Pemilihan platform gerakan linier berbasis granit sing paling cocog kanggo aplikasi tartamtu gumantung saka akeh faktor lan variabel. Penting banget kanggo mangerteni manawa saben aplikasi duwe syarat unik dhewe sing kudu dingerteni lan diprioritasake supaya bisa nggayuh solusi sing efektif babagan platform gerakan.
Salah sawijining solusi sing luwih umum yaiku masang tahapan posisi diskrit ing struktur granit. Solusi umum liyane yaiku nggabungake komponen sing nyusun sumbu gerakan langsung menyang granit kasebut dhewe. Milih antarane platform stage-on-granit lan platform gerakan granit terpadu (IGM) minangka salah sawijining keputusan awal sing kudu digawe ing proses pemilihan. Ana bedane sing jelas antarane loro jinis solusi kasebut, lan mesthi wae saben duwe kaluwihan dhewe - lan peringatan - sing kudu dingerteni lan ditimbang kanthi teliti.
Kanggo menehi wawasan sing luwih apik babagan proses pengambilan keputusan iki, kita ngevaluasi bedane antarane rong desain platform gerakan linier dhasar — solusi panggung-ing-granit tradisional, lan solusi IGM — saka perspektif teknis lan finansial ing wangun studi kasus bantalan mekanik.
Latar mburi
Kanggo njelajah kamiripan lan prabédan antarane sistem IGM lan sistem stage-on-granit tradisional, kita nggawe rong desain kasus uji:
- Bantalan mekanik, tahapan-ing-granit
- Bantalan mekanik, IGM
Ing kaloro kasus kasebut, saben sistem kasusun saka telung sumbu gerakan. Sumbu Y nawakake gerakan 1000 mm lan dumunung ing dasar struktur granit. Sumbu X, dumunung ing jembatan rakitan kanthi gerakan 400 mm, nggawa sumbu Z vertikal kanthi gerakan 100 mm. Susunan iki diwakili kanthi piktografi.
Kanggo desain panggung-ing-granit, kita milih panggung awak amba PRO560LM kanggo sumbu Y amarga kapasitas nggawa beban sing luwih gedhe, umum kanggo akeh aplikasi gerakan sing nggunakake susunan "jembatan pamisah Y/XZ" iki. Kanggo sumbu X, kita milih PRO280LM, sing umum digunakake minangka sumbu jembatan ing akeh aplikasi. PRO280LM nawakake keseimbangan praktis antarane jejak lan kemampuane kanggo nggawa sumbu Z kanthi muatan pelanggan.
Kanggo desain IGM, kita niru konsep desain dhasar lan tata letak sumbu ing ndhuwur kanthi rapet, kanthi bedane utama yaiku sumbu IGM dibangun langsung menyang struktur granit, lan mulane ora duwe basis komponen mesin sing ana ing desain tahap-ing-granit.
Sing umum ing loro kasus desain kasebut yaiku sumbu Z, sing dipilih dadi tahap sing digerakake dening sekrup bal PRO190SL. Iki minangka sumbu sing populer banget kanggo digunakake ing orientasi vertikal ing jembatan amarga kapasitas muatan sing akeh lan faktor bentuk sing relatif kompak.
Gambar 2 nggambarake sistem tahap-ing-granit lan IGM tartamtu sing ditliti.
Perbandingan Teknis
Sistem IGM dirancang nggunakake macem-macem teknik lan komponen sing padha karo sing ditemokake ing desain stage-on-granit tradisional. Akibate, ana akeh sifat teknis sing padha antarane sistem IGM lan sistem stage-on-granit. Kosok baline, nggabungake sumbu gerakan langsung menyang struktur granit nawakake sawetara karakteristik sing mbedakake sistem IGM saka sistem stage-on-granit.
Faktor Bentuk
Mbok menawa kamiripan sing paling jelas diwiwiti saka pondasi mesin kasebut — granit. Sanajan ana bedane fitur lan toleransi antarane desain stage-on-granit lan IGM, dimensi sakabèhé saka basis granit, riser, lan jembatan padha. Iki utamane amarga gerakan nominal lan watesan padha antarane stage-on-granit lan IGM.
Konstruksi
Kurangé basis sumbu komponen mesin ing desain IGM mènèhi kaluwihan tartamtu tinimbang solusi tahap-ing-granit. Utamane, pangurangan komponen ing loop struktural IGM mbantu nambah kekakuan sumbu sakabèhé. Iki uga ngidini jarak sing luwih cendhek antarane basis granit lan permukaan ndhuwur gerbong. Ing studi kasus khusus iki, desain IGM nawakake dhuwur permukaan kerja 33% luwih murah (80 mm dibandhingake karo 120 mm). Dhuwur kerja sing luwih cilik iki ora mung ngidini desain sing luwih kompak, nanging uga nyuda offset mesin saka motor lan encoder menyang titik kerja, sing nyebabake kesalahan Abbe sing luwih sithik lan mulane nambah kinerja posisi titik kerja.
