Едноосни срещу многоосни линейни системи за движение: Как да изберем

Линеен етап с една ос премества товар в една контролирана посока, докато система за линейно движение с много оси комбинира две или повече оси, за да позиционира товара в равнина или триизмерно пространство. Разликата не е просто в броя на линейните модули. Многоосното оборудване също изисква координиран контрол, достатъчна структурна твърдост, управление на кабелите и внимателно отчитане на натрупаните грешки при позициониране.

За купувачите практическият въпрос е дали приложението се нуждае само от едно независимо движение или координирано позициониране в посоки X, Y и Z. Това ръководство сравнява основните системни структури и обяснява каква информация трябва да бъде потвърдена преди избора.

Основната разлика

Аедноосно линейно стъпалопроизвежда контролирано движение по една права траектория. В зависимост от посоката на инсталиране, този път може да бъде описан като оста X, Y или Z. Етап с една ос може да се използва за подаване, бутане, повдигане, позициониране, разпределяне или прехвърляне на детайл.

Амногоосна система за линейно движениее съвкупност от две или повече оси на движение. Осите са монтирани заедно, така че крайният инструмент, приспособлението или детайлът да могат да достигнат различни позиции в двуизмерна или триизмерна работна зона.

С други думи, многоосната система обикновено не е напълно различен тип линеен модул. Това е структура за движение, създадена чрез комбиниране на подходящо избрани оси с монтажни плочи, двигатели, сензори, кабели и контролер за движение.

Едноосна срещу многоосна система за линейно движение

Често срещани многоосни конфигурации

Система за линейно движение XY

XY система премества товар през хоризонтална равнина. Едната ос е монтирана и носена от другата, така че долната ос трябва да поддържа движещата се маса на горната ос, двигателя, монтажната плоча, детайла и инструмента. Типичните приложения включват проверка, маркиране, дозиране и позициониране на компоненти.

Система за линейно движение XZ

Система XZ съчетава хоризонтално движение с вертикално повдигане. Вертикалната ос изисква специално внимание, тъй като гравитацията непрекъснато действа върху товара. Моментът на задържане на двигателя, спирането, рискът от обратно задвижване на сферичния винт и защитата срещу неконтролирано падане трябва да бъдат взети предвид.

Система за линейно движение XYZ

Системата XYZ може да позиционира инструмент или детайл в три измерения. Подходящ е за автоматизирани задачи по сглобяване, измерване, дозиране и поставяне. Базовата ос обикновено носи най-голямата обща движеща се маса, докато горните оси трябва да останат достатъчно компактни, за да намалят инерцията и структурната деформация.

Портална система

Порталната система поддържа напречна ос от две страни и често се избира за по-широка работна зона или товар, който създава голям момент на преобръщане. Ако се използват две успоредни задвижващи оси, те трябва да останат синхронизирани, за да се предотврати накланяне, превързване или неравномерно натоварване на водача.

Фактори, които влияят върху избора на система за линейно движение

1. Необходим път на движение

Започнете с действителния процес, а не с желания брой оси. Компонент, който се движи само между две позиции, може да изисква една ос. Дозираща глава, която трябва да покрива плоска работна зона, обикновено изисква XY движение, докато процес, който също се нуждае от повдигане или регулиране на дълбочината, може да изисква XYZ движение.

2. Ефективен ход и пространство за инсталиране

Ефективният ход е използваемото движение, изисквано от приложението. Тя не е същата като общата дължина на модула. Също така трябва да се запази място за двигателя, съединителя или скоростната кутия, сензорите, маршрутизирането на кабелите и достъпа за поддръжка.

3. Натоварване, сила и момент

Не избирайте модул само по тегло на полезния товар. Изчислението трябва да включва инструменти, приспособления, горни оси, двигатели, сили на ускорение и сили на процеса. Изместеното натоварване създава моменти на наклон, накланяне или отклонение, които могат да претоварят направляващите блокове, дори когато общият полезен товар изглежда приемлив.

