De seleksje fan it meast geskikte lineêre bewegingsplatfoarm op basis fan granyt foar in bepaalde tapassing hinget ôf fan in protte faktoaren en fariabelen. It is krúsjaal om te erkennen dat elke tapassing syn eigen unike set easken hat dy't begrepen en prioritearre wurde moatte om in effektive oplossing te finen yn termen fan in bewegingsplatfoarm.
Ien fan 'e mear foarkommende oplossingen omfettet it montearjen fan aparte posysjonearringsstages op in graniten struktuer. In oare mienskiplike oplossing yntegreart de komponinten dy't de bewegingsassen foarmje direkt yn it granyt sels. De kar tusken in stage-op-granyt en in yntegreare-granytbewegingsplatfoarm (IGM) is ien fan 'e earste besluten dy't moatte wurde makke yn it seleksjeproses. D'r binne dúdlike ûnderskiedingen tusken beide oplossingstypen, en fansels hat elk syn eigen foardielen - en neidielen - dy't sekuer begrepen en beskôge moatte wurde.
Om better ynsjoch te jaan yn dit beslútfoarmingsproses, evaluearje wy de ferskillen tusken twa fûnemintele ûntwerpen foar lineêre bewegingsplatfoarms - in tradisjonele poadium-op-granyt-oplossing en in IGM-oplossing - fanút sawol technysk as finansjeel perspektiven yn 'e foarm fan in gefalstúdzje mei meganyske lagers.
Eftergrûn
Om de oerienkomsten en ferskillen tusken IGM-systemen en tradisjonele poadium-op-granyt-systemen te ûndersiikjen, hawwe wy twa testgefalûntwerpen generearre:
- Mechanyske lagers, poadium-op-granyt
- Mechanyske lager, IGM
Yn beide gefallen bestiet elk systeem út trije bewegingsassen. De Y-as biedt 1000 mm ferpleatsing en leit oan 'e basis fan 'e graniten struktuer. De X-as, leit op 'e brêge fan 'e gearstalling mei 400 mm ferpleatsing, draacht de fertikale Z-as mei 100 mm ferpleatsing. Dizze opset wurdt piktografysk werjûn.
Foar it ûntwerp fan it poadium op granyt hawwe wy in PRO560LM breedlichempoadium keazen foar de Y-as fanwegen syn gruttere draachkapasiteit, wat gewoan is foar in protte bewegingsapplikaasjes mei dizze "Y/XZ split-bridge"-opset. Foar de X-as hawwe wy in PRO280LM keazen, dy't faak brûkt wurdt as in brêge-as yn in protte tapassingen. De PRO280LM biedt in praktyske lykwicht tusken syn foetôfdruk en syn fermogen om in Z-as mei in klantlading te dragen.
Foar de IGM-ûntwerpen hawwe wy de fûnemintele ûntwerpkonsepten en yndielingen fan 'e boppesteande assen nau replikearre, mei as primêre ferskil dat de IGM-assen direkt yn 'e granitenstruktuer boud binne, en dêrom de masjinearre komponintbases misse dy't oanwêzich binne yn 'e poadium-op-granyt-ûntwerpen.
Mienskiplik yn beide ûntwerpgefallen is de Z-as, dy't keazen waard as in PRO190SL-kogelskroef-oandreaune platfoarm. Dit is in tige populêre as om te brûken yn 'e fertikale oriïntaasje op in brêge fanwegen syn royale laadkapasiteit en relatyf kompakte foarmfaktor.
Figuer 2 yllustrearret de spesifike bestudearre poadium-op-granyt- en IGM-systemen.
Technyske ferliking
IGM-systemen wurde ûntwurpen mei in ferskaat oan techniken en komponinten dy't fergelykber binne mei dy fûn yn tradisjonele poadium-op-granyt-ûntwerpen. As gefolch dêrfan binne d'r ferskate technyske eigenskippen mienskiplik tusken IGM-systemen en poadium-op-granyt-systemen. Omkeard biedt it yntegrearjen fan 'e bewegingsassen direkt yn' e granytstruktuer ferskate ûnderskiedende skaaimerken dy't IGM-systemen ûnderskiede fan poadium-op-granyt-systemen.
