Разликата между стадий на гранит и интегрирани системи за движение на гранит

Изборът на най-подходящата гранитна линейна платформа за движение за дадено приложение зависи от множество фактори и променливи. От съществено значение е да се признае, че всяко приложение има свой уникален набор от изисквания, които трябва да бъдат разбрани и приоритизирани, за да се следва ефективно решение по отношение на платформа за движение.

Едно от по -повсеместните разтвори включва монтиране на дискретни етапи на позициониране върху гранитна структура. Друго общо решение интегрира компонентите, които съдържат осите на движението директно в самия гранит. Изборът между етап върху гранит и платформа за интегрирано гранит (IGM) е едно от по-ранните решения, които трябва да бъдат взети в процеса на подбор. Съществуват ясни различия между двата типа решения и, разбира се, всеки има свои заслуги - и предупреждения - които трябва да бъдат внимателно разбрани и разгледани.

За да предложим по-добър поглед върху този процес на вземане на решения, ние оценяваме разликите между два основни дизайна на линейните платформи за движение-традиционно решение за етап на граници и IGM решение-както от технически, така и от финансови перспективи под формата на казус за механично носене.

Предистория

За да проучим приликите и разликите между IgM системите и традиционните системи за етап на граници, генерирахме два дизайна на тестови случаи:

• Механичен лагер, етап-гранит
• Механичен лагер, Igm

И в двата случая всяка система се състои от три оси на движение. Оста Y предлага 1000 mm пътуване и се намира в основата на гранитната структура. Оста X, разположена на моста на монтажа с 400 mm пътуване, носи вертикалната z-ос със 100 mm пътуване. Това споразумение е представено пиктографски.

За дизайна на етап-гранит избрахме Pro560lm широко тяло на AS за Y поради по-големия му капацитет за носене на натоварване, често срещан за много приложения за движение, използвайки тази подредба „Y/XZ Split-Bridge“. За оста X избрахме Pro280lm, който обикновено се използва като мостова ос в много приложения. Pro280lm предлага практически баланс между своя отпечатък и способността си да носи Z ос с полезен товар на клиента.

За дизайна на IGM ние отблизо възпроизведохме основните концепции за проектиране и оформленията на горните оси, като основната разлика е, че осите на IgM са вградени директно в гранитната структура и следователно нямат основите на обработените компоненти, присъстващи в дизайна на етапа на граници.

Често срещано и в двата случая на дизайна е z оста, която е избрана за етап, задвижван от топка Pro190SL. Това е много популярна ос, която трябва да се използва във вертикалната ориентация на мост поради щедрата си капацитет на полезен товар и сравнително компактен форм -фактор.

Фигура 2 илюстрира изследваните специфични системи за етап на граници и IgM.

Техническо сравнение

IGM системите са проектирани с помощта на различни техники и компоненти, които са подобни на тези, които се намират в традиционните дизайни на етап върху граници. В резултат на това има многобройни технически свойства между IgM системите и системи за етап на граници. Обратно, интегрирането на осите на движението директно в гранитната структура предлага няколко отличителни характеристики, които диференцират IgM системи от системите за етап на граници.

Формен фактор

Може би най -очевидното сходство започва с основата на машината - гранита. Въпреки че има разлики в характеристиките и допустимите отклонения между дизайна на етап-гранит и IgM, общите размери на гранитната основа, щрангове и мост са еквивалентни. Това се дължи предимно на това, че номиналните и гранични пътувания са идентични между стадий на гранит и IGM.

Строителство

Липсата на основите на осите с обработени компоненти в дизайна на IgM осигурява определени предимства пред разтворите на етап върху граници. По -специално, намаляването на компонентите в структурния контур на IgM помага за увеличаване на общата твърдост на ос. Той също така позволява по -кратко разстояние между гранитната основа и горната повърхност на каретата. В този конкретен случай дизайнът на IGM предлага 33% по -ниска височина на работната повърхност (80 mm в сравнение с 120 mm). Тази по -малка работна височина не само позволява по -компактен дизайн, но и намалява компенсирането на машината от двигателя и енкодера към работната точка, което води до намалени грешки в ABBE и следователно повишава работата на позиционирането на работната точка.

Компоненти на ос

Поглеждайки по-дълбоко в дизайна, решенията за етап върху граници и IGM споделят някои ключови компоненти, като линейни двигатели и енкодери на позицията. Общият избор на Forcer и Magnet Track води до еквивалентни възможности за изпълнение на силата. По същия начин, използването на едни и същи енкодери и в двата дизайна осигурява идентично фина разделителна способност за позициониране на обратна връзка. В резултат на това линейната точност и ефективността на повторяемост не се различават значително между разтворите на стадий на граници и IgM. Подобно оформление на компонентите, включително разделянето и толерансирането на лагера, води до сравнима ефективност по отношение на геометрични движения на грешки (т.е. хоризонтална и вертикална права, стъпка, ролка и прозяване). И накрая, поддържащите елементи на и двата дизайна, включително управление на кабели, електрически граници и твърди списъци, са в основата на функция, въпреки че могат да варират донякъде във физическия вид.

