Kademeli Granit ve Entegre Granit Hareket Sistemleri Arasındaki Fark

Belirli bir uygulama için en uygun granit bazlı doğrusal hareket platformunun seçimi bir dizi faktöre ve değişkene bağlıdır.Hareket platformu açısından etkili bir çözüm bulmak için her uygulamanın, anlaşılması ve önceliklendirilmesi gereken kendine özgü gereksinimleri olduğunu kabul etmek çok önemlidir.

Her yerde bulunan çözümlerden biri, ayrı konumlandırma aşamalarının bir granit yapı üzerine monte edilmesini içerir.Bir diğer yaygın çözüm ise hareket eksenlerini oluşturan bileşenleri doğrudan granitin içine entegre etmektir.Granit üzerinde aşama ve entegre granit hareket (IGM) platformu arasında seçim yapmak, seçim sürecinde alınacak ilk kararlardan biridir.Her iki çözüm türü arasında net ayrımlar vardır ve elbette her birinin, dikkatlice anlaşılması ve dikkate alınması gereken kendi yararları ve uyarıları vardır.

Bu karar verme sürecine daha iyi bir bakış açısı sunmak için, iki temel doğrusal hareket platformu tasarımı arasındaki farkları (geleneksel granit üzerinde sahne çözümü ve IGM çözümü) hem teknik hem de finansal açıdan mekanik bir çözüm şeklinde değerlendiriyoruz. rulman vaka çalışması.

Arka plan

IGM sistemleri ile geleneksel kademeli granit sistemler arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları araştırmak için iki test senaryosu tasarımı oluşturduk:

• Mekanik yatak, granit üzerinde kademeli
• Mekanik rulman, IGM

Her iki durumda da her sistem üç hareket ekseninden oluşur.Y ekseni 1000 mm hareket imkanı sunar ve granit yapının tabanında bulunur.Montajın köprüsünde 400 mm hareketle yer alan X ekseni, 100 mm hareketle dikey Z eksenini taşır.Bu düzenleme resimsel olarak temsil edilmiştir.

Granit üzerinde sahne tasarımı için, bu "Y/XZ bölünmüş köprü" düzenlemesini kullanan birçok hareket uygulamasında ortak olan daha büyük yük taşıma kapasitesi nedeniyle Y ekseni için PRO560LM geniş gövdeli tablayı seçtik.X ekseni için birçok uygulamada yaygın olarak köprü ekseni olarak kullanılan PRO280LM'yi seçtik.PRO280LM, kapladığı alan ile müşteri yüküyle Z eksenini taşıma yeteneği arasında pratik bir denge sunar.

IGM tasarımları için, yukarıdaki eksenlerin temel tasarım konseptlerini ve düzenlerini yakından kopyaladık; temel fark, IGM eksenlerinin doğrudan granit yapıya yerleştirilmiş olması ve dolayısıyla sahne aşamasında mevcut işlenmiş bileşen tabanlarından yoksun olmasıdır. -granit tasarımlar.

Her iki tasarım durumunda da ortak olan, PRO190SL bilyalı vidalı tabla olarak seçilen Z eksenidir.Bu, cömert taşıma kapasitesi ve nispeten kompakt form faktörü nedeniyle köprüde dikey yönde kullanılan çok popüler bir eksendir.

Şekil 2, incelenen spesifik granit üstü aşama ve IGM sistemlerini göstermektedir.

Teknik Karşılaştırma

IGM sistemleri, geleneksel granit üzerinde sahne tasarımlarında bulunanlara benzer çeşitli teknikler ve bileşenler kullanılarak tasarlanmıştır.Sonuç olarak, IGM sistemleri ile kademeli granit sistemleri arasında çok sayıda ortak teknik özellik bulunmaktadır.Tersine, hareket eksenlerinin doğrudan granit yapıya entegre edilmesi, IGM sistemlerini kademeli granit sistemlerden ayıran çeşitli ayırt edici özellikler sunar.

