Ero vaihe-graniitin ja integroitujen graniitin liikejärjestelmien välillä

Tietyn sovelluksen sopivimman graniittipohjaisen lineaarisen liikkeen alustan valinta riippuu joukosta tekijöitä ja muuttujia. On ratkaisevan tärkeää tunnustaa, että jokaisella sovelluksella on oma ainutlaatuinen vaatimusjoukko, joka on ymmärrettävä ja asetettava etusijalle tehokkaan ratkaisun toteuttamiseksi liikealustan suhteen.

Yksi kaikkialla kaikkialla olevista ratkaisuista sisältää erillisten paikannusvaiheiden asentamisen graniittirakenteeseen. Toinen yleinen ratkaisu integroi komponentit, jotka käsittävät liikeakselit suoraan itse graniittiin. Valinta lava-graniitin ja integroidun graniittiliike (IGM) -alustan välillä on yksi aikaisemmista päätöksistä, jotka tehdään valintaprosessissa. Molempien ratkaisutyyppien välillä on selvä ero, ja jokaisella on tietysti omat ansiot - ja varoitukset -, jotka on ymmärrettävä ja harkittava huolellisesti.

Tarjoamme parempaa tietoa tästä päätöksentekoprosessista, arvioimme eroja kahden perustavanlaatuisen lineaarisen liikkeen alustan välillä-perinteisen lava-graniittisuojan ja IgM-ratkaisun-sekä teknisistä että taloudellisista näkökulmista mekaanisen kantavan tapaustutkimuksen muodossa.

Tausta

Tutkimaan IgM-järjestelmien ja perinteisten lava-graniittijärjestelmien samankaltaisuuksia ja eroja, luotimme kaksi testitapaustapausta:

• Mekaaninen laakeri, lava-graniitti
• Mekaaninen laakeri, IgM

Molemmissa tapauksissa jokainen järjestelmä koostuu kolmesta liikeakselista. Y -akseli tarjoaa 1000 mm matkaa ja sijaitsee graniittimuodon pohjassa. X-akseli, joka sijaitsee kokoonpanon sillalla 400 mm: lla, kuljettaa pystysuoraa Z-akselia 100 mm: n matkustamalla. Tämä järjestely on esitetty kuvallisesti.

Stage-on-graniittisuunnitteluun valitsimme PRO560LM: n leveän rungon vaiheen Y-akselille sen suuremman kuormituksen kantokapasiteetin vuoksi, joka on yleinen monille liikesovelluksille, jotka käyttävät tätä ”Y/XZ Split-Bridge” -järjestelmää. X -akselille valitsimme pro280lm: n, jota käytetään yleisesti silta -akselina monissa sovelluksissa. PRO280LM tarjoaa käytännön tasapainon jalanjäljen ja kyvynsä kuljettaa Z -akselia asiakkaan hyötykuormalla.

IgM-malleissa toistettiin tiiviisti yllä olevien akselien perussuunnittelukonsepteja ja asetteluja, ja ensisijainen ero on, että IgM-akselit on rakennettu suoraan graniittimuotoon, ja siksi heillä ei ole koneistettuja komponentteja emäksiä lava-graniittisuunnitelmissa.

Yleinen molemmissa suunnittelutapauksissa on Z-akseli, joka valittiin PRO190SL-palloruuvivetoinen vaihe. Tämä on erittäin suosittu akseli, jota voidaan käyttää sillan pystysuuntaisessa suunnassa sen runsas hyötykuormakapasiteetin ja suhteellisen kompakti muotokerroin.

Kuvio 2 havainnollistaa tutkittuja spesifisiä lava-graniitti- ja IgM-järjestelmiä.

Tekninen vertailu

IGM-järjestelmät on suunniteltu käyttämällä erilaisia ​​tekniikoita ja komponentteja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin perinteisissä lava-graniittisuunnitelmissa. Seurauksena on, että IgM-järjestelmien ja lava-graniittijärjestelmien välillä on lukuisia teknisiä ominaisuuksia. Sitä vastoin liikkeen akselien integrointi suoraan graniittimuotoon tarjoaa useita erottavia ominaisuuksia, jotka erottavat IgM-järjestelmät vaiheittaisista graniittijärjestelmistä.

