Ang Kalainan Tali sa Stage-on-Granite ug Integrated Granite Motion Systems

Ang pagpili sa labing angay nga granite-based linear motion platform para sa usa ka gihatag nga aplikasyon nagdepende sa daghang mga hinungdan ug mga variable. Importante nga mailhan nga ang matag aplikasyon adunay kaugalingon nga talagsaon nga hugpong sa mga kinahanglanon nga kinahanglan masabtan ug unahon aron makab-ot ang usa ka epektibo nga solusyon sa mga termino sa usa ka motion platform.

Usa sa mas kaylap nga solusyon naglakip sa pag-mount sa discrete positioning stages ngadto sa granite structure. Laing komon nga solusyon mao ang pag-integrate sa mga components nga naglangkob sa axes of motion direkta ngadto sa granite mismo. Ang pagpili tali sa stage-on-granite ug integrated-granite motion (IGM) platform usa sa mga naunang desisyon nga himoon sa proseso sa pagpili. Adunay klaro nga kalainan tali sa duha ka klase sa solusyon, ug siyempre ang matag usa adunay kaugalingong merito — ug mga pasidaan — nga kinahanglan nga masabtan ug tagdon pag-ayo.

Aron makahatag og mas maayong pagsabot niining proseso sa paghimo og desisyon, among gisusi ang mga kalainan tali sa duha ka pundamental nga linear motion platform designs — usa ka tradisyonal nga stage-on-granite solution, ug usa ka IGM solution — gikan sa teknikal ug pinansyal nga mga perspektibo sa porma sa usa ka mechanical-bearing case study.

Kaagi

Aron masusi ang mga pagkaparehas ug kalainan tali sa mga sistema sa IGM ug sa tradisyonal nga mga sistema sa stage-on-granite, naghimo kami og duha ka disenyo sa test-case:

• Mekanikal nga bearing, stage-on-granite
• Mekanikal nga bearing, IGM

Sa duha ka kaso, ang matag sistema gilangkoban sa tulo ka axes of motion. Ang Y axis nagtanyag og 1000 mm nga travel ug nahimutang sa base sa granite structure. Ang X axis, nga nahimutang sa bridge sa assembly nga adunay 400 mm nga travel, nagdala sa vertical Z-axis nga adunay 100 mm nga travel. Kini nga kahikayan girepresentahan sa pictographically.

Para sa disenyo sa stage-on-granite, among gipili ang usa ka PRO560LM wide-body stage para sa Y axis tungod sa mas dako nga kapasidad sa pagdala sa karga, nga komon sa daghang mga aplikasyon sa paglihok gamit kini nga "Y/XZ split-bridge" nga kahikayan. Para sa X axis, among gipili ang usa ka PRO280LM, nga kasagarang gigamit isip bridge axis sa daghang mga aplikasyon. Ang PRO280LM nagtanyag og praktikal nga balanse tali sa footprint niini ug sa abilidad niini sa pagdala og Z axis nga adunay customer payload.

Para sa mga disenyo sa IGM, among gisundog pag-ayo ang mga pundamental nga konsepto sa disenyo ug mga layout sa mga axe sa ibabaw, diin ang pangunang kalainan mao nga ang mga axe sa IGM direktang gitukod sa istruktura sa granite, ug busa kulang sa mga base sa machined-component nga anaa sa mga disenyo sa stage-on-granite.

Komon sa duha ka disenyo ang Z axis, nga gipili nga usa ka PRO190SL ball-screw-driven stage. Kini usa ka sikat kaayo nga axis nga gamiton sa bertikal nga oryentasyon sa usa ka taytayan tungod sa dako nga kapasidad sa karga ug medyo gamay nga porma niini.

Gipakita sa Figure 2 ang espesipikong stage-on-granite ug IGM systems nga gitun-an.

Teknikal nga Pagtandi

Ang mga sistema sa IGM gidisenyo gamit ang lainlaing mga teknik ug mga sangkap nga parehas sa mga makita sa tradisyonal nga mga disenyo sa stage-on-granite. Tungod niini, adunay daghang teknikal nga mga kabtangan nga parehas tali sa mga sistema sa IGM ug mga sistema sa stage-on-granite. Sa laing bahin, ang pag-integrate sa mga axes of motion direkta ngadto sa istruktura sa granite nagtanyag og daghang mga kinaiya nga nagpalahi sa mga sistema sa IGM gikan sa mga sistema sa stage-on-granite.

