A Differenza trà i Sistemi di Muvimentu di Granitu Stage-on-Granite è Integrati

A scelta di a piattaforma di muvimentu lineare à basa di granitu a più adatta per una data applicazione dipende da una quantità di fattori è variabili. Hè cruciale ricunnosce chì ogni applicazione hà u so propiu inseme unicu di esigenze chì devenu esse capite è prioritizate per perseguità una suluzione efficace in termini di piattaforma di muvimentu.

Una di e suluzioni più omnipresenti implica u montaggio di palchi di pusizionamentu discreti nantu à una struttura di granitu. Un'altra suluzione cumuna integra i cumpunenti chì custituiscenu l'assi di muvimentu direttamente in u granitu stessu. Sceglie trà un palcu nantu à u granitu è ​​una piattaforma di muvimentu integratu in granitu (IGM) hè una di e prime decisioni da piglià in u prucessu di selezzione. Ci sò distinzioni chjare trà i dui tipi di suluzioni, è benintesa ognunu hà i so meriti - è avvertenze - chì devenu esse capiti è cunsiderati attentamente.

Per offre una megliu visione di stu prucessu decisionale, valutemu e differenze trà dui disinni fundamentali di piattaforme di muvimentu lineare - una suluzione tradiziunale di palcuscenicu nantu à u granitu, è una suluzione IGM - da perspettive sia tecniche sia finanziarie in forma di un studiu di casu di cuscinetti meccanichi.

Sfondate

Per esplorà e similitudini è e differenze trà i sistemi IGM è i sistemi tradiziunali di palcuscenici nantu à u granitu, avemu generatu dui disinni di casi di prova:

• Cuscinettu meccanicu, palcuscenicu nantu à u granitu
• Cuscinettu meccanicu, IGM

In i dui casi, ogni sistema hè custituitu da trè assi di muvimentu. L'asse Y offre 1000 mm di corsa è hè situatu nantu à a basa di a struttura di granitu. L'asse X, situatu nantu à u ponte di l'assemblea cù 400 mm di corsa, porta l'asse Z verticale cù 100 mm di corsa. Questa disposizione hè rapprisintata pittograficamente.

Per u disignu di u palcuscenicu nantu à u granitu, avemu sceltu un palcuscenicu à corpu largu PRO560LM per l'asse Y per via di a so più grande capacità di carica, cumuna per parechje applicazioni di muvimentu chì utilizanu sta disposizione "Y/XZ split-bridge". Per l'asse X, avemu sceltu un PRO280LM, chì hè cumunemente adupratu cum'è asse ponte in parechje applicazioni. U PRO280LM offre un equilibriu praticu trà a so impronta è a so capacità di purtà un asse Z cù un carico utile di u cliente.

Per i disinni IGM, avemu replicatu da vicinu i cuncetti di cuncepimentu fundamentali è i layout di l'assi sopra menzionati, cù a differenza principale chì l'assi IGM sò custruiti direttamente in a struttura di granitu, è dunque mancanu di e basi di cumpunenti lavorati presenti in i disinni di palcuscenicu nantu à u granitu.

Cumunu in i dui casi di cuncepimentu hè l'asse Z, chì hè statu sceltu per esse una tavola azionata da una vite à sfere PRO190SL. Questu hè un asse assai pupulare da aduprà in l'orientazione verticale nantu à un ponte per via di a so generosa capacità di carica utile è di u so fattore di forma relativamente compactu.

A figura 2 illustra i sistemi specifichi di stage-on-granite è IGM studiati.

Cunfrontu Tecnicu

I sistemi IGM sò cuncipiti aduprendu una varietà di tecniche è cumpunenti chì sò simili à quelli chì si trovanu in i disinni tradiziunali di palchi nantu à u granitu. Di cunsiguenza, ci sò numerose proprietà tecniche in cumunu trà i sistemi IGM è i sistemi di palchi nantu à u granitu. À u cuntrariu, l'integrazione di l'assi di muvimentu direttamente in a struttura di granitu offre parechje caratteristiche distintive chì differenzianu i sistemi IGM da i sistemi di palchi nantu à u granitu.

Fattore di forma

Forse a similitudine più evidente principia cù a fundazione di a macchina - u granitu. Ancu s'ellu ci sò differenze in e caratteristiche è e tolleranze trà i disinni di u palcuscenicu nantu à u granitu è ​​di l'IGM, e dimensioni generali di a basa di granitu, di i riser è di u ponte sò equivalenti. Questu hè principalmente perchè e corse nominali è limite sò identiche trà u palcuscenicu nantu à u granitu è ​​l'IGM.