4. Скорост, ускорение и време на цикъл

Високото ускорение увеличава изискването за въртящ момент на двигателя и динамичното натоварване, приложено към модула. Може да е необходима по-лека структура на горната ос за бърза многоосна система. Когато приложението има дълъг ход или висока скорост на движение, трябва също да се проверят критичната скорост на сферичния винт, разположението на опората на винта и типа на задвижването.

5. Точност на позициониране и повторяемост

Точността на позициониране описва колко близо етапът достига зададената координата. Повторяемостта описва колко последователно се връща в една и съща позиция. Многоосната система трябва допълнително да контролира перпендикулярността между осите, точността на монтажната повърхност, структурната деформация и грешката при калибриране.

Следователно изборът на няколко точни едноосни модула не гарантира автоматично същата точност в централната точка на инструмента след сглобяването.

6. Работна среда

Прах, метални стружки, маслена мъгла, влага и други замърсители оказват влияние върху необходимата защитна структура. Отворените модули позволяват по-лесен достъп, докато полузатворените или затворените модули осигуряват по-добра защита за сачмено-винтовия винт и водещите компоненти. Кабелните вериги и защитата на сензора трябва да се планират на етапа на проектиране на системата.

7. Двигател и метод на управление

Приложение с една ос може да използва сравнително проста система за стъпково или серво управление. Координираната многоосна интерполация обикновено изисква съвместим контролер за движение, подходящи задвижвания и правилно конфигурирана обратна връзка. Типът на двигателя, размерите на фланеца, изискването за спирачка и разположението на енкодера трябва да бъдат потвърдени преди механичният интерфейс да бъде финализиран.

Коя структура е подходяща за вашето приложение?

Информация, необходима за избор на линеен модул

За да изберете aедноосен или многоосен линеен модул, осигурете следната информация за всяка ос:

• Изисквано разположение на осите: единична ос, XY, XZ, XYZ или портал
• Ефективен ход на всяка ос
• Хоризонтален, вертикален или наклонен монтаж
• Обща движеща се маса, включително инструменти и горни оси
• Местоположение на центъра на натоварването и всеки надвесен товар
• Необходима скорост, ускорение и време на цикъл
• Изискване за точност на позициониране и повторяемост
• Тип на двигателя, мощност и размери на фланеца
• Работна среда и необходимо заграждение
• Налично място за монтаж

Осигуряването само на ход и полезен товар често е недостатъчно за многоосна система. Чертеж на оформление, показващ ориентацията на оста, посоката на монтаж и позицията на натоварване, помага на DLY да оцени по-точно структурата.

ЧЗВ

Могат ли едноосните линейни модули да се комбинират в XY или XYZ система?

да Модулите обаче не трябва да се избират самостоятелно. Долната ос трябва да бъде оразмерена за комбинираната движеща се маса, а интерфейсът за монтиране, твърдостта, ориентацията на двигателя, сензорите и маршрутизирането на кабела трябва да бъдат планирани за цялостния монтаж.

Една многоосна система винаги ли се нуждае от серво мотори?

Не. Стъпковите двигатели може да са подходящи за някои задачи за позициониране с умерена скорост. Серво моторите обикновено се предпочитат, когато приложението изисква по-висока скорост, обратна връзка със затворен контур, по-бързо ускорение или по-взискателно координирано движение. Решението трябва да се основава на пълния профил на движение.

Коя ос трябва да бъде избрана първа в система XYZ?

Процесът на избор трябва да започне с движещия се инструмент и най-горната ос, след което да работи надолу. Всяка долна ос трябва да бъде преизчислена след добавяне на масата на всички компоненти, инсталирани над нея.

Точността на XYZ система равна ли е на точността на всеки модул?

Не е задължително. Крайната точност на точката на инструмента също се влияе от подравняването на оста, перпендикулярността, точността на монтажната повърхност, структурната деформация, разположението на обратната връзка и калибрирането.