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. Her bir uygulamanın, bir hareket platformu açısından etkili bir çözüm izlemek için anlaşılması ve önceliklendirilmesi gereken kendi benzersiz gereksinimler kümesine sahip olduğunu kabul etmek çok önemlidir.

Daha yaygın çözümlerden biri, ayrı konumlandırma aşamalarını bir granit yapıya monte etmeyi içerir. Başka bir yaygın çözüm, hareket eksenlerini doğrudan granitin içine oluşturan bileşenleri entegre eder. Bir granit ve entegre granit hareket (IGM) platformu arasında seçim yapmak, seçim sürecinde alınması gereken önceki kararlardan biridir. Her iki çözüm türü arasında ve elbette her birinin dikkatle anlaşılması ve dikkate alınması gereken kendi değerleri ve uyarıları arasında açık ayrımlar vardır.

Bu karar verme süreci hakkında daha iyi bir fikir sunmak için, iki temel doğrusal hareket platformu tasarımı-geleneksel bir aşama çözümü ve bir IGM çözümü-mekanik ve finansal perspektiflerden mekanik ve finansal bir vaka çalışması şeklinde farklılıkları değerlendiriyoruz.

Arka plan

IGM sistemleri ve geleneksel granit sistemleri arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları araştırmak için iki test kasası tasarımı ürettik:

• Mekanik yatak, granit-üzerinde aşama
• Mekanik yatak, Igm

Her iki durumda da, her sistem üç hareket ekseninden oluşur. Y ekseni 1000 mm seyahat sunar ve granit yapının tabanında bulunur. 400 mm'lik bir hareketle montaj köprüsünde bulunan X ekseni, dikey Z eksenini 100 mm hareketle taşır. Bu düzenleme piktografik olarak temsil edilmektedir.

Granit-on-granit tasarımı için, bu “Y/XZ bölünmüş köprü” düzenlemesini kullanan birçok hareket uygulaması için yaygın olan daha büyük yük taşıma kapasitesi nedeniyle Y ekseni için Pro560lm geniş gövdeli bir aşama seçtik. X ekseni için, birçok uygulamada köprü ekseni olarak yaygın olarak kullanılan bir Pro280LM seçtik. Pro280LM, ayak izi ile müşteri yükü ile bir Z ekseni taşıma yeteneği arasında pratik bir denge sunar.

IGM tasarımları için, yukarıdaki eksenlerin temel tasarım kavramlarını ve düzenlerini yakından çoğalttık, birincil fark IgM eksenlerinin doğrudan granit yapıya inşa edilmesi ve bu nedenle granit tasarımlarında bulunan işlenmiş bileşen bazlarından yoksun.

Her iki tasarım durumunda da yaygın olan, Pro190SL top vidalı bir sahne olarak seçilen Z eksenidir. Bu, cömert yük kapasitesi ve nispeten kompakt form faktörü nedeniyle bir köprü üzerindeki dikey oryantasyonda kullanmak için çok popüler bir eksendir.

Şekil 2, incelenen granit ve IGM sistemlerini göstermektedir.

Teknik karşılaştırma

IGM sistemleri, geleneksel granit tasarımlarında bulunanlara benzer çeşitli teknikler ve bileşenler kullanılarak tasarlanmıştır. Sonuç olarak, IGM sistemleri ve granit üzerine sahne sistemleri arasında çok sayıda teknik özellik vardır. Tersine, hareket eksenlerini doğrudan granit yapıya entegre etmek, IgM sistemlerini granit sistemlerinden ayıran birkaç ayırt edici özellik sunar.

Form faktörü

Belki de en belirgin benzerlik, makinenin temeli - granit ile başlar. Granit ve IGM tasarımları arasındaki özellikler ve toleranslarda farklılıklar olmasına rağmen, granit taban, yükselticiler ve köprünün genel boyutları eşdeğerdir. Bunun nedeni öncelikle nominal ve sınır seyahatlerinin granit ve IgM aşaması arasında aynı olmasıdır.

Yapı

IGM tasarımındaki işlenmiş bileşen eksen tabanlarının olmaması, granit çözeltileri üzerinde belirli avantajlar sağlar. Özellikle, IGM'nin yapısal döngüsündeki bileşenlerin azaltılması, genel eksen sertliğini arttırmaya yardımcı olur. Ayrıca granit taban ile taşıyıcının üst yüzeyi arasında daha kısa bir mesafe sağlar. Bu özel vaka çalışmasında, IGM tasarımı% 33 daha düşük çalışma yüzeyi yüksekliği (120 mm'ye kıyasla 80 mm) sunar. Bu daha küçük çalışma yüksekliği sadece daha kompakt bir tasarıma izin vermekle kalmaz, aynı zamanda motordan motor ve kodlayıcıdan çalışma noktasına indirir, bu da azalmış ABBE hataları ve dolayısıyla gelişmiş çalışma noktası konumlandırma performansına neden olur.

