Den Ënnerscheed tëscht Stage-on-Granite an integréierte Granite-Beweegungssystemer

D'Auswiel vun der gëeegenter linearer Bewegungsplattform op Granitbasis fir eng bestëmmt Applikatioun hänkt vun enger Rei vu Faktoren a Variablen of. Et ass entscheedend ze erkennen, datt all Applikatioun seng eege eenzegaarteg Ufuerderungen huet, déi verstanen a prioritär behandelt musse ginn, fir eng effektiv Léisung a punkto Bewegungsplattform ze fannen.

Eng vun de méi übleche Léisunge besteet doran, diskret Positionéierungsstufen op enger Granitstruktur ze montéieren. Eng aner üblech Léisung integréiert d'Komponenten, déi d'Beweegungsachsen ausmaachen, direkt an de Granit selwer. D'Wiel tëscht enger Stuf-op-Granit an enger integréierter Granitbewegung (IGM) Plattform ass eng vun den éischte Entscheedungen, déi am Auswielprozess getraff musse ginn. Et gëtt kloer Ënnerscheeder tëscht deenen zwou Léisungstypen, an natierlech huet all Léisung hir eege Virdeeler - an Nodeeler - déi suergfälteg verstanen a berécksiichtegt musse ginn.

Fir e besseren Abléck an dësen Entscheedungsprozess ze bidden, evaluéiere mir d'Ënnerscheeder tëscht zwou fundamentalen Designen fir linear Bewegungsplattformen - eng traditionell Bühn-op-Granit-Léisung an eng IGM-Léisung - souwuel aus technescher wéi och finanzieller Perspektiv a Form vun enger Fallstudie mat mechanesche Lager.

Hannergrond

Fir d'Ähnlechkeeten an d'Ënnerscheeder tëscht IGM-Systemer an traditionellen Stage-on-Granite-Systemer z'ënnersichen, hu mir zwou Testfall-Designen generéiert:

• Mechanesch Lagerung, Stufe op Granit
• Mechanesch Lagerung, IGM

An zwou Fäll besteet all System aus dräi Bewegungsachsen. D'Y-Achs bitt eng Bewegungswee vun 1000 mm a läit um Fouss vun der Granitstruktur. D'X-Achs, déi sech op der Bréck vun der Konstruktioun mat enger Bewegungswee vun 400 mm befënnt, dréit déi vertikal Z-Achs mat enger Bewegungswee vun 100 mm. Dës Anordnung gëtt piktographesch duergestallt.

Fir den Design mat Granit-Bühn hu mir eng PRO560LM Breitkierperbühn fir d'Y-Achs gewielt wéinst hirer méi grousser Tragekapazitéit, déi bei ville Bewegungsapplikatioune mat dëser "Y/XZ Split-Bridge"-Anordnung üblech ass. Fir d'X-Achs hu mir eng PRO280LM gewielt, déi a ville Uwendungen dacks als Bréckachs benotzt gëtt. D'PRO280LM bitt e praktescht Gläichgewiicht tëscht hirem Foussofdrock a senger Fäegkeet, eng Z-Achs mat enger Notzlaascht vum Client ze droen.

Fir d'IGM-Designen hu mir déi fundamental Designkonzepter an -Layouten vun den uewe genannten Achsen genau reproduzéiert, mat dem Haaptunterschied, datt d'IGM-Achsen direkt an d'Granitstruktur agebaut sinn, an dofir déi befräiwte Komponentenbasis feelen, déi an den Designen op Granit präsent sinn.

Gemeinsam a béide Konstruktiounsfäll ass d'Z-Achs, déi als PRO190SL Kugelschraufstuf gewielt gouf. Dëst ass eng ganz populär Achs fir an der vertikaler Orientéierung op enger Bréck ze benotzen wéinst hirer grousser Notzlaaschtkapazitéit a relativ kompakter Formfaktor.

Figur 2 illustréiert déi spezifesch Stage-on-Granite- an IGM-Systemer, déi ënnersicht goufen.

Technesche Verglach

IGM-Systemer gi mat enger Villfalt vun Techniken a Komponenten entwéckelt, déi ähnlech wéi déi an traditionellen "Bühnen-op-Granit"-Designen sinn. Dofir ginn et vill technesch Eegeschafte gemeinsam tëscht IGM-Systemer a "Bühnen-op-Granit"-Systemer. Am Géigendeel, d'Integratioun vun de Bewegungsachsen direkt an d'Granitstruktur bitt verschidde Charakteristiken, déi IGM-Systemer vu "Bühnen-op-Granit"-Systemer ënnerscheeden.

