Ang pagkakaiba sa pagitan ng stage-on-granite at integrated granite motion system

Ang pagpili ng pinaka-angkop na platform ng linear na batay sa granite para sa isang naibigay na aplikasyon ay nakasalalay sa isang host ng mga kadahilanan at variable. Mahalagang kilalanin na ang bawat isa at bawat aplikasyon ay may sariling natatanging hanay ng mga kinakailangan na dapat maunawaan at unahin upang ituloy ang isang epektibong solusyon sa mga tuntunin ng isang platform ng paggalaw.

Ang isa sa mga higit na nakamamanghang solusyon ay nagsasangkot ng pag -mount ng mga yugto ng pagpoposisyon sa pagpoposisyon sa isang istraktura ng butil. Ang isa pang karaniwang solusyon ay nagsasama ng mga sangkap na binubuo ng mga axes ng paggalaw nang direkta sa granite mismo. Ang pagpili sa pagitan ng isang stage-on-granite at isang integrated-granite motion (IGM) platform ay isa sa mga naunang desisyon na gagawin sa proseso ng pagpili. Mayroong malinaw na pagkakaiba sa pagitan ng parehong mga uri ng solusyon, at siyempre ang bawat isa ay may sariling mga merito - at mga caveats - na kailangang maingat na maunawaan at isaalang -alang.

Upang mag-alok ng mas mahusay na pananaw sa proseso ng paggawa ng desisyon na ito, sinusuri namin ang mga pagkakaiba sa pagitan ng dalawang pangunahing mga disenyo ng platform ng galaw ng linear-isang tradisyunal na solusyon sa yugto-sa-granite, at isang solusyon sa IGM-mula sa parehong mga pananaw sa teknikal at pinansiyal sa anyo ng isang pag-aaral ng kaso ng mechanical-bearing.

Background

Upang galugarin ang pagkakapareho at pagkakaiba sa pagitan ng mga sistema ng IGM at tradisyonal na mga sistema ng yugto-sa-granite, nabuo namin ang dalawang disenyo ng test-case:

• Mekanikal na tindig, stage-on-granite
• Mekanikal na tindig, IgM

Sa parehong mga kaso, ang bawat sistema ay binubuo ng tatlong axes ng paggalaw. Nag -aalok ang Y axis ng 1000 mm ng paglalakbay at matatagpuan sa base ng istraktura ng granite. Ang X axis, na matatagpuan sa tulay ng pagpupulong na may 400 mm ng paglalakbay, ay nagdadala ng vertical z-axis na may 100 mm ng paglalakbay. Ang pag -aayos na ito ay kinakatawan ng larawan.

Para sa disenyo ng entablado-sa-granite, pumili kami ng isang yugto ng malawak na katawan ng pro560lm para sa axis ng Y dahil sa mas malaking kapasidad na nagdadala ng pag-load, karaniwan para sa maraming mga aplikasyon ng paggalaw gamit ang "Y/XZ split-bridge" na pag-aayos. Para sa X axis, pinili namin ang isang Pro280LM, na karaniwang ginagamit bilang isang axis ng tulay sa maraming mga aplikasyon. Nag -aalok ang Pro280LM ng isang praktikal na balanse sa pagitan ng bakas ng paa nito at ang kakayahang magdala ng isang z axis na may isang kargamento ng customer.

Para sa mga disenyo ng IGM, malapit naming na-replicated ang mga pangunahing konsepto ng disenyo at mga layout ng mga axes sa itaas, na may pangunahing pagkakaiba na ang mga axes ng IgM ay itinayo nang direkta sa istruktura ng granite, at samakatuwid ay kulang ang mga makinang bahagi-sangkap na mga base na naroroon sa mga disenyo ng entablado-sa-granite.

Karaniwan sa parehong mga kaso ng disenyo ay ang Z axis, na napili upang maging isang yugto ng Pro190SL ball-screw-driven. Ito ay isang napaka -tanyag na axis na gagamitin sa vertical orientation sa isang tulay dahil sa mapagbigay na kapasidad ng kargamento at medyo compact form factor.

Inilalarawan ng Figure 2 ang tukoy na yugto-on-granite at mga sistema ng IGM na pinag-aralan.

Teknikal na paghahambing

Ang mga sistema ng IGM ay idinisenyo gamit ang iba't ibang mga pamamaraan at sangkap na katulad sa mga matatagpuan sa tradisyonal na disenyo ng yugto-sa-granite. Bilang isang resulta, maraming mga teknikal na katangian na karaniwan sa pagitan ng mga sistema ng IGM at mga sistema ng yugto-sa-granite. Sa kabaligtaran, ang pagsasama ng mga axes ng paggalaw nang direkta sa istraktura ng granite ay nag-aalok ng maraming mga katangian na nakikilala na naiiba ang mga sistema ng IgM mula sa mga sistema ng entablado.