Eksen Bileşenleri

Tasarıma daha derinlemesine bakıldığında, Granite ve IGM çözümleri, doğrusal motorlar ve konum kodlayıcıları gibi bazı temel bileşenleri paylaşır. Ortak farik ve mıknatıs pisti seçimi eşdeğer kuvvet-çıktı özelliklerine yol açar. Benzer şekilde, her iki tasarımda da aynı kodlayıcıları kullanmak, geri bildirim konumlandırılması için aynı şekilde iyi bir çözüm sağlar. Sonuç olarak, doğrusal doğruluk ve tekrarlanabilirlik performansı-granit ve IgM çözümleri arasında önemli ölçüde farklı değildir. Yatak ayırma ve toleranslama dahil benzer bileşen düzeni, geometrik hata hareketleri (yani yatay ve dikey düzlük, zift, rulo ve sapma) açısından karşılaştırılabilir performansa yol açar. Son olarak, her iki tasarımın da kablo yönetimi, elektrik limitleri ve hardstops dahil olmak üzere destekleyici öğeleri, fiziksel görünümde biraz değişse de, temelde işlev bakımından özdeştir.

Rulmanlar

Bu özel tasarım için, en dikkate değer farklılıklardan biri doğrusal kılavuz yatakların seçimidir. Her ne kadar sirkülasyon bilyalı rulmanlar hem granit-hem de IGM sistemlerinde kullanılsa da, IGM sistemi, eksen çalışma yüksekliğini artırmadan daha büyük, daha sert yatakların tasarıma dahil edilmesini mümkün kılar. IGM tasarımı, granite tabanı olarak, ayrı bir işlenmiş bileşen tabanının aksine, aksi takdirde işlenmiş bir taban tarafından tüketilecek dikey gayrimenkulün bir kısmını geri almak ve esasen granitin üzerindeki genel taşıma yüksekliğini azaltırken bu alanı daha büyük yataklarla doldurmak mümkündür.

Sertlik

IGM tasarımında daha büyük yatakların kullanılması açısal sertlik üzerinde derin bir etkiye sahiptir. Geniş cisim alt ekseni (Y) durumunda, IGM çözeltisi,% 40'tan fazla daha fazla rulo sertliği,% 30 daha fazla zift sertliği ve% 20 daha fazla sapma sertliği, karşılık gelen bir granit aşaması sunar. Benzer şekilde, IGM Köprüsü, rulo sertliğinde dört kat artış, zift sertliğinin iki katı ve granit-on-granit karşılığı daha fazla sapma sertliği sunar. Daha yüksek açısal sertlik avantajlıdır, çünkü daha yüksek makine veriminin sağlanmasının anahtarı olan gelişmiş dinamik performansa doğrudan katkıda bulunur.

Yük kapasitesi

IGM çözeltisinin daha büyük rulmanları, bir granit üzerinde bir çözümden çok daha yüksek bir yük kapasitesine izin verir. Granit-on-granit çözeltisinin Pro560LM taban ekseni 150 kg'lık bir yük kapasitesine sahip olsa da, karşılık gelen IgM çözeltisi 300 kg'lık bir yükü barındırabilir. Benzer şekilde, Granite-on-Granit'in Pro280LM köprü ekseni 150 kg'ı desteklerken, IGM çözeltisinin köprü ekseni 200 kg'a kadar taşıyabilir.

Hareketli Kütle

Mekanik taşıyan IgM eksenlerindeki daha büyük rulmanlar daha iyi açısal performans özellikleri ve daha fazla yük taşıma kapasitesi sunarken, daha büyük, daha ağır kamyonlarla birlikte gelirler. Ek olarak, IGM arabaları, bir granit ekseni için gerekli olan bazı işlenmiş özelliklerin (ancak bir IgM ekseni tarafından gerekli olmayacak), parça sertliğini artırmak ve üretimi basitleştirmek için çıkarılacağı şekilde tasarlanmıştır. Bu faktörler, IgM ekseninin, karşılık gelen bir granit ekseninden daha büyük bir hareketli kütleye sahip olduğu anlamına gelir. Tartışılmaz bir dezavantaj, motor kuvveti çıkışının değişmediği varsayılarak IGM'nin maksimum hızlanmasının daha düşük olmasıdır. Bununla birlikte, bazı durumlarda, daha büyük bir hareketli kütle, daha büyük ataletinin, artan pozisyon stabilitesi ile ilişkili olabilen rahatsızlıklara daha fazla direnç sağlayabileceği perspektifinden avantajlı olabilir.