Formfaktor

Déi vläicht offensichtlechst Ähnlechkeet fänkt mam Fundament vun der Maschinn un - dem Granit. Och wann et Ënnerscheeder an de Charakteristiken an Toleranzen tëscht Stage-on-Granite- an IGM-Designen gëtt, sinn d'Gesamtdimensioune vun der Granitbasis, de Steigerungen an der Bréck gläichwäerteg. Dëst läit haaptsächlech dorun, datt déi nominal a limitéiert Beweegunge tëscht Stage-on-Granite an IGM identesch sinn.

Bau

D'Feele vu maschinell beaarbechte Achsbasen am IGM-Design bitt gewësse Virdeeler géintiwwer Stage-on-Granit-Léisungen. Besonnesch d'Reduktioun vun de Komponenten an der struktureller Schleif vum IGM hëlleft d'Gesamtachssteifheet ze erhéijen. Et erlaabt och eng méi kuerz Distanz tëscht der Granitbasis an der Uewerfläch vum Schlitt. An dëser spezifescher Fallstudie bitt den IGM-Design eng 33% méi niddreg Aarbechtsflächenhéicht (80 mm am Verglach zu 120 mm). Dës méi kleng Aarbechtshéicht erlaabt net nëmmen en méi kompakten Design, mee reduzéiert och d'Maschinnoffset vum Motor an dem Encoder bis zum Aarbechtspunkt, wat zu reduzéierten Abbe-Feeler an dofir eng verbessert Leeschtung vun der Aarbechtspunktpositionéierung féiert.

Achskomponenten

Wann ee méi genee den Design kuckt, deelen d'Léisunge vu Stage-on-Granite an IGM e puer Schlësselkomponenten, wéi Linearmotoren a Positiounsencoderen. Eng gemeinsam Auswiel u Forcer a Magnetbunn féiert zu gläichwäertege Kraaftausgabfäegkeeten. Och d'Benotzung vun de selwechten Encoderen an deenen zwou Designen erméiglecht eng identesch fein Opléisung fir d'Positionéierungsfeedback. Dofir ënnerscheede sech d'linear Genauegkeet an d'Widderhuelbarkeet net wesentlech tëscht Stage-on-Granite an IGM-Léisungen. En ähnlecht Komponentenlayout, inklusiv Lagertrennung an Toleranz, féiert zu enger vergläichbarer Leeschtung a punkto geometresche Feelerbeweegungen (dh horizontal a vertikal Geriichtung, Steigung, Rollen a Gierung). Schlussendlech sinn déi ënnerstëtzend Elementer vun deenen zwou Designen, dorënner Kabelmanagement, elektresch Grenzen an Hardstops, fundamental identesch a Funktioun, obwuel se e bëssen am kierperlechen Ausgesinn variéiere kënnen.

Lager

Fir dësen Design ass ee vun de bemierkenswäertste Ënnerscheeder d'Auswiel vu Linearführungslager. Och wann ëmlafend Kugellager souwuel a Stage-on-Granite wéi och a IGM-Systemer benotzt ginn, erméiglecht den IGM-System et, méi grouss, méi steif Lager an den Design anzebannen, ouni d'Aarbechtshéicht vun der Achs ze erhéijen. Well den IGM-Design op de Granit als Basis baséiert, am Géigesaz zu enger separater Basis aus befräiste Komponenten, ass et méiglech, en Deel vun der vertikaler Fläch zréckzegewannen, déi soss vun enger befräiste Basis verbraucht géif ginn, an dëse Raum am Fong mat méi grousse Lager ze fëllen, wärend d'Gesamthéicht vum Schlitt iwwer dem Granit reduzéiert gëtt.

