Y Gwahaniaeth Rhwng Systemau Symudiad Llwyfan-ar-Wenithfaen a Systemau Symudiad Gwenithfaen Integredig

Mae dewis y platfform symudiad llinol mwyaf addas sy'n seiliedig ar wenithfaen ar gyfer cymhwysiad penodol yn dibynnu ar lu o ffactorau a newidynnau. Mae'n hanfodol cydnabod bod gan bob cymhwysiad ei set unigryw ei hun o ofynion y mae'n rhaid eu deall a'u blaenoriaethu er mwyn mynd ar drywydd ateb effeithiol o ran platfform symudiad.

Mae un o'r atebion mwyaf cyffredin yn cynnwys gosod llwyfannau lleoli arwahanol ar strwythur gwenithfaen. Mae ateb cyffredin arall yn integreiddio'r cydrannau sy'n ffurfio'r echelinau symudiad yn uniongyrchol i'r gwenithfaen ei hun. Mae dewis rhwng llwyfan-ar-wenithfaen a llwyfan symudiad gwenithfaen integredig (IGM) yn un o'r penderfyniadau cynharach i'w gwneud yn y broses ddethol. Mae gwahaniaethau clir rhwng y ddau fath o ddatrysiad, ac wrth gwrs mae gan bob un ei rinweddau ei hun - a'i rybuddion - y mae angen eu deall a'u hystyried yn ofalus.

Er mwyn cynnig gwell mewnwelediad i'r broses gwneud penderfyniadau hon, rydym yn gwerthuso'r gwahaniaethau rhwng dau ddyluniad platfform symudiad llinol sylfaenol — datrysiad llwyfan-ar-wenithfaen traddodiadol, a datrysiad IGM — o safbwyntiau technegol ac ariannol ar ffurf astudiaeth achos dwyn mecanyddol.

Cefndir

Er mwyn archwilio'r tebygrwyddau a'r gwahaniaethau rhwng systemau IGM a systemau llwyfan-ar-wenithfaen traddodiadol, fe wnaethom gynhyrchu dau ddyluniad achos prawf:

• Beryn mecanyddol, llwyfan ar wenithfaen
• Bearing mecanyddol, IGM

Yn y ddau achos, mae pob system yn cynnwys tair echelin symudiad. Mae'r echelin Y yn cynnig 1000 mm o deithio ac mae wedi'i lleoli ar waelod y strwythur gwenithfaen. Mae'r echelin X, sydd wedi'i lleoli ar bont y cynulliad gyda 400 mm o deithio, yn cario'r echelin Z fertigol gyda 100 mm o deithio. Cynrychiolir y trefniant hwn yn bictograffig.

Ar gyfer y dyluniad llwyfan-ar-wenithfaen, fe wnaethom ddewis llwyfan corff llydan PRO560LM ar gyfer yr echelin Y oherwydd ei gapasiti cario llwyth mwy, sy'n gyffredin ar gyfer llawer o gymwysiadau symud gan ddefnyddio'r trefniant "pont hollt Y/XZ" hwn. Ar gyfer yr echelin X, fe wnaethom ddewis PRO280LM, a ddefnyddir yn gyffredin fel echelin bont mewn llawer o gymwysiadau. Mae'r PRO280LM yn cynnig cydbwysedd ymarferol rhwng ei ôl troed a'i allu i gario echelin Z gyda llwyth tâl cwsmer.

Ar gyfer dyluniadau'r IGM, fe wnaethom efelychu cysyniadau a chynlluniau dylunio sylfaenol yr echelinau uchod yn agos, gyda'r prif wahaniaeth yn bod echelinau'r IGM wedi'u hadeiladu'n uniongyrchol i mewn i strwythur y gwenithfaen, ac felly nid oes ganddynt y sylfeini cydrannau peiriannu sydd yn bresennol yn y dyluniadau llwyfan-ar-wenithfaen.

Yn gyffredin yn y ddau achos dylunio yw'r echelin Z, a ddewiswyd i fod yn llwyfan PRO190SL sy'n cael ei yrru gan sgriwiau pêl. Mae hon yn echelin boblogaidd iawn i'w defnyddio yn y cyfeiriadedd fertigol ar bont oherwydd ei chynhwysedd llwyth llwyth hael a'i ffactor ffurf cymharol gryno.

Mae Ffigur 2 yn dangos y systemau llwyfan-ar-wenithfaen ac IGM penodol a astudiwyd.

