花岗岩上阶段运动系统与花岗岩综合运动系统的区别

为特定应用选择最合适的基于花岗岩的直线运动平台取决于许多因素和变量。认识到每个应用程序都有自己独特的一组需求是至关重要的，为了在运动平台方面寻求有效的解决方案，必须理解这些需求并对其进行优先排序。

一个比较普遍的解决方案是将离散的定位阶段安装到花岗岩结亚博登录平台构上。另一种常见的解决方案是将构成运动轴的组件直接集成到花岗岩本身。在花岗岩运动平台和综合花岗岩运动(IGM)平台之间进行选择是在选择过程中较早做出的决定之一。这两种解决方案类型之间有明显的区别，当然每一种都有自己的优点和注意事项，需要仔细理解和考虑。

为了更好地理解这一决策过程，我们以机械轴承案例研究的形式，从技术和财务角度评估了两种基本的直线运动平台设计——传统的花岗岩平台方案和IGM方案之间的差异。

背景

为了探讨IGM系统和传统的花岗岩系统之间的相似性和差异，我们产生了两个测试用例设计：

• 机械轴承，花岗岩阶段
• 机械轴承,IGM

在这两种情况下，每个系统都由三个运动轴组成。Y轴提供1000毫米的行程，并位于花岗岩结构的基础上。X轴位于组件桥架上，行程400mm，承载垂直z轴，行程100mm。这种排列在图1中用象形文字表示。

对于舞台上花岗岩设计，我们为Y轴选择了一个Pro560LM宽体级，因为其负载承载能力较大，对于使用这种“Y / X-Z分裂桥”布置的许多运动应用常见。对于X轴，我们选择了一个PRO280LM，它通常用作许多应用中的桥轴。Pro280LM在其占地面积和带有客户有效载荷的Z轴之间的能力之间提供了实际平衡。

对于IGM设计，我们紧密地复制了上述轴的基本设计概念和布局，主要差异是IgM轴直接构建到花岗岩结构中，因此缺少舞台上存在的加工组件基础-Granite设计。

在两个设计情况下常见是Z轴，其被选择为Pro190SL球螺旋驱动级。这是一个非常流行的轴，以便在桥上的垂直方向上使用，因为其慷慨的有效载荷容量和相对紧凑的外形因子。

图2显示了花岗岩上的特定阶段和所研究的IGM系统。

技术比较

IGM系统的设计使用了各种技术和组件，与传统的花岗岩舞台设计类似。因此，在IGM系统和花岗岩上的阶段系统之间有许多共同的技术特性。相反，将运动轴直接集成到花岗岩结构中，可以提供几个区别IGM系统与花岗岩上的阶段系统的显著特征。

形成的因素

也许最明显的相似之处始于机器的地基——花岗岩。尽管stage-on-granite和IGM设计的特点和公差有所不同，但花岗岩底座、立管和桥梁的整体尺寸是相同的。这主要是因为在花岗岩上的阶段和IGM之间的名义行程和极限行程是相同的。

建造

IGM设计中缺少加工零件的轴基，这与花岗岩上的阶段解决方案相比具有一定的优势。亚博登录平台特别是，减少IGM结构回路中的组件有助于增加轴的整体刚度。它也允许更短的距离之间的花岗岩底座和车厢的顶面。在这个特殊的案例研究中，IGM设计的工作表面高度降低了33%(80毫米比120毫米)。这种更小的工作高度不仅允许更紧凑的设计，而且它还减少了从电机和编码器到工作点的机器偏移，从而减少阿贝误差，从而提高工作点定位性能。

轴组件

深入了解设计，舞台上花岗岩和IGM解决方案共享一些关键部件，如线性电机和位置编码器。亚博登录平台常见的防弹和磁铁轨道选择导致等效的力输出能力。同样，在两个设计中使用相同的编码器提供了用于定位反馈的相同精细的分辨率。结果，在花岗岩和IgM解决方案之间的线性精度和可重复性性能没有显着差异。亚博登录平台类似的部件布局包括轴承分离和公差，在几何误差运动方面导致了可比性的性能（即水平和垂直直线，螺距，卷和横摆）。最后，设计的支持元件包括电缆管理，电气限制和硬停机，在功能上基本上相同，尽管它们可能在稍微在物理外观中变化。

