Aplikazio jakin baterako granitozko mugimendu linealaren plataforma egokiena aukeratzea hainbat faktore eta aldagairen araberakoa da. Ezinbestekoa da aitortzea aplikazio bakoitzak bere eskakizun multzo berezia duela, eta eskakizun horiek ulertu eta lehenetsi egin behar direla mugimendu plataforma bati dagokionez irtenbide eraginkor bat lortzeko.
Irtenbide ohikoenetako batek granitozko egitura batean kokapen diskretuko eszenatokiak muntatzea dakar. Beste irtenbide ohiko batek mugimendu-ardatzak osatzen dituzten osagaiak zuzenean granitoan bertan integratzen ditu. Granitozko eszenatoki baten eta granitozko mugimendu integratuko (IGM) plataforma baten artean aukeratzea da hautaketa-prozesuan hartu beharreko lehenengo erabakietako bat. Bi irtenbide moten artean bereizketa argiak daude, eta, noski, bakoitzak bere abantailak —eta oharrak— ditu, arretaz ulertu eta kontuan hartu beharrekoak.
Erabakiak hartzeko prozesu honetan hobeto ulertzeko, bi mugimendu linealeko plataforma-diseinu oinarrizkoen arteko desberdintasunak ebaluatzen ditugu —granitozko eszenatoki-soluzio tradizionala eta IGM soluzioa—, bai ikuspegi teknikotik bai finantzariotik, errodamendu mekanikoen kasu-azterketa baten bidez.
Atzeko planoa
IGM sistemen eta granitozko eszenatoki tradizionalen arteko antzekotasunak eta desberdintasunak aztertzeko, bi proba-kasu diseinu sortu genituen:
- Errodamendu mekanikoa, granitozko eszenatokia
- Errodamendu mekanikoa, IGM
Bi kasuetan, sistema bakoitzak hiru mugimendu-ardatzez osatuta dago. Y ardatzak 1000 mm-ko ibilbidea eskaintzen du eta granitozko egituraren oinarrian dago. X ardatzak, muntaiaren zubian kokatua, 400 mm-ko ibilbidearekin, Z ardatz bertikala darama, 100 mm-ko ibilbidearekin. Antolamendu hau piktografikoki irudikatuta dago.
Granito gaineko eszenatokiaren diseinurako, PRO560LM gorputz zabaleko eszenatokia aukeratu genuen Y ardatzerako, karga-ahalmen handiagoa duelako, "Y/XZ zubi zatitua" antolamendu hau erabiltzen duten mugimendu-aplikazio askotan ohikoa dena. X ardatzerako, PRO280LM bat aukeratu genuen, aplikazio askotan zubi-ardatz gisa erabili ohi dena. PRO280LM-k oreka praktikoa eskaintzen du bere azaleraren eta bezeroaren karga duen Z ardatz bat eramateko duen gaitasunaren artean.
IGM diseinuetarako, goiko ardatzen oinarrizko diseinu-kontzeptuak eta -antolamenduak zehatz-mehatz errepikatu genituen, desberdintasun nagusia izanik IGM ardatzak zuzenean granitozko egituran eraikita daudela, eta, beraz, ez dituztela granitozko eszenatokiko diseinuetan dauden mekanizatutako osagaien oinarriak.
Bi diseinu kasuetan ohikoa da Z ardatza, PRO190SL bola-torloju bidezko etapa bat aukeratu zena. Ardatz hau oso ezaguna da zubi batean orientazio bertikalean erabiltzeko, bere karga-ahalmen handia eta forma-faktore nahiko trinkoa dela eta.
2. irudiak aztertutako granitozko etapa eta IGM sistema espezifikoak erakusten ditu.
Konparazio teknikoa
IGM sistemak granitozko eszenatoki tradizionaletan aurkitzen direnen antzeko hainbat teknika eta osagai erabiliz diseinatzen dira. Ondorioz, IGM sistemek eta granitozko eszenatoki sistemek propietate tekniko ugari dituzte komunean. Alderantziz, mugimendu ardatzak granitozko egituran zuzenean integratzeak IGM sistemak granitozko eszenatoki sistemetatik bereizten dituzten hainbat ezaugarri bereizgarri eskaintzen ditu.