Custruzzione

A mancanza di basi d'assi cù cumpunenti machinati in u disignu IGM furnisce certi vantaghji rispetto à e soluzioni di tavula nantu à u granitu. In particulare, a riduzione di i cumpunenti in u ciclu strutturale di l'IGM aiuta à aumentà a rigidità generale di l'assi. Permette ancu una distanza più corta trà a basa di granitu è ​​a superficia superiore di u carru. In questu studiu di casu particulare, u disignu IGM offre una altezza di a superficia di travagliu 33% più bassa (80 mm paragunatu à 120 mm). Non solu sta altezza di travagliu più chjuca permette un disignu più compactu, ma riduce ancu l'offset di a macchina da u mutore è l'encoder à u puntu di travagliu, risultendu in errori Abbe ridutti è dunque prestazioni di pusizionamentu di u puntu di travagliu migliorate.

Cumponenti di l'Asse

Fighjendu più in prufundità u disignu, e suluzioni stage-on-granite è IGM spartenu alcuni cumpunenti chjave, cum'è i motori lineari è l'encoder di pusizione. A selezzione cumuna di forcer è di pista magnetica porta à capacità di forza di uscita equivalenti. In listessu modu, l'usu di i stessi encoder in i dui disinni furnisce una risoluzione identica per u feedback di pusizionamentu. Di cunsiguenza, a precisione lineare è e prestazioni di ripetibilità ùn sò micca significativamente diverse trà e suluzioni stage-on-granite è IGM. Una dispusizione simile di i cumpunenti, cumprese a separazione è a tolleranza di i cuscinetti, porta à prestazioni paragunabili in termini di muvimenti d'errore geometricu (vale à dì, rettilineità orizzontale è verticale, beccheggio, rollu è imbardata). Infine, l'elementi di supportu di i dui disinni, cumprese a gestione di i cavi, i limiti elettrichi è i fermi rigidi, sò fundamentalmente identichi in funzione, ancu s'elli ponu varià un pocu in l'aspettu fisicu.

Cuscinetti

Per questu cuncepimentu particulare, una di e differenze più notevuli hè a selezzione di cuscinetti di guida lineare. Ancu s'è i cuscinetti à ricirculazione di sfere sò aduprati sia in i sistemi stage-on-granite sia in quelli IGM, u sistema IGM permette d'incorporà cuscinetti più grandi è più rigidi in u cuncepimentu senza aumentà l'altezza di travagliu di l'asse. Siccomu u cuncepimentu IGM si basa nantu à u granitu cum'è basa, à u cuntrariu di una basa separata di cumpunenti machinati, hè pussibule di recuperà una parte di u spaziu verticale chì altrimenti seria cunsumatu da una basa machinata, è essenzialmente riempie stu spaziu cù cuscinetti più grandi riducendu sempre l'altezza generale di u carru sopra u granitu.

Rigidità

L'usu di cuscinetti più grandi in u disignu IGM hà un impattu prufondu nantu à a rigidità angulare. In u casu di l'asse inferiore (Y) à fusoliera larga, a suluzione IGM offre una rigidità di rullu di più di 40% più grande, una rigidità di beccheghju di 30% più grande è una rigidità di imbardata di 20% più grande cà un disignu currispundente di stage-on-granite. In listessu modu, u ponte di l'IGM offre un aumentu quattru volte di a rigidità di rullu, u doppiu di a rigidità di beccheghju è una rigidità di imbardata di più di 30% più grande cà a so contraparte stage-on-granite. Una rigidità angulare più alta hè vantaghjosa perchè cuntribuisce direttamente à prestazioni dinamiche migliorate, chì hè chjave per permette una maggiore produttività di a macchina.

Capacità di carica

I cuscinetti più grandi di a suluzione IGM permettenu una capacità di carica utile sustanzialmente più alta chè una suluzione di palcuscenicu nantu à u granitu. Ancu s'è l'asse di basa PRO560LM di a suluzione di palcuscenicu nantu à u granitu hà una capacità di carica di 150 kg, a suluzione IGM currispondente pò accoglie una carica utile di 300 kg. In listessu modu, l'asse di u ponte PRO280LM di u palcuscenicu nantu à u granitu supporta 150 kg, mentre chì l'asse di u ponte di a suluzione IGM pò purtà finu à 200 kg.

Massa in muvimentu

Mentre chì i cuscinetti più grandi in l'assi IGM à cuscinetti meccanichi offrenu migliori attributi di prestazione angulare è una maggiore capacità di carico, sò ancu dotati di carrelli più grandi è più pesanti. Inoltre, i carrelli IGM sò cuncepiti in modu tale chì certe caratteristiche lavorate necessarie per un asse di stage-on-granite (ma micca richieste da un asse IGM) sò eliminate per aumentà a rigidità di a parte è simplificà a fabricazione. Questi fattori significanu chì l'asse IGM hà una massa mobile più grande di un asse di stage-on-granite currispondente. Un svantaghju indiscutibile hè chì l'accelerazione massima di l'IGM hè più bassa, supponendu chì a forza di u mutore sia invariata. Eppuru, in certe situazioni, una massa mobile più grande pò esse vantaghjosa da a perspettiva chì a so più grande inerzia pò furnisce una maggiore resistenza à i disturbi, chì ponu esse correlati à una maggiore stabilità in posizione.