Лагери

За този конкретен дизайн една от най -забележителните разлики е изборът на линейни водещи лагери. Въпреки че рециркулиращите лагери на топка се използват както в системата на стадий на граници, така и в IgM, IGM системата дава възможност да се включат по-големи, по-строги лагери в дизайна, без да се увеличава височината на работната оста. Тъй като дизайнът на IgM разчита на гранита като основа, за разлика от отделна обработена компонентна основа, е възможно да се възстанови част от вертикалните недвижими имоти, които иначе биха били консумирани от обработена основа и по същество да се запълнят това пространство с по-големи лагери, като същевременно все още намаляват общата височина на карета над гранита.

Скованост

Използването на по -големи лагери в дизайна на IgM има дълбоко влияние върху ъгловата коравина. В случай на долната ос на широко тяло (Y), IgM разтворът предлага над 40% по-голяма скованост на ролката, 30% по-голяма скованост на стъпката и 20% по-голяма скованост на прохода от съответния дизайн на етап върху граници. По подобен начин мостът на IgM предлага четирикратно увеличение на сковаността на ролката, удвоява сковаността на стъпката и повече от 30% по-голяма скованост на прозраците от неговия колега на граници. По -високата ъглова коравина е изгодна, тъй като пряко допринася за подобрената динамична производителност, което е от ключово значение за активирането на по -висока пропускателна способност на машината.

Капацитет на товара

По-големите лагери на разтвора на IGM позволяват значително по-голям капацитет на полезен товар от решение на етап на граници. Въпреки че основната ос Pro560lm на разтвора на етап върху граници има товарен капацитет от 150 kg, съответният IGM разтвор може да побере полезен товар от 300 кг. По същия начин, мостът на моста на Pro280lm на Stage-Granite поддържа 150 кг, докато оста на моста на IGM разтвора може да носи до 200 кг.

Движеща се маса

Докато по-големите лагери в механичните оси, носещи IGM, предлагат по-добри ъглови атрибути и по-голям капацитет за носене на товар, те също се предлагат с по-големи, по-тежки камиони. Освен това, каретите на IgM са проектирани така, че някои обработени характеристики, необходими за ос на гранит (но не се изискват от оста на IgM), се отстраняват, за да се увеличи твърдостта на частта и да се опрости производството. Тези фактори означават, че оста на IgM има по-голяма подвижна маса от съответната ос на гранит. Безспорен недостатък е, че максималното ускорение на IGM е по -ниско, като се предполага, че изходът на моторната сила е непроменен. И все пак, в определени ситуации, по-голяма движеща се маса може да бъде изгодна от гледна точка, че по-голямата му инерция може да осигури по-голяма устойчивост на смущения, което може да корелира с повишената стабилност на позицията.

Структурна динамика

По-високата скованост на лагера на IGM системата и по-твърд превоз осигуряват допълнителни ползи, които са очевидни след използване на софтуерен пакет за анализ на крайни елементи (FEA) за извършване на модален анализ. В това проучване разгледахме първия резонанс на движещата се карета поради ефекта му върху сервоистовата честотна лента. Пробегът Pro560lm среща резонанс при 400 Hz, докато съответният IGM превоз изпитва същия режим при 430 Hz. Фигура 3 илюстрира този резултат.

По-високият резонанс на IgM разтвора, в сравнение с традиционния етап на гранит, може да бъде приписан отчасти на по-твърдия дизайн на превоз и лагер. По -високият резонанс на превоз дава възможност да се има по -голяма серво честотна лента и следователно подобрена динамична ефективност.

Работна среда

Запечатването на оста почти винаги е задължително, когато присъстват замърсители, независимо дали са генерирани чрез процеса на потребителя или съществуващи по друг начин в средата на машината. В тези ситуации са особено подходящи разтвори за етап на граници поради присъщия си затворен характер на оста. Линейните етапи на сериите например се предлагат оборудвани с твърди корици и странични уплътнения, които защитават вътрешните компоненти на етапа от замърсяване в разумна степен. Тези етапи могат също да бъдат конфигурирани с опционални чистачки на плота, за да поменят отломки от горната твърда корица, когато сценичните преминават. От друга страна, платформите за движение на IGM по своята същност са отворени по природа, като са изложени лагерите, двигателите и енкодерите. Въпреки че не е проблем в по -чистите среди, това може да бъде проблематично, когато е налице замърсяване. Възможно е да се реши този проблем чрез включване на специална покривка в стил Bellows в дизайн на оста на IGM, за да се осигури защита от отломки. Но ако не се прилага правилно, духарите могат да повлияят негативно на движението на оста, като придават външни сили върху каретата, докато се движи през пълния си обхват на пътуване.