Forma-faktorea
Agian antzekotasunik nabarmenena makinaren zimenduarekin hasten da: granitoa. Granitozko eta IGM diseinuen artean ezaugarri eta tolerantzietan desberdintasunak badaude ere, granitozko oinarriaren, altxagarrien eta zubiaren neurri orokorrak baliokideak dira. Hau batez ere granitozko eta IGM diseinuen artean ibilbide nominala eta muga berdinak direlako gertatzen da.
Eraikuntza
IGM diseinuan mekanizatutako osagaien ardatz-oinarrien faltak abantaila batzuk eskaintzen ditu granitozko eszenatokiko irtenbideekin alderatuta. Bereziki, IGMren egitura-begiztan osagaien murrizketak ardatzaren zurruntasun orokorra handitzen laguntzen du. Gainera, granitozko oinarriaren eta gurdiaren goiko gainazalaren arteko distantzia laburragoa ahalbidetzen du. Kasu-azterketa honetan, IGM diseinuak % 33 txikiagoa den lan-gainazalaren altuera eskaintzen du (80 mm 120 mm-rekin alderatuta). Lan-altuera txikiago honek diseinu trinkoagoa ahalbidetzen du ez ezik, makinaren desplazamenduak motorretik eta kodetzailetik lan-puntura murrizten ditu, eta horrek Abbe erroreak murrizten ditu eta, beraz, lan-puntuaren kokapen-errendimendua hobetzen du.
Ardatzaren osagaiak
Diseinuan sakonduz, granitozko eszenatokiko eta IGM soluzioek osagai gako batzuk partekatzen dituzte, hala nola motor linealak eta posizio kodetzaileak. Indartzaile eta iman pistaren hautaketa komunak indar-irteera gaitasun baliokideak dakartza. Era berean, bi diseinuetan kodetzaile berdinak erabiltzeak bereizmen zehatza ematen du kokapen-feedbackerako. Ondorioz, zehaztasun linealaren eta errepikagarritasunaren errendimendua ez da nabarmen desberdina granitozko eszenatokiko eta IGM soluzioen artean. Osagaien diseinu antzekoak, errodamenduen bereizketa eta tolerantzia barne, errendimendu konparagarria dakar errore geometrikoen mugimenduei dagokienez (hau da, zuzentasun horizontala eta bertikala, inklinazioa, biraketa eta bihurgunea). Azkenik, bi diseinuen euskarri elementuak, kableen kudeaketa, muga elektrikoak eta geldigailu gogorrak barne, funtsean berdinak dira funtzioan, nahiz eta itxura fisikoan alda daitezkeen.
Errodamenduak
Diseinu zehatz honetan, desberdintasun nabarmenenetako bat gida linealeko errodamenduen aukeraketa da. Granito gaineko eszenatokietan eta IGM sistemetan birzirkulazio-bolazko errodamenduak erabiltzen diren arren, IGM sistemak errodamendu handiagoak eta zurrunagoak diseinuan sartzea ahalbidetzen du, ardatzaren lan-altuera handitu gabe. IGM diseinua granitoan oinarritzen denez, mekanizatutako osagaien oinarri bereizi baten ordez, posible da mekanizatutako oinarri batek bestela hartuko lukeen espazio bertikalaren zati bat berreskuratzea, eta funtsean espazio hori errodamendu handiagoekin betetzea, granitoaren gaineko gurdiaren altuera orokorra murriztuz.
Zurruntasuna
IGM diseinuan errodamendu handiagoen erabilerak eragin handia du zurruntasun angeluarrean. Gorputz zabaleko beheko ardatzaren (Y) kasuan, IGM soluzioak % 40 baino gehiagoko errodadura-zurruntasun handiagoa, % 30 gehiagoko inklinazio-zurruntasun handiagoa eta % 20 handiagoa den okertze-zurruntasun handiagoa eskaintzen ditu granitozko eszenatokiko diseinu berdinarekin alderatuta. Era berean, IGMren zubiak laukoitza handiagoa eskaintzen du errodadura-zurruntasunean, bikoitza da inklinazio-zurruntasunean eta % 30 baino gehiagoko den okertze-zurruntasun handiagoa granitozko eszenatokiko diseinuarekin alderatuta. Zurruntasun angeluar handiagoa abantailagarria da, zuzenean laguntzen baitu errendimendu dinamikoa hobetzen, eta hori funtsezkoa da makinaren errendimendu handiagoa ahalbidetzeko.