Yapısal dinamikler

IGM sisteminin daha yüksek yatak sertliği ve daha sert taşıyıcı, modal bir analiz yapmak için bir sonlu eleman analizi (FEA) yazılım paketi kullandıktan sonra belirgin ek avantajlar sağlar. Bu çalışmada, servo bant genişliği üzerindeki etkisi nedeniyle hareketli taşıyıcının ilk rezonansını inceledik. Pro560LM taşıyıcı 400 Hz'de bir rezonansla karşılaşırken, karşılık gelen IgM taşıyıcı 430 Hz'de aynı modu yaşar. Şekil 3 bu sonucu göstermektedir.

IgM çözeltisinin daha yüksek rezonansı, geleneksel granit ile karşılaştırıldığında, kısmen daha sert taşıma ve yatak tasarımına atfedilebilir. Daha yüksek bir taşıma rezonansı, daha büyük bir servo bant genişliğine sahip olmayı ve dolayısıyla iyileştirilmiş dinamik performansa sahip olmayı mümkün kılar.

Çalışma ortamı

Kirleticiler mevcut olduğunda, kullanıcının işlemi yoluyla veya makinenin ortamında başka bir şekilde mevcut olduğunda, eksen sızdırmazlığı neredeyse her zaman zorunludur. Granit-üzerine aşama çözümleri, eksenin doğal olarak kapalı doğası nedeniyle bu durumlarda özellikle uygundur. Pro serisi doğrusal aşamalar, örneğin, iç aşama bileşenlerini kontaminasyondan makul bir ölçüde koruyan hard kıkıcılar ve yan contalarla donatılmıştır. Bu aşamalar, sahne geçerken üst ciltli enkazları süpürmek için isteğe bağlı masa üstü silecekleri ile yapılandırılabilir. Öte yandan, IGM hareket platformları doğada doğal olarak açıktır, rulmanlar, motorlar ve kodlayıcılar maruz kalır. Daha temiz ortamlarda bir sorun olmasa da, kontaminasyon mevcut olduğunda bu sorunlu olabilir. Enkazdan korunmak için bir IGM ekseni tasarımına özel bir körük tarzı yol örtüsünü ekleyerek bu sorunu ele almak mümkündür. Ancak doğru bir şekilde uygulanmazsa, körükler, tüm seyahat aralığında hareket ederken taşıma üzerine dış kuvvetler vererek eksenin hareketini olumsuz etkileyebilir.

Bakım

Servis edilebilirlik, granit ve IGM hareket platformları arasında bir farklılaştırıcıdır. Doğrusal motor eksenleri sağlamlıklarıyla iyi bilinir, ancak bazen bakım yapmak gerekli hale gelir. Bazı bakım işlemleri nispeten basittir ve söz konusu ekseni çıkarmadan veya sökmeden gerçekleştirilebilir, ancak bazen daha kapsamlı bir yıkım gereklidir. Hareket platformu granit üzerine monte edilmiş ayrı aşamalardan oluştuğunda, servis oldukça açık bir görevdir. İlk olarak, aşamayı granitten sökün, sonra gerekli bakım işlerini gerçekleştirin ve yeniden bağlayın. Veya yeni bir aşamayla değiştirin.

IGM çözümleri, bakım yaparken bazen daha zor olabilir. Bu durumda doğrusal motorun tek bir mıknatıs izinin değiştirilmesi çok basit olsa da, daha karmaşık bakım ve onarımlar genellikle, bileşenler doğrudan granite monte edildiğinde daha fazla zaman alıcı olan ekseni içeren bileşenlerin çoğunu veya tamamını tamamen sökmeyi içerir. Bakım yaptıktan sonra granit bazlı eksenleri birbirine yeniden düzenlemek de daha zordur-ayrı aşamalarla çok daha basit bir görev.

Tablo 1. Granit-Granite ve IgM çözümleri arasındaki mekanik taşıma aşaması arasındaki temel teknik farklılıkların bir özeti.

Ekonomik karşılaştırma

Herhangi bir hareket sisteminin mutlak maliyeti, seyahat uzunluğu, eksen hassasiyeti, yük kapasitesi ve dinamik yetenekler gibi çeşitli faktörlere göre değişmekle birlikte, bu çalışmada yapılan benzer IgM'nin göreceli karşılaştırmaları ve Granit hareket sistemleri, IgM çözümlerinin evre-granit sayaçlarından orta ila yüksek önleme hareketleri sunabildiğini düşündürmektedir.