Komponen Sumbu
Yen dideleng luwih jero babagan desain, solusi stage-on-granit lan IGM nduweni sawetara komponen kunci, kayata motor linier lan encoder posisi. Pemilihan forcer lan trek magnet sing umum ndadékaké kemampuan output gaya sing padha. Kajaba iku, nggunakake encoder sing padha ing loro desain kasebut nyedhiyakake resolusi sing apik kanggo umpan balik posisi. Akibate, akurasi linier lan kinerja pengulangan ora beda banget antarane solusi stage-on-granit lan IGM. Tata letak komponen sing padha, kalebu pamisahan bantalan lan toleransi, ndadékaké kinerja sing bisa dibandhingake babagan gerakan kesalahan geometris (yaiku, kelurusan horisontal lan vertikal, pitch, roll lan yaw). Pungkasan, elemen pendukung loro desain kasebut, kalebu manajemen kabel, watesan listrik lan hardstops, dhasare padha fungsine, sanajan bisa uga beda-beda ing tampilan fisik.
Bantalan
Kanggo desain khusus iki, salah sawijining prabédan sing paling misuwur yaiku pilihan bantalan pandhuan linier. Sanajan bantalan bal sirkulasi digunakake ing sistem tahap-ing-granit lan IGM, sistem IGM nggampangake nggabungake bantalan sing luwih gedhe lan luwih kaku menyang desain tanpa nambah dhuwur kerja sumbu. Amarga desain IGM gumantung ing granit minangka dhasare, beda karo dhasar komponen mesin sing kapisah, bisa uga ngrebut maneh sawetara real estate vertikal sing biasane digunakake dening dhasar mesin, lan intine ngisi papan iki nganggo bantalan sing luwih gedhe nalika isih nyuda dhuwur gerbong sakabèhé ing ndhuwur granit.
Kaku
Panggunaan bantalan sing luwih gedhe ing desain IGM nduweni pengaruh sing jero marang kekakuan sudut. Ing kasus sumbu ngisor awak amba (Y), solusi IGM nawakake kekakuan gulungan luwih saka 40%, kekakuan pitch 30% luwih gedhe lan kekakuan yaw 20% luwih gedhe tinimbang desain stage-on-granit sing cocog. Kajaba iku, jembatan IGM nawakake peningkatan kekakuan gulungan kaping papat, kekakuan pitch kaping pindho lan kekakuan yaw luwih saka 30% luwih gedhe tinimbang stage-on-granit. Kekakuan sudut sing luwih dhuwur iku nguntungake amarga langsung nyumbang kanggo kinerja dinamis sing luwih apik, sing dadi kunci kanggo ngaktifake throughput mesin sing luwih dhuwur.
Kapasitas Muatan
Bantalan solusi IGM sing luwih gedhe ngidini kapasitas muatan sing luwih dhuwur tinimbang solusi stage-on-granit. Sanajan sumbu dasar PRO560LM saka solusi stage-on-granit nduweni kapasitas beban 150 kg, solusi IGM sing cocog bisa nampung muatan 300 kg. Kajaba iku, sumbu jembatan PRO280LM stage-on-granit ndhukung 150 kg, dene sumbu jembatan solusi IGM bisa nggawa nganti 200 kg.
Massa sing Obah
Sanajan bantalan sing luwih gedhe ing sumbu IGM bantalan mekanik nawakake atribut kinerja sudut sing luwih apik lan kapasitas nggawa beban sing luwih gedhe, nanging uga dilengkapi truk sing luwih gedhe lan luwih abot. Kajaba iku, gerbong IGM dirancang supaya fitur mesin tartamtu sing dibutuhake kanggo sumbu tahap-ing-granit (nanging ora dibutuhake dening sumbu IGM) dicopot kanggo nambah kekakuan bagean lan nyederhanakake manufaktur. Faktor-faktor kasebut tegese sumbu IGM duwe massa obah sing luwih gedhe tinimbang sumbu tahap-ing-granit sing cocog. Kekurangane sing ora bisa dibantah yaiku akselerasi maksimum IGM luwih murah, kanthi nganggep output gaya motor ora owah. Nanging, ing kahanan tartamtu, massa obah sing luwih gedhe bisa uga migunani saka perspektif manawa inersia sing luwih gedhe bisa menehi resistensi sing luwih gedhe kanggo gangguan, sing bisa ana hubungane karo stabilitas ing posisi sing tambah.
