الفرق بين أنظمة حركة الجرانيت المتكاملة للمرحلة

يعتمد اختيار منصة الحركة الخطية القائمة على الجرانيت لتطبيق معين على مجموعة من العوامل والمتغيرات. من الأهمية بمكان أن ندرك أن كل تطبيق له مجموعة فريدة من المتطلبات التي يجب فهمها وتحديد أولوياتها من أجل متابعة حل فعال من حيث منصة الحركة.

يتضمن أحد الحلول الأكثر انتشارًا في كل مكان مراحل تحديد المواقع المنفصلة على هيكل الجرانيت. يدمج حل شائع آخر المكونات التي تشتمل على محاور الحركة مباشرة في الجرانيت نفسه. يعد الاختيار بين منصة Motion-Granite على المرحلة والغرانيت (IGM) المتكاملة (IGM) أحد القرارات السابقة التي يجب اتخاذها في عملية الاختيار. هناك فروق واضحة بين كلا النوعين من الحلول ، وبالطبع لكل منها مزاياها الخاصة - والتحذيرات - التي يجب فهمها واعتبرها بعناية.

لتقديم نظرة أفضل على عملية صنع القرار هذه ، نقوم بتقييم الاختلافات بين تصميميين أساسيين للحركة الخطية-وهو حل تقليدي على مرحلة الغرانيت ، وحل IGM-من كل من المنظورات التقنية والمالية في شكل دراسة حالة ميكانيكية.

خلفية

لاستكشاف أوجه التشابه والاختلاف بين أنظمة IgM والأنظمة التقليدية للمرحلة الغرانية ، قمنا بإنشاء تصميمتين لحالة الاختبار:

• تحمل ميكانيكي ، مرحلة على غرانيت
• تحمل الميكانيكية ، IgM

في كلتا الحالتين ، يتكون كل نظام من ثلاثة محاور للحركة. يوفر محور Y 1000 ملم من السفر ويقع على قاعدة هيكل الجرانيت. يحمل المحور X ، الموجود على جسر التجميع مع 400 مم من السفر ، المحور الرأسي مع 100 ملم من السفر. ويمثل هذا الترتيب تصويريًا.

بالنسبة للتصميم المرحلة على غرانت ، اخترنا مرحلة عريض PRO560LM للمحور Y بسبب قدرتها الأكبر على حمل الحمل ، وهي شائعة للعديد من تطبيقات الحركة باستخدام ترتيب "Y/XZ Split-Bridge". بالنسبة للمحور X ، اخترنا Pro280lm ، والذي يستخدم عادة كمحور جسر في العديد من التطبيقات. يوفر Pro280LM توازنًا عمليًا بين بصمتها وقدرته على حمل محور Z مع حمولة عملاء.

بالنسبة لتصميمات IgM ، قمنا بتكرار مفاهيم وتخطيطات التصميم الأساسية للمحاور المذكورة أعلاه ، مع وجود اختلاف أساسي هو أن محاور IgM مبنية مباشرة في بنية الجرانيت ، وبالتالي تفتقر إلى قواعد المكونات المعنية الموجودة في التصميمات المرحلة على غرانيت.

الشائع في كلتا حالتين التصميم هو محور Z ، الذي تم اختياره ليكون مرحلة Pro190SL التي تحركها الكرة. هذا محور شائع جدًا لاستخدامه في الاتجاه الرأسي على الجسر بسبب قدرته على الحمولة السخية وعامل الشكل المدمج نسبيًا.

يوضح الشكل 2 أنظمة المرحلة المحددة على غرانيت و IGM التي تمت دراستها.

المقارنة الفنية

تم تصميم أنظمة IGM باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات والمكونات التي تشبه تلك الموجودة في التصميمات التقليدية على المرحلة على غرانت. نتيجة لذلك ، هناك العديد من الخصائص الفنية المشتركة بين أنظمة IGM وأنظمة المرحلة على غرانيت. على العكس من ذلك ، فإن دمج محاور الحركة مباشرة في بنية الجرانيت يوفر العديد من الخصائص المميزة التي تميز أنظمة IgM عن الأنظمة المرحلة على غرانت.

