Різниця між стадією на краніті та інтегрованих гранітних системах руху

Вибір найбільш підходящої гранітної платформи лінійної руху для даної програми залежить від безлічі факторів та змінних. Важливо визнати, що кожна програма має свій унікальний набір вимог, які необхідно розуміти та визначити пріоритет, щоб досягти ефективного рішення з точки зору платформи руху.

Одне з найбільш всюдисущих рішень передбачає встановлення дискретних етапів позиціонування на гранітну структуру. Ще одне поширене рішення інтегрує компоненти, що містять осей руху безпосередньо в сам граніт. Вибір між сценічним кранітом та платформою інтегрованого ганіту (IgM)-одне з попередніх рішень, які приймаються в процесі відбору. Існують чіткі відмінності між обома типами рішення, і, звичайно, кожен має свої достоїнства - і застереження - які потрібно ретельно розуміти та розглянути.

Щоб запропонувати краще розуміння цього процесу прийняття рішень, ми оцінюємо відмінності між двома основними конструкціями лінійної лінійної обробки руху-традиційним рішенням на етапі-ганіті та рішенням IgM-як з технічної, так і з фінансової точки зору у вигляді механічного дослідження.

Фон

Для вивчення подібності та відмінностей між системами IgM та традиційними системами на ганітному стадії ми створили дві конструкції тестових випадків:

• Механічний підшипник, стадія на краніті
• Механічний підшипник, IgM

В обох випадках кожна система складається з трьох осей руху. Вісь Y пропонує 1000 мм ходу і розташована на основі гранітної конструкції. Вісь X, розташована на мосту складання з 400 мм ходу, несе вертикальну осі Z зі 100 мм ходу. Ця композиція представлена ​​піктографічно.

Для дизайну сцени на етапі, ми вибрали стадію широкого тіла Pro560LM для осі y через його більшу здатність до навантаження, загальну для багатьох програм руху, використовуючи цю композицію "y/xz Splid-Bridge". Для осі X ми вибрали Pro280lm, який зазвичай використовується як вісь мосту у багатьох застосуванні. Pro280LM пропонує практичний баланс між його слідом та його здатністю носити осі Z з корисним навантаженням клієнта.

Для конструкцій IgM ми тісно повторювали основні концепції дизайну та макетів вищевказаних осей, причому основна різниця полягає в тому, що осей IgM вбудовуються безпосередньо в гранітну структуру, а тому не мають оброблених компонентних основ, присутніх у конструкції на сцені на гранріті.

Спільним в обох проектних випадках є вісь Z, яка була обрана як стадія, керована кулею Pro190Sl. Це дуже популярна вісь, яку слід використовувати у вертикальній орієнтації на мосту через його щедру потужність корисного навантаження та відносно компактний форм -фактор.

Малюнок 2 ілюструє конкретні вивчені стадії на краніту та IgM.

Технічне порівняння

Системи IgM розроблені за допомогою різноманітних методик та компонентів, подібних до тих, що знаходяться в традиційних конструкціях на сцені на краніті. Як результат, існують численні технічні властивості спільних між системами IgM та системами стадії на краніті. І навпаки, інтеграція осей руху безпосередньо в гранітну структуру пропонує декілька відмінних характеристик, які відрізняють системи IgM від систем на стадії на краніті.

Форм -фактор

Мабуть, найбільш очевидна схожість починається з основи машини - граніту. Хоча існують відмінності в особливостях та допусках між конструкціями стадії на краніті та IgM, загальні розміри гранітної основи, стояків та мосту є рівнозначними. Це насамперед тому, що номінальні та обмежувальні подорожі однакові між стадією на краніті та IgM.