Foarmfaktor
Miskien begjint de meast foar de hân lizzende oerienkomst mei de fundearring fan 'e masine - it granyt. Hoewol d'r ferskillen binne yn 'e funksjes en tolerânsjes tusken stage-on-granyt en IGM-ûntwerpen, binne de algemiene ôfmjittings fan 'e graniten basis, risers en brêge lykweardich. Dit komt benammen om't de nominale en limytferpleatsingen identyk binne tusken stage-on-granyt en IGM.
Konstruksje
It ûntbrekken fan assen mei masinearre komponinten yn it IGM-ûntwerp biedt bepaalde foardielen boppe oplossingen mei poadium-op-granyt. Benammen de reduksje fan komponinten yn 'e strukturele lus fan' e IGM helpt om de algemiene asstivens te fergrutsjen. It makket ek in koartere ôfstân mooglik tusken de granytbasis en it boppeflak fan 'e koets. Yn dizze spesifike gefalstúdzje biedt it IGM-ûntwerp in 33% legere wurkflakhichte (80 mm yn ferliking mei 120 mm). Dizze lytsere wurkhichte makket net allinich in kompakter ûntwerp mooglik, mar it ferminderet ek de masine-offsets fan 'e motor en encoder nei it wurkpunt, wat resulteart yn fermindere Abbe-flaters en dêrom ferbettere prestaasjes fan it posysjonearjen fan it wurkpunt.
As-komponinten
As wy djipper yn it ûntwerp sjogge, diele de stage-on-granite- en IGM-oplossingen guon wichtige komponinten, lykas lineêre motors en posysje-encoders. Mienskiplike seleksje fan forcer- en magneetspoar liedt ta gelikense krêftútfiermooglikheden. Likegoed soarget it brûken fan deselde encoders yn beide ûntwerpen foar in identyk fyn resolúsje foar posysjonearringsfeedback. As gefolch dêrfan is de lineêre krektens en werhellingsprestaasje net signifikant oars tusken stage-on-granite- en IGM-oplossingen. In ferlykbere komponintlayout, ynklusyf lagerskieding en tolerânsje, liedt ta fergelykbere prestaasjes yn termen fan geometryske flaterbewegingen (d.w.s. horizontale en fertikale rjochtheid, pitch, roll en yaw). Uteinlik binne de stypjende eleminten fan beide ûntwerpen, ynklusyf kabelbehear, elektryske limiten en hurde stops, fundamenteel identyk yn funksje, hoewol se wat kinne ferskille yn fysike uterlik.
Lagers
Foar dit spesifike ûntwerp is ien fan 'e meast opfallende ferskillen de seleksje fan lineêre gidslagers. Hoewol't sirkulearjende kogellagers brûkt wurde yn sawol stage-on-granite as IGM-systemen, makket it IGM-systeem it mooglik om gruttere, styvere lagers yn it ûntwerp op te nimmen sûnder de wurkhichte fan 'e as te ferheegjen. Omdat it IGM-ûntwerp fertrout op it granyt as basis, yn tsjinstelling ta in aparte basis mei masjinearre komponinten, is it mooglik om wat fan 'e fertikale romte werom te winnen dy't oars troch in masjinearre basis konsumearre wurde soe, en dizze romte yn essinsje te foljen mei gruttere lagers, wylst de totale koetshichte boppe it granyt noch ferminderet.
Styfheid
It gebrûk fan gruttere lagers yn it IGM-ûntwerp hat in djipgeande ynfloed op 'e hoeke-stijfheid. Yn it gefal fan 'e brede-body legere as (Y) biedt de IGM-oplossing mear as 40% gruttere rol-stijfheid, 30% gruttere pitch-stijfheid en 20% gruttere yaw-stijfheid as in oerienkommende stage-on-granyt-ûntwerp. Op deselde wize biedt de brêge fan 'e IGM in fjouwerfâldige ferheging fan rol-stijfheid, dûbele pitch-stijfheid en mear as 30% gruttere yaw-stijfheid as syn stage-on-granyt-tsjinhinger. Hegere hoeke-stijfheid is foardielich, om't it direkt bydraacht oan ferbettere dynamyske prestaasjes, wat de kaai is foar it mooglik meitsjen fan in hegere masine-trochfier.