Hinungdan sa Porma

Tingali ang labing klaro nga pagkaparehas magsugod sa pundasyon sa makina — ang granite. Bisan kung adunay mga kalainan sa mga bahin ug mga tolerance tali sa stage-on-granite ug IGM nga mga disenyo, ang kinatibuk-ang sukod sa granite base, risers ug bridge parehas. Kini panguna tungod kay ang nominal ug limit travels parehas tali sa stage-on-granite ug IGM.

Konstruksyon

Ang kakulang sa mga machined-component axis base sa disenyo sa IGM naghatag ug pipila ka mga bentaha kon itandi sa mga solusyon sa stage-on-granite. Sa partikular, ang pagkunhod sa mga component sa structural loop sa IGM makatabang sa pagdugang sa kinatibuk-ang axis stiffness. Gitugotan usab niini ang mas mubo nga distansya tali sa granite base ug sa ibabaw nga nawong sa carriage. Niining partikular nga case study, ang disenyo sa IGM nagtanyag ug 33% nga mas ubos nga gitas-on sa work surface (80 mm kon itandi sa 120 mm). Dili lang kay kini nga mas gamay nga gitas-on sa pagtrabaho nagtugot sa mas compact nga disenyo, apan gipakunhod usab niini ang mga offset sa makina gikan sa motor ug encoder ngadto sa workpoint, nga miresulta sa pagkunhod sa mga sayop sa Abbe ug busa gipauswag ang performance sa pagposisyon sa workpoint.

Mga Komponente sa Axis

Kon atong tan-awon pag-ayo ang disenyo, ang mga solusyon sa stage-on-granite ug IGM adunay pipila ka importanteng sangkap, sama sa linear motors ug position encoders. Ang komon nga pagpili sa forcer ug magnet track mosangpot sa parehas nga kapasidad sa force-output. Ingon man usab, ang paggamit sa parehas nga encoders sa duha ka disenyo naghatag og parehas nga maayong resolusyon para sa positioning feedback. Tungod niini, ang linear accuracy ug repeatability performance dili kaayo lahi tali sa stage-on-granite ug IGM solutions. Ang parehas nga component layout, lakip ang bearing separation ug tolerance, mosangpot sa parehas nga performance sa mga geometric error motions (ie, horizontal ug vertical straightness, pitch, roll ug yaw). Sa katapusan, ang mga supporting elements sa duha ka disenyo, lakip ang cable management, electrical limits ug hardstops, parehas ra sa function, bisan kung kini mahimong magkalahi sa pisikal nga panagway.

Mga bearings

Alang niining partikular nga disenyo, usa sa labing talagsaong kalainan mao ang pagpili sa linear guide bearings. Bisan tuod ang recirculating ball bearings gigamit sa parehong stage-on-granite ug IGM systems, ang IGM system naghimo niini nga posible nga ilakip ang mas dagko ug mas gahi nga mga bearings sa disenyo nga dili madugangan ang gitas-on sa pagtrabaho sa axis. Tungod kay ang disenyo sa IGM nagsalig sa granite isip base niini, sukwahi sa usa ka lahi nga machined-component base, posible nga mabawi ang pipila sa bertikal nga real estate nga unta gigamit sa usa ka machined base, ug pun-on kini nga wanang og mas dagkong mga bearings samtang gipakunhod gihapon ang kinatibuk-ang gitas-on sa carriage ibabaw sa granite.

Katig-a

Ang paggamit sa mas dagkong mga bearings sa disenyo sa IGM adunay dakong epekto sa angular stiffness. Sa kaso sa wide-body lower axis (Y), ang solusyon sa IGM nagtanyag og kapin sa 40% nga mas dakong roll stiffness, 30% nga mas dakong pitch stiffness ug 20% ​​nga mas dakong yaw stiffness kaysa sa katugbang nga stage-on-granite design. Sa susama, ang bridge sa IGM nagtanyag og upat ka pilo nga pagtaas sa roll stiffness, doble sa pitch stiffness ug kapin sa 30% nga mas dakong yaw stiffness kaysa sa stage-on-granite counterpart niini. Ang mas taas nga angular stiffness mapuslanon tungod kay kini direktang nakatampo sa gipauswag nga dynamic performance, nga mao ang yawe sa pagpahimo sa mas taas nga machine throughput.

