Enaxliga vs. fleraxliga linjära rörelsesystem: Hur man väljer

Ett enaxligt linjärt steg förflyttar en last i en kontrollerad riktning, medan ett fleraxligt linjärt rörelsesystem kombinerar två eller flera axlar för att placera lasten i ett plan eller tredimensionellt utrymme. Skillnaden är inte bara antalet linjära moduler. Fleraxlig utrustning kräver också samordnad kontroll, tillräcklig strukturell styvhet, kabelhantering och noggrant övervägande av ackumulerade positioneringsfel.

För köpare är den praktiska frågan om applikationen bara behöver en oberoende rörelse eller koordinerad positionering i X-, Y- och Z-riktningar. Denna guide jämför de huvudsakliga systemstrukturerna och förklarar vilken information som bör bekräftas innan urvalet.

Den grundläggande skillnaden

Aenaxligt linjärt stegproducerar kontrollerad rörelse längs en rak bana. Beroende på installationsriktningen kan den banan beskrivas som X-, Y- eller Z-axeln. Ett enaxligt steg kan användas för att mata, skjuta, lyfta, positionera, dispensera eller överföra ett arbetsstycke.

Afleraxligt linjärt rörelsesystemär en sammansättning av två eller flera rörelseaxlar. Axlarna monteras ihop så att ändverktyget, fixturen eller arbetsstycket kan nå olika positioner i ett tvådimensionellt eller tredimensionellt arbetsområde.

Med andra ord är ett fleraxligt system normalt inte en helt annan typ av linjär modul. Det är en rörelsestruktur skapad genom att kombinera lämpligt utvalda axlar med monteringsplattor, motorer, sensorer, kablar och en rörelsekontroller.

Enkelaxligt vs multiaxligt linjärt rörelsesystem

Vanliga fleraxliga konfigurationer

XY Linear Motion System

Ett XY-system flyttar en last över ett horisontellt plan. En axel är monterad på och bärs av den andra, så den nedre axeln måste stödja den rörliga massan av den övre axeln, motorn, monteringsplattan, arbetsstycket och verktyget. Typiska applikationer inkluderar inspektion, märkning, dispensering och komponentpositionering.

XZ Linear Motion System

Ett XZ-system kombinerar horisontell körning med vertikala lyft. Den vertikala axeln kräver särskild uppmärksamhet eftersom tyngdkraften kontinuerligt påverkar lasten. Motorns hållmoment, bromsning, risk för bakåtkörning av kulskruvar och skydd mot okontrollerat fall måste alla beaktas.

XYZ Linear Motion System

Ett XYZ-system kan placera ett verktyg eller arbetsstycke i tre dimensioner. Den är lämplig för automatiserad montering, mätning, dispensering och plocka-och-place-uppgifter. Basaxeln bär normalt den största totala rörliga massan, medan de övre axlarna måste förbli tillräckligt kompakta för att minska tröghet och strukturell avböjning.

Gantry System

Ett portalsystem stödjer en tväraxel från två sidor och väljs ofta för ett bredare arbetsområde eller en last som skapar ett stort vältande moment. Om två parallella drivaxlar används måste de förbli synkroniserade för att förhindra ställ, fastsättning eller ojämn styrbelastning.

Faktorer som påverkar valet av linjärt rörelsesystem

1. Obligatorisk rörelsebana

Börja med själva processen snarare än önskat antal axlar. En komponent som bara rör sig mellan två positioner kan kräva en axel. Ett dispenseringshuvud som måste täcka ett plant arbetsområde kräver normalt XY-rörelse, medan en process som också behöver lyfta eller justera djupet kan kräva XYZ-rörelse.

2. Effektivt slag och installationsutrymme

Effektiv slaglängd är den användbara rörelse som applikationen kräver. Det är inte samma som modulens totala längd. Utrymme måste också reserveras för motor, koppling eller växellåda, sensorer, kabeldragning och underhållsåtkomst.

3. Last, kraft och moment

Välj inte en modul enbart utifrån nyttolastvikten. Beräkningen bör inkludera verktyg, fixturer, övre axlar, motorer, accelerationskrafter och processkrafter. En förskjuten last skapar stignings-, rull- eller girmoment som kan överbelasta styrblocken även när den totala nyttolasten verkar acceptabel.