Laadkapasiteit
De gruttere lagers fan 'e IGM-oplossing meitsje in substansjeel hegere laadkapasiteit mooglik as in stage-on-granite-oplossing. Hoewol de PRO560LM basisas fan 'e stage-on-granite-oplossing in laadkapasiteit fan 150 kg hat, kin de oerienkommende IGM-oplossing in lading fan 300 kg drage. Op deselde wize stipet de PRO280LM-brêgeas fan 'e stage-on-granite 150 kg, wylst de brêgeas fan 'e IGM-oplossing oant 200 kg drage kin.
Bewegjende massa
Wylst de gruttere lagers yn 'e IGM-assen mei meganyske lagers bettere hoekeprestaasjes en in gruttere draachkapasiteit biede, komme se ek mei gruttere, swierdere weinen. Derneist binne de IGM-weinen sa ûntworpen dat bepaalde masinearre funksjes dy't nedich binne foar in stage-on-granite-as (mar net fereaske troch in IGM-as) fuorthelle binne om de stivens fan ûnderdielen te fergrutsjen en de produksje te ferienfâldigjen. Dizze faktoaren betsjutte dat de IGM-as in gruttere bewegende massa hat as in oerienkommende stage-on-granite-as. In ûnbestriden neidiel is dat de maksimale fersnelling fan 'e IGM leger is, oannommen dat de motorkrêftútfier net feroaret. Dochs kin yn bepaalde situaasjes in gruttere bewegende massa foardielich wêze fanút it perspektyf dat syn gruttere traachheid gruttere wjerstân tsjin steuringen kin leverje, wat kin korrelearje mei ferhege stabiliteit yn posysje.
Strukturele Dynamyk
De hegere lagerstijfheid en stivere wein fan it IGM-systeem jouwe ekstra foardielen dy't dúdlik binne nei it brûken fan in eindige-elemintenanalyse (FEA) softwarepakket om in modale analyze út te fieren. Yn dizze stúdzje hawwe wy de earste resonânsje fan 'e bewegende wein ûndersocht fanwegen syn effekt op servobânbreedte. De PRO560LM-wein ûnderfynt in resonânsje by 400 Hz, wylst de oerienkommende IGM-wein deselde modus ûnderfynt by 430 Hz. Figuer 3 yllustrearret dit resultaat.
De hegere resonânsje fan 'e IGM-oplossing, yn ferliking mei tradisjonele stage-on-granyt, kin foar in part taskreaun wurde oan it styvere ûntwerp fan 'e koets en it lager. In hegere koetsresonânsje makket it mooglik om in gruttere servobânbreedte te hawwen en dêrtroch ferbettere dynamyske prestaasjes.
Bedriuwsomjouwing
As-ôfsluting is hast altyd ferplicht as fersmoarging oanwêzich is, oft it no ûntstiet troch it proses fan 'e brûker of oars bestiet yn 'e omjouwing fan' e masine. Poadium-op-granyt-oplossingen binne benammen geskikt yn dizze situaasjes fanwegen de ynherint sletten aard fan 'e as. PRO-searje lineêre poadia, bygelyks, binne foarsjoen fan hurde deksels en syddichtingen dy't de ynterne poadiumkomponinten yn in ridlike mjitte beskermje tsjin fersmoarging. Dizze poadia kinne ek konfigurearre wurde mei opsjonele tafelbladwiskers om pún fan 'e boppeste hurde deksel te feegjen as it poadium trochgiet. Oan 'e oare kant binne IGM-bewegingsplatfoarms ynherint iepen fan aard, mei de lagers, motors en encoders bleatsteld. Hoewol it gjin probleem is yn skjinne omjouwings, kin dit problematysk wêze as fersmoarging oanwêzich is. It is mooglik om dit probleem oan te pakken troch in spesjale balg-styl wei-cover yn in IGM-asûntwerp op te nimmen om beskerming te bieden tsjin pún. Mar as it net goed ymplementearre wurdt, kin de balg de beweging fan 'e as negatyf beynfloedzje troch eksterne krêften op 'e koets te jaan as it troch syn folsleine bewegingsberik beweecht.