Steifheet

D'Benotzung vu gréissere Lager am IGM-Design huet e groussen Afloss op d'Wénkelsteifheet. Am Fall vun der ënneschter Achs (Y) mat breeder Kierperstruktur bitt d'IGM-Léisung iwwer 40% méi grouss Rollsteifheet, 30% méi grouss Pitchsteifheet an 20% méi grouss Yaw-Steifheet wéi en entspriechenden Stage-on-Granit-Design. Ähnlech bitt d'Bréck vum IGM eng véierfach Erhéijung vun der Rollsteifheet, eng duebel Pitchsteifheet a méi wéi 30% méi grouss Yaw-Steifheet wéi säi Stage-on-Granit-Pendant. Eng méi héich Wénkelsteifheet ass virdeelhaft, well se direkt zu enger verbesserter dynamescher Leeschtung bäidréit, wat de Schlëssel ass fir e méi héije Maschinndurchsatz ze erméiglechen.

Ladekapazitéit

Déi méi grouss Lager vun der IGM-Léisung erlaben eng wesentlech méi héich Notzlaaschtkapazitéit wéi eng Stage-on-Granite-Léisung. Obwuel d'PR560LM Basisachs vun der Stage-on-Granite-Léisung eng Belaaschtungskapazitéit vun 150 kg huet, kann déi entspriechend IGM-Léisung eng Notzlaascht vun 300 kg droen. Ähnlech ënnerstëtzt d'Bréckachs PRO280LM vun der Stage-on-Granite 150 kg, während d'Bréckachs vun der IGM-Léisung bis zu 200 kg droe kann.

Mass beweegen

Wärend déi méi grouss Lager an den IGM-Achsen mat mechanesche Lager besser Winkelleistung a méi grouss Tragekapazitéit bidden, kommen se och mat méi groussen, méi schwéiere Waggonen. Zousätzlech sinn d'IGM-Lager sou konzipéiert, datt verschidde befräiwungsmerkmale, déi fir eng Granit-Stage-Achs néideg sinn (awer net fir eng IGM-Achs erfuerderlech), ewechgeholl ginn, fir d'Steifheet vun den Deeler ze erhéijen an d'Fabrikatioun ze vereinfachen. Dës Faktoren bedeiten, datt d'IGM-Achs eng méi grouss beweeglech Mass huet wéi eng entspriechend Granit-Stage-Achs. En onbestreitbaren Nodeel ass, datt déi maximal Beschleunigung vum IGM méi niddreg ass, virausgesat datt d'Motorkraaft onverännert bleift. Awer a bestëmmte Situatiounen kann eng méi grouss beweeglech Mass virdeelhaft sinn, well hir méi grouss Trägheet e méi héije Widderstand géint Stéierunge ka bidden, wat mat enger erhéichter Stabilitéit an der Positioun korreléiere kann.

Strukturdynamik

Déi méi héich Lagersteifheet an de méi steife Schlitt vum IGM-System bidden zousätzlech Virdeeler, déi no der Benotzung vun engem Finite-Element-Analyse-Softwarepaket (FEA) fir eng Modalanalyse offensichtlech sinn. An dëser Studie hu mir déi éischt Resonanz vum bewegende Schlitt wéinst hirem Effekt op d'Servobandbreet ënnersicht. De PRO560LM Schlitt trëfft op eng Resonanz bei 400 Hz, während de korrespondéierende IGM-Schlitt deeselwechte Modus bei 430 Hz erlieft. Figur 3 illustréiert dëst Resultat.

Déi méi héich Resonanz vun der IGM-Léisung, am Verglach mat traditioneller Stage-on-Granite-Léisung, kann deelweis op den méi steife Ladegerät- an Lagerdesign zréckgefouert ginn. Eng méi héich Ladegeresonanz erméiglecht eng méi grouss Servo-Bandbreet an domat eng verbessert dynamesch Leeschtung.

Betribsëmfeld

D'Achsdichtbarkeet ass bal ëmmer obligatoresch, wann Kontaminanten präsent sinn, egal ob se duerch de Prozess vum Benotzer generéiert ginn oder soss an der Ëmwelt vun der Maschinn existéieren. Bühn-op-Granit-Léisunge si besonnesch gëeegent an dëse Situatiounen wéinst der inherent zouener Natur vun der Achs. Linearbühnen aus der PRO-Serie sinn zum Beispill mat haarde Deckelen an Säitedichtungen ausgestatt, déi d'intern Bühnkomponenten bis zu engem vernünftege Mooss virun Kontaminatioun schützen. Dës Bühnen kënnen och mat optionalen Dëschwëscher konfiguréiert ginn, fir Dreck vun der ieweschter haarder Deckel ofzewëschen, wann d'Bühn sech beweegt. Op der anerer Säit sinn IGM-Beweegungsplattforme vun Natur aus oppen, mat de Lager, Motoren an Encoderen ausgesat. Och wann dëst a méi propperen Ëmfeld kee Problem ass, kann dëst problematesch sinn, wann Kontaminatioun präsent ass. Et ass méiglech, dëst Problem ze léisen, andeems eng speziell Balg-Achs-Ofdeckung an en IGM-Achs-Design integréiert gëtt, fir Schutz viru Dreck ze bidden. Awer wann se net richteg ëmgesat ginn, kann de Balg d'Bewegung vun der Achs negativ beaflossen, andeems en extern Kräften op de Schlitt ausübt, wann e sech duerch säi ganze Bewegungsberäich beweegt.