Form factor

Marahil ang pinaka -halatang pagkakapareho ay nagsisimula sa pundasyon ng makina - ang granite. Bagaman may mga pagkakaiba-iba sa mga tampok at pagpapaubaya sa pagitan ng mga yugto ng yugto-sa-granite at IgM, ang pangkalahatang sukat ng base ng granite, ang mga riser at tulay ay katumbas. Pangunahin ito dahil ang mga nominal at limitasyon ng paglalakbay ay magkapareho sa pagitan ng stage-on-granite at IgM.

Konstruksyon

Ang kakulangan ng mga machined-sangkap na axis base sa disenyo ng IGM ay nagbibigay ng ilang mga pakinabang sa mga solusyon sa entablado-sa-granite. Sa partikular, ang pagbawas ng mga sangkap sa istruktura ng IgM ay tumutulong upang madagdagan ang pangkalahatang higpit ng axis. Pinapayagan din nito para sa isang mas maikling distansya sa pagitan ng base ng granite at sa tuktok na ibabaw ng karwahe. Sa partikular na pag -aaral ng kaso, ang disenyo ng IGM ay nag -aalok ng isang 33% na mas mababang taas ng ibabaw ng trabaho (80 mm kumpara sa 120 mm). Hindi lamang pinapayagan ang mas maliit na taas ng pagtatrabaho na ito para sa isang mas compact na disenyo, ngunit binabawasan din nito ang mga offset ng makina mula sa motor at encoder hanggang sa trabaho, na nagreresulta sa nabawasan na mga error sa abbe at samakatuwid ay pinahusay ang pagganap ng pagpoposisyon sa workpoint.

Mga sangkap ng Axis

Ang pagtingin sa mas malalim sa disenyo, ang mga solusyon sa entablado at mga solusyon sa IGM ay nagbabahagi ng ilang mga pangunahing sangkap, tulad ng mga linear motor at mga encoder ng posisyon. Ang mga karaniwang pagpili ng track at magnet track ay humahantong sa katumbas na mga kakayahan sa output-output. Gayundin, ang paggamit ng parehong mga encoder sa parehong mga disenyo ay nagbibigay ng magkatulad na resolusyon para sa pagpoposisyon ng puna. Bilang isang resulta, ang linear na kawastuhan at pagganap ng pag-uulit ay hindi naiiba sa pagitan ng mga solusyon sa entablado-sa-granite at IgM. Ang magkatulad na layout ng sangkap, kabilang ang paghihiwalay ng pagdadala at pagpapahintulot, ay humahantong sa maihahambing na pagganap sa mga tuntunin ng geometric error na galaw (ibig sabihin, pahalang at patayong kawastuhan, pitch, roll at yaw). Sa wakas, ang parehong mga elemento ng pagsuporta sa disenyo, kabilang ang pamamahala ng cable, mga limitasyon ng elektrikal at hardstops, ay panimula na magkapareho sa pag -andar, bagaman maaari silang mag -iba sa pisikal na hitsura.

Bearings

Para sa partikular na disenyo na ito, ang isa sa mga pinaka -kilalang pagkakaiba ay ang pagpili ng mga gabay na gabay sa gabay. Bagaman ang mga recirculate ball bearings ay ginagamit sa parehong yugto-on-granite at IGM system, ginagawang posible ang sistema ng IGM na isama ang mas malaki, stiffer bearings sa disenyo nang hindi pinatataas ang taas ng pagtatrabaho ng axis. Dahil ang disenyo ng IGM ay nakasalalay sa granite bilang batayan nito, kumpara sa isang hiwalay na machined-component base, posible na mabawi ang ilan sa mga vertical real estate na kung hindi man ay maubos ng isang machined base, at mahalagang punan ang puwang na ito na may mas malaking mga bearings habang binabawasan pa rin ang pangkalahatang taas ng karwahe sa itaas ng granite.

