1. Δομή και τρόπος κίνησης
1.1 Δομή γερανού
1) Βασική δομή και τρόπος κίνησης
Ολόκληρο το σύστημα είναι σαν μια «πόρτα». Η κεφαλή επεξεργασίας λέιζερ κινείται κατά μήκος της δοκού «πυλώνα» και δύο κινητήρες κινούν τις δύο στήλες του πυλώνα ώστε να κινούνται στην οδηγό του άξονα Χ. Η δοκός, ως φέρον στοιχείο, μπορεί να επιτύχει μεγάλη διαδρομή, γεγονός που καθιστά τον εξοπλισμό του πυλώνα κατάλληλο για την επεξεργασία μεγάλων τεμαχίων εργασίας.
2) Δομική ακαμψία και σταθερότητα
Ο σχεδιασμός διπλής στήριξης διασφαλίζει ότι η δοκός καταπονείται ομοιόμορφα και δεν παραμορφώνεται εύκολα, εξασφαλίζοντας έτσι τη σταθερότητα της εξόδου λέιζερ και την ακρίβεια κοπής, και μπορεί να επιτύχει γρήγορη τοποθέτηση και δυναμική απόκριση για να καλύψει τις απαιτήσεις της επεξεργασίας υψηλής ταχύτητας. Ταυτόχρονα, η συνολική αρχιτεκτονική του παρέχει υψηλή δομική ακαμψία, ειδικά κατά την επεξεργασία μεγάλων και παχιών τεμαχίων.
1.2 Δομή προβόλου
1) Βασική δομή και τρόπος κίνησης
Ο εξοπλισμός προβόλου υιοθετεί μια δομή δοκού προβόλου με μονόπλευρη στήριξη. Η κεφαλή επεξεργασίας λέιζερ αναρτάται στη δοκό και η άλλη πλευρά είναι αναρτημένη, παρόμοια με έναν "βραχίονα προβόλου". Γενικά, ο άξονας Χ κινείται από έναν κινητήρα και η διάταξη στήριξης κινείται πάνω στην οδηγό, έτσι ώστε η κεφαλή επεξεργασίας να έχει μεγαλύτερο εύρος κίνησης στην κατεύθυνση του άξονα Υ.
2) Συμπαγής δομή και ευελιξία
Λόγω της έλλειψης στήριξης στη μία πλευρά του σχεδιασμού, η συνολική δομή είναι πιο συμπαγής και καταλαμβάνει μια μικρή περιοχή. Επιπλέον, η κεφαλή κοπής έχει μεγαλύτερο χώρο λειτουργίας στην κατεύθυνση του άξονα Υ, γεγονός που επιτρέπει την επίτευξη πιο εις βάθος και ευέλικτων τοπικών σύνθετων εργασιών επεξεργασίας, κατάλληλες για δοκιμαστική παραγωγή καλουπιών, ανάπτυξη πρωτοτύπων οχημάτων και ανάγκες παραγωγής μικρών και μεσαίων παρτίδων πολλαπλών ποικιλιών και πολλαπλών μεταβλητών.
2. Σύγκριση πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων
2.1 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των εργαλειομηχανών gantry
2.1.1 Πλεονεκτήματα
1) Καλή δομική ακαμψία και υψηλή σταθερότητα
Ο σχεδιασμός διπλής στήριξης (μια δομή που αποτελείται από δύο στήλες και μια δοκό) καθιστά την πλατφόρμα επεξεργασίας άκαμπτη. Κατά την τοποθέτηση και την κοπή υψηλής ταχύτητας, η έξοδος λέιζερ είναι εξαιρετικά σταθερή και μπορεί να επιτευχθεί συνεχής και ακριβής επεξεργασία.
2) Μεγάλη γκάμα επεξεργασίας
Η χρήση μιας ευρύτερης δοκού φέρουσας ικανότητας μπορεί να επεξεργαστεί σταθερά τεμάχια εργασίας με πλάτος μεγαλύτερο από 2 μέτρα ή και μεγαλύτερο, το οποίο είναι κατάλληλο για επεξεργασία υψηλής ακρίβειας μεγάλων τεμαχίων εργασίας σε αεροπορία, αυτοκίνητα, πλοία κ.λπ.