Ënnerhalt

D'Wartungsfrëndlechkeet ass en Ënnerscheed tëscht Bühn op Granit an IGM Bewegungsplattformen. Linearmotorachse si bekannt fir hir Robustheet, awer heiansdo ass et néideg Ënnerhalt duerchzeféieren. Bestëmmt Ënnerhaltsoperatioune si relativ einfach a kënnen ouni d'Achs a Fro ze entfernen oder ze demontéieren duerchgefouert ginn, awer heiansdo ass eng méi grëndlech Demontage noutwendeg. Wann d'Beweegungsplattform aus diskrete Bühnen besteet, déi op Granit montéiert sinn, ass d'Wartung eng relativ einfach Aufgab. Als éischt gëtt d'Bühn vum Granit ofgebaut, dann déi néideg Ënnerhaltsaarbechten duerchgefouert a se nei montéiert. Oder einfach duerch eng nei Bühn ersat.

IGM-Léisunge kënnen heiansdo méi usprochsvoll sinn, wann et ëm Ënnerhalt geet. Och wann den Austausch vun enger eenzeger Magnetbunn vum Linearmotor an dësem Fall ganz einfach ass, bedeiten méi komplizéiert Ënnerhalt a Reparaturen dacks d'komplett Demontage vu ville oder all Komponenten, déi d'Achs ausmaachen, wat méi zäitopwänneg ass, wann d'Komponenten direkt um Granit montéiert sinn. Et ass och méi schwéier, d'Achsen op Granitbasis no der Ënnerhaltsaarbecht nei openeen auszeriichten - eng Aufgab, déi mat eenzelnen Etappen däitlech méi einfach ass.

Tabelle 1. Eng Zesummefassung vun den fundamentalen techneschen Ënnerscheeder tëscht mechanesch gelagerten Stage-on-Granit- an IGM-Léisungen.

Wirtschaftleche Verglach

Wärend déi absolut Käschte vun all Bewegungssystem jee no Faktoren variéieren, dorënner d'Laflängt, d'Achspräzisioun, d'Ladekapazitéit an d'dynamesch Fäegkeeten, suggeréieren déi relativ Vergläicher vun analogen IGM- a Stage-on-Granite-Beweegungssystemer, déi an dëser Studie duerchgefouert goufen, datt IGM-Léisunge fäeg sinn, eng mëttel- bis héichpräzis Bewegung zu mëttelméisseg méi niddrege Käschte wéi hir Stage-on-Granite-Géigeparteien ze bidden.

Eis wirtschaftlech Studie besteet aus dräi fundamentale Käschtekomponenten: Maschinndeeler (inklusiv souwuel hiergestallt Deeler wéi och kaaft Komponenten), d'Granitmontage, an Aarbechtskäschten an Overheadkäschten.

Maschinndeeler

Eng IGM-Léisung bitt bemierkenswäert Erspuernisser am Verglach mat enger Stage-on-Granite-Léisung wat d'Maschinndeeler ugeet. Dëst ass haaptsächlech doduerch bedingt, datt den IGM keng komplizéiert befräiwte Stagebasen op den Y- an X-Achsen huet, wat d'Komplexitéit an d'Käschte vun de Stage-on-Granite-Léisunge erhéicht. Ausserdeem kënnen d'Käschtenerspuernisser op déi relativ Vereinfachung vun anere befräiwte Deeler op der IGM-Léisung zréckgefouert ginn, wéi zum Beispill déi beweeglech Waggonen, déi méi einfach Funktiounen an e bësse méi entspannt Toleranzen hunn kënnen, wa se fir den Asaz an engem IGM-System entwéckelt sinn.