4. Hastighet, acceleration och cykeltid

Hög acceleration ökar motorns vridmomentbehov och den dynamiska belastningen som appliceras på modulen. En lättare övre axelstruktur kan vara nödvändig för ett snabbt fleraxligt system. När applikationen har lång slaglängd eller hög körhastighet måste även kulskruvens kritiska hastighet, skruvstödsarrangemanget och drivtyp kontrolleras.

5. Positioneringsnoggrannhet och repeterbarhet

Positioneringsnoggrannhet beskriver hur nära scenen når den beordrade koordinaten. Repeterbarhet beskriver hur konsekvent den återgår till samma position. Ett fleraxligt system måste dessutom kontrollera vinkelräthet mellan axlar, monteringsytas noggrannhet, strukturell avböjning och kalibreringsfel.

Att välja flera exakta enaxliga moduler garanterar därför inte automatiskt samma noggrannhet vid verktygets mittpunkt efter montering.

6. Driftmiljö

Damm, metallspån, oljedimma, fukt och andra föroreningar påverkar den erforderliga skyddsstrukturen. Öppna moduler ger enklare åtkomst, medan halvslutna eller slutna moduler ger bättre skydd för kulskruven och styrkomponenterna. Kabelkedjor och sensorskydd bör planeras i systemdesignstadiet.

7. Motor och styrmetod

En enkelaxelapplikation kan använda ett relativt enkelt steg- eller servostyrarrangemang. Koordinerad multiaxlig interpolation kräver normalt en kompatibel rörelsekontroller, lämpliga drivenheter och korrekt konfigurerad återkoppling. Motortyp, flänsdimensioner, bromskrav och kodararrangemang bör bekräftas innan det mekaniska gränssnittet slutförs.

Vilken struktur är lämplig för din applikation?

Information som krävs för val av linjär modul

För att välja enenaxlig eller fleraxlig linjär modul, ange följande information för varje axel:

• Erforderligt axelarrangemang: enkelaxel, XY, XZ, XYZ eller portal
• Effektiv slag av varje axel
• Horisontell, vertikal eller lutande installation
• Total rörlig massa, inklusive verktyg och övre axlar
• Placering av lastcentrum och eventuell överhängande last
• Erforderlig hastighet, acceleration och cykeltid
• Krav på positioneringsnoggrannhet och repeterbarhet
• Motortyp, effekt och flänsdimensioner
• Driftmiljö och nödvändig kapsling
• Tillgängligt installationsutrymme

Att endast tillhandahålla slaglängd och nyttolast är ofta otillräckligt för ett fleraxligt system. En layoutritning som visar axelorientering, monteringsriktning och lastposition hjälper DLY att utvärdera strukturen mer exakt.

FAQ

Kan enaxliga linjära moduler kombineras till ett XY- eller XYZ-system?

Ja. Modulerna bör dock inte väljas fristående. Den nedre axeln måste dimensioneras för den kombinerade rörliga massan, och monteringsgränssnittet, styvheten, motororienteringen, sensorerna och kabeldragningen måste planeras för hela monteringen.

Behöver ett fleraxligt system alltid servomotorer?

Nej. Stegmotorer kan vara lämpliga för vissa positioneringsuppgifter med måttlig hastighet. Servomotorer är i allmänhet att föredra när applikationen kräver högre hastighet, återkoppling med sluten slinga, snabbare acceleration eller mer krävande koordinerad rörelse. Beslutet bör baseras på den fullständiga rörelseprofilen.

Vilken axel ska väljas först i ett XYZ-system?

Urvalsprocessen bör börja med det rörliga verktyget och den översta axeln och sedan arbeta nedåt. Varje nedre axel måste räknas om efter att ha lagt till massan av alla komponenter som är installerade ovanför den.

Är noggrannheten för ett XYZ-system lika med noggrannheten för varje modul?

Inte nödvändigtvis. Den slutliga verktygspunktnoggrannheten påverkas också av axeluppriktning, vinkelräthet, monteringsytas noggrannhet, strukturell avböjning, återkopplingsarrangemang och kalibrering.