Ûnderhâld
Tsjinstberens is in ûnderskiedend aspekt tusken poadium-op-granyt en IGM-bewegingsplatfoarms. Lineêre motorassen steane bekend om har robuustheid, mar soms wurdt it needsaaklik om ûnderhâld út te fieren. Bepaalde ûnderhâldsoperaasjes binne relatyf ienfâldich en kinne wurde útfierd sûnder de as yn kwestje te ferwiderjen of te demontearjen, mar soms is in yngeandere ôfbraak fereaske. As it bewegingsplatfoarm bestiet út aparte poadia dy't op granyt monteard binne, is ûnderhâld in ridlik ienfâldige taak. Earst moatte jo it poadium fan it granyt demontearje, dan it nedige ûnderhâldswurk útfiere en it opnij monteerje. Of jo kinne it gewoan ferfange troch in nij poadium.
IGM-oplossingen kinne soms dreger wêze by it útfieren fan ûnderhâld. Hoewol it ferfangen fan in inkele magneetbaan fan 'e lineêre motor yn dit gefal tige ienfâldich is, omfetsje yngewikkelder ûnderhâld en reparaasjes faak it folslein demontearjen fan in protte of alle komponinten dy't de as foarmje, wat mear tiidslinend is as komponinten direkt op granyt monteard binne. It is ek dreger om de assen op basis fan granyt op elkoar ôf te stimmen nei it útfieren fan ûnderhâld - in taak dy't folle ienfâldiger is mei aparte stadia.
Tabel 1. In gearfetting fan 'e fûnemintele technyske ferskillen tusken meganysk-lagerjende stage-on-granyt en IGM-oplossingen.
| Beskriuwing | Stage-on-Granite Systeem, Mechanysk Lager | IGM-systeem, meganyske lagers | |||
| Basisas (Y) | Brêge-as (X) | Basisas (Y) | Brêge-as (X) | ||
| Normalisearre stivens | Fertikaal | 1.0 | 1.0 | 1.2 | 1.1 |
| Lateraal | 1.5 | ||||
| Toanhichte | 1.3 | 2.0 | |||
| Rôlje | 1.4 | 4.1 | |||
| Gie | 1.2 | 1.3 | |||
| Laadkapasiteit (kg) | 150 | 150 | 300 | 200 | |
| Bewegjende massa (kg) | 25 | 14 | 33 | 19 | |
| Tafelbladhichte (mm) | 120 | 120 | 80 | 80 | |
| Sealberens | Hardcover en sydsealen biede beskerming tsjin pún dat de as ynkomt. | IGM is meastal in iepen ûntwerp. Foar it ôfsluten is it nedich om in balgdeksel of soksoarte te brûken. | |||
| Tsjinstberens | Komponintstadia kinne wurde fuorthelle en maklik ûnderhâlden of ferfongen. | Bilen binne ynherint yn 'e graniten struktuer ynboud, wêrtroch ûnderhâld dreger wurdt. | |||
Ekonomyske ferliking
Wylst de absolute kosten fan elk bewegingssysteem sille ferskille op basis fan ferskate faktoaren, ynklusyf reislingte, aspresyzje, laadkapasiteit en dynamyske mooglikheden, suggerearje de relative fergelikingen fan analoge IGM- en poadium-op-granyt-bewegingssystemen dy't yn dizze stúdzje útfierd binne dat IGM-oplossingen by steat binne om beweging mei middelgrutte oant hege presyzje oan te bieden tsjin matich legere kosten as har poadium-op-granyt-tsjinhingers.
Us ekonomyske stúdzje bestiet út trije fûnemintele kostenkomponinten: masineûnderdielen (ynklusyf sawol produsearre ûnderdielen as oankochte komponinten), de granitenmontage, en arbeid en overhead.
Masineûnderdielen
In IGM-oplossing biedt wichtige besparrings yn ferliking mei in poadium-op-granyt-oplossing op it mêd fan masine-ûnderdielen. Dit komt benammen troch it ûntbrekken fan yngewikkeld bewurke poadiumbases op 'e Y- en X-assen fan 'e IGM, wat kompleksiteit en kosten tafoeget oan 'e poadium-op-granyt-oplossingen. Fierder kinne kostenbesparrings taskreaun wurde oan 'e relative ferienfâldiging fan oare bewurke ûnderdielen op 'e IGM-oplossing, lykas de bewegende weinen, dy't ienfâldiger funksjes en wat ûntspannen tolerânsjes kinne hawwe as se ûntworpen binne foar gebrûk yn in IGM-systeem.
