік | |||
| Базавая вось (Y) | Вось моста (X) | Базавая вось (Y) | Вось моста (X) | ||
| Нармалізаваная калянасць | Вертыкальны | 1.0 | 1.0 | 1.2 | 1.1 |
| Бакавыя | 1.5 | ||||
| Падача | 1.3 | 2.0 | |||
| Рулон | 1.4 | 4.1 | |||
| гойсанне | 1.2 | 1.3 | |||
| Грузападымальнасць (кг) | 150 | 150 | 300 | 200 | |
| Маса руху (кг) | 25 | 14 | 33 | 19 | |
| Вышыня стальніцы (мм) | 120 | 120 | 80 | 80 | |
| Герметычнасць | Цвёрдая вокладка і бакавыя ўшчыльненні забяспечваюць абарону ад траплення смецця ў вось. | IGM звычайна мае адкрыты дызайн.Герметызацыя патрабуе дадання вечка сільфона або падобнага. | |||
| Спраўнасць | Прыступкі кампанентаў можна зняць і лёгка абслугоўваць або замяняць. | Сякеры па сваёй сутнасці ўбудаваныя ў гранітную канструкцыю, што ўскладняе абслугоўванне. | |||
Эканамічнае параўнанне
У той час як абсалютны кошт любой сістэмы руху будзе вар'іравацца ў залежнасці ад некалькіх фактараў, уключаючы даўжыню ходу, дакладнасць восі, грузападымальнасць і дынамічныя магчымасці, адноснае параўнанне аналагавых IGM і сістэм руху на граніце, праведзенае ў гэтым даследаванні, паказвае, што рашэнні IGM з'яўляюцца здольныя прапанаваць рух сярэдняй і высокай дакладнасці пры ўмерана меншых выдатках, чым іх аналагі на сцэне на граніце.
Наша эканамічнае даследаванне складаецца з трох асноўных кампанентаў выдаткаў: дэталяў машын (уключаючы як вырабленыя дэталі, так і набытыя кампаненты), зборку граніту, а таксама працу і накладныя выдаткі.
Дэталі машын
Рашэнне IGM забяспечвае значную эканомію ў параўнанні з рашэннем сцэны на граніце з пункту гледжання дэталяў машын.У першую чаргу гэта звязана з адсутнасцю ў IGM складана апрацаваных падставак сцэны па восях Y і X, што ўскладняе і каштуе рашэнням сцэны на граніце.Акрамя таго, эканомія выдаткаў можа быць звязана з адносным спрашчэннем іншых апрацаваных дэталяў рашэння IGM, такіх як рухомыя карэткі, якія могуць мець больш простыя функцыі і некалькі больш мяккія допускі, калі прызначаны для выкарыстання ў сістэме IGM.
Гранітныя зборкі
Нягледзячы на тое, што гранітная аснова-пад'ёмнік-мост у сістэмах IGM і ў гранітнай сістэме, здаецца, маюць падобны формаў-фактар і знешні выгляд, гранітная зборка IGM крыху даражэйшая.Гэта звязана з тым, што граніт у рашэнні IGM займае месца апрацаваных падставак у рашэнні "сцэна-на-граніце", што патрабуе ад граніту больш жорсткіх допускаў у крытычных месцах і нават дадатковых функцый, такіх як экструдаваныя надрэзы і/ або рэзьбавыя сталёвыя ўстаўкі, напрыклад.Аднак у нашым прыкладзе дадатковая складанасць гранітнай структуры больш чым кампенсуецца спрашчэннем дэталяў машын.
Праца і накладныя выдаткі
З-за шматлікага падабенства ў зборцы і тэсціраванні сістэм IGM і сцены на граніце істотнай розніцы ў працоўных і накладных выдатках няма.
Калі ўсе гэтыя фактары выдаткаў аб'яднаны, канкрэтнае рашэнне IGM з механічнымі падшыпнікамі, разгледжанае ў гэтым даследаванні, будзе прыкладна на 15 % танней, чым рашэнне з механічнымі падшыпнікамі, сцэна на граніце.
Вядома, вынікі эканамічнага аналізу залежаць не толькі ад такіх характарыстык, як даўжыня шляху, дакладнасць і грузападымальнасць, але і ад такіх фактараў, як выбар пастаўшчыка граніту.Акрамя таго, разумна ўлічваць выдаткі на дастаўку і лагістыку, звязаныя з набыццём гранітнай канструкцыі.Гэта асабліва карысна для вельмі вялікіх гранітных сістэм, хоць і для ўсіх памераў, выбар кваліфікаванага пастаўшчыка граніту ў непасрэднай блізкасці ад месца канчатковай зборкі сістэмы таксама можа дапамагчы мінімізаваць выдаткі.
Варта таксама адзначыць, што гэты аналіз не ўлічвае выдаткі пасля ўкаранення.Напрыклад, выкажам здагадку, што неабходна абслугоўваць сістэму руху шляхам рамонту або замены восі руху.Сістэму "сцэна-на-граніце" можна абслугоўваць, проста выдаліўшы і адрамантаваўшы/замяніўшы пашкоджаную вось.Дзякуючы больш модульнай канструкцыі ў стылі сцэны, гэта можа быць зроблена з адноснай лёгкасцю і хуткасцю, нягледзячы на больш высокі першапачатковы кошт сістэмы.Нягледзячы на тое, што сістэмы IGM, як правіла, можна атрымаць па меншай цане, чым іх аналогі на сцэне на граніце, іх можа быць больш складана разабраць і абслугоўваць з-за інтэграванага характару канструкцыі.
Заключэнне
Відавочна, што кожны тып канструкцыі рухомай платформы - сцэна на граніце і IGM - можа даць розныя перавагі.Аднак не заўсёды відавочна, што з'яўляецца найбольш ідэальным выбарам для канкрэтнага прымянення руху.Такім чынам, вельмі выгадна супрацоўнічаць з дасведчаным пастаўшчыком сістэм кіравання рухам і аўтаматызацыяй, такім як Aerotech, які прапануе выразна арыентаваны на прыкладанні кансультацыйны падыход для вывучэння і прадастаўлення каштоўнай інфармацыі аб альтэрнатывах рашэнняў для складаных прыкладанняў кіравання рухам і аўтаматызацыі.Разуменне не толькі розніцы паміж гэтымі двума разнавіднасцямі рашэнняў аўтаматызацыі, але і фундаментальных аспектаў праблем, якія яны павінны вырашыць, з'яўляецца асноўным ключом да поспеху ў выбары сістэмы руху, якая адпавядае як тэхнічным, так і фінансавым задачам праекта.
Ад AEROTECH.
Час публікацыі: 31 снежня 2021 г