عامل الشكل

ربما يبدأ التشابه الأكثر وضوحًا مع أساس الماكينة - الجرانيت. على الرغم من وجود اختلافات في الميزات والتفاوتات بين تصميمات المرحلة على غرانت و IgM ، فإن الأبعاد الإجمالية لقاعدة الجرانيت والنسج والجسر مكافئة. وذلك في المقام الأول لأن الرحلات الاسمية والحد المتطابقة متطابقة بين المرحلة الغرانية و IgM.

بناء

يوفر الافتقار إلى قواعد المحور المكون في تصميم IgM مزايا معينة على حلول المرحلة على غرانيت. على وجه الخصوص ، يساعد تقليل المكونات في حلقة IgM الهيكلية على زيادة تصلب المحور الكلي. كما يسمح بمسافة أقصر بين قاعدة الجرانيت والسطح العلوي للنقل. في دراسة الحالة هذه ، يوفر تصميم IGM ارتفاع سطح العمل بنسبة 33 ٪ (80 مم مقارنة بـ 120 مم). لا يسمح ارتفاع العمل الأصغر هذا بتصميم أكثر إحكاما فحسب ، بل إنه يقلل أيضًا من إزاحة الماكينة من المحرك والمشفر إلى نقطة العمل ، مما يؤدي إلى انخفاض أخطاء ABBE وبالتالي تعزيز أداء تحديد موقع نقطة العمل.

مكونات المحور

بالنظر إلى أعمق في التصميم ، تشترك حلول المرحلة على غرانت و IGM في بعض المكونات الرئيسية ، مثل المحركات الخطية وعمليات الترميز. يؤدي اختيار المدى الشائع ومغناط إلى إمكانيات مكافئة للقوة والمخرجات. وبالمثل ، فإن استخدام نفس المشفرات في كلا التصميمين يوفر دقة دقيقة مماثلة لتحديد المواقع. نتيجة لذلك ، لا تختلف الدقة الخطية وأداء التكرار اختلافًا كبيرًا بين حلول المرحلة على غرانت و IGM. يؤدي تخطيط مكون مماثل ، بما في ذلك تحمل الفصل والتسامح ، إلى أداء مماثل من حيث حركات الخطأ الهندسية (أي ، الاستقامة الأفقية والعمودية ، الملعب ، لفة و yaw). أخيرًا ، فإن كل من العناصر الداعمة للتصميمات ، بما في ذلك إدارة الكابلات ، والحدود الكهربائية ، والثبات ، متطابقة بشكل أساسي في الوظيفة ، على الرغم من أنها قد تختلف إلى حد ما في المظهر البدني.

المحامل

بالنسبة لهذا التصميم بالذات ، فإن أحد أبرز الاختلافات هو اختيار محامل الدليل الخطي. على الرغم من أن إعادة تدوير محامل الكرة تستخدم في كل من أنظمة المرحلة على غرانت و IgM ، فإن نظام IGM يجعل من الممكن دمج محامل أكبر وأكثر صلابة في التصميم دون زيادة ارتفاع المحور. نظرًا لأن تصميم IgM يعتمد على الجرانيت كقاعدة ، على عكس قاعدة مكونة منفصلة ، من الممكن استعادة بعض العقارات الرأسية التي يمكن أن تستهلكها قاعدة آلية ، وملء هذه المساحة بشكل أساسي مع محامل أكبر مع تقليل ارتفاع النقل الكلي فوق الجرانيت.