Graniten Gearstallingen
Hoewol't de graniten basis-riser-brêge-assemblages yn sawol de IGM- as poadium-op-granyt-systemen in ferlykbere foarmfaktor en uterlik lykje te hawwen, is de IGM-granyt-assemblage marzjinaal djoerder. Dit komt om't it granyt yn 'e IGM-oplossing de plak ynnimt fan 'e masinearre poadiumbases yn 'e poadium-op-granyt-oplossing, wat fereasket dat it granyt oer it algemien strakkere tolerânsjes hat yn krityske regio's, en sels ekstra funksjes, lykas ekstrudearre snijwurken en/of skroefdraadstielen ynfoegsels, bygelyks. Yn ús gefalstúdzje wurdt de tafoege kompleksiteit fan 'e granitenstruktuer lykwols mear as kompensearre troch de ferienfâldiging yn masineûnderdielen.
Arbeid en Overheadkosten
Fanwegen de protte oerienkomsten yn it gearstallen en testen fan sawol de IGM- as stage-on-granite-systemen, is der gjin signifikant ferskil yn arbeids- en overheadkosten.
As al dizze kostenfaktoaren kombineare wurde, is de spesifike IGM-oplossing mei meganyske lagers dy't yn dizze stúdzje ûndersocht is, sawat 15% minder kostber as de oplossing mei meganyske lagers en poadium-op-granyt.
Fansels hinget de resultaten fan 'e ekonomyske analyze net allinich ôf fan attributen lykas reislingte, presyzje en laadkapasiteit, mar ek fan faktoaren lykas de seleksje fan 'e granytleveransier. Derneist is it ferstannich om rekken te hâlden mei de ferstjoer- en logistike kosten dy't ferbûn binne mei it oanskaffen fan in granytstruktuer. Benammen nuttich foar tige grutte granytsystemen, hoewol jildt foar alle maten, kin it kiezen fan in kwalifisearre granytleveransier yn 'e buert fan' e lokaasje fan 'e definitive systeemassemblaazje ek helpe om de kosten te minimalisearjen.
It moat ek opmurken wurde dat dizze analyze gjin rekken hâldt mei kosten nei ymplemintaasje. Stel bygelyks dat it nedich wurdt om it bewegingssysteem te ûnderhâlden troch in bewegingsas te reparearjen of te ferfangen. In poadium-op-granytsysteem kin ûnderhâlden wurde troch gewoan de troffen as te ferwiderjen en te reparearjen/ferfangen. Fanwegen it mear modulare poadiumstylûntwerp kin dit relatyf maklik en fluch dien wurde, nettsjinsteande de hegere earste systeemkosten. Hoewol IGM-systemen oer it algemien tsjin legere kosten kinne wurde krigen as har poadium-op-granyt-tsjinhingers, kinne se dreger wêze om te demontearjen en te ûnderhâlden fanwegen de yntegreare aard fan konstruksje.
Konklúzje
Dúdlik kin elk type bewegingsplatfoarmûntwerp - poadium-op-granyt en IGM - ûnderskate foardielen biede. It is lykwols net altyd dúdlik hokker de meast ideale kar is foar in bepaalde bewegingsapplikaasje. Dêrom is it tige foardielich om gear te wurkjen mei in betûfte leveransier fan bewegings- en automatisearringssystemen, lykas Aerotech, dy't in dúdlik applikaasje-rjochte, advisearjende oanpak biedt om oplossingsalternativen te ûndersiikjen en weardefol ynsjoch te jaan yn útdaagjende bewegingskontrôle- en automatisearringstapassingen. It begripen fan net allinich it ferskil tusken dizze twa soarten automatisearringsoplossingen, mar ek de fûnemintele aspekten fan 'e problemen dy't se moatte oplosse, is de ûnderlizzende kaai ta sukses by it kiezen fan in bewegingssysteem dat sawol de technyske as finansjele doelen fan it projekt oanpakt.
Fan AEROTECH.
Pleatsingstiid: 31 desimber 2021