Muodostuskerroin

Ehkä ilmeisin samankaltaisuus alkaa koneen pohjalta - graniitista. Vaikka vaihe-graniitti- ja IgM-mallien välillä on eroja ja toleransseja, graniittipohjan, nousujen ja sillan yleiset mitat ovat vastaavia. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että nimellis- ja raja-matkat ovat identtisiä vaihe-graniitin ja IgM: n välillä.

Rakennus

Koneistettujen komponenttien akselin emäksen puute IGM-suunnittelussa tarjoaa tiettyjä etuja lava-graniittisuodoihin nähden. Erityisesti komponenttien vähentäminen IgM: n rakennesilmukassa auttaa lisäämään kokonaisakselin jäykkyyttä. Se mahdollistaa myös lyhyemmän etäisyyden graniittipohjan ja vaunun yläpinnan välillä. Tässä erityistutkimuksessa IGM -suunnittelu tarjoaa 33% pienemmän työpinnan korkeuden (80 mm verrattuna 120 mm). Tämä pienempi työkorkeus ei vain salli kompakti suunnittelun, mutta myös se vähentää koneen siirtymiä moottorista ja kooderista työpisteeseen, mikä johtaa vähentyneisiin ABBE -virheisiin ja parannetaan siten työpisteen sijoittamisen suorituskykyä.

Akselikomponentit

Syvemmälle suunnitteluun, lava-on-graniitti- ja IGM-ratkaisuihin on joitain avainkomponentteja, kuten lineaariset moottorit ja sijaintikooderit. Yleinen etu- ja magneettien radan valinta johtaa vastaaviin voimanlähtöominaisuuksiin. Samoin samojen kooderien käyttäminen molemmissa malleissa tarjoaa identtisen hienon resoluution palautteen sijoittamiseen. Seurauksena on, että lineaarinen tarkkuus ja toistettavuus suorituskyky ei ole merkittävästi erilainen vaihe-graniitti- ja IgM-ratkaisujen välillä. Samanlainen komponenttien asettelu, mukaan lukien laakerin erottaminen ja toleranssi, johtaa vertailukelpoiseen suorituskykyyn geometristen virheliikkeiden (ts. Vaaka- ja pystysuuntaisen suoruuden, sävelkorkeuden, rullan ja kääntö) suhteen. Lopuksi, molempien mallien tukielementit, mukaan lukien kaapelin hallinta, sähkörajat ja kovavarsi, ovat pohjimmiltaan identtisiä toiminnassa, vaikka ne voivat vaihdella jonkin verran fyysisesti.

Laakerit

Tätä erityistä mallia varten yksi merkittävimmistä eroista on lineaaristen ohjauslaakerien valinta. Vaikka kierrättäviä kuulalaakereita käytetään sekä vaihe-graniitti- että IGM-järjestelmissä, IGM-järjestelmä mahdollistaa suurempien, jäykempien laakereiden sisällyttämisen malliin lisäämättä akselin työkorkeutta. Koska IgM-muotoilu riippuu graniitista sen pohjana, toisin kuin erillinen koneistettu komponentti pohja, on mahdollista palauttaa osa pystysuorista kiinteistöistä, jotka muuten kulutetaan koneistettuun pohjaan, ja täydentävät tätä tilaa suuremmilla laakereilla samalla samalla, samalla kun kuljetuskorkeus on graniitin yläpuolella.

Jäykkyys

Suurempien laakereiden käytöllä IgM -suunnittelussa on syvällinen vaikutus kulmajäykkyyteen. Laajakehon alemman akselin (Y) tapauksessa IGM-liuos tarjoaa yli 40% suuremman rullajäykkyyden, 30% suuremman sävelkorkeuden jäykkyyden ja 20% suuremman viivajäytyksen kuin vastaava lava-graniittisuunnittelu. Samoin IGM: n silta tarjoaa nelinkertaisen rullan jäykkyyden lisääntymisen, kaksinkertaisen sävelkorkeuden jäykkyyden ja yli 30% suuremman kääntöjäykkyyden kuin sen vaiheessa olevassa graniitissa. Korkeampi kulmajäykkyys on edullinen, koska se edistää suoraan dynaamista suorituskykyä, mikä on avain korkeamman koneen läpimenon mahdollistamiseen.