صلابة

إن استخدام المحامل الأكبر في تصميم IgM له تأثير عميق على الصلابة الزاوية. في حالة المحور السفلي للتجسد العريض (Y) ، يوفر محلول IGM أكثر من 40 ٪ من صلابة لفة ، و 30 ٪ من تصلب الملعب ونسبة 20 ٪ من الصلابة أكثر من التصميم المقابل للمرحلة على غرانايت. وبالمثل ، يوفر جسر IgM زيادة بأربعة أضعاف في صلابة لفة ، ومضاعفة صلابة الملعب وأكثر من 30 ٪ من تصلب ياو أكبر من نظيره على المسرح. تعتبر الصلابة الزاوية العالية مفيدة لأنها تساهم بشكل مباشر في تحسين الأداء الديناميكي ، وهو مفتاح تمكين إنتاجية أعلى للماكينة.

سعة التحميل

تتيح محامل حل IgM الأكبر سعة حمولة أعلى بكثير من حل المرحلة على غرانيت. على الرغم من أن المحور الأساسي PRO560LM لحل المرحلة على غرانيت لديه قدرة تحميل تبلغ 150 كجم ، إلا أن محلول IGM المقابل يمكن أن يستوعب حمولة 300 كجم. وبالمثل ، فإن محور جسر Pro280LM للمرحلة على المرحلة على 150 كجم ، في حين يمكن أن يحمل محور جسر محلول IgM ما يصل إلى 200 كجم.

القداس المتحرك

في حين أن المحامل الأكبر في محاور IgM الميكانيكية توفر سمات أداء زاوي أفضل وقدرة أكبر على حمل الحمل ، فإنها تأتي أيضًا مع شاحنات أكبر وأثقل. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم عربات IgM بحيث تتم إزالة بعض الميزات المعنية الضرورية لمحور المرحلة على غرانيت (ولكن غير مطلوبة بواسطة محور IgM) لزيادة صلابة جزء وتبسيط التصنيع. هذه العوامل تعني أن محور IgM لديه كتلة متحركة أكبر من محور المرحلة المقابلة على غرانايت. الجانب السلبي الذي لا جدال فيه هو أن أقصى تسارع IgM أقل ، على افتراض أن ناتج القوة المحرك لم يتغير. ومع ذلك ، في مواقف معينة ، قد تكون الكتلة المتحركة الأكبر مفيدة من منظور أن الجمود الأكبر يمكن أن يوفر مقاومة أكبر للاضطرابات ، والتي يمكن أن ترتبط بزيادة الاستقرار في الموضع.

الديناميات الهيكلية

توفر تصلب الحامل الأعلى لنظام IGM والزارة الأكثر صلابة فوائد إضافية واضحة بعد استخدام حزمة برامج تحليل العناصر المحدودة (FEA) لإجراء تحليل مشروط. في هذه الدراسة ، درسنا الرنين الأول للنقل المتحرك بسبب تأثيره على النطاق الصادر. تواجه النقل Pro560LM صدىًا عند 400 هرتز ، في حين أن عربة IgM المقابلة تواجه نفس الوضع عند 430 هرتز. يوضح الشكل 3 هذه النتيجة.

يمكن أن يعزى الرنين الأعلى لمحلول IgM ، بالمقارنة مع المرحلة التقليدية على غرانيت ، جزئياً إلى تصميم النقل والتحمل الأكثر صلابة. يجعل الرنين العالي النقل من الممكن الحصول على عرض ترددي للأقامان وبالتالي تحسين الأداء الديناميكي.

بيئة التشغيل

تكون قابلية ختم المحور إلزامية دائمًا عند وجود الملوثات ، سواء تم إنشاؤها من خلال عملية المستخدم أو الموجودة في بيئة الجهاز. حلول المرحلة على غرانيت مناسبة بشكل خاص في هذه المواقف بسبب الطبيعة المغلقة بطبيعتها للمحور. المراحل الخطية المؤيدة للسلسلة ، على سبيل المثال ، تأتي مزودة بأغراض غلاف وختام جانبية تحمي مكونات المرحلة الداخلية من التلوث إلى حد معقول. قد يتم أيضًا تكوين هذه المراحل باستخدام مساحات الطاولة الاختيارية لاكتساح الحطام من الجزء العلوي من الغلاف مع مرور المسرح. من ناحية أخرى ، فإن منصات حركة IgM مفتوحة بطبيعتها بطبيعتها ، مع تعرض المحامل والمحركات والمشفرات. على الرغم من أنها ليست مشكلة في البيئات الأنظف ، فقد يكون ذلك مشكلة عند وجود التلوث. من الممكن معالجة هذه المشكلة من خلال دمج مغزل خاص على طراز Bellows في تصميم محور IgM لتوفير الحماية من الحطام. ولكن إذا لم يتم تنفيذها بشكل صحيح ، يمكن أن تؤثر الخوار سلبًا على حركة المحور عن طريق نقل القوى الخارجية على النقل أثناء تحركه عبر مجموعة كاملة من السفر.