轴承

对于这种特殊的设计，最显著的差异之一是直线导轨轴承的选择。尽管再循环球轴承用于花岗岩台阶和IGM系统，但IGM系统可以在不增加轴工作高度的情况下将更大、更硬的轴承纳入设计中。因为IGM设计依赖于花岗岩作为它的基础,而不是一个单独的机械零件基地,可以回收一些垂直的房地产,否则将被加工基地,基本上填补这一空间较大的轴承,同时降低整体运输高度高于花岗岩。

刚度

在IGM设计中使用较大的轴承对角刚度有深刻的影响。在宽体下轴(Y)的情况下，IGM解决方案比相应的花岗岩上阶段设计提供了超过40%的滚动刚度、30%的俯仰刚度和20%的偏航刚度。类似地，IGM桥的横摇刚度增加了4倍，俯仰刚度增加了2倍，偏航刚度增加了30%以上。更高的角刚度是有利的，因为它直接有助于改善动态性能，这是使更高的机器吞吐量的关键。

装载能力

IGM解决方案的更大的轴承允许大大更高的有效载荷能力比舞台上的花岗岩解决方案。虽然PRO560LM基轴的阶段-花岗岩解决方案有150公斤的负载能力，对应的IGM解决方案可以容纳300公斤的负载。类似地，花岗岩平台上的PRO280LM桥轴可承载150公斤，而IGM解决方案的桥轴可承载200公斤。

移动质量

机械轴承IGM轴中的较大轴承提供更好的角度性能属性和更大的承载能力，它们也适用于更大、更重的卡车。此外，为了增加零件的刚度并简化制造，IGM车厢的设计使得花岗岩上的工作台所需的某些加工特征(但IGM轴不需要)被移除。这些因素表明，IGM轴比相应的花岗岩上阶段轴具有更大的运动质量。一个不容置疑的缺点是，假设电机力输出不变，IGM的最大加速度更低。然而，在某些情况下，更大的运动质量可能是有利的，因为其更大的惯性可以提供更大的抵抗扰动，这可以关联到增加的位置稳定性。

结构动力学

IGM系统的较高轴承刚度和更加刚性的托架提供了额外的益处，在使用有限元分析（FEA）软件包以执行模态分析后显而易见。在这项研究中，我们检查了移动托架的第一个共振，因为它对伺服带宽的影响。Pro560LM托架在400Hz处遇到共振，而相应的IgM托架在430Hz处经历相同的模式。图3示出了此结果。

与传统的花岗岩上的台阶相比，IGM解决方案的高共振部分归因于更硬的支架和轴承设计。更高的车厢共振使有可能有更大的伺服带宽，从而改善动态性能。

操作环境

当存在污染物时，无论污染物是通过用户的过程产生的，还是存在于机器的环境中，轴密封性几乎总是必须的。由于轴本身的封闭性质，花岗岩上的S亚博登录平台tage-on-granite解决方案特别适用于这些情况。例如，pro系列线性级配备精装和侧密封，以保护内部级组件免受污染到合理的程度。这些级还可以配置可选的桌面刮水器，当级通过时清除顶部精装皮上的碎屑。另一方面，IGM运动平台本质上是开放的，轴承、电机和编码器都是暴露的。虽然在清洁的环境中这不是一个问题，但当存在污染时，这可能会成为一个问题。可以通过在IGM轴设计中加入特殊的波纹管式通道盖来解决这个问题，以防止碎片的产生。但如果执行不正确，风箱可以负面影响轴的运动，通过给车厢通过其旅行的全部范围的外力。