Будівництво

Відсутність підготовлених компонентних осі в дизайні IgM забезпечує певні переваги перед рішеннями на стадії на краніті. Зокрема, зменшення компонентів у структурній петлі IgM допомагає збільшити загальну жорсткість осі. Це також дозволяє коротше відстань між гранітною основою та верхньою поверхнею вагона. У цьому конкретному випадку, конструкція IgM пропонує на 33% нижчу висоту робочої поверхні (80 мм порівняно з 120 мм). Не тільки ця менша висота роботи дозволяє отримати більш компактну конструкцію, але й зменшує компактну машину від двигуна та кодера до робочого пункту, що призводить до зменшення помилок ABBE і, отже, підвищення продуктивності позиціонування робочого пункту.

Компоненти вісь

Дивлячись глибше в дизайн, рішення на сцені на краніті та IgM поділяють деякі ключові компоненти, такі як лінійні двигуни та кодери положення. Загальний вибір Forcer та Magnet Track призводить до еквівалентних можливостей сили-випуску. Так само використання одних і тих же кодерів в обох конструкціях забезпечує однакову тонку роздільну здатність для позиціонування зворотного зв'язку. Як результат, лінійна точність та повторюваність не відрізняються суттєво між розчином етапу на краніті та IgM. Подібна компонентна компонент, включаючи розділення підшипників та переносимо, призводить до порівнянної продуктивності з точки зору геометричних рухів помилок (тобто, горизонтальна та вертикальна прямолінійність, крок, рулон і позіхання). Нарешті, підтримуючі елементи обох конструкцій, включаючи управління кабельами, електричні межі та жорсткі стопи, є принципово однаковими за функцією, хоча вони можуть дещо відрізнятися фізичним виглядом.

Підшипники

Для цієї конкретної конструкції однією з найбільш помітних відмінностей є вибір лінійних напрямних підшипників. Хоча рециркулюючі кулькові підшипники використовуються як в системах етапу на краніті, так і в IgM, система IgM дозволяє включити більші, більш жорсткі підшипники в конструкцію, не збільшуючи висоту роботи вісь. Оскільки конструкція IgM покладається на граніт як на основі, на відміну від окремої основи, що обробляється, можна повернути частину вертикальної нерухомості, яка в іншому випадку буде вжито обробленою основою, і по суті наповнив цей простір більшими підшипниками, при цьому все ще знижуючи загальну висоту вагона над гранітом.

Жорсткість

Використання великих підшипників у конструкції IgM має глибокий вплив на кутову жорсткість. У випадку нижньої осі з широким тілом (Y) розчин IgM пропонує на 40% більшу жорсткість рулону, на 30% більшу жорсткість кроку та на 20% більшу жорсткість пориву, ніж відповідна конструкція на гранріту етап. Аналогічно, міст IgM пропонує в чотири рази збільшення жорсткості рулону, подвоюйте жорсткість кроку і більше 30% більша жорсткість яс, ніж його аналог на стадії. Більш висока кутова жорсткість є вигідною, оскільки вона безпосередньо сприяє покращенню динамічної продуктивності, що є ключовим для забезпечення більш високої пропускної здатності машини.

Навантажувальна здатність

Більші підшипники рішення IgM дозволяють значно вищу потужність корисного навантаження, ніж рішення на етапі на краніті. Незважаючи на те, що база-вісь Pro560LM рішення на стадії на краніті має вантажопідйомність 150 кг, відповідне рішення IgM може вмістити корисне навантаження на 300 кг. Аналогічно, вісь мосту Pro280LM на сцені на Granite підтримує 150 кг, тоді як вісь мосту розчину IgM може носити до 200 кг.

Рухова маса

У той час як більші підшипники в механічних осях IgM пропонують кращі атрибути кутової продуктивності та більшу здатність до переношення навантаження, вони також мають більші, важчі вантажівки. Крім того, вагони IgM розроблені таким чином, що певні оброблені функції, необхідні для осі на стадії на краніту (але не вимагаються осі IgM), видаляються для збільшення жорсткості частини та спрощення виробництва. Ці фактори означають, що вісь IgM має більшу рухомість, ніж відповідна осі на ганіті. Непереможений недолік полягає в тому, що максимальне прискорення IgM нижчий, припускаючи, що вихід двигуна не змінюється. Тим не менш, у певних ситуаціях більша рухома маса може бути вигідною з точки зору того, що її більша інерція може забезпечити більшу стійкість до порушень, що може співвідноситись із підвищеною стабільністю позиції.