Form faktörü

Belki de en bariz benzerlik makinenin temeli olan granitle başlıyor.Granit üzerine kademeli ve IGM tasarımları arasında özellik ve toleranslar açısından farklılıklar olmasına rağmen, granit taban, yükselticiler ve köprünün genel boyutları eşdeğerdir.Bunun temel nedeni, nominal ve limit hareketlerin granit üzerinde aşama ve IGM arasında aynı olmasıdır.

Yapı

IGM tasarımında işlenmiş bileşen eksen tabanlarının bulunmaması, granit üzerine aşamalı çözümlere göre belirli avantajlar sağlar.Özellikle IGM'nin yapısal döngüsündeki bileşenlerin azaltılması, genel eksen sertliğinin arttırılmasına yardımcı olur.Ayrıca granit taban ile taşıyıcının üst yüzeyi arasında daha kısa bir mesafeye izin verir.Bu özel örnek olayda, IGM tasarımı %33 daha düşük bir çalışma yüzeyi yüksekliği sunuyor (120 mm'ye kıyasla 80 mm).Bu daha küçük çalışma yüksekliği yalnızca daha kompakt bir tasarıma izin vermekle kalmaz, aynı zamanda motordan ve enkoderden çalışma noktasına kadar olan makine ofsetlerini de azaltır, bu da Abbe hatalarının azalmasına ve dolayısıyla çalışma noktası konumlandırma performansının artmasına neden olur.

Eksen Bileşenleri

Tasarımın derinliklerine bakıldığında, granit üzerinde aşama ve IGM çözümleri, lineer motorlar ve konum kodlayıcılar gibi bazı temel bileşenleri paylaşıyor.Ortak zorlayıcı ve mıknatıs yolu seçimi, eşdeğer kuvvet çıkışı yeteneklerine yol açar.Benzer şekilde, her iki tasarımda da aynı kodlayıcıların kullanılması, konumlandırma geri bildirimi için aynı derecede iyi çözünürlük sağlar.Sonuç olarak, doğrusal doğruluk ve tekrarlanabilirlik performansı, aşamalı granit ve IGM çözümleri arasında önemli ölçüde farklı değildir.Rulman ayırma ve tolerans dahil olmak üzere benzer bileşen düzeni, geometrik hata hareketleri (yani yatay ve dikey düzlük, eğim, yuvarlanma ve sapma) açısından karşılaştırılabilir performansa yol açar.Son olarak, kablo yönetimi, elektriksel limitler ve sabit durdurucular da dahil olmak üzere her iki tasarımın destekleyici unsurları, fiziksel görünüm açısından biraz farklılık gösterse de, işlev açısından temelde aynıdır.

Rulmanlar

Bu özel tasarım için en dikkate değer farklardan biri lineer kılavuz yatakların seçimidir.Hem kademeli granit hem de IGM sistemlerinde devridaimli bilyalı rulmanlar kullanılmasına rağmen, IGM sistemi, eksen çalışma yüksekliğini artırmadan tasarıma daha büyük, daha sert rulmanların dahil edilmesini mümkün kılar.IGM tasarımı, ayrı bir işlenmiş bileşen tabanının aksine, temel olarak granite dayandığından, aksi takdirde işlenmiş bir taban tarafından tüketilecek olan dikey gayrimenkulün bir kısmını geri kazanmak ve bu alanı esasen daha büyük bir alanla doldurmak mümkündür. Granit üzerindeki genel taşıma yüksekliğini azaltırken rulmanlar.