Karga-ahalmena
IGM soluzioaren errodamendu handiagoek granitozko eszenatoki-soluzio batek baino askoz karga-ahalmen handiagoa ahalbidetzen dute. Granitozko eszenatoki-soluzioaren PRO560LM oinarrizko ardatzak 150 kg-ko karga-ahalmena badu ere, dagokion IGM soluzioak 300 kg-ko karga-ahalmena jasan dezake. Era berean, granitozko eszenatokiaren PRO280LM zubi-ardatzak 150 kg-ko karga jasaten du, eta IGM soluzioaren zubi-ardatzak, berriz, 200 kg-raino.
Masa Mugikorra
IGM ardatz mekanikoetako errodamendu handiagoek errendimendu angeluar hobeak eta karga-ahalmen handiagoa eskaintzen dituzten arren, gurdi handiago eta astunagoak ere badituzte. Gainera, IGM gurdiak granitozko ardatz batean beharrezkoak diren mekanizatutako ezaugarri batzuk (IGM ardatz batek behar ez dituenak) kentzen direla diseinatuta daude, piezaren zurruntasuna handitzeko eta fabrikazioa errazteko. Faktore horiek esan nahi dute IGM ardatzak granitozko ardatz batek baino masa mugikorragoa duela. Alde txar ukaezina da IGMaren azelerazio maximoa txikiagoa dela, motorraren indarraren irteera aldatzen ez dela suposatuz. Hala ere, egoera batzuetan, masa mugikorrago bat abantailagarria izan daiteke, bere inertzia handiagoak asalduraren aurrean erresistentzia handiagoa eman dezakeelako, eta horrek posizioan egonkortasun handiagoarekin korrelazionatu daiteke.
Egitura-dinamika
IGM sistemaren errodamendu-zurruntasun handiagoak eta gurdi zurrunagoak abantaila gehigarriak eskaintzen dituzte, elementu finituen analisi (FEA) software pakete bat erabili ondoren analisi modal bat egiteko agerikoak direnak. Ikerketa honetan, mugitzen ari den gurdiaren lehen erresonantzia aztertu dugu servoaren banda-zabaleran duen eraginagatik. PRO560LM gurdiak erresonantzia du 400 Hz-tan, eta dagokion IGM gurdiak modu bera du 430 Hz-tan. 3. irudiak emaitza hau ilustratzen du.
IGM soluzioaren erresonantzia handiagoa, granitozko eszenatoki tradizionalarekin alderatuta, neurri batean gurdi eta errodamendu diseinu zurrunagoei egotz dakieke. Gurdi erresonantzia handiago batek servo banda-zabalera handiagoa eta, beraz, errendimendu dinamiko hobea izatea ahalbidetzen du.
Ingurune eragilea
Ardatzen zigilagarritasuna ia beti derrigorrezkoa da kutsatzaileak daudenean, erabiltzailearen prozesuak sortuak izan edo makinaren ingurunean bestela daudenak. Granitozko eszenatokiko irtenbideak bereziki egokiak dira egoera hauetan, ardatzaren berez itxitako izaeragatik. PRO serieko eszenatoki linealak, adibidez, estalki gogorrak eta alboko zigiluak dituzte, eszenatokiko barne osagaiak kutsaduratik neurri egoki batean babesten dituztenak. Eszenatoki hauek mahai gaineko garbigailuekin ere konfigura daitezke, goiko estalki gogorreko hondakinak eszenatokia zeharkatzen duen bitartean garbitzeko. Bestalde, IGM mugimendu plataformak berez irekiak dira, errodamenduak, motorrak eta kodetzaileak agerian utziz. Ingurune garbiagoetan arazorik ez den arren, hau problematikoa izan daiteke kutsadura dagoenean. Arazo hau konpon daiteke hauspo berezi bat sartuz IGM ardatz diseinu batean hondakinetatik babesteko. Baina behar bezala ezartzen ez bada, hauspoak negatiboki eragin dezake ardatzaren mugimenduan, kanpoko indarrak eraginez gurdian bere ibilbide osoan zehar mugitzen den bitartean.