Kapasidad sa Pagkarga

Ang mas dagkong mga bearings sa IGM solution nagtugot sa mas taas nga kapasidad sa payload kaysa sa stage-on-granite solution. Bisan tuod ang base-axis sa PRO560LM sa stage-on-granite solution adunay kapasidad sa pagkarga nga 150 kg, ang katugbang nga IGM solution maka-accommodate og 300 kg nga payload. Sa susama, ang PRO280LM bridge axis sa stage-on-granite makasuporta og 150 kg, samtang ang bridge axis sa IGM solution makadala hangtod sa 200 kg.

Naglihok nga Misa

Samtang ang mas dagkong mga bearings sa mechanical-bearing IGM axes nagtanyag og mas maayong angular performance attributes ug mas dakong load-carrying capacity, kini adunay usab mas dagko ug mas bug-at nga mga trak. Dugang pa, ang mga IGM carriage gidisenyo aron ang pipila ka machined features nga gikinahanglan sa usa ka stage-on-granite axis (apan dili gikinahanglan sa usa ka IGM axis) gikuha aron madugangan ang pagkagahi sa parte ug mapasimple ang paggama. Kini nga mga hinungdan nagpasabot nga ang IGM axis adunay mas dako nga moving mass kaysa sa katugbang nga stage-on-granite axis. Usa ka dili malalis nga disbentaha mao nga ang maximum acceleration sa IGM mas ubos, kon ang motor force output wala mausab. Apan, sa pipila ka mga sitwasyon, ang mas dako nga moving mass mahimong mapuslanon gikan sa perspektibo nga ang mas dako nga inertia niini makahatag og mas dako nga resistensya sa mga kagubot, nga mahimong may kalabutan sa dugang nga in-position stability.

Dinamika sa Istruktura

Ang mas taas nga bearing stiffness ug mas rigid carriage sa IGM system naghatag og dugang nga mga benepisyo nga makita human sa paggamit sa finite-element analysis (FEA) software package aron paghimo og modal analysis. Niini nga pagtuon, among gisusi ang unang resonance sa naglihok nga carriage tungod sa epekto niini sa servo bandwidth. Ang PRO560LM carriage nakasugat og resonance sa 400 Hz, samtang ang katugbang nga IGM carriage nakasinati sa samang mode sa 430 Hz. Gipakita sa Figure 3 kini nga resulta.

Ang mas taas nga resonance sa IGM solution, kon itandi sa tradisyonal nga stage-on-granite, mahimong ikapasangil sa bahin sa mas gahi nga carriage ug bearing design. Ang mas taas nga carriage resonance naghimo niini nga posible nga adunay mas dako nga servo bandwidth ug busa gipauswag ang dynamic performance.

Palibot sa Operasyon

Ang axis sealability halos kanunay nga kinahanglanon kung adunay mga kontaminante, kini man namugna pinaagi sa proseso sa tiggamit o anaa sa palibot sa makina. Ang mga solusyon sa stage-on-granite labi nga angay niini nga mga sitwasyon tungod sa kinaiyanhon nga sirado nga kinaiya sa axis. Ang mga linear stage sa PRO-series, pananglitan, adunay mga hardcover ug side seal nga nanalipod sa mga internal nga sangkap sa stage gikan sa kontaminasyon sa makatarunganon nga sukod. Kini nga mga stage mahimo usab nga i-configure gamit ang opsyonal nga mga tabletop wiper aron mawagtang ang mga debris gikan sa ibabaw nga hardcover samtang ang stage moagi. Sa laing bahin, ang mga IGM motion platform kinaiyanhon nga bukas sa kinaiyahan, nga ang mga bearings, motor ug encoders makita. Bisan kung dili usa ka isyu sa mas limpyo nga mga palibot, kini mahimong problema kung adunay kontaminasyon. Posible nga masulbad kini nga isyu pinaagi sa paglakip sa usa ka espesyal nga bellows-style way-cover sa usa ka disenyo sa axis sa IGM aron makahatag proteksyon gikan sa mga debris. Apan kung dili ipatuman sa husto, ang bellows mahimong negatibo nga makaimpluwensya sa paglihok sa axis pinaagi sa paghatag og mga eksternal nga pwersa sa carriage samtang kini naglihok sa tibuuk nga range sa pagbiyahe niini.