Ekonomik çalışmamız üç temel maliyet bileşeninden oluşmaktadır: makine parçaları (hem üretilen parçalar hem de satın alınan bileşenler dahil), granit montajı ve emek ve ek yük.

Makine parçaları

Bir IGM çözeltisi, makine parçaları açısından bir granit çözümü üzerinde kayda değer tasarruflar sunar. Bu öncelikle IGM'nin Y ve X eksenlerindeki karmaşık işlenmiş sahne tabanlarının olmamasından kaynaklanmaktadır, bu da granit çözümlerine karmaşıklık ve maliyet katmaktadır. Ayrıca, maliyet tasarrufu, bir IGM sisteminde kullanılmak üzere tasarlandığında daha basit özelliklere ve biraz daha rahat toleranslara sahip olabilen hareketli arabalar gibi IGM çözeltisi üzerindeki diğer işlenmiş parçaların göreceli basitleştirilmesine atfedilebilir.

Granit montajlar

Hem IGM hem de Granit-on-Granite sistemlerindeki granit baz riser köprü düzenekleri benzer bir form faktörü ve görünüşe sahip gibi görünse de, IGM granit düzeneği marjinal olarak daha pahalıdır. Bunun nedeni, IGM çözeltisindeki granitin, granitin kritik bölgelerde genellikle daha sıkı toleranslara ve hatta ekstrüde kesikler ve/veya dişli çelik ekler gibi ek özelliklere sahip olmasını gerektiren işlenmiş sahne tabanlarının yerini almasıdır. Bununla birlikte, vaka çalışmamızda, granit yapının ek karmaşıklığı, makine parçalarındaki basitleştirme ile dengelenmektedir.

Emek ve Tepegöz

Hem IGM hem de granit-üzerine sahne sistemlerinin montajı ve test edilmesinde birçok benzerlik nedeniyle, emek ve genel giderler arasında önemli bir fark yoktur.

Tüm bu maliyet faktörleri birleştirildikten sonra, bu çalışmada incelenen spesifik mekanik taşıyan IgM çözeltisi, mekanik taşıyan, granit-granit çözeltisinden yaklaşık% 15 daha az maliyetlidir.

Tabii ki, ekonomik analizin sonuçları sadece seyahat uzunluğu, hassasiyet ve yük kapasitesi gibi özelliklere değil, aynı zamanda granit tedarikçinin seçimi gibi faktörlere de bağlıdır. Ayrıca, bir granit yapının temin edilmesiyle ilişkili nakliye ve lojistik maliyetlerini dikkate almak ihtiyatlı olacaktır. Özellikle çok büyük granit sistemler için yararlı olsa da, tüm boyutlar için geçerli olmasına rağmen, nihai sistem düzeneğinin konumuna daha yakın nitelikli bir granit tedarikçisi seçmek de maliyetleri en aza indirmeye yardımcı olabilir.

Ayrıca, bu analizin uygulama sonrası maliyetlerini dikkate almadığı da unutulmamalıdır. Örneğin, bir hareket eksenini onararak veya değiştirerek hareket sistemine hizmet vermenin gerekli olduğunu varsayalım. Etkilenen eksenin çıkarılması/değiştirilmesi/değiştirilmesi ile bir granit sistemine bir system servis edilebilir. Daha modüler sahne tarzı tasarım nedeniyle, bu daha yüksek başlangıç ​​sistem maliyetine rağmen göreceli kolaylık ve hızla yapılabilir. IGM sistemleri genellikle granit üzerindeki muadillerinden daha düşük bir maliyetle elde edilebilirse de, inşaatın entegre doğası nedeniyle sökülmesi ve hizmet vermesi daha zor olabilir.

Çözüm

Açıkçası her tür hareket platformu tasarımı-granit ve IGM-sahne ve IGM-farklı avantajlar sunabilir. Bununla birlikte, belirli bir hareket uygulaması için en ideal seçim olduğu her zaman açık değildir. Bu nedenle, zorlu hareket kontrolü ve otomasyon uygulamalarına çözüm alternatifleri araştırmak ve çözüm alternatifleri hakkında değerli bir fikir vermek için belirgin bir uygulama odaklı, danışmanlık yaklaşımı sunan Aerotech gibi deneyimli bir hareket ve otomasyon sistemleri tedarikçisi ile ortak olmak büyük faydalıdır. Sadece bu iki otomasyon çözümü çeşidi arasındaki farkı değil, aynı zamanda çözmeleri gereken sorunların temel yönlerini de anlamak, projenin hem teknik hem de finansal hedeflerini ele alan bir hareket sistemi seçmede başarının altında yatan anahtardır.

Aerotech'ten.