Mantentze-lanak
Zerbitzu-gaitasuna da granitozko eszenatokiaren eta IGM mugimendu-plataformen arteko bereizgarria. Motor linealeko ardatzak ezagunak dira sendotasunagatik, baina batzuetan mantentze-lanak egitea beharrezkoa da. Mantentze-eragiketa batzuk nahiko sinpleak dira eta ardatza kendu edo desmuntatu gabe egin daitezke, baina batzuetan desmuntaketa sakonagoa behar da. Mugimendu-plataforma granitoan muntatutako eszenatoki diskretuez osatuta dagoenean, mantentze-lanak nahiko errazak dira. Lehenik eta behin, desmuntatu eszenatokia granitotik, ondoren egin beharrezko mantentze-lanak eta berriro muntatu. Edo, besterik gabe, ordezkatu eszenatoki berri batekin.
IGM irtenbideak batzuetan erronka handiagoak izan daitezke mantentze-lanak egiterakoan. Kasu honetan, motor linealaren iman-pista bakarra ordezkatzea oso erraza den arren, mantentze-lan eta konponketa konplexuagoek ardatza osatzen duten osagai asko edo guztiak erabat desmuntatzea dakarte askotan, eta denbora gehiago eskatzen du osagaiak zuzenean granitoan muntatzen direnean. Gainera, zailagoa da granitoan oinarritutako ardatzak elkarren artean berriro lerrokatzea mantentze-lanak egin ondoren; zeregin hori askoz errazagoa da etapa diskretuekin.
1. taula. Granito gaineko euskarri mekanikodun eszenatokiaren eta IGM irtenbideen arteko oinarrizko desberdintasun teknikoen laburpena.
| Deskribapena | Granito gaineko eszenatoki sistema, errodamendu mekanikoa | IGM Sistema, Errodamendu Mekanikoa | |||
| Oinarrizko ardatza (Y) | Zubiaren ardatza (X) | Oinarrizko ardatza (Y) | Zubiaren ardatza (X) | ||
| Zurruntasun normalizatua | Bertikala | 1.0 | 1.0 | 1.2 | 1.1 |
| Alboko | 1.5 | ||||
| Tonua | 1.3 | 2.0 | |||
| Biribildu | 1.4 | 4.1 | |||
| Okerra | 1.2 | 1.3 | |||
| Karga erabilgarria (kg) | 150 | 150 | 300 | 200 | |
| Mugitzen ari den masa (kg) | 25 | 14 | 33 | 19 | |
| Mahai-gainaren altuera (mm) | 120 | 120 | 80 | 80 | |
| Zigilatzeko gaitasuna | Azal gogorrak eta alboko zigiluak ardatzean sartzen diren hondakinen aurkako babesa eskaintzen dute. | IGM normalean diseinu irekia da. Zigilatzeko, hauspo-estalki bat edo antzeko bat gehitu behar da. | |||
| Zerbitzugarritasuna | Osagaien etapak kendu eta erraz konpondu edo ordezkatu daitezke. | Aizkorak granitozko egituran txertatuta daude, eta horrek mantentze-lanak zailtzen ditu. | |||
Ekonomia-konparaketa
Mugimendu-sistema ororen kostu absolutua hainbat faktoreren arabera aldatuko den arren, besteak beste, ibilbide-luzera, ardatzen zehaztasuna, karga-ahalmena eta gaitasun dinamikoak, ikerketa honetan egindako IGM analogikoen eta granitozko eszenatokiko mugimendu-sistemen arteko konparazio erlatiboek iradokitzen dute IGM irtenbideek zehaztasun ertaineko eta handiko mugimendua eskaintzeko gai direla granitozko eszenatokiko parekoek baino kostu zertxobait baxuagoetan.
Gure azterketa ekonomikoak hiru kostu-osagai nagusi ditu: makinen piezak (fabrikatutako piezak eta erositako osagaiak barne), granitozko muntaketa, eta lana eta gainkostuak.
Makina piezak
IGM soluzio batek aurrezpen nabarmenak eskaintzen ditu granitozko eszenatoki-soluzio batekin alderatuta makina-piezen aldetik. Hau batez ere IGMak Y eta X ardatzetan mekanizatutako eszenatoki-oinarririk ez duelako gertatzen da, eta horrek konplexutasuna eta kostua gehitzen die granitozko eszenatoki-soluzioei. Gainera, kostuen aurrezpena IGM soluzioko beste mekanizatutako piezen sinplifikazio erlatiboari egotz dakioke, hala nola mugikorreko gurdienari, ezaugarri sinpleagoak eta tolerantzia lasaiagoak izan ditzaketelako IGM sistema batean erabiltzeko diseinatuta daudenean.