维护

适用性是花岗岩上的阶段和IGM运动平台之间的区别。直线电机轴以其健壮性而闻名，但有时它确实成为执行维护的必要。某些维护操作相对简单，无需拆卸或拆卸所涉及的轴即可完成，但有时需要更彻底的拆卸。当运动平台由安装在花岗岩上的分立的阶段组成时，维修是一项相当简单的任务。首先，从花岗岩上卸下舞台，然后进行必要的维护工作并重新安装它。或者，简单地用一个新阶段来取代它。

在进行维亚博登录平台护时，IGM解决方案有时更具挑战性。虽然在这种情况下更换直线电机的单一磁道非常简单，但更为复杂的维护和维修往往涉及将组成轴的许多或全部部件完全拆卸，而直接将部件安装在花岗岩上则更费时。在完成维护工作后，重新排列花岗岩轴也变得更加困难——这是一项相对简单的任务。

表1。概述了花岗岩上机械承载阶段和IGM溶液之间的基本技术差异。亚博登录平台

经济比较

虽然任何运动系统的绝对成本将根据几个因素而变化，包括行程长度、轴精度、负载能力和动态能力，本研究对类似的IGM和花岗岩上的阶段运动系统进行了相对比较，结果表明，IGM解决方案能够以相对较低的成本提供中高精度运动。亚博登录平台

我们的经济研究包括三个基本的成本组成部分:机器部件(包括制造部件和采购部件)，花岗岩组装，劳动力和管理费。

机器零件

在机器部件方面，IGM解决方案比stage- in -granite解决方案提供了显著的节省。这主要是因为IGM缺少基于Y轴和X轴的复杂加工阶段，这增加了花岗岩上的阶段解决方案的复杂性和成本。亚博登录平台此外，成本节约可以归因于IGM解决方案中其他加工零件的相对简化，如移动车厢，在设计用于IGM系统时，可以具有更简单的功能和更宽松的公差。

花岗岩组装

尽管IGM系统和舞台-花岗岩系统中的花岗岩基立管-桥组件看起来具有相似的形状因素和外观，但IGM花岗岩组件的价格稍贵一些。这是因为在IGM溶液中，花岗岩取代了在花岗岩上的stage- in -granite溶液中已加工的stage底座，这要求花岗岩在关键区域通常有更严格的公差，甚至需要额外的功能，例如挤压切割和/或螺纹钢镶件。然而，在我们的案例研究中，花岗岩结构增加的复杂性被机器零件的简化所抵消。

劳动和开销

由于在装配和测试IGM和花岗岩上的阶段系统方面有许多相似之处，因此在人工和间接成本方面没有显著差异。

一旦组合所有这些成本因素，本研究中检测的特定机械轴承IgM溶液比机械轴承阶段的花岗岩溶液更低约15％。

当然，经济分析的结果不仅取决于行程长度、精度和承载能力等属性，还取决于花岗岩供应商的选择等因素。此外，慎重考虑与采购花岗岩结构相关的运输和物流成本。对于非常大的花岗岩系统尤其有用，尽管适用于所有尺寸，选择一个合格的花岗岩供应商靠近最终系统组装的位置也可以帮助最小化成本。

还应当指出，这项分析没有考虑到执行后的费用。例如，假定有必要通过修复或替换运动轴来维护运动系统。一个花岗岩平台系统可以通过简单地拆卸和修复/更换受影响的轴来维护。由于更多的模块化阶段风格设计，这可以相对容易和快速完成，尽管初始系统成本较高。尽管IGM系统的成本通常比花岗岩上的同类产品低，但由于建筑的整体性，它们在拆卸和维修方面更具挑战性。

结论

显然，每种运动平台设计 - 舞台上花岗岩和IGM - 可以提供独特的好处。但是，这并不总是明显的，这是特定运动应用的最理想选择。因此，与经验丰富的运动和自动化系统供应商（如Aerotech）提供了极大的利益，提供了一种明确的应用专注，咨询方法来探索和提供有价值的洞察解决方案挑战运动控制和自动化应用的替代方案。亚博微信vip群不仅了解这两个品种自动化解决方案之间的差异，而且还有所要求解决的问题的基本方面是选择解决项目技术和财务目标的运动系统的基本关键。亚博登录平台