Cymhariaeth Dechnegol

Mae systemau IGM wedi'u cynllunio gan ddefnyddio amrywiaeth o dechnegau a chydrannau sy'n debyg i'r rhai a geir mewn dyluniadau llwyfan-ar-wenithfaen traddodiadol. O ganlyniad, mae nifer o briodweddau technegol yn gyffredin rhwng systemau IGM a systemau llwyfan-ar-wenithfaen. I'r gwrthwyneb, mae integreiddio echelinau'r symudiad yn uniongyrchol i'r strwythur gwenithfaen yn cynnig sawl nodwedd wahaniaethol sy'n gwahaniaethu systemau IGM oddi wrth systemau llwyfan-ar-wenithfaen.

Ffactor Ffurf

Efallai mai'r tebygrwydd mwyaf amlwg yw'r dechrau gyda sylfaen y peiriant — y gwenithfaen. Er bod gwahaniaethau yn y nodweddion a'r goddefiannau rhwng dyluniadau llwyfan-ar-wenithfaen ac IGM, mae dimensiynau cyffredinol sylfaen, codiadau a phont y gwenithfaen yn gyfwerth. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod y teithiau enwol a therfynol yn union yr un fath rhwng llwyfan-ar-wenithfaen ac IGM.

Adeiladu

Mae diffyg seiliau echelin cydrannau wedi'u peiriannu yn nyluniad yr IGM yn darparu rhai manteision dros atebion llwyfan-ar-wenithfaen. Yn benodol, mae'r gostyngiad mewn cydrannau yn nhdolen strwythurol yr IGM yn helpu i gynyddu anystwythder cyffredinol yr echelin. Mae hefyd yn caniatáu pellter byrrach rhwng sylfaen y wenithfaen ac wyneb uchaf y cerbyd. Yn yr astudiaeth achos benodol hon, mae dyluniad yr IGM yn cynnig uchder arwyneb gwaith 33% yn is (80 mm o'i gymharu â 120 mm). Nid yn unig y mae'r uchder gweithio llai hwn yn caniatáu dyluniad mwy cryno, ond mae hefyd yn lleihau'r gwrthbwysau peiriant o'r modur a'r amgodiwr i'r man gwaith, gan arwain at lai o wallau Abbe ac felly perfformiad lleoli man gwaith gwell.

Cydrannau Echel

Wrth edrych yn fanylach ar y dyluniad, mae'r atebion llwyfan-ar-wenithfaen ac IGM yn rhannu rhai cydrannau allweddol, megis moduron llinol ac amgodyddion safle. Mae dewis trac grym a magnet cyffredin yn arwain at alluoedd allbwn grym cyfatebol. Yn yr un modd, mae defnyddio'r un amgodyddion yn y ddau ddyluniad yn darparu datrysiad union yr un fath ar gyfer adborth lleoli. O ganlyniad, nid yw'r cywirdeb llinol a'r perfformiad ailadroddadwyedd yn wahanol iawn rhwng atebion llwyfan-ar-wenithfaen ac IGM. Mae cynllun cydrannau tebyg, gan gynnwys gwahanu a goddef berynnau, yn arwain at berfformiad cymharol o ran symudiadau gwall geometrig (h.y., sythder llorweddol a fertigol, traw, rholio a throi). Yn olaf, mae elfennau ategol y ddau ddyluniad, gan gynnwys rheoli ceblau, terfynau trydanol a stopiau caled, yn union yr un fath o ran swyddogaeth, er y gallant amrywio rhywfaint o ran ymddangosiad ffisegol.

Bearings

Ar gyfer y dyluniad penodol hwn, un o'r gwahaniaethau mwyaf nodedig yw'r dewis o berynnau canllaw llinol. Er bod berynnau pêl ailgylchu yn cael eu defnyddio mewn systemau cam-ar-wenithfaen ac IGM, mae'r system IGM yn ei gwneud hi'n bosibl ymgorffori berynnau mwy, anhyblygach yn y dyluniad heb gynyddu uchder gweithio'r echelin. Gan fod dyluniad yr IGM yn dibynnu ar y wenithfaen fel ei sylfaen, yn hytrach na sylfaen gydran wedi'i pheiriannu ar wahân, mae'n bosibl adennill rhywfaint o'r eiddo tiriog fertigol a fyddai fel arall yn cael ei ddefnyddio gan sylfaen wedi'i pheiriannu, ac yn y bôn llenwi'r gofod hwn â berynnau mwy wrth barhau i leihau uchder cyffredinol y cerbyd uwchben y wenithfaen.