Granit-Assemblen

Och wann d'Granit-Basis-Bréck-Anbaugruppen souwuel am IGM- wéi och am Stage-on-Granit-System eng ähnlech Formfaktor an Ausgesinn schéngen ze hunn, ass d'IGM-Granit-Anbaugrupp marginal méi deier. Dëst läit dorun, datt de Granit an der IGM-Léisung d'Plaz vun de befräiwte Bühnenbasen an der Stage-on-Granit-Léisung ersetzt, wat verlaangt, datt de Granit a kritesche Regiounen allgemeng méi enk Toleranzen huet, an och zousätzlech Funktiounen, wéi zum Beispill extrudéiert Schnëtt an/oder Gewënnstahl-Asätz. An eiser Fallstudie gëtt déi zousätzlech Komplexitéit vun der Granitstruktur awer méi wéi duerch d'Vereinfachung vun de Maschinndeeler kompenséiert.

Aarbechtskäschten an Overheadkäschten

Wéinst de ville Ähnlechkeeten bei der Montage an dem Testen vun souwuel dem IGM- wéi och vum Stage-on-Granite-System gëtt et keen signifikanten Ënnerscheed an de Aarbechts- an Overheadkäschten.

Wann all dës Käschtefaktoren kombinéiert ginn, ass déi spezifesch IGM-Léisung mat mechanesche Lager, déi an dëser Studie ënnersicht gouf, ongeféier 15% manner deier wéi déi mechanesch Lagerléisung op Stage-on-Granit.

Natierlech hänken d'Resultater vun der wirtschaftlecher Analyse net nëmmen vun Attributer wéi Reeslängt, Präzisioun a Belaaschtungskapazitéit of, mä och vu Faktoren wéi d'Auswiel vum Granitliwwerant. Zousätzlech ass et klug, d'Versand- a Logistikkäschten ze berücksichtegen, déi mat der Beschaffung vun enger Granitstruktur verbonne sinn. Besonnesch hëllefräich fir ganz grouss Granitsystemer, obwuel dat fir all Gréissten de Fall ass, kann d'Wiel vun engem qualifizéierte Granitliwwerant, deen méi no beim Standuert vun der definitiver Systemmontage läit, och hëllefen, d'Käschten ze minimiséieren.

Et sollt och bemierkt ginn, datt dës Analyse keng Käschten no der Ëmsetzung berücksichtegt. Zum Beispill, wa mer unhuelen, datt et néideg ass, de Bewegungssystem ze warten, andeems eng Bewegungsachs reparéiert oder ersat gëtt. E Stage-on-Granit-System kann duerch einfach d'Entfernung an d'Reparatur/Ersatz vun der betroffener Achs gewartet ginn. Wéinst dem méi modulare Bühnendesign kann dëst relativ einfach a séier gemaach ginn, trotz den héijen initialen Systemkäschten. Och wann IGM-Systemer allgemeng zu engem méi niddrege Präis wéi hir Stage-on-Granit-Géigestécker kritt kënne ginn, kënne se méi usprochsvoll sinn, se ze demontéieren an ze warten, well se integréiert sinn.

Conclusioun

Kloer kann all Typ vu Bewegungsplattform-Design - Stage-on-Granite an IGM - verschidde Virdeeler bidden. Wéi och ëmmer, et ass net ëmmer kloer, wéi eng déi ideal Wiel fir eng spezifesch Bewegungsapplikatioun ass. Dofir ass et ganz virdeelhaft, mat engem erfuerene Liwwerant vu Bewegungs- an Automatiséierungssystemer zesummenzeschaffen, wéi Aerotech, deen eng kloer applikatiounsorientéiert, konsultativ Approche ubitt, fir Alternativen zu usprochsvollen Bewegungskontroll- an Automatiséierungsapplikatiounen z'ënnersichen a wäertvoll Abléck an dës ze ginn. Net nëmmen den Ënnerscheed tëscht dësen zwou Zorte vun Automatiséierungsléisungen ze verstoen, mä och déi fundamental Aspekter vun de Problemer, déi se léise mussen, ass de Schlëssel zum Erfolleg bei der Wiel vun engem Bewegungssystem, dat souwuel déi technesch wéi och déi finanziell Ziler vum Projet erfëllt.

Vun AEROTECH.