Dinamika Struktural
Kekakuan bantalan sistem IGM sing luwih dhuwur lan gerbong sing luwih kaku menehi keuntungan tambahan sing katon sawise nggunakake paket piranti lunak analisis elemen terbatas (FEA) kanggo nindakake analisis modal. Ing panliten iki, kita nliti resonansi pertama saka gerbong sing obah amarga efek ing bandwidth servo. Gerbong PRO560LM nemoni resonansi ing 400 Hz, dene gerbong IGM sing cocog ngalami mode sing padha ing 430 Hz. Gambar 3 nggambarake asil iki.
Resonansi solusi IGM sing luwih dhuwur, yen dibandhingake karo granit tahap-ing-tradisional, bisa uga disebabake dening desain carriage lan bearing sing luwih kaku. Resonansi carriage sing luwih dhuwur ndadekake bandwidth servo luwih gedhe lan mulane kinerja dinamis luwih apik.
Lingkungan Operasi
Segel sumbu meh mesthi wajib nalika ana kontaminan, apa iku diasilake liwat proses pangguna utawa ana ing lingkungan mesin. Solusi stage-on-granit cocog banget ing kahanan iki amarga sifat sumbu sing ditutup. Tahap linier seri PRO, contone, dilengkapi hardcover lan segel sisih sing nglindhungi komponen tahap internal saka kontaminasi nganti tingkat sing cukup. Tahap iki uga bisa dikonfigurasi nganggo wiper tabletop opsional kanggo nyapu lebu saka hardcover ndhuwur nalika tahap ngliwati. Ing sisih liya, platform gerakan IGM sifate mbukak, kanthi bantalan, motor, lan encoder sing katon. Sanajan ora dadi masalah ing lingkungan sing luwih resik, iki bisa dadi masalah nalika ana kontaminasi. Masalah iki bisa diatasi kanthi nggabungake penutup dalan gaya bellow khusus menyang desain sumbu IGM kanggo menehi perlindungan saka lebu. Nanging yen ora dileksanakake kanthi bener, bellow bisa mengaruhi gerakan sumbu kanthi negatif kanthi menehi gaya eksternal ing gerbong nalika obah liwat jangkauan lengkap perjalanan.
Pangopènan
Layanan minangka pambeda antarane platform gerakan stage-on-granit lan IGM. Sumbu motor linier misuwur amarga kekuwatane, nanging kadhangkala perlu nindakake pangopènan. Operasi pangopènan tartamtu relatif prasaja lan bisa ditindakake tanpa mbusak utawa mbongkar sumbu sing dimaksud, nanging kadhangkala dibutuhake pembongkaran sing luwih tliti. Nalika platform gerakan kasusun saka tahapan diskrit sing dipasang ing granit, pangopènan minangka tugas sing cukup gampang. Kaping pisanan, copot panggung saka granit, banjur lakoni pakaryan pangopènan sing dibutuhake lan pasang maneh. Utawa, cukup ganti karo tahapan anyar.
Solusi IGM kadhangkala luwih tantangan nalika nindakake pangopènan. Sanajan ngganti trek magnet tunggal saka motor linier iku gampang banget ing kasus iki, pangopènan lan ndandani sing luwih rumit asring nglibatake mbongkar kabeh utawa kabeh komponen sing mbentuk sumbu, sing luwih mbutuhake wektu nalika komponen dipasang langsung menyang granit. Uga luwih angel kanggo nyetel maneh sumbu adhedhasar granit siji lan sijine sawise nindakake pangopènan - tugas sing luwih gampang kanthi tahapan diskrit.
Tabel 1. Ringkesan prabédan teknis dhasar antarane solusi tahap-ing-granit lan bantalan mekanik.
| Katrangan | Sistem Tahap-ing-Granit, Bantalan Mekanik | Sistem IGM, Bantalan Mekanik | |||
| Sumbu Dasar (Y) | Sumbu Kreteg (X) | Sumbu Dasar (Y) | Sumbu Kreteg (X) | ||
| Kaku Normal | Vertikal | 1.0 | 1.0 | 1.2 | 1.1 |
| Lateral | 1.5 | ||||
| Lemparan | 1.3 | 2.0 | |||
| Gulungan | 1.4 | 4.1 | |||
| Yaw | 1.2 | 1.3 | |||
| Kapasitas Muatan (kg) | 150 | 150 | 300 | 200 | |
| Massa Obah (kg) | 25 | 14 | 33 | 19 | |
| Dhuwur Meja (mm) | 120 | 120 | 80 | 80 | |
| Bisa ditutup | Sampul atos lan segel sisih menehi perlindungan saka lebu sing mlebu ing sumbu. | IGM biasane desain mbukak. Penyegelan mbutuhake tambahan tutup bellow utawa sing padha. | |||
| Layanan | Tahap komponen bisa dicopot lan gampang diservis utawa diganti. | Kapak wis dipasang ing struktur granit, saengga perawatan luwih angel. | |||
Perbandingan Ekonomi
Sanajan biaya absolut saka sistem gerakan apa wae bakal beda-beda adhedhasar sawetara faktor kalebu dawa perjalanan, presisi sumbu, kapasitas beban, lan kemampuan dinamis, perbandingan relatif saka sistem gerakan IGM lan tahapan-ing-granit sing analog sing ditindakake ing panliten iki nuduhake yen solusi IGM bisa nawakake gerakan presisi menengah nganti dhuwur kanthi biaya sing luwih murah tinimbang sistem tahapan-ing-granit.