Anystwythder

Mae defnyddio berynnau mwy yn nyluniad yr IGM yn cael effaith ddofn ar anystwythder onglog. Yn achos yr echelin isaf (Y) corff llydan, mae'r ateb IGM yn cynnig anystwythder rholio dros 40% yn fwy, anystwythder traw 30% yn fwy a anystwythder troelli 20% yn fwy na dyluniad llwyfan-ar-wenithfaen cyfatebol. Yn yr un modd, mae pont yr IGM yn cynnig cynnydd pedair gwaith mewn anystwythder rholio, dwbl yr anystwythder traw a mwy na 30% yn fwy o anystwythder troelli na'i gymar llwyfan-ar-wenithfaen. Mae anystwythder onglog uwch yn fanteisiol oherwydd ei fod yn cyfrannu'n uniongyrchol at berfformiad deinamig gwell, sy'n allweddol i alluogi trwybwn peiriant uwch.

Capasiti Llwyth

Mae berynnau mwy datrysiad IGM yn caniatáu capasiti llwyth llawer uwch na datrysiad llwyfan-ar-wenithfaen. Er bod gan echel sylfaen PRO560LM y datrysiad llwyfan-ar-wenithfaen gapasiti llwyth o 150 kg, gall y datrysiad IGM cyfatebol gynnwys llwyth llwyth o 300 kg. Yn yr un modd, mae echel bont PRO280LM y llwyfan-ar-wenithfaen yn cynnal 150 kg, tra gall echel bont datrysiad IGM gario hyd at 200 kg.

Symud Màs

Er bod y berynnau mwy yn echelinau IGM â berynnau mecanyddol yn cynnig priodoleddau perfformiad onglog gwell a chynhwysedd cario llwyth mwy, maent hefyd yn dod gyda lorïau mwy a thrymach. Yn ogystal, mae cerbydau IGM wedi'u cynllunio fel bod rhai nodweddion peiriannu sy'n angenrheidiol i echel llwyfan-ar-wenithfaen (ond nad ydynt yn ofynnol gan echel IGM) yn cael eu tynnu i gynyddu anystwythder y rhan a symleiddio gweithgynhyrchu. Mae'r ffactorau hyn yn golygu bod gan echel IGM fàs symudol mwy nag echel llwyfan-ar-wenithfaen gyfatebol. Anfantais ddiamheuol yw bod cyflymiad mwyaf yr IGM yn is, gan dybio nad yw allbwn grym y modur wedi newid. Ac eto, mewn rhai sefyllfaoedd, gall màs symudol mwy fod yn fanteisiol o'r safbwynt y gall ei inersia mwy ddarparu mwy o wrthwynebiad i aflonyddwch, a all gydberthyn â sefydlogrwydd cynyddol yn ei safle.

Dynameg Strwythurol

Mae anystwythder dwyn uwch a cherbyd mwy anhyblyg y system IGM yn darparu manteision ychwanegol sy'n amlwg ar ôl defnyddio pecyn meddalwedd dadansoddi elfennau meidraidd (FEA) i gynnal dadansoddiad moddol. Yn yr astudiaeth hon, archwiliwyd cyseiniant cyntaf y cerbyd symudol oherwydd ei effaith ar led band servo. Mae cerbyd PRO560LM yn dod ar draws cyseiniant ar 400 Hz, tra bod y cerbyd IGM cyfatebol yn profi'r un modd ar 430 Hz. Mae Ffigur 3 yn dangos y canlyniad hwn.

Gellir priodoli cyseiniant uwch y datrysiad IGM, o'i gymharu â llwyfan-ar-wenithfaen traddodiadol, yn rhannol i'r dyluniad cerbyd a beryn mwy anhyblyg. Mae cyseiniant cerbyd uwch yn ei gwneud hi'n bosibl cael lled band servo mwy ac felly perfformiad deinamig gwell.