Pagmentinar

Ang pagka-magamit sa serbisyo usa ka kalainan tali sa stage-on-granite ug IGM motion platforms. Ang linear-motor axes nailhan tungod sa ilang kalig-on, apan usahay gikinahanglan ang pagmentinar. Ang pipila ka mga operasyon sa pagmentinar medyo yano ug mahimo nga dili tangtangon o i-disassemble ang axis nga gikuwestiyon, apan usahay gikinahanglan ang mas hingpit nga pagguba. Kung ang motion platform gilangkoban sa mga discrete stages nga gibutang sa granite, ang pagmentinar usa ka medyo sayon ​​nga buluhaton. Una, i-dismount ang stage gikan sa granite, dayon buhata ang gikinahanglan nga maintenance work ug i-mount kini pag-usab. O, ilisan lang kini og bag-ong stage.

Ang mga solusyon sa IGM usahay mas mahagiton kon mag-mentinar. Bisan tuod ang pag-ilis sa usa ka magnet track sa linear motor sayon ​​ra kaayo niini nga kaso, ang mas komplikado nga pagmentinar ug pag-ayo kasagaran naglakip sa hingpit nga pag-disassemble sa daghan o tanan nga mga sangkap nga naglangkob sa axis, nga mas makagugol sa oras kon ang mga sangkap direktang gi-mount sa granite. Mas lisud usab ang pag-realign sa mga granite-based axes sa usag usa human sa pag-mentinar — usa ka buluhaton nga mas prangka kon adunay mga discrete stages.

Talaan 1. Usa ka katingbanan sa sukaranang teknikal nga kalainan tali sa mechanical-bearing stage-on-granite ug IGM nga mga solusyon.

Pagtandi sa Ekonomiya

Samtang ang hingpit nga gasto sa bisan unsang sistema sa paglihok managlahi base sa daghang mga hinungdan lakip ang gitas-on sa pagbiyahe, katukma sa axis, kapasidad sa pagkarga ug dinamikong kapabilidad, ang relatibong pagtandi sa susamang mga sistema sa paglihok sa IGM ug stage-on-granite nga gihimo niini nga pagtuon nagsugyot nga ang mga solusyon sa IGM makahimo sa pagtanyag og medium- hangtod sa taas nga katukma sa paglihok sa kasarangan nga mas ubos nga gasto kaysa sa ilang mga katugbang sa stage-on-granite.

Ang among pagtuon sa ekonomiya gilangkoban sa tulo ka sukaranang mga sangkap sa gasto: mga piyesa sa makina (lakip ang mga gigama nga piyesa ug gipalit nga mga sangkap), ang pag-assemble sa granite, ug ang trabaho ug overhead.

Mga Piyesa sa Makina

Ang solusyon sa IGM nagtanyag og dakong tipig kon itandi sa solusyon sa stage-on-granite kon bahin sa mga piyesa sa makina. Kini tungod sa kakulang sa IGM sa komplikado nga pagkagama nga mga base sa entablado sa Y ug X axes, nga nagdugang sa pagkakomplikado ug gasto sa mga solusyon sa stage-on-granite. Dugang pa, ang pagdaginot sa gasto mahimong ikapasangil sa relatibong pagpasimple sa ubang mga piyesa sa makina sa solusyon sa IGM, sama sa mga naglihok nga karwahe, nga mahimong adunay mas simple nga mga bahin ug medyo mas relaks nga mga tolerance kung gidisenyo alang sa paggamit sa usa ka sistema sa IGM.