Dinamica Strutturale

A rigidità di cuscinettu più elevata di u sistema IGM è u carru più rigidu furniscenu benefici supplementari chì sò evidenti dopu avè utilizatu un pacchettu software d'analisi à elementi finiti (FEA) per realizà un'analisi modale. In questu studiu, avemu esaminatu a prima risonanza di u carru in muvimentu per via di u so effettu nantu à a larghezza di banda di u servo. U carru PRO560LM incontra una risonanza à 400 Hz, mentre chì u carru IGM currispundente sperimenta u listessu modu à 430 Hz. A Figura 3 illustra questu risultatu.

A risonanza più alta di a suluzione IGM, paragunata à u stadiu tradiziunale nantu à u granitu, pò esse attribuita in parte à u disignu più rigidu di u carru è di i cuscinetti. Una risonanza più alta di u carru permette di avè una larghezza di banda di u servo più grande è dunque prestazioni dinamiche migliorate.

Ambiente Operativu

A sigillabilità di l'assi hè guasi sempre ubligatoria quandu sò presenti contaminanti, sia generati da u prucessu di l'utente sia altrimenti esistenti in l'ambiente di a macchina. E suluzioni di u stadiu nantu à u granitu sò particularmente adatte in queste situazioni per via di a natura intrinsecamente chjusa di l'asse. I stadii lineari di a serie PRO, per esempiu, sò dotati di coperture rigide è guarnizioni laterali chì pruteggenu i cumpunenti interni di u stadiu da a contaminazione in una misura ragionevule. Quessi stadii ponu ancu esse cunfigurati cù tergicristalli opzionali da tavulinu per spazzà i detriti da a copertura rigida superiore mentre u stadiu attraversa. D’altronde, e piattaforme di muvimentu IGM sò intrinsecamente aperte in natura, cù i cuscinetti, i motori è l'encoder esposti. Ancu s'ellu ùn hè micca un prublema in ambienti più puliti, questu pò esse problematicu quandu hè presente a contaminazione. Hè pussibule risolve stu prublema incorporendu una copertura speciale in stile soffietto in un disignu di asse IGM per furnisce prutezzione da i detriti. Ma s'ellu ùn hè micca implementatu currettamente, u soffietto pò influenzà negativamente u muvimentu di l'asse impartendu forze esterne à u carru mentre si move per tutta a so gamma di viaghju.

Mantenimentu

A manutenzione hè un fattore di differenziazione trà e piattaforme di muvimentu nantu à u granitu è ​​e piattaforme IGM. L'assi di i motori lineari sò ben cunnisciuti per a so robustezza, ma qualchì volta diventa necessariu fà a manutenzione. Certe operazioni di manutenzione sò relativamente simplici è ponu esse realizate senza rimuovere o smuntà l'asse in quistione, ma qualchì volta hè necessariu un smontaggio più cumpletu. Quandu a piattaforma di muvimentu hè custituita da tavule discrete muntate nantu à u granitu, a manutenzione hè un compitu abbastanza simplice. Prima, smuntà u tavulu da u granitu, poi eseguisce u travagliu di manutenzione necessariu è rimontallu. Oppure, semplicemente rimpiazzallu cù un novu tavulu.

E suluzioni IGM ponu esse à volte più difficili quandu si esegue a manutenzione. Ancu s'è a sustituzione di una sola pista magnetica di u mutore lineare hè assai simplice in questu casu, a manutenzione è e riparazioni più cumplicate implicanu spessu u smontaggio cumpletu di parechji o di tutti i cumpunenti chì custituiscenu l'asse, ciò chì richiede più tempu quandu i cumpunenti sò muntati direttamente nantu à u granitu. Hè ancu più difficiule di riallineà l'assi à basa di granitu trà di elli dopu avè eseguitu a manutenzione - un compitu chì hè assai più simplice cù e tappe discrete.

Tavula 1. Un riassuntu di e differenze tecniche fundamentali trà e soluzioni di palcoscenicu meccanicu nantu à u granitu è ​​​​IGM.

Cunfrontu ecunomicu

Mentre chì u costu assulutu di qualsiasi sistema di muvimentu varierà secondu parechji fattori, cumpresi a lunghezza di u viaghju, a precisione di l'assi, a capacità di carica è e capacità dinamiche, i paraguni relativi di sistemi di muvimentu IGM analoghi è stage-on-granite realizati in questu studiu suggerenu chì e soluzioni IGM sò capaci di offre un muvimentu di precisione media à alta à costi moderatamente inferiori à i so omologhi stage-on-granite.