Kuormituskapasiteetti

IGM-ratkaisun suuret laakerit mahdollistavat huomattavasti korkeamman hyötykuormakapasiteetin kuin vaiheittainen graniittiliuos. Vaikka vaiheessa olevassa graniitiliuoksen PRO560LM: n pohja-akselin kuormakapasiteetti on 150 kg, vastaava IGM-ratkaisu mahtuu 300 kg: n hyötykuormaan. Samoin lava-on-graniitin PRO280LM-silta-akseli tukee 150 kg, kun taas IGM-liuoksen silta-akseli voi kuljettaa jopa 200 kg.

Liikkuva massa

Vaikka mekaanisesti kantavien IgM-akselien suuret laakerit tarjoavat parempia kulman suorituskykyominaisuuksia ja suuremman kuormituksen kantokapasiteetin, niillä on myös suurempia, raskaampia kuorma-autoja. Lisäksi IGM-vaunuissa on suunniteltu siten, että tietyt koneistettuja ominaisuuksia, jotka ovat tarvittavia lava-graniittiakselille (mutta IGM-akseli ei vaadi), poistetaan osan jäykkyyden lisäämiseksi ja valmistuksen yksinkertaistamiseksi. Nämä tekijät tarkoittavat, että IgM-akselilla on suurempi liikkuva massa kuin vastaavalla graniittiakselilla. Kielemätön haittapuoli on, että IGM: n suurin kiihtyvyys on alhaisempi olettaen, että moottorin voimanlähtö on muuttumaton. Tietyissä tilanteissa suurempi liikkuva massa voi kuitenkin olla edullinen näkökulmasta, että sen suurempi hitaus voi tarjota suuremman resistenssin häiriöille, mikä voi korreloida lisääntyneen asennuksen stabiilisuuden suhteen.

Rakenteellinen dynamiikka

IGM-järjestelmän korkeampi laakerin jäykkyys ja jäykempi kuljetus tarjoavat lisäetuja, jotka ovat näkyviä äärellisen elementin analyysin (FEA) ohjelmistopaketin käytön jälkeen modaalianalyysin suorittamiseksi. Tässä tutkimuksessa tutkimme liikkuvan kuljetuksen ensimmäistä resonanssia sen vaikutuksen vuoksi servokaistanleveyteen. Pro560lm: n vaunu kohtaa resonanssin 400 Hz: llä, kun taas vastaava IGM -kuljetusvaunu kokee saman moodin 430 Hz: n nopeudella. Kuvio 3 kuvaa tätä tulosta.

IgM-liuoksen korkeampi resonanssi perinteiseen graniittiin verrattuna voidaan katsoa johtuvan osittain jäykemmälle kuljetus- ja laakerisuunnittelulle. Suurempi kuljetusresonanssi mahdollistaa suuremman servokaistanleveyden ja siten parantuneen dynaamisen suorituskyvyn.