2.1.2 Μειονεκτήματα
1) Πρόβλημα συγχρονισμού
Δύο γραμμικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται για την κίνηση δύο στηλών. Εάν προκύψουν προβλήματα συγχρονισμού κατά την κίνηση υψηλής ταχύτητας, η δοκός μπορεί να μην είναι ευθυγραμμισμένη ή να τραβηχτεί διαγώνια. Αυτό όχι μόνο θα μειώσει την ακρίβεια επεξεργασίας, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει ζημιά σε εξαρτήματα μετάδοσης κίνησης, όπως γρανάζια και οδοντωτούς τροχούς, να επιταχύνει τη φθορά και να αυξήσει το κόστος συντήρησης.
2) Μεγάλο αποτύπωμα
Οι εργαλειομηχανές Gantry είναι μεγάλες σε μέγεθος και συνήθως μπορούν να φορτώνουν και να εκφορτώνουν υλικά μόνο κατά μήκος της κατεύθυνσης του άξονα Χ, γεγονός που περιορίζει την ευελιξία της αυτοματοποιημένης φόρτωσης και εκφόρτωσης και δεν είναι κατάλληλες για χώρους εργασίας με περιορισμένο χώρο.
3) Πρόβλημα μαγνητικής προσρόφησης
Όταν ένας γραμμικός κινητήρας χρησιμοποιείται για την ταυτόχρονη κίνηση της στήριξης του άξονα Χ και της δοκού του άξονα Υ, ο ισχυρός μαγνητισμός του κινητήρα προσροφά εύκολα μεταλλική σκόνη στην τροχιά. Η μακροχρόνια συσσώρευση σκόνης και σκόνης μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια λειτουργίας και τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Επομένως, οι εργαλειομηχανές μεσαίας έως υψηλής τεχνολογίας είναι συνήθως εξοπλισμένες με καλύμματα σκόνης και συστήματα αφαίρεσης επιτραπέζιας σκόνης για την προστασία των εξαρτημάτων μετάδοσης.
2.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των εργαλειομηχανών με προβόλους
2.2.1 Πλεονεκτήματα
1) Συμπαγής δομή και μικρό αποτύπωμα
Λόγω του σχεδιασμού στήριξης μίας πλευράς, η συνολική δομή είναι απλούστερη και πιο συμπαγής, κάτι που είναι βολικό για χρήση σε εργοστάσια και εργαστήρια με περιορισμένο χώρο.
2) Ισχυρή ανθεκτικότητα και μειωμένα προβλήματα συγχρονισμού
Η χρήση μόνο ενός κινητήρα για την κίνηση του άξονα Χ αποφεύγει το πρόβλημα συγχρονισμού μεταξύ πολλαπλών κινητήρων. Ταυτόχρονα, εάν ο κινητήρας κινεί εξ αποστάσεως το σύστημα μετάδοσης κίνησης με οδοντωτή ράγα και πινιόν, μπορεί επίσης να μειώσει το πρόβλημα της απορρόφησης μαγνητικής σκόνης.
3) Βολική τροφοδοσία και εύκολος μετασχηματισμός αυτοματοποίησης
Ο σχεδιασμός προβόλου επιτρέπει στην εργαλειομηχανή να τροφοδοτείται από πολλαπλές κατευθύνσεις, κάτι που είναι βολικό για σύνδεση με ρομπότ ή άλλα αυτοματοποιημένα συστήματα μεταφοράς. Είναι κατάλληλο για μαζική παραγωγή, ενώ απλοποιεί τον μηχανικό σχεδιασμό, μειώνει το κόστος συντήρησης και διακοπής λειτουργίας και βελτιώνει την αξία χρήσης του εξοπλισμού καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του.