صيانة

قابلية الخدمة هي تمييز بين منصات حركة المرحلة على غرانت و IgM. تشتهر محاور الحركية الخطية بمتانة ، ولكن في بعض الأحيان يكون من الضروري إجراء الصيانة. بعض عمليات الصيانة بسيطة نسبيًا ويمكن تحقيقها دون إزالة أو تفكيك المحور المعني ، ولكن في بعض الأحيان يكون هناك حاجة إلى دمع أكثر شمولية. عندما تتكون منصة الحركة من مراحل منفصلة مثبتة على الجرانيت ، فإن الخدمة مهمة واضحة بشكل معقول. أولاً ، قم بإزالة المسرح من الجرانيت ، ثم قم بإجراء أعمال الصيانة اللازمة وقم بإعادة تشغيلها. أو ببساطة استبدالها بمرحلة جديدة.

يمكن أن تكون حلول IGM في بعض الأحيان أكثر تحديا عند إجراء الصيانة. على الرغم من أن استبدال مسار مغناطيس واحد للمحرك الخطي أمر بسيط للغاية في هذه الحالة ، إلا أن الصيانة والإصلاحات الأكثر تعقيدًا غالبًا ما تتضمن تفكيك العديد من المكونات أو جميع المكونات التي تضم المحور ، والتي تستغرق وقتًا أطول عندما يتم تركيب المكونات مباشرة على الجرانيت. من الصعب أيضًا إعادة تنظيم المحاور المستندة إلى الجرانيت لبعضها البعض بعد إجراء الصيانة-وهي مهمة أكثر وضوحًا مع مراحل منفصلة.

الجدول 1. ملخص للاختلافات التقنية الأساسية بين حلول المرحلة الميكانيكية على غرانت و IGM.

المقارنة الاقتصادية

على الرغم من أن التكلفة المطلقة لأي نظام للحركة ستختلف بناءً على عدة عوامل بما في ذلك طول السفر ، ودقة المحور ، وقدرة الحمل ، والقدرات الديناميكية ، تشير المقارنات النسبية لأنظمة IgM المماثلة وأنظمة الحركة على غرانت التي أجريت في هذه الدراسة إلى أن محاليل IGM قادرة على تقديم حركة متوسطة الدقة بتكاليف أقل من المرحلة.

تتألف دراستنا الاقتصادية من ثلاثة مكونات تكلفة أساسية: أجزاء الآلات (بما في ذلك كل من الأجزاء المصنعة والمكونات المشتراة) ، وتجميع الجرانيت ، والعمل والنفقات العامة.

أجزاء الآلة

يوفر حل IgM وفورات جديرة بالملاحظة على حل على مرحلة جرانيت من حيث أجزاء الماكينة. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى افتقار IGM إلى قواعد المرحلة المعقدة على محاور Y و X ، والتي تضيف التعقيد والتكلفة إلى حلول المرحلة على غرانايت. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعزى وفورات التكاليف إلى التبسيط النسبي للأجزاء الأخرى المعنية على محلول IgM ، مثل العربات المتحركة ، والتي يمكن أن تحتوي على ميزات أبسط وتحملات أكثر استرخاء إلى حد ما عند تصميمها للاستخدام في نظام IGM.