Toimintaympäristö

Akselin sinetöinti on melkein aina pakollista, kun epäpuhtauksia on läsnä riippumatta siitä, luodaanko käyttäjän prosessin kautta tai muuten olemassa olevan koneen ympäristössä. Stage-on-graniittisuojat ovat erityisen sopivia näihin tilanteisiin akselin luontaisesti suljetun luonteen vuoksi. Esimerkiksi series-lineaariset vaiheet on varustettu koveilla ja sivutiivisteillä, jotka suojaavat sisäisen vaiheen komponentteja saastumiselta kohtuullisessa määrin. Nämä vaiheet voidaan myös konfiguroida valinnaisilla pöytäpyyhkimillä, jotka pyyhitävät roskia ylimmästä kovakansasta lavan kulkeessa. Toisaalta IGM -liikealustat ovat luonnostaan ​​avoinna luonteeltaan, laakerit, moottorit ja kooderit paljastuvat. Vaikka se ei ole ongelma puhtaammissa ympäristöissä, tämä voi olla ongelmallista, kun saastuminen on läsnä. Tätä asiaa on mahdollista puuttua sisällyttämällä erityinen paljetyyppinen reitti-kansi IgM-akselisuunnitteluun suojaamaan roskia. Mutta jos sitä ei toteuteta oikein, palkeet voivat vaikuttaa negatiivisesti akselin liikkeeseen antamalla ulkoiset voimat kuljetukseen, kun se liikkuu koko matka -alueensa läpi.

Ylläpito

Käytettävyys on erottelija vaihe-graniitti- ja IGM-liikealustojen välillä. Lineaarimoottoriset akselit tunnetaan hyvin kestävyydestään, mutta joskus on tarpeen suorittaa ylläpito. Tietyt huoltotoimet ovat suhteellisen yksinkertaisia ​​ja ne voidaan suorittaa poistamatta tai purkamalla kyseinen akseli, mutta joskus vaaditaan perusteellisempaa repeämää. Kun liiketaso koostuu graniitissa asennetuista erillisistä vaiheista, huolto on kohtuullisen suoraviivainen tehtävä. Ensin irrota lava graniitista, suorita sitten tarvittavat huoltotyöt ja asenna se. Tai vaihda se vain uudella lavalla.

IGM -ratkaisut voivat toisinaan olla haastavampia ylläpitoa suoritettaessa. Vaikka lineaarisen moottorin yhden magneettiradan korvaaminen on tässä tapauksessa hyvin yksinkertaista, monimutkaisempi huolto ja korjaukset sisältävät usein kokonaan purkamisen monet tai kaikki akselia käsittelevät komponentit, mikä on enemmän aikaa vievää, kun komponentit asennetaan suoraan graniittiin. Graniittipohjaisia ​​akseleita toisiinsa on myös vaikeampaa ylläpidon jälkeen-tehtävä, joka on huomattavasti selkeämpi erillisillä vaiheilla.

Taulukko 1. Yhteenveto teknisistä teknisistä eroista mekaanisesti kantavan vaiheen graniitin ja IgM-ratkaisujen välillä.

Taloudellinen vertailu

Vaikka minkä tahansa liikejärjestelmän absoluuttiset kustannukset vaihtelevat useiden tekijöiden mukaan, mukaan lukien matkapituus, akselin tarkkuus, kuormituskapasiteetti ja dynaamiset ominaisuudet, tässä tutkimuksessa suoritetut analogisten IgM: n ja lava-graniittiliikejärjestelmien suhteelliset vertailut viittaavat siihen, että IgM-ratkaisut kykenevät keskimääräiseen tai korkean tarkkaan liikkeen alhaisemmilla kustannuksilla kuin niiden lava-graniittivaarat.

Taloudellinen tutkimuksemme koostuu kolmesta peruskustannuskomponentista: koneosat (mukaan lukien sekä valmistetut osat että ostetut komponentit), graniittikokoonpano sekä työvoima ja yleiskustannukset.

Koneenosat

IGM-ratkaisu tarjoaa huomionarvoisia säästöjä koneosien suhteen lava-graniittisuojalle. Tämä johtuu pääasiassa IgM: n puuttumisesta monimutkaisesti koneistettujen vaiheiden emäksistä Y- ja X-akseleilla, jotka lisäävät monimutkaisuutta ja kustannuksia lava-graniittisissa ratkaisuissa. Lisäksi kustannussäästöt johtuvat IGM -ratkaisun muiden koneistettujen osien suhteellisesta yksinkertaistamisesta, kuten liikkuvista vaunuista, joilla voi olla yksinkertaisempia ominaisuuksia ja hieman rentoutuneempia toleransseja, kun se on suunniteltu käytettäväksi IGM -järjestelmässä.