Поддръжка

Обслужването е диференциатор между платформите за движение на стадий на граници и IgM. Линейно-моторните оси са добре известни със своята здравина, но понякога се налага да се извършва поддръжка. Определени операции за поддръжка са сравнително прости и могат да бъдат осъществени, без да се премахне или разглобява въпросната оста, но понякога се изисква по -задълбочена сълза. Когато платформата за движение се състои от дискретни етапи, монтирани на гранит, обслужването е разумно ясна задача. Първо, демонтирайте сцената от гранита, след това извършете необходимата работа по поддръжката и го премахнете. Или просто го заменете с нов етап.

IGM решенията понякога могат да бъдат по -предизвикателни при извършване на поддръжка. Въпреки че подмяната на единична магнитна следа на линейния двигател е много проста в този случай, по -сложната поддръжка и ремонти често включват напълно разглобяване на много или всички компоненти, съдържащи оста, което по -много отнема време, когато компонентите са монтирани директно към гранит. Също така е по-трудно да се пренасочат осите на базата на гранит един към друг след извършване на поддръжка-задача, която е значително по-ясна с дискретни етапи.

Таблица 1. Обобщение на основните технически разлики между механично носещи етапи на гранит и IgM разтвори.

Икономическо сравнение

Докато абсолютната цена на всяка система за движение ще варира в зависимост от няколко фактора, включително дължина на пътуването, прецизност на оси, капацитет на натоварване и динамични възможности, относителните сравнения на аналогичен IgM и системи за движение на етап на граници, проведени в това проучване, предполагат, че решенията на IGM са способни да предлагат средни до високи прецизни движение при умерено разходи, отколкото техните контрагенти.

Нашето икономическо проучване се състои от три основни компонента на разходите: машинни части (включително както произведени части, така и закупени компоненти), гранитният монтаж и труд и режийни разходи.

Машилни части

IGM решение предлага забележителни спестявания за решение на етап върху граници по отношение на машинните части. Това се дължи предимно на липсата на IGM от сложно обработени етапи на базите на Y и X, които добавят сложност и разходи за разтворите на етап върху граници. Освен това, икономията на разходите може да се дължи на относителното опростяване на други обработени части от IgM разтвора, като движещите се карета, които могат да имат по -прости функции и малко по -спокойни отклонения, когато са предназначени за използване в IGM система.

Гранитни сглобки

Въпреки че гранитният базов мост на мост и в системите за IGM и етап на граници изглежда има подобен форм-фактор и външен вид, IGM гранитният сглобяване е незначително по-скъпо. Това е така, защото гранитът в разтвора на IgM заема мястото на обработените основи на етапа в разтвора на етап върху граници, който изисква гранитът да има като цяло по-строги допустими отклонения в критичните региони и дори допълнителни характеристики, като екструдирани разфасовки и/или резбовани стоманени вложки, например. Въпреки това, в нашия случай, добавената сложност на гранитната структура е повече от компенсирана от опростяването в машинните части.

Труд и режийни разходи

Поради многото прилики в сглобяването и тестването на IGM и системите за етап на граници, няма значителна разлика в труда и режийните разходи.

След като всички тези фактори на разходите се комбинират, специфичният IGM разтвор на механично носене, изследван в това проучване, е приблизително 15% по-малко скъпо от механично-носещия, етап-гранитна разтвор.

Разбира се, резултатите от икономическия анализ зависят не само от атрибути като дължина на пътуването, прецизност и натоварване, но и от фактори като подбора на доставчика на гранит. Освен това е разумно да се вземат предвид разходите за доставка и логистика, свързани с осигуряването на гранитна структура. Особено полезно за много големи гранитни системи, въпреки че е вярно за всички размери, изборът на квалифициран доставчик на гранит в по -голяма близост до местоположението на окончателния системен монтаж може да помогне и за минимизиране и на разходите.

Трябва също да се отбележи, че този анализ не отчита разходите за следлагане. Например, да предположим, че е необходимо да се обслужва системата за движение чрез поправяне или подмяна на оста на движение. Система за етап на граници може да се обслужва чрез просто премахване и поправяне/подмяна на засегнатата ос. Поради по-модулния дизайн на сценичния стил, това може да стане с относителна лекота и скорост, въпреки по-високите първоначални разходи за системата. Въпреки че IGM системите обикновено могат да бъдат получени на по-ниска цена от техните колеги от етап на граници, те могат да бъдат по-предизвикателни за разглобяване и обслужване поради интегрирания характер на строителството.

Заключение

Ясно е, че всеки тип дизайн на платформата за движение-етап на граници и IGM-може да предложи различни ползи. Въпреки това, не винаги е очевидно кой е най -идеалният избор за конкретно приложение за движение. Ето защо е много полезно да си партнирате с доставчик на системи за движение и автоматизация, като AeroTech, който предлага ясно фокусиран върху приложението, консултативен подход за изследване и предоставяне на ценна представа за алтернативите на решението на предизвикателните приложения за контрол на движението и автоматизацията. Разбирането не само на разликата между тези две разновидности на решенията за автоматизация, но и основните аспекти на проблемите, които са необходими за решаване, е основният ключ към успеха при избора на система за движение, която се занимава както с техническите, така и на финансовите цели на проекта.

От Aerotech.