Higpit

Ang paggamit ng mas malaking bearings sa disenyo ng IGM ay may malalim na epekto sa angular na higpit. Sa kaso ng malawak na katawan na mas mababang axis (Y), ang solusyon sa IGM ay nag-aalok ng higit sa 40% na mas mataas na higpit ng roll, 30% na mas malaking katigasan ng pitch at 20% na mas malaking yaw higpit kaysa sa isang kaukulang disenyo ng yugto-sa-granite. Katulad nito, ang tulay ng IGM ay nag-aalok ng isang apat na beses na pagtaas sa higpit ng roll, doble ang higpit ng pitch at higit sa 30% na mas malaking yaw higpit kaysa sa stage-on-granite counterpart. Ang mas mataas na anggular na higpit ay kapaki -pakinabang dahil direktang nag -aambag ito sa pinabuting dinamikong pagganap, na susi sa pagpapagana ng mas mataas na throughput ng makina.

Kapasidad ng pag -load

Pinapayagan ng mas malaking bearings ng IGM Solution para sa isang mas mataas na kapasidad ng kargamento kaysa sa isang solusyon sa entablado-sa-granite. Bagaman ang pro560lm base-axis ng solusyon sa entablado-sa-granite ay may kapasidad ng pag-load na 150 kg, ang kaukulang solusyon sa IgM ay maaaring mapaunlakan ang isang 300 kg payload. Katulad nito, ang Axis ng Bridge ng Stage-On-Granite ay sumusuporta sa 150 kg, samantalang ang axis ng tulay ng IGM Solution ay maaaring magdala ng hanggang 200 kg.

Gumagalaw na masa

Habang ang mas malaking mga bearings sa mechanical-bearing IgM axes ay nag-aalok ng mas mahusay na mga katangian ng pagganap ng anggular at higit na kapasidad na nagdadala ng pag-load, dumating din sila na may mas malaki, mas mabibigat na mga trak. Bilang karagdagan, ang mga karwahe ng IGM ay idinisenyo tulad na ang ilang mga makina na tampok na kinakailangan sa isang axis sa entablado-sa-granite (ngunit hindi hinihiling ng isang axis ng IgM) ay tinanggal upang madagdagan ang higpit ng bahagi at gawing simple ang pagmamanupaktura. Ang mga kadahilanan na ito ay nangangahulugang ang axis ng IGM ay may mas malaking paglipat ng masa kaysa sa isang kaukulang yugto-on-granite axis. Ang isang hindi mapag -aalinlanganan na downside ay ang maximum na pagpabilis ng IGM ay mas mababa, sa pag -aakalang ang output ng lakas ng motor ay hindi nagbabago. Gayunpaman, sa ilang mga sitwasyon, ang isang mas malaking paglipat ng masa ay maaaring maging kapaki-pakinabang mula sa pananaw na ang mas malaking pagkawalang-galaw nito ay maaaring magbigay ng higit na pagtutol sa mga kaguluhan, na maaaring maiugnay sa pagtaas ng katatagan ng posisyon.

Structural Dynamics

Ang mas mataas na paninigas ng sistema ng IGM at mas mahigpit na karwahe ay nagbibigay ng karagdagang mga benepisyo na maliwanag pagkatapos ng paggamit ng isang finite-element analysis (FEA) software package upang magsagawa ng isang modal analysis. Sa pag -aaral na ito, sinuri namin ang unang resonance ng gumagalaw na karwahe dahil sa epekto nito sa servo bandwidth. Ang Pro560lm na karwahe ay nakatagpo ng isang resonans sa 400 Hz, habang ang kaukulang karwahe ng IgM ay nakakaranas ng parehong mode sa 430 Hz. Ang Figure 3 ay naglalarawan ng resulta na ito.

Ang mas mataas na resonance ng solusyon ng IGM, kung ihahambing sa tradisyonal na yugto-sa-granite, ay maaaring maiugnay sa bahagi sa stiffer na karwahe at disenyo ng tindig. Ang isang mas mataas na resonance ng karwahe ay ginagawang posible na magkaroon ng isang mas malawak na bandwidth ng servo at samakatuwid ay pinabuting dinamikong pagganap.