Granitozko Muntaketak
IGM eta granitozko eszenatoki sistemetan granitozko oinarri-altxagailu-zubi multzoek antzeko forma-faktorea eta itxura badute ere, IGM granitozko multzoa apur bat garestiagoa da. Hau da, IGM soluzioko granitoak granitozko eszenatoki-oinarri mekanizatuen ordez hartzen dituelako eszenatoki-soluzioan, eta horrek granitoak tolerantzia estuagoak izatea eskatzen du eskualde kritikoetan, eta baita ezaugarri gehigarriak ere, hala nola ebaki estrusuak eta/edo altzairuzko txertaketa hariztatuak, adibidez. Hala ere, gure kasu-azterketan, granitozko egituraren konplexutasun gehigarria makinaren piezen sinplifikazioaz konpentsatzen da.
Lan-indarra eta gastu orokorrak
IGM eta granitozko eszenatokiko sistemen muntaketa eta probak egiteko antzekotasun asko daudenez, ez dago alde nabarmenik lan eta gainkostuetan.
Kostu-faktore horiek guztiak konbinatuta, ikerketa honetan aztertutako IGM irtenbide mekanikoa granitozko eszenatokiko irtenbide mekanikoa baino % 15 merkeagoa da gutxi gorabehera.
Jakina, analisi ekonomikoaren emaitzak ez dira soilik bidaia-luzeraren, zehaztasunaren eta karga-ahalmenaren atributuen araberakoak, baita granito-hornitzailearen aukeraketa bezalako faktoreen araberakoak ere. Horrez gain, zuhurra da granito-egitura bat erostearekin lotutako bidalketa- eta logistika-kostuak kontuan hartzea. Bereziki lagungarria da granito-sistema oso handietarako, nahiz eta tamaina guztientzat egia izan, sistemaren azken muntaketaren kokapenetik gertuago dagoen granito-hornitzaile kualifikatu bat aukeratzeak kostuak minimizatzen ere lagun dezake.
Kontuan izan behar da, halaber, analisi honek ez dituela kontuan hartzen inplementazio osteko kostuak. Adibidez, demagun mugimendu-sistema mantentzea beharrezkoa dela mugimendu-ardatz bat konpondu edo ordezkatuz. Granitozko eszenatoki-sistema bat mantentzea posible da, kaltetutako ardatza kendu eta konpondu/ordezkatuz besterik gabe. Eszenatoki-estiloko diseinu modularragoa dela eta, hori erraztasun eta abiadura erlatiboz egin daiteke, hasierako sistemaren kostua handiagoa izan arren. IGM sistemak, oro har, granitozko eszenatoki-parekideak baino kostu txikiagoan lor daitezkeen arren, zailagoak izan daitezke desmuntatzen eta mantentzen, eraikuntzaren izaera integratua dela eta.
Ondorioa
Argi dago mugimendu-plataforma mota bakoitzak —granitozko eszenatokia eta IGM— abantaila desberdinak eskain ditzakeela. Hala ere, ez da beti agerikoa zein den aukerarik egokiena mugimendu-aplikazio jakin baterako. Hori dela eta, oso onuragarria da mugimendu- eta automatizazio-sistemen hornitzaile esperientziadun batekin lankidetzan aritzea, hala nola Aerotechekin, aplikazioetan oinarritutako aholkularitza-ikuspegi nabarmena eskaintzen baitu mugimendu-kontrol eta automatizazio aplikazio zailetarako irtenbide-alternatibak aztertzeko eta horien inguruko ikuspegi baliotsua emateko. Bi automatizazio-irtenbide mota hauen arteko aldea ez ezik, konpondu behar dituzten arazoen oinarrizko alderdiak ere ulertzea da proiektuaren helburu teknikoak eta finantzarioak betetzen dituen mugimendu-sistema bat aukeratzerakoan arrakasta izateko gakoa.
AEROTECH-etik.
Argitaratze data: 2021eko abenduaren 31a