Mga Asembliya sa Granite

Bisan tuod ang granite base-riser-bridge assemblies sa IGM ug stage-on-granite systems daw adunay parehas nga porma ug hitsura, ang IGM granite assembly medyo mas mahal. Kini tungod kay ang granite sa IGM solution mipuli sa machined stage bases sa stage-on-granite solution, nga nagkinahanglan sa granite nga adunay mas hugot nga tolerances sa mga kritikal nga rehiyon, ug bisan sa dugang nga mga bahin, sama sa extruded cuts ug/o threaded steel inserts, pananglitan. Bisan pa, sa among case study, ang dugang nga pagkakomplikado sa istruktura sa granite labaw pa sa nabayran sa pagpasimple sa mga piyesa sa makina.

Trabaho ug Gasto

Tungod sa daghang pagkaparehas sa pag-assemble ug pagsulay sa IGM ug stage-on-granite systems, walay dakong kalainan sa gasto sa trabaho ug overhead.

Kung kining tanan nga mga hinungdan sa gasto gihiusa, ang piho nga solusyon sa mechanical-bearing IGM nga gisusi niini nga pagtuon gibana-bana nga 15% nga mas barato kaysa sa mechanical-bearing, stage-on-granite nga solusyon.

Siyempre, ang mga resulta sa pag-analisar sa ekonomiya dili lamang nagdepende sa mga hiyas sama sa gitas-on sa pagbiyahe, katukma ug kapasidad sa pagkarga, apan usab sa mga hinungdan sama sa pagpili sa supplier sa granite. Dugang pa, maalamon nga tagdon ang mga gasto sa pagpadala ug logistik nga nalangkit sa pagpalit sa usa ka istruktura sa granite. Ilabi na nga makatabang alang sa dagkong mga sistema sa granite, bisan kung tinuod alang sa tanan nga gidak-on, ang pagpili sa usa ka kwalipikado nga supplier sa granite nga mas duol sa lokasyon sa katapusang pag-assemble sa sistema makatabang usab sa pagpakunhod sa mga gasto.

Kinahanglan usab nga matikdan nga kini nga pagtuki wala magkonsiderar sa mga gasto pagkahuman sa implementasyon. Pananglitan, pananglit kinahanglan nga serbisyohan ang sistema sa paglihok pinaagi sa pag-ayo o pag-ilis sa usa ka axis sa paglihok. Ang usa ka stage-on-granite nga sistema mahimong serbisyohan pinaagi sa pagtangtang ug pag-ayo/pag-ilis sa apektadong axis. Tungod sa mas modular nga disenyo sa istilo sa stage, mahimo kini nga medyo dali ug paspas, bisan pa sa mas taas nga gasto sa inisyal nga sistema. Bisan kung ang mga sistema sa IGM sa kasagaran makuha sa mas ubos nga gasto kaysa sa ilang mga katugbang sa stage-on-granite, mahimo kini nga mas lisud nga i-disassemble ug serbisyohan tungod sa integrated nga kinaiya sa konstruksyon.

Konklusyon

Klaro nga ang matag klase sa disenyo sa plataporma sa paglihok — stage-on-granite ug IGM — makahatag og managlahing benepisyo. Bisan pa, dili kanunay klaro kung hain ang labing sulundon nga kapilian alang sa usa ka partikular nga aplikasyon sa paglihok. Busa, dako kaayo ang kaayohan nga makig-partner sa usa ka eksperyensiyado nga supplier sa mga sistema sa paglihok ug automation, sama sa Aerotech, nga nagtanyag usa ka lahi nga naka-focus sa aplikasyon, konsultatibo nga pamaagi aron masusi ug makahatag og bililhong panabut sa mga alternatibo sa solusyon sa mahagiton nga mga aplikasyon sa pagkontrol sa paglihok ug automation. Ang pagsabot dili lamang sa kalainan tali niining duha ka klase sa mga solusyon sa automation, apan usab sa mga sukaranan nga aspeto sa mga problema nga kinahanglan nilang sulbaron, mao ang nagpahiping yawe sa kalampusan sa pagpili og sistema sa paglihok nga nagtubag sa teknikal ug pinansyal nga mga katuyoan sa proyekto.

Gikan sa AEROTECH.