Operating environment

Ang Axis sealability ay halos palaging sapilitan kapag ang mga kontaminado ay naroroon, nabuo man sa pamamagitan ng proseso ng gumagamit o kung hindi man umiiral sa kapaligiran ng makina. Ang mga solusyon sa entablado-sa-granite ay partikular na angkop sa mga sitwasyong ito dahil sa likas na sarado na kalikasan ng axis. Halimbawa, ang mga yugto ng linear na pro-series, ay may mga hardcovers at seal seal na nagpoprotekta sa mga panloob na sangkap ng yugto mula sa kontaminasyon hanggang sa isang makatwirang lawak. Ang mga yugto na ito ay maaari ring mai -configure na may mga opsyonal na mga tagapaghugas ng tabletop upang walisin ang mga labi mula sa tuktok na hardcover habang naglalakad ang entablado. Sa kabilang banda, ang mga platform ng paggalaw ng IGM ay likas na bukas sa kalikasan, kasama ang mga bearings, motor at encoder na nakalantad. Bagaman hindi isang isyu sa mas malinis na kapaligiran, maaari itong maging problema kapag naroroon ang kontaminasyon. Posible upang matugunan ang isyung ito sa pamamagitan ng pagsasama ng isang espesyal na istilo ng istilo ng bellows sa isang disenyo ng axis ng IgM upang magbigay ng proteksyon mula sa mga labi. Ngunit kung hindi ipinatupad nang tama, ang mga bellows ay maaaring negatibong maimpluwensyahan ang paggalaw ng axis sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga panlabas na puwersa sa karwahe habang gumagalaw ito sa buong saklaw ng paglalakbay.

Pagpapanatili

Ang Serviceability ay isang pagkakaiba-iba sa pagitan ng stage-on-granite at IGM na mga platform ng paggalaw. Ang mga linear-motor axes ay mahusay na kilala para sa kanilang katatagan, ngunit kung minsan ito ay kinakailangan upang maisagawa ang pagpapanatili. Ang ilang mga operasyon sa pagpapanatili ay medyo simple at maaaring magawa nang hindi inaalis o i -disassembling ang axis na pinag -uusapan, ngunit kung minsan ay kinakailangan ang isang mas masusing pag -alis. Kapag ang platform ng paggalaw ay binubuo ng mga hiwalay na yugto na naka -mount sa granite, ang paglilingkod ay isang makatwirang prangka na gawain. Una, tanggalin ang entablado mula sa granite, pagkatapos ay isagawa ang kinakailangang gawain sa pagpapanatili at ibalik ito. O kaya, palitan lamang ito ng isang bagong yugto.

Ang mga solusyon sa IGM ay maaaring maging mas mahirap kapag gumaganap ng pagpapanatili. Bagaman ang pagpapalit ng isang solong track ng magnet ng linear motor ay napaka -simple sa kasong ito, ang mas kumplikadong pagpapanatili at pag -aayos ay madalas na nagsasangkot ng ganap na pag -disassembling ng marami o lahat ng mga sangkap na binubuo ng axis, na kung saan ay mas maraming oras na pag -ubos kapag ang mga sangkap ay naka -mount nang direkta sa granite. Mas mahirap din na i-realign ang mga axes na batay sa granite sa isa't isa pagkatapos ng pagsasagawa ng pagpapanatili-isang gawain na mas prangka na may mga hiwalay na yugto.

Talahanayan 1. Isang buod ng mga pangunahing pagkakaiba sa teknikal sa pagitan ng mga solusyon sa mechanical-bear-on-granite at mga solusyon sa IgM.

Paghahambing sa ekonomiya

Habang ang ganap na gastos ng anumang sistema ng paggalaw ay mag-iiba batay sa ilang mga kadahilanan kabilang ang haba ng paglalakbay, katumpakan ng axis, kapasidad ng pag-load at mga dynamic na kakayahan, ang mga kamag-anak na paghahambing ng mga pagkakatulad na IgM at mga yugto ng paggalaw ng yugto na isinasagawa sa pag-aaral na ito ay nagmumungkahi na ang mga solusyon sa IgM ay may kakayahang mag-alok ng daluyan-sa mataas na pagkilala sa paggalaw sa katamtamang mas mababang mga gastos kaysa sa kanilang mga yugto-sa-granite counterparts.

Ang aming pang -ekonomiyang pag -aaral ay binubuo ng tatlong pangunahing sangkap ng gastos: mga bahagi ng makina (kabilang ang parehong mga panindang bahagi at binili na mga sangkap), ang granite assembly, at paggawa at overhead.

Mga bahagi ng makina

Ang isang solusyon sa IGM ay nag-aalok ng kapansin-pansin na pag-iimpok sa isang solusyon sa entablado-on-granite sa mga tuntunin ng mga bahagi ng makina. Pangunahin ito dahil sa kakulangan ng IGM ng masalimuot na mga batayang yugto ng makina sa mga axes ng Y at X, na nagdaragdag ng pagiging kumplikado at gastos sa mga solusyon sa entablado-sa-granite. Dagdag pa, ang pag -iimpok ng gastos ay maaaring maiugnay sa kamag -anak na pagpapagaan ng iba pang mga makina na bahagi sa solusyon ng IGM, tulad ng paglipat ng mga karwahe, na maaaring magkaroon ng mas simpleng mga tampok at medyo mas nakakarelaks na pagpaparaya kapag idinisenyo para magamit sa isang sistema ng IgM.