Amgylchedd Gweithredu

Mae selio echelin bron bob amser yn orfodol pan fydd halogion yn bresennol, boed yn cael eu cynhyrchu trwy broses y defnyddiwr neu fel arall yn bodoli yn amgylchedd y peiriant. Mae atebion llwyfan-ar-wenithfaen yn arbennig o addas yn y sefyllfaoedd hyn oherwydd natur gaeedig gynhenid ​​yr echelin. Mae llwyfannau llinol cyfres PRO, er enghraifft, yn dod â gorchuddion caled a seliau ochr sy'n amddiffyn cydrannau mewnol y llwyfan rhag halogiad i raddau rhesymol. Gellir ffurfweddu'r llwyfannau hyn hefyd gyda sychwyr pen bwrdd dewisol i ysgubo malurion oddi ar y clawr caled uchaf wrth i'r llwyfan groesi. Ar y llaw arall, mae llwyfannau symudiad IGM yn gynhenid ​​agored eu natur, gyda'r berynnau, y moduron a'r amgodwyr yn agored. Er nad yw'n broblem mewn amgylcheddau glanach, gall hyn fod yn broblem pan fydd halogiad yn bresennol. Mae'n bosibl mynd i'r afael â'r mater hwn trwy ymgorffori gorchudd ffordd arbennig arddull megin i ddyluniad echelin IGM i ddarparu amddiffyniad rhag malurion. Ond os na chaiff ei weithredu'n gywir, gall y megin ddylanwadu'n negyddol ar symudiad yr echelin trwy roi grymoedd allanol ar y cerbyd wrth iddo symud trwy ei ystod lawn o deithio.

Cynnal a Chadw

Mae gwasanaethuedd yn wahaniaethwr rhwng llwyfannau symud cam-ar-wenithfaen ac IGM. Mae echelinau modur llinol yn adnabyddus am eu cadernid, ond weithiau mae'n dod yn angenrheidiol cynnal a chadw. Mae rhai gweithrediadau cynnal a chadw yn gymharol syml a gellir eu cyflawni heb dynnu na dadosod yr echel dan sylw, ond weithiau mae angen ei ddadosod yn fwy trylwyr. Pan fydd y llwyfan symud yn cynnwys llwyfannau arwahanol wedi'u gosod ar wenithfaen, mae cynnal a chadw yn dasg gymharol syml. Yn gyntaf, datgymalwch y llwyfan o'r wenithfaen, yna perfformiwch y gwaith cynnal a chadw angenrheidiol a'i ailosod. Neu, dim ond ei ddisodli â llwyfan newydd.

Gall atebion IGM fod yn fwy heriol weithiau wrth wneud gwaith cynnal a chadw. Er bod disodli trac magnet sengl y modur llinol yn syml iawn yn yr achos hwn, mae cynnal a chadw ac atgyweiriadau mwy cymhleth yn aml yn cynnwys dadosod llawer neu'r holl gydrannau sy'n ffurfio'r echelin yn llwyr, sy'n cymryd mwy o amser pan gaiff cydrannau eu gosod yn uniongyrchol ar wenithfaen. Mae hefyd yn anoddach ail-alinio'r echelinau sy'n seiliedig ar wenithfaen i'w gilydd ar ôl gwneud gwaith cynnal a chadw - tasg sy'n llawer symlach gyda chamau arwahanol.

Tabl 1. Crynodeb o'r gwahaniaethau technegol sylfaenol rhwng atebion llwyfan-ar-wenithfaen â dwyn mecanyddol ac IGM.

Cymhariaeth Economaidd

Er y bydd cost absoliwt unrhyw system symud yn amrywio yn seiliedig ar sawl ffactor gan gynnwys hyd teithio, cywirdeb echelin, capasiti llwyth a galluoedd deinamig, mae'r cymariaethau cymharol rhwng systemau symud IGM cyfatebol a llwyfan-ar-wenithfaen a gynhaliwyd yn yr astudiaeth hon yn awgrymu bod atebion IGM yn gallu cynnig symudiad manwl gywirdeb canolig i uchel am gostau cymharol is na'u cymheiriaid llwyfan-ar-wenithfaen.

Mae ein hastudiaeth economaidd yn cynnwys tair elfen gost sylfaenol: rhannau peiriant (gan gynnwys rhannau wedi'u gweithgynhyrchu a chydrannau wedi'u prynu), y cydosod gwenithfaen, a llafur a chostau cyffredinol.

Rhannau Peiriant

Mae datrysiad IGM yn cynnig arbedion sylweddol dros ddatrysiad llwyfan-ar-wenithfaen o ran rhannau peiriant. Mae hyn yn bennaf oherwydd diffyg seiliau llwyfan wedi'u peiriannu'n gymhleth ar echelinau Y ac X yr IGM, sy'n ychwanegu cymhlethdod a chost at y datrysiadau llwyfan-ar-wenithfaen. Ymhellach, gellir priodoli arbedion cost i symleiddio cymharol rhannau eraill wedi'u peiriannu ar y datrysiad IGM, fel y cerbydau symudol, a all fod â nodweddion symlach a goddefiannau ychydig yn fwy hamddenol pan gânt eu cynllunio i'w defnyddio mewn system IGM.