تجمعات الجرانيت

على الرغم من أن مجموعات الجسر القاعدة للجرانيت في كل من أنظمة IgM و stage-on-granite يبدو أن لها عامل شكل مماثل ومظهر ، فإن مجموعة الجرانيت IgM أكثر تكلفة بشكل هامشي. وذلك لأن الجرانيت في محلول IgM يأخذ مكان قواعد المرحلة المعنية في المحلول على مرحلة الجرانايت ، والذي يتطلب من الجرانيت أن يكون له موارد أكثر تشددًا بشكل عام في المناطق الحرجة ، وحتى الميزات الإضافية ، مثل القطع المقدمة و/أو إدراج الفولاذ الملولبة ، على سبيل المثال. ومع ذلك ، في دراسة الحالة لدينا ، يكون التعقيد المضافة لهيكل الجرانيت أكثر من تعويضه عن طريق التبسيط في أجزاء الماكينة.

العمل والنفقات العامة

بسبب العديد من أوجه التشابه في تجميع واختبار كل من أنظمة IGM والمرحلة على غرانايت ، لا يوجد فرق كبير في تكاليف العمالة والنفقات العامة.

بمجرد الجمع بين كل عوامل التكلفة هذه ، يكون حل IGM الميكانيكي المحدد الذي تم فحصه في هذه الدراسة أقل تكلفة بنسبة 15 ٪ تقريبًا من الحل الميكانيكي ، المرحلة على غرانت.

بطبيعة الحال ، فإن نتائج التحليل الاقتصادي لا تعتمد فقط على سمات مثل طول السفر والدقة وقدرة الحمل ، ولكن أيضًا على عوامل مثل اختيار المورد الجرانيت. بالإضافة إلى ذلك ، من الحكمة النظر في تكاليف الشحن والخدمات اللوجستية المرتبطة بشراء هيكل الجرانيت. مفيد بشكل خاص لأنظمة الجرانيت الكبيرة جدًا ، على الرغم من أنه صحيح بالنسبة لجميع الأحجام ، فإن اختيار مورد جرانيت مؤهل على مقربة من موقع مجموعة النظام النهائي يمكن أن يساعد في تقليل التكاليف أيضًا.

تجدر الإشارة أيضًا إلى أن هذا التحليل لا يعتبر تكاليف ما بعد التنفيذ. على سبيل المثال ، افترض أنه يصبح من الضروري خدمة نظام الحركة عن طريق إصلاح أو استبدال محور الحركة. يمكن خدمة نظام المرحلة على غرانيت عن طريق إزالة وإصلاح/استبدال المحور المصاب. بسبب التصميم الأكثر وحدات على غرار المرحلة ، يمكن القيام بذلك بسهولة وسرعة نسبية ، على الرغم من ارتفاع تكلفة النظام الأولي. على الرغم من أنه يمكن الحصول على أنظمة IGM بشكل عام بتكلفة أقل من نظرائها على مرحلة من الأنظمة ، إلا أنها قد تكون أكثر صعوبة في تفكيكها والخدمة بسبب الطبيعة المتكاملة للبناء.

خاتمة

من الواضح أن كل نوع من تصميم منصة الحركة-المرحلة على غرانت و IgM-يمكن أن يقدم فوائد مميزة. ومع ذلك ، ليس من الواضح دائمًا ما هو الخيار الأكثر مثالية لتطبيق حركة معين. لذلك ، من المفيد إلى حد كبير الشراكة مع مورد أنظمة الحركة وأتمتة متمرس ، مثل Aerotech ، الذي يوفر نهجًا استشاريًا يركز بشكل واضح على التطبيق لاستكشاف وتوفير رؤية قيمة لبدائل الحلول لتطبيقات التحكم في الحركة وأتمتة التحدي. ليس فقط فهم الفرق بين هذين النوعين من حلول الأتمتة ، ولكن أيضًا الجوانب الأساسية للمشكلات التي يتعين عليهم حلها ، هو المفتاح الأساسي للنجاح في اختيار نظام الحركة الذي يعالج كل من الأهداف الفنية والمالية للمشروع.

من Aerotech.