4) Υψηλή ευελιξία
Λόγω της έλλειψης αποφρακτικών βραχιόνων στήριξης, υπό τις ίδιες συνθήκες μεγέθους εργαλειομηχανής, η κεφαλή κοπής έχει μεγαλύτερο χώρο λειτουργίας στην κατεύθυνση του άξονα Υ, μπορεί να βρίσκεται πιο κοντά στο τεμάχιο εργασίας και να επιτυγχάνει πιο ευέλικτη και εντοπισμένη λεπτή κοπή και συγκόλληση, η οποία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την κατασκευή καλουπιών, την ανάπτυξη πρωτοτύπων και την ακριβή κατεργασία μικρών και μεσαίων τεμαχίων εργασίας.
2.2.2 Μειονεκτήματα
1) Περιορισμένο εύρος επεξεργασίας
Δεδομένου ότι η φέρουσα εγκάρσια δοκός της πρόβολης δομής είναι αναρτημένη, το μήκος της είναι περιορισμένο (γενικά δεν είναι κατάλληλο για κοπή τεμαχίων με πλάτος μεγαλύτερο από 2 μέτρα) και το εύρος επεξεργασίας είναι σχετικά περιορισμένο.
2) Ανεπαρκής σταθερότητα σε υψηλές ταχύτητες
Η μονόπλευρη δομή στήριξης καθιστά το κέντρο βάρους της εργαλειομηχανής πολωμένο προς την πλευρά στήριξης. Όταν η κεφαλή επεξεργασίας κινείται κατά μήκος του άξονα Υ, ειδικά σε λειτουργίες υψηλής ταχύτητας κοντά στο κρεμαστό άκρο, η αλλαγή στο κέντρο βάρους της εγκάρσιας δοκού και η μεγαλύτερη ροπή λειτουργίας είναι πιθανό να προκαλέσουν κραδασμούς και διακυμάνσεις, θέτοντας μεγαλύτερη πρόκληση για τη συνολική σταθερότητα της εργαλειομηχανής. Επομένως, η βάση πρέπει να έχει μεγαλύτερη ακαμψία και αντοχή στους κραδασμούς για να αντισταθμίσει αυτή τη δυναμική πρόσκρουση.
3. Περιπτώσεις εφαρμογής και προτάσεις επιλογής
3.1 Εργαλειομηχανή Gantry
Εφαρμόσιμο στην επεξεργασία κοπής με λέιζερ με βαριά φορτία, μεγάλα μεγέθη και απαιτήσεις υψηλής ακρίβειας, όπως η αεροπορία, η αυτοκινητοβιομηχανία, τα μεγάλα καλούπια και οι ναυπηγικές βιομηχανίες. Αν και καταλαμβάνει μεγάλη έκταση και έχει υψηλές απαιτήσεις για συγχρονισμό κινητήρα, έχει προφανή πλεονεκτήματα στη σταθερότητα και την ακρίβεια σε μεγάλης κλίμακας και υψηλής ταχύτητας παραγωγή.
3.2 Εργαλειομηχανές με πρόβολο
Είναι πιο κατάλληλο για κατεργασία ακριβείας και σύνθετη κοπή επιφανειών μικρών και μεσαίων τεμαχίων, ειδικά σε εργαστήρια με περιορισμένο χώρο ή τροφοδοσία πολλαπλών κατευθύνσεων. Έχει συμπαγή δομή και υψηλή ευελιξία, ενώ απλοποιεί την ολοκλήρωση συντήρησης και αυτοματισμού, παρέχοντας προφανή πλεονεκτήματα κόστους και αποδοτικότητας για δοκιμαστική παραγωγή καλουπιών, ανάπτυξη πρωτοτύπων και παραγωγή σε μικρές και μεσαίες παρτίδες.
4. Σύστημα ελέγχου και ζητήματα συντήρησης
4.1 Σύστημα ελέγχου
1) Οι εργαλειομηχανές Gantry συνήθως βασίζονται σε συστήματα CNC υψηλής ακρίβειας και αλγόριθμους αντιστάθμισης για να διασφαλίσουν τον συγχρονισμό των δύο κινητήρων, διασφαλίζοντας ότι η εγκάρσια δοκός δεν θα είναι ευθυγραμμισμένη κατά την κίνηση υψηλής ταχύτητας, διατηρώντας έτσι την ακρίβεια επεξεργασίας.