Granite Assembly

Bagaman ang mga granite base-riser-tulay na mga asembleya sa parehong mga IgM at stage-on-granite system ay lilitaw na magkaroon ng isang katulad na kadahilanan at hitsura, ang pagpupulong ng IgM granite ay mas mahal. Ito ay dahil ang granite sa solusyon ng IGM ay nagaganap sa lugar ng mga makina na yugto ng yugto sa solusyon sa entablado-sa-granite, na nangangailangan ng granite na sa pangkalahatan ay mas magaan ang pagpapahintulot sa mga kritikal na rehiyon, at kahit na mga karagdagang tampok, tulad ng mga extruded cut at/o may sinulid na mga pagsingit ng bakal, halimbawa. Gayunpaman, sa aming pag -aaral sa kaso, ang idinagdag na pagiging kumplikado ng istraktura ng granite ay higit pa sa pag -offset ng pagpapagaan sa mga bahagi ng makina.

Paggawa at overhead

Dahil sa maraming pagkakapareho sa pagtitipon at pagsubok sa parehong mga sistema ng IgM at stage-on-granite, walang makabuluhang pagkakaiba sa mga gastos sa paggawa at overhead.

Kapag ang lahat ng mga kadahilanan ng gastos na ito ay pinagsama, ang tukoy na solusyon na may dalang mechanical na nasuri sa pag-aaral na ito ay humigit-kumulang na 15% na mas mababa kaysa sa mechanical-bearing, stage-on-granite solution.

Siyempre, ang mga resulta ng pagsusuri sa ekonomiya ay nakasalalay hindi lamang sa mga katangian tulad ng haba ng paglalakbay, katumpakan at kapasidad ng pag -load, kundi pati na rin sa mga kadahilanan tulad ng pagpili ng tagapagtustos ng granite. Bilang karagdagan, maingat na isaalang -alang ang mga gastos sa pagpapadala at logistik na nauugnay sa pagkuha ng isang istraktura ng granite. Lalo na kapaki -pakinabang para sa napakalaking mga sistema ng granite, bagaman totoo para sa lahat ng laki, ang pagpili ng isang kwalipikadong tagapagtustos ng granite na malapit sa lokasyon ng panghuling pagpupulong ng system ay makakatulong upang mabawasan din ang mga gastos.

Dapat ding tandaan na ang pagsusuri na ito ay hindi isaalang-alang ang mga gastos sa post-implementasyon. Halimbawa, ipagpalagay na kinakailangan upang serbisyo ang sistema ng paggalaw sa pamamagitan ng pag -aayos o pagpapalit ng isang axis ng paggalaw. Ang isang stage-on-granite system ay maaaring maihatid sa pamamagitan ng pag-alis at pag-aayos/pagpapalit ng apektadong axis. Dahil sa mas modular na disenyo ng istilo ng yugto, maaari itong gawin nang may kadalian at bilis, sa kabila ng mas mataas na gastos sa sistema. Bagaman ang mga sistema ng IGM ay maaaring makuha sa isang mas mababang gastos kaysa sa kanilang mga katapat na yugto-sa-granite, maaari silang maging mas mahirap na i-disassemble at serbisyo dahil sa pinagsamang katangian ng konstruksyon.

Konklusyon

Malinaw ang bawat uri ng disenyo ng platform ng paggalaw-Stage-on-Granite at IgM-ay maaaring mag-alok ng mga natatanging benepisyo. Gayunpaman, hindi palaging halata kung alin ang pinaka mainam na pagpipilian para sa isang partikular na application ng paggalaw. Samakatuwid, ito ay lubos na kapaki-pakinabang sa kasosyo sa isang nakaranas ng tagatustos ng mga sistema ng paggalaw at automation, tulad ng Aerotech, na nag-aalok ng isang natatanging application na nakatuon, diskarte sa pagkonsulta upang galugarin at magbigay ng mahalagang pananaw sa mga alternatibong alternatibo sa mapaghamong mga control control at automation application. Ang pag -unawa hindi lamang ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri ng mga solusyon sa automation, kundi pati na rin ang mga pangunahing aspeto ng mga problema na kinakailangan nilang malutas, ay ang pinagbabatayan na susi sa tagumpay sa pagpili ng isang sistema ng paggalaw na tumutugon sa parehong mga teknikal at pinansiyal na layunin ng proyekto.

Mula sa aerotech.