Sertlik

IGM tasarımında daha büyük rulmanların kullanılması açısal sağlamlık üzerinde derin bir etkiye sahiptir.Geniş gövdeli alt eksen (Y) durumunda, IGM çözümü, karşılık gelen kademeli granit tasarımına göre %40'ın üzerinde daha fazla yuvarlanma sertliği, %30 daha fazla eğim sertliği ve %20 daha fazla sapma sertliği sunar.Benzer şekilde, IGM'nin köprüsü yuvarlanma sertliğinde dört kat artış, iki kat eğim sertliği ve kademeli granit muadiline göre %30'dan fazla daha fazla sapma sertliği sunuyor.Daha yüksek açısal sertlik avantajlıdır çünkü daha yüksek makine verimi sağlamanın anahtarı olan gelişmiş dinamik performansa doğrudan katkıda bulunur.

Yükleme kapasitesi

IGM çözümünün daha büyük rulmanları, kademeli granit çözümüne göre önemli ölçüde daha yüksek taşıma kapasitesi sağlar.Granit üzerinde kademeli çözümün PRO560LM taban ekseni 150 kg'lık bir yük kapasitesine sahip olmasına rağmen, karşılık gelen IGM çözümü 300 kg'lık bir taşıma yükünü karşılayabilir.Benzer şekilde, granit üzerindeki sahnenin PRO280LM köprü ekseni 150 kg'ı desteklerken, IGM çözümünün köprü ekseni 200 kg'a kadar taşıyabilir.

Hareketli Kütle

Mekanik yataklı IGM eksenlerindeki daha büyük yataklar, daha iyi açısal performans özellikleri ve daha fazla yük taşıma kapasitesi sunarken, aynı zamanda daha büyük, daha ağır kamyonlarla da birlikte gelir.Ek olarak, IGM arabaları, parça sertliğini artırmak ve üretimi basitleştirmek için, granit üzerinde kademeli bir eksen için gerekli olan (ancak bir IGM ekseni için gerekli olmayan) belirli işlenmiş özelliklerin kaldırılacağı şekilde tasarlanmıştır.Bu faktörler, IGM ekseninin, karşılık gelen granit üzerindeki aşama ekseninden daha büyük bir hareketli kütleye sahip olduğu anlamına gelir.Tartışılmaz bir dezavantaj, motor gücü çıkışının değişmediği varsayıldığında IGM'nin maksimum ivmesinin daha düşük olmasıdır.Ancak bazı durumlarda, daha büyük bir hareket eden kütle, daha büyük ataletinin, artan konum stabilitesi ile ilişkili olabilecek bozulmalara karşı daha fazla direnç sağlayabilmesi açısından avantajlı olabilir.

Yapısal Dinamik

IGM sisteminin daha yüksek yatak sertliği ve daha rijit taşıyıcısı, modal analiz gerçekleştirmek için sonlu elemanlar analizi (FEA) yazılım paketini kullandıktan sonra belirgin olan ek faydalar sağlar.Bu çalışmada servo bant genişliğine olan etkisinden dolayı hareketli arabanın ilk rezonansını inceledik.PRO560LM taşıyıcısı 400 Hz'de bir rezonansla karşılaşırken karşılık gelen IGM taşıyıcısı aynı modu 430 Hz'de yaşar.Şekil 3 bu sonucu göstermektedir.

IGM çözümünün geleneksel kademeli granit ile karşılaştırıldığında daha yüksek rezonansı, kısmen daha sert taşıyıcı ve yatak tasarımına bağlanabilir.Daha yüksek bir taşıyıcı rezonansı, daha büyük bir servo bant genişliğine ve dolayısıyla gelişmiş dinamik performansa sahip olmayı mümkün kılar.