Структурна динаміка

Вища жорсткість підшипника системи IgM та більш жорстка каретка забезпечують додаткові переваги, які є очевидними після використання програмного пакету з обмеженим елементом (FEA) для проведення модального аналізу. У цьому дослідженні ми вивчили перший резонанс переміщення вагона через її вплив на пропускну здатність сервоприводу. Каретка Pro560LM стикається з резонансом на 400 Гц, тоді як відповідна перевезення IgM відчуває той самий режим при 430 Гц. Малюнок 3 ілюструє цей результат.

Більш високий резонанс розчину IgM у порівнянні з традиційним стадією на краніті може бути віднесено частково з більш жорсткою конструкцією та підшипником. Більш високий резонанс перевезення дозволяє мати більшу пропускну здатність сервоприводу і, отже, покращити динамічні показники.

Робоче середовище

Сущільність вісь майже завжди є обов'язковою, коли присутні забруднювачі, будь то генерується через процес користувача чи іншим чином існує в середовищі машини. Рішення на стадії на краніті особливо придатні в цих ситуаціях через суттєво закриту характер осі. Наприклад, лінійні етапи серії оснащені твердими обкладинками та бічними ущільнювачами, які захищають компоненти внутрішньої стадії від забруднення в розумній мірі. Ці етапи також можуть бути налаштовані за допомогою додаткових склоочисників для стільниць, щоб змітати сміття з верхньої твердої обкладинки під час проходження етапу. З іншого боку, платформи руху IGM за своєю суттю відкриті в природі, з підшипниками, двигунами та кодерами. Хоча це не проблема в більш чистих умовах, це може бути проблематично, коли забруднення. Можна вирішити цю проблему, включивши спеціальний крок у стилі сильфон у дизайн осі IgM, щоб забезпечити захист від сміття. Але якщо не реалізувати належним чином, сильфон може негативно впливати на рух осі, передаючи зовнішні сили на вагоні, коли він рухається через повний діапазон ходу.

Технічне обслуговування

Сприятливість-це диференціатор між платформами руху на стадії на краніті та IgM. Лінійні моторні осі добре відомі своєю стійкістю, але іноді це стає необхідним для виконання технічного обслуговування. Певні операції з технічного обслуговування є відносно простими і можуть бути здійснені без усунення або розбиття відповідної осі, але іноді потрібно більш ретельне сльози. Коли платформа руху складається з дискретних етапів, встановлених на граніті, обслуговування є досить простим завданням. Спочатку відокремлюйте етап від граніту, а потім виконайте необхідні роботи з технічного обслуговування та переробляйте його. Або просто замініть його на новий етап.

Рішення IGM часом можуть бути складнішими при здійсненні технічного обслуговування. Хоча заміна єдиного магнітного треку лінійного двигуна в цьому випадку дуже проста, більш складне обслуговування та ремонт часто передбачають повністю розбиття багатьох або всіх компонентів, що містять вісь, що більше забирає багато часу, коли компоненти встановлюються безпосередньо на граніт. Також важче переробити гранітні осей один до одного після виконання технічного обслуговування-завдання, яке значно просте з дискретними етапами.

Таблиця 1. Короткий зміст основних технічних відмінностей між механічними розчинами на краніті та IgM.

Економічне порівняння

Незважаючи на те, що абсолютна вартість будь-якої системи руху буде змінюватися залежно від декількох факторів, включаючи довжину подорожі, точність осі, вантажопідйомність та динамічні можливості, відносні порівняння аналогічних систем IgM та стадії на краніті, проведених у цьому дослідженні, дозволяють припустити, що рішення IgM здатні пропонувати середньо- та високотехнічні руху при помірно знижених витратах, ніж їхні контрз.