Cynulliadau Gwenithfaen

Er bod y cynulliadau sylfaen-codi-pont gwenithfaen yn y systemau IGM a llwyfan-ar-wenithfaen yn ymddangos i fod â ffactor ffurf ac ymddangosiad tebyg, mae cynulliad gwenithfaen IGM ychydig yn ddrytach. Mae hyn oherwydd bod y gwenithfaen yn y datrysiad IGM yn cymryd lle'r sylfeini llwyfan wedi'u peiriannu yn y datrysiad llwyfan-ar-wenithfaen, sy'n ei gwneud yn ofynnol i'r gwenithfaen gael goddefiannau tynnach yn gyffredinol mewn rhanbarthau critigol, a hyd yn oed nodweddion ychwanegol, fel toriadau allwthiol a/neu fewnosodiadau dur edau, er enghraifft. Fodd bynnag, yn ein hastudiaeth achos ni, mae cymhlethdod ychwanegol strwythur y gwenithfaen yn cael ei wrthbwyso'n fwy na dim gan y symleiddio mewn rhannau peiriant.

Llafur a Chostau Gorbenion

Oherwydd y tebygrwydd niferus wrth gydosod a phrofi'r systemau IGM a llwyfan-ar-wenithfaen, nid oes gwahaniaeth sylweddol mewn costau llafur a gorbenion.

Ar ôl cyfuno'r holl ffactorau cost hyn, mae'r ateb IGM dwyn mecanyddol penodol a archwiliwyd yn yr astudiaeth hon tua 15% yn llai costus na'r ateb dwyn mecanyddol, llwyfan-ar-wenithfaen.

Wrth gwrs, nid yn unig y mae canlyniadau'r dadansoddiad economaidd yn dibynnu ar briodoleddau fel hyd teithio, cywirdeb a chynhwysedd llwyth, ond hefyd ar ffactorau fel dewis y cyflenwr gwenithfaen. Yn ogystal, mae'n ddoeth ystyried y costau cludo a logisteg sy'n gysylltiedig â chaffael strwythur gwenithfaen. Yn arbennig o ddefnyddiol ar gyfer systemau gwenithfaen mawr iawn, er ei fod yn wir am bob maint, gall dewis cyflenwr gwenithfaen cymwys yn agosach at leoliad cydosodiad terfynol y system helpu i leihau costau hefyd.

Dylid nodi hefyd nad yw'r dadansoddiad hwn yn ystyried costau ôl-weithredu. Er enghraifft, tybiwch ei bod yn dod yn angenrheidiol i wasanaethu'r system symud trwy atgyweirio neu ailosod echel symud. Gellir gwasanaethu system llwyfan-ar-wenithfaen trwy dynnu ac atgyweirio/ailosod yr echel yr effeithir arni. Oherwydd y dyluniad mwy modiwlaidd o ran arddull llwyfan, gellir gwneud hyn yn gymharol hawdd a chyflym, er gwaethaf cost gychwynnol uwch y system. Er y gellir cael systemau IGM am gost is na'u cymheiriaid llwyfan-ar-wenithfaen yn gyffredinol, gallant fod yn fwy heriol i'w dadosod a'u gwasanaethu oherwydd natur integredig yr adeiladu.

Casgliad

Yn amlwg, gall pob math o ddyluniad platfform symudiad — llwyfan ar wenithfaen ac IGM — gynnig manteision penodol. Fodd bynnag, nid yw bob amser yn amlwg pa un yw'r dewis mwyaf delfrydol ar gyfer cymhwysiad symudiad penodol. Felly, mae'n fuddiol iawn partneru â chyflenwr systemau symudiad ac awtomeiddio profiadol, fel Aerotech, sy'n cynnig dull ymgynghorol sy'n canolbwyntio'n benodol ar gymhwysiad i archwilio a rhoi mewnwelediad gwerthfawr i ddewisiadau amgen i gymwysiadau rheoli symudiad ac awtomeiddio heriol. Deall nid yn unig y gwahaniaeth rhwng y ddau fath hyn o atebion awtomeiddio, ond hefyd agweddau sylfaenol y problemau y mae'n ofynnol iddynt eu datrys, yw'r allwedd sylfaenol i lwyddiant wrth ddewis system symudiad sy'n mynd i'r afael ag amcanion technegol ac ariannol y prosiect.

Gan AEROTECH.