Graniittimerkinnät

Vaikka graniittipohjaisisilisisäkoonilla sekä IGM: ssä että lava-on-graniittijärjestelmissä näyttää olevan samanlainen muotokerroin ja ulkonäkö, IgM-graniittimäärä on hiukan kalliimpi. Tämä johtuu siitä, että IgM-liuoksessa oleva graniitti korvaa koneistettujen vaiheiden emäkset lava-graniittiluokkaan, joka edellyttää, että graniitissa on yleensä tiukempi toleranssit kriittisillä alueilla, ja jopa lisäominaisuuksia, kuten esimerkiksi suulakepuristettuja leikkauksia ja/tai kierteitettyjä teräslaitteita. Tapaustutkimuksessamme graniittimerakenteen lisätty monimutkaisuus on kuitenkin enemmän kuin kompensoi koneen osien yksinkertaistaminen.

Työvoima ja yläpuolella

Sekä IgM: n että vaiheittaisten graniittijärjestelmien kokoamisen ja testaamisen monien yhtäläisyyksien vuoksi työvoiman ja yleiskustannusten merkittäviä eroja.

Kun kaikki nämä kustannuskertoimet on yhdistetty, tässä tutkimuksessa tutkittu spesifinen mekaaninen IGM-ratkaisu on noin 15% vähemmän kallista kuin mekaaninen kantava, vaiheittainen graniittiosu.

Taloudellisen analyysin tulokset eivät tietenkään riippuvaisia ​​vain ominaisuuksista, kuten matkapituudesta, tarkkuudesta ja kuormakapasiteetista, vaan myös tekijöistä, kuten graniitin toimittajan valinnasta. Lisäksi on järkevää harkita graniitrakenteen hankkimiseen liittyviä lähetys- ja logistiikkakustannuksia. Erityisen hyödyllinen erittäin suurille graniittijärjestelmille, vaikka ne ovat totta kaikissa kokoissa, pätevän graniitin toimittajan valitseminen lähempänä lopullisen järjestelmän kokoonpanon sijaintia voi auttaa myös minimoimaan kustannukset.

On myös huomattava, että tässä analyysissä ei oteta huomioon toteutuksen jälkeisiä kustannuksia. Oletetaan esimerkiksi, että liikejärjestelmä on tarpeen korjaamalla tai vaihtamalla liikeakseli. Lava-graniittijärjestelmä voidaan huolehtia yksinkertaisesti poistamalla ja korjaamalla/korvaamalla tai korvaamalla akseli. Modulaarisemman lavatyylisen suunnittelun takia tämä voidaan tehdä suhteellisen helposti ja nopeudella, huolimatta korkeammasta alkuperäisestä järjestelmän kustannuksesta. Vaikka IgM-järjestelmiä voidaan yleensä saada halvemmalla kuin niiden vaihe-graniitti-kollegansa, ne voivat olla haastavampia purkaa ja palvelua rakenteen integroidun luonteen vuoksi.

Johtopäätös

On selvää, että jokainen liikealustan suunnittelu-vaihe-graniitti ja IGM-voi tarjota selkeitä etuja. Ei kuitenkaan aina ole selvää, mikä on ihanteellisin valinta tietylle liikesovellukselle. Siksi on erittäin hyödyllistä olla yhteistyössä kokeneen liike- ja automaatiojärjestelmien toimittajan, kuten AerotEch, kanssa, joka tarjoaa selvästi sovelluskeskeisen, neuvoa-antavan lähestymistavan tutkia ja tarjota arvokasta tietoa ratkaisuvaihtoehdoista haastavien liikkeenhallinnan ja automaatiosovellusten suhteen. Näiden kahden automaatioratkaisujen välisen eron ymmärtäminen, myös niiden ratkaisemisen ongelmien perustavanlaatuisten näkökohtien välillä, on taustalla oleva avain menestykseen liikejärjestelmän valinnassa, joka käsittelee sekä projektin teknisiä että taloudellisia tavoitteita.

Aerotchista.