Наше економічне дослідження складається з трьох основних компонентів витрат: деталі машин (включаючи як вироблені деталі, так і придбані компоненти), гранітну збірку та праці та накладні витрати.

Частини машин

Рішення IgM пропонує помітні заощадження над рішенням на сцені на графіті з точки зору машинних деталей. Це в першу чергу пов’язано з відсутністю хитромудро оброблених сцени IgM на осях Y і X, які додають складності та витрат на розчині на стадії на ганіті. Крім того, економію витрат можна віднести до відносного спрощення інших оброблених деталей на розчині IgM, таких як рухомі вагони, які можуть мати більш прості функції та дещо більш розслаблені допуски при використанні для використання в системі IgM.

Гранітні збори

Незважаючи на те, що гранітні збори мост-мост-мост-хижак як в системах IgM, так і в стадії на краніт-ганіті мають аналогічний форм-фактор та зовнішній вигляд, гранітна збірка IgM є незначною дорожчою. Це пояснюється тим, що граніт у розчині IgM займає місце оброблених стадійних основ у розчині на стадії на краніті, який вимагає, щоб граніт, як правило, більш жорсткі допуски в критичних областях, і навіть додаткові функції, такі як екструдовані надрізи та/або різьбові сталеві вставки. Однак у нашому випадку, додаткова складність гранітної структури більш ніж компенсується спрощенням машинних частин.

Праця і накладні витрати

Через багато подібностей у складанні та тестуванні систем IgM, і на стадії на краніті не існує суттєвої різниці в робочих та накладних витратах.

Після того, як всі ці коефіцієнти витрат поєднуються, специфічне механічне розчин IgM, досліджене в цьому дослідженні, приблизно на 15% менше коштують, ніж механічний розчин на ганіт.

Звичайно, результати економічного аналізу залежать не лише від таких атрибутів, як довжина подорожі, точність та вантажопідйомність, а й від таких факторів, як відбір постачальника граніту. Крім того, доцільно враховувати витрати на доставку та логістику, пов'язані з закупівлею гранітної структури. Особливо корисно для дуже великих гранітних систем, хоча і вірно для всіх розмірів, вибір кваліфікованого постачальника граніту в тіснішій близькості до розташування кінцевої системи системи може допомогти мінімізувати витрати.

Слід також зазначити, що цей аналіз не враховує витрати після впровадження. Наприклад, припустимо, що стає необхідним обслуговувати систему руху шляхом ремонту або заміни вісь руху. Система на стадії на гранріті може бути обслуговувана, просто видаливши та відновлюючи/замінивши уражену вісь. Через більш модульну конструкцію сценічного стилю це можна зробити з відносною легкістю та швидкістю, незважаючи на більшу початкову вартість системи. Незважаючи на те, що системи IgM, як правило, можуть бути отримані за меншими витратами, ніж їхні аналоги на стадії, вони можуть бути складнішими для розбиття та обслуговування через інтегрований характер будівництва.

Висновок

Очевидно, що кожен тип дизайну платформи руху-етап на краніті та IgM-може запропонувати чіткі переваги. Однак не завжди очевидно, що є найбільш ідеальним вибором для певного застосування руху. Тому дуже корисно співпрацювати з досвідченим постачальником систем руху та автоматизації, таким як Aerotech, який пропонує чітко орієнтований на додатки, консультативний підхід для вивчення та надання цінного розуміння альтернатив рішення для складних програм управління рухом та автоматизації. Розуміння не тільки різниці між цими двома різновидами автоматизаційних рішень, але і основними аспектами проблем, які вони повинні вирішити, є основним ключем до успіху у виборі системи руху, яка вирішує як технічні, так і фінансові цілі проекту.

Від Aerotech.