Çalışma ortamı

Kullanıcının işlemi sonucu oluşan veya makinenin ortamında başka bir şekilde mevcut olan kirletici maddeler mevcut olduğunda eksen sızdırmazlık özelliği neredeyse her zaman zorunludur.Eksenin doğası gereği kapalı yapısı nedeniyle, granit üzerinde kademeli çözümler bu durumlarda özellikle uygundur.Örneğin PRO serisi lineer tablalar, iç tabla bileşenlerini kirlenmeye karşı makul ölçüde koruyan ciltli kapaklar ve yan contalarla donatılmıştır.Bu aşamalar ayrıca, sahne ilerledikçe üst ciltli kapaktaki döküntüleri süpürmek için isteğe bağlı masa üstü sileceklerle de yapılandırılabilir.Öte yandan, IGM hareket platformları doğası gereği açıktır ve rulmanlar, motorlar ve kodlayıcılar açıktadır.Daha temiz ortamlarda bir sorun olmasa da, kirlenme mevcut olduğunda bu durum sorun yaratabilir.Kirlenmeye karşı koruma sağlamak için IGM eksen tasarımına körük tarzı özel bir yol kapağı ekleyerek bu sorunu çözmek mümkündür.Ancak doğru şekilde uygulanmazsa körük, tüm hareket aralığı boyunca hareket eden taşıyıcıya dış kuvvetler uygulayarak eksenin hareketini olumsuz yönde etkileyebilir.

Bakım

Servis kolaylığı, sahne üzeri granit ve IGM hareket platformları arasında fark yaratan bir unsurdur.Doğrusal motor eksenleri sağlamlıklarıyla bilinir, ancak bazen bakım yapılması gerekli hale gelebilir.Bazı bakım işlemleri nispeten basittir ve söz konusu ekseni sökmeden veya sökmeden gerçekleştirilebilir, ancak bazen daha kapsamlı bir sökme işlemi gerekebilir.Hareket platformu granit üzerine monte edilmiş ayrı basamaklardan oluştuğunda servis oldukça basit bir iştir.Öncelikle sahneyi granitten sökün, ardından gerekli bakım işlemlerini gerçekleştirip tekrar monte edin.Veya onu yeni bir aşamayla değiştirin.

IGM çözümleri bakım yaparken bazen daha zorlayıcı olabilir.Bu durumda lineer motorun tek mıknatıslı yolunu değiştirmek çok basit olsa da, daha karmaşık bakım ve onarımlar genellikle ekseni oluşturan bileşenlerin çoğunun veya tamamının tamamen sökülmesini gerektirir; bu, bileşenler doğrudan granite monte edildiğinde daha fazla zaman alır.Bakım yapıldıktan sonra granit bazlı eksenlerin birbirine yeniden hizalanması da daha zordur; bu, ayrı aşamalarla çok daha basit bir görevdir.

Tablo 1. Granit üzerinde mekanik taşıyıcılı basamak ve IGM çözümleri arasındaki temel teknik farklılıkların bir özeti.

Ekonomik Karşılaştırma

Herhangi bir hareket sisteminin mutlak maliyeti, hareket uzunluğu, eksen hassasiyeti, yük kapasitesi ve dinamik yetenekler dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlı olarak değişecek olsa da, bu çalışmada yürütülen benzer IGM ve kademeli granit hareket sistemlerinin göreceli karşılaştırmaları, IGM çözümlerinin daha iyi olduğunu göstermektedir. Granit üzerinde sahne muadillerine göre orta ila yüksek hassasiyette hareketi orta derecede daha düşük maliyetlerle sunma kapasitesine sahiptir.

Ekonomik çalışmamız üç temel maliyet bileşeninden oluşur: makine parçaları (hem üretilen parçalar hem de satın alınan bileşenler dahil), granit montajı ve işçilik ve genel giderler.

Makine parçaları

Bir IGM çözümü, makine parçaları açısından granit üzerinde aşamalı bir çözüme göre kayda değer tasarruflar sunar.Bunun temel nedeni, IGM'nin Y ve X eksenlerinde karmaşık bir şekilde işlenmiş tabla tabanlarının bulunmaması olup, bu da granit tabla çözümlerine karmaşıklık ve maliyet katmaktadır.Ayrıca maliyet tasarrufları, bir IGM sisteminde kullanılmak üzere tasarlandığında daha basit özelliklere ve biraz daha rahat toleranslara sahip olabilen hareketli arabalar gibi IGM çözümündeki diğer işlenmiş parçaların göreceli olarak basitleştirilmesine atfedilebilir.