Panliten ekonomi kita kasusun saka telung komponen biaya dhasar: bagean mesin (kalebu bagean sing diprodhuksi lan komponen sing dituku), perakitan granit, lan tenaga kerja lan overhead.
Onderdil Mesin
Solusi IGM nawakake penghematan sing signifikan tinimbang solusi tahap-ing-granit babagan bagean mesin. Iki utamane amarga IGM ora duwe basis tahap mesin sing rumit ing sumbu Y lan X, sing nambah kerumitan lan biaya kanggo solusi tahap-ing-granit. Salajengipun, penghematan biaya bisa disebabake dening penyederhanaan relatif bagean mesin liyane ing solusi IGM, kayata gerbong sing obah, sing bisa duwe fitur sing luwih prasaja lan toleransi sing luwih santai nalika dirancang kanggo digunakake ing sistem IGM.
Rakitan Granit
Senajan rakitan jembatan basis-riser-granit ing sistem IGM lan stage-on-granit katon duwe faktor bentuk lan tampilan sing padha, rakitan granit IGM rada luwih larang. Iki amarga granit ing solusi IGM ngganteni basis panggung mesin ing solusi stage-on-granit, sing mbutuhake granit duwe toleransi sing luwih ketat ing wilayah kritis, lan malah fitur tambahan, kayata potongan ekstrusi lan/utawa sisipan baja berulir, contone. Nanging, ing studi kasus kita, kerumitan tambahan saka struktur granit luwih saka diimbangi dening penyederhanaan ing bagean mesin.
Tenaga Kerja lan Biaya Overhead
Amarga akeh kamiripan ing perakitan lan pengujian sistem IGM lan stage-on-granit, ora ana bedane sing signifikan ing biaya tenaga kerja lan overhead.
Sawise kabeh faktor biaya iki digabungake, solusi IGM bantalan mekanik spesifik sing ditliti ing panliten iki kira-kira 15% luwih murah tinimbang solusi bantalan mekanik, tahap-ing-granit.
Mesthi wae, asil analisis ekonomi ora mung gumantung marang atribut kayata dawa perjalanan, presisi lan kapasitas beban, nanging uga marang faktor-faktor kayata pemilihan pemasok granit. Kajaba iku, luwih becik nimbang biaya pengiriman lan logistik sing ana gandhengane karo pengadaan struktur granit. Utamane migunani kanggo sistem granit sing gedhe banget, sanajan bener kanggo kabeh ukuran, milih pemasok granit sing mumpuni ing cedhak lokasi perakitan sistem pungkasan uga bisa mbantu nyuda biaya.
Perlu uga dicathet yen analisis iki ora nimbang biaya pasca-implementasi. Contone, umpamane perlu kanggo nglayani sistem gerakan kanthi ndandani utawa ngganti sumbu gerakan. Sistem panggung-ing-granit bisa dilayani kanthi mung mbusak lan ndandani/ngganti sumbu sing kena pengaruh. Amarga desain gaya panggung sing luwih modular, iki bisa ditindakake kanthi relatif gampang lan cepet, sanajan biaya sistem awal luwih dhuwur. Sanajan sistem IGM umume bisa dipikolehi kanthi biaya sing luwih murah tinimbang sistem panggung-ing-granit, sistem kasebut bisa luwih angel dibongkar lan dilayani amarga sifat konstruksi sing terintegrasi.
Dudutan
Temenan saben jinis desain platform gerakan — stage-on-granit lan IGM — bisa menehi keuntungan sing beda-beda. Nanging, ora mesthi jelas endi sing dadi pilihan sing paling ideal kanggo aplikasi gerakan tartamtu. Mulane, migunani banget kanggo kerja sama karo pemasok sistem gerakan lan otomatisasi sing berpengalaman, kayata Aerotech, sing nawakake pendekatan konsultatif sing fokus ing aplikasi kanggo njelajah lan menehi wawasan sing migunani babagan alternatif solusi kanggo aplikasi kontrol gerakan lan otomatisasi sing tantangan. Ngerteni ora mung bedane antarane rong jinis solusi otomatisasi iki, nanging uga aspek dhasar saka masalah sing kudu dirampungake, minangka kunci sukses kanggo milih sistem gerakan sing ngatasi tujuan teknis lan finansial saka proyek kasebut.
Saka AEROTECH.
Wektu kiriman: 31 Desember 2021