2) Οι εργαλειομηχανές με πρόβολο βασίζονται λιγότερο σε πολύπλοκο σύγχρονο έλεγχο, αλλά απαιτούν πιο ακριβή τεχνολογία παρακολούθησης και αντιστάθμισης σε πραγματικό χρόνο όσον αφορά την αντίσταση στις δονήσεις και τη δυναμική ισορροπία, για να διασφαλιστεί ότι δεν θα υπάρξουν σφάλματα λόγω δονήσεων και αλλαγών στο κέντρο βάρους κατά την επεξεργασία με λέιζερ.
4.2 Συντήρηση και Οικονομία
1) Ο εξοπλισμός γερανού έχει μεγάλη δομή και πολλά εξαρτήματα, επομένως η συντήρηση και η βαθμονόμηση είναι σχετικά πολύπλοκες. Απαιτούνται αυστηρά μέτρα επιθεώρησης και πρόληψης σκόνης για μακροχρόνια λειτουργία. Ταυτόχρονα, η φθορά και η κατανάλωση ενέργειας που προκαλούνται από τη λειτουργία υψηλού φορτίου δεν μπορούν να αγνοηθούν.
2) Ο εξοπλισμός Cantilever έχει απλούστερη δομή, χαμηλότερο κόστος συντήρησης και τροποποίησης και είναι πιο κατάλληλος για μικρά και μεσαία εργοστάσια και ανάγκες μετασχηματισμού αυτοματισμού. Ωστόσο, η απαίτηση για δυναμική απόδοση υψηλής ταχύτητας σημαίνει επίσης ότι πρέπει να δοθεί προσοχή στο σχεδιασμό και τη συντήρηση της αντοχής στους κραδασμούς και της μακροπρόθεσμης σταθερότητας της κλίνης.
5. Σύνοψη
Λάβετε υπόψη όλες τις παραπάνω πληροφορίες:
1) Δομή και κίνηση
Η δομή του gantry είναι παρόμοια με μια ολοκληρωμένη «πόρτα». Χρησιμοποιεί διπλές κολώνες για την κίνηση της εγκάρσιας δοκού. Έχει μεγαλύτερη ακαμψία και την ικανότητα χειρισμού μεγάλων τεμαχίων εργασίας, αλλά ο συγχρονισμός και ο χώρος δαπέδου είναι ζητήματα που χρειάζονται προσοχή.
Η δομή προβόλου υιοθετεί σχεδιασμό προβόλου μίας πλευράς. Αν και το εύρος επεξεργασίας είναι περιορισμένο, έχει συμπαγή δομή και υψηλή ευελιξία, γεγονός που ευνοεί τον αυτοματισμό και την κοπή σε πολλαπλές γωνίες.
2) Πλεονεκτήματα επεξεργασίας και εφαρμόσιμα σενάρια
Ο τύπος Gantry είναι καταλληλότερος για μεγάλες επιφάνειες, μεγάλα τεμάχια εργασίας και ανάγκες παραγωγής σε παρτίδες υψηλής ταχύτητας και είναι επίσης κατάλληλος για περιβάλλοντα παραγωγής που μπορούν να φιλοξενήσουν μεγάλο χώρο δαπέδου και να έχουν αντίστοιχες συνθήκες συντήρησης.
Ο τύπος Cantilever είναι πιο κατάλληλος για την επεξεργασία μικρών και μεσαίων, σύνθετων επιφανειών και είναι κατάλληλος για περιπτώσεις με περιορισμένο χώρο και την επιδίωξη υψηλής ευελιξίας και χαμηλού κόστους συντήρησης.
Σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις επεξεργασίας, το μέγεθος του τεμαχίου εργασίας, τον προϋπολογισμό και τις συνθήκες του εργοστασίου, οι μηχανικοί και οι κατασκευαστές θα πρέπει να σταθμίζουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κατά την επιλογή εργαλειομηχανών και να επιλέγουν τον εξοπλισμό που ταιριάζει καλύτερα στις πραγματικές συνθήκες παραγωγής.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Απριλίου 2025