Granit Montajları

Her ne kadar hem IGM hem de kademeli granit sistemlerdeki granit taban-yükseltici-köprü düzenekleri benzer form faktörüne ve görünüme sahip gibi görünse de, IGM granit düzeneği marjinal olarak daha pahalıdır.Bunun nedeni, IGM çözümündeki granitin, granitin kritik bölgelerde genel olarak daha sıkı toleranslara sahip olmasını ve hatta ekstrüzyonlu kesimler ve/veya ek özellikler gerektirmesi nedeniyle, granit üzerine aşama çözümünde işlenmiş sahne tabanlarının yerini almasıdır. veya örneğin dişli çelik ekler.Ancak bizim vaka çalışmamızda, granit yapıya eklenen karmaşıklık, makine parçalarındaki basitleştirmeyle fazlasıyla dengeleniyor.

İşçilik ve Genel Giderler

Hem IGM hem de aşamalı granit sistemlerinin montajı ve test edilmesindeki birçok benzerlik nedeniyle, işçilik ve genel gider maliyetlerinde önemli bir fark yoktur.

Tüm bu maliyet faktörleri birleştirildiğinde, bu çalışmada incelenen spesifik mekanik yataklı IGM çözümü, mekanik yataklı, kademeli granit çözümünden yaklaşık %15 daha az maliyetlidir.

Elbette ekonomik analizin sonuçları yalnızca seyahat uzunluğu, hassasiyet ve yük kapasitesi gibi özelliklere değil, aynı zamanda granit tedarikçisinin seçimi gibi faktörlere de bağlıdır.Ek olarak, granit bir yapının tedarik edilmesiyle ilgili nakliye ve lojistik maliyetlerinin de dikkate alınması akıllıca olacaktır.Özellikle çok büyük granit sistemleri için faydalıdır; ancak tüm boyutlar için geçerli olsa da, son sistem montajının yapılacağı yere daha yakın olan nitelikli bir granit tedarikçisinin seçilmesi, maliyetlerin en aza indirilmesine de yardımcı olabilir.

Bu analizin uygulama sonrası maliyetleri dikkate almadığını da belirtmek gerekir.Örneğin, bir hareket eksenini onararak veya değiştirerek hareket sistemine bakım yapılmasının gerekli olduğunu varsayalım.Granit üzerinde kademeli bir sistemin bakımı, etkilenen eksenin basitçe sökülmesi ve onarılması/değiştirilmesiyle yapılabilir.Daha modüler sahne tarzı tasarımı nedeniyle, daha yüksek başlangıç ​​sistem maliyetine rağmen bu, nispeten kolay ve hızlı bir şekilde yapılabilir.Her ne kadar IGM sistemleri genellikle granit üzerinde kademeli muadillerine göre daha düşük bir maliyetle elde edilebilse de, inşaatın entegre doğasından dolayı bunların sökülmesi ve bakımı daha zor olabilir.

Çözüm

Açıkçası, her tür hareket platformu tasarımı (granit üzerinde sahne ve IGM) farklı faydalar sunabilir.Ancak belirli bir hareket uygulaması için hangisinin en ideal seçim olduğu her zaman açık değildir.Bu nedenle, zorlu hareket kontrolü ve otomasyon uygulamalarına yönelik çözüm alternatiflerini keşfetmek ve bunlar hakkında değerli bilgiler sağlamak için belirgin bir şekilde uygulama odaklı, danışmanlık yaklaşımı sunan Aerotech gibi deneyimli bir hareket ve otomasyon sistemleri tedarikçisiyle ortaklık kurmak büyük fayda sağlar.Yalnızca bu iki otomasyon çözümü arasındaki farkı değil, aynı zamanda çözmeleri gereken sorunların temel yönlerini de anlamak, projenin hem teknik hem de finansal hedeflerine hitap eden bir hareket sistemi seçme başarısının temel anahtarıdır.

AEROTECH'ten.