U nostru studiu ecunomicu si compone di trè cumpunenti fundamentali di u costu: e parti di a macchina (cumprese e parti fabbricate è i cumpunenti acquistati), l'assemblea di granitu, è a manodopera è i costi generali.

Pezzi di Macchine

Una suluzione IGM offre risparmi notevuli rispetto à una suluzione di stage-on-granite in termini di pezzi di macchina. Questu hè principalmente duvutu à a mancanza di basi di stage intricatamente lavorate nantu à l'assi Y è X di l'IGM, chì aghjunghjenu cumplessità è costu à e suluzioni di stage-on-granite. Inoltre, i risparmi di costi ponu esse attribuiti à a relativa simplificazione di altre parti lavorate nantu à a suluzione IGM, cum'è i carrelli mobili, chì ponu avè caratteristiche più semplici è tolleranze un pocu più rilassate quandu sò cuncepite per l'usu in un sistema IGM.

Assemblee di Granitu

Ancu s'è l'assemblaggi di basa-rialzu-ponte in granitu in i sistemi IGM è di palcuscenicu nantu à u granitu parenu avè un fattore di forma è un aspettu simili, l'assemblaggio di granitu IGM hè ligeramente più caru. Questu hè perchè u granitu in a suluzione IGM rimpiazza e basi di palcuscenicu lavorate in a suluzione di palcuscenicu nantu à u granitu, chì richiede chì u granitu abbia tolleranze generalmente più strette in e regioni critiche, è ancu caratteristiche supplementari, cum'è tagli estrusi è/o inserti d'acciaiu filettati, per esempiu. Tuttavia, in u nostru studiu di casu, a cumplessità aghjunta di a struttura di granitu hè più chè compensata da a simplificazione di e parti di a macchina.

Travagliu è Spese Generali

A causa di e numerose similitudini in l'assemblea è a prova di i sistemi IGM è stage-on-granite, ùn ci hè micca una differenza significativa in i costi di manodopera è generali.

Una volta chì tutti questi fattori di costu sò cumminati, a suluzione specifica IGM à supportu meccanicu esaminata in questu studiu hè circa 15% menu costosa chè a suluzione à supportu meccanicu, palcuscenicu nantu à u granitu.

Benintesa, i risultati di l'analisi ecunomica ùn dipendenu micca solu da attributi cum'è a lunghezza di u viaghju, a precisione è a capacità di carica, ma ancu da fattori cum'è a selezzione di u fornitore di granitu. Inoltre, hè prudente cunsiderà i costi di spedizione è logistica assuciati à l'acquistu di una struttura di granitu. Particolarmente utile per i sistemi di granitu assai grandi, ancu s'ellu hè veru per tutte e dimensioni, sceglie un fornitore di granitu qualificatu più vicinu à u locu di l'assemblea finale di u sistema pò aiutà à minimizà ancu i costi.

Ci vole ancu à nutà chì sta analisi ùn tene micca contu di i costi dopu l'implementazione. Per esempiu, supponemu chì diventa necessariu di fà a manutenzione di u sistema di muvimentu riparendu o rimpiazzendu un asse di muvimentu. Un sistema di palcuscenicu nantu à u granitu pò esse riparatu semplicemente rimuovendu è riparendu/rimpiazzendu l'asse affettatu. Per via di u disignu più mudulare in stile palcuscenicu, questu pò esse fattu cun relativa facilità è velocità, malgradu u costu iniziale di u sistema più altu. Ancu s'è i sistemi IGM ponu generalmente esse ottenuti à un costu più bassu cà i so omologhi di palcuscenicu nantu à u granitu, ponu esse più difficiuli da smuntà è da fà a manutenzione per via di a natura integrata di a custruzzione.

Cunclusione

Chiaramente ogni tipu di cuncepimentu di piattaforma di muvimentu - palcuscenicu nantu à u granitu è ​​IGM - pò offre vantaghji distinti. Tuttavia, ùn hè micca sempre evidenti quale hè a scelta più ideale per una applicazione di muvimentu particulare. Dunque, hè assai benefiziu di collaborà cù un fornitore espertu di sistemi di muvimentu è automatizazione, cum'è Aerotech, chì offre un approcciu cunsultativu distintamente focalizatu nantu à l'applicazione per esplorà è furnisce preziose informazioni nantu à alternative di suluzione à applicazioni sfidanti di cuntrollu di muvimentu è automatizazione. Capisce micca solu a differenza trà queste duie varietà di suluzioni di automatizazione, ma ancu l'aspetti fundamentali di i prublemi chì devenu risolve, hè a chjave di u successu in a scelta di un sistema di muvimentu chì risponde sia à l'ubbiettivi tecnichi sia à quelli finanziarii di u prugettu.

Da AEROTECH.