1. Struktura in način gibanja
1.1 Portalna konstrukcija
1) Osnovna struktura in način gibanja
Celoten sistem je kot »vrata«. Laserska obdelovalna glava se premika vzdolž »portalnega« nosilca, dva motorja pa poganjata oba stebra portala, ki se premikata po vodilni tirnici osi X. Nosilni nosilec lahko doseže velik hod, zaradi česar je portalna oprema primerna za obdelavo velikih obdelovancev.
2) Strukturna togost in stabilnost
Dvojna zasnova nosilca zagotavlja enakomerno obremenitev žarka in njegovo nedeformacijo, s čimer se zagotavlja stabilnost laserskega izhoda in natančnost rezanja ter omogoča hitro pozicioniranje in dinamični odziv, kar ustreza zahtevam visokohitrostne obdelave. Hkrati celotna arhitektura zagotavlja visoko strukturno togost, zlasti pri obdelavi velikih in debelih obdelovancev.
1.2 Konzolna konstrukcija
1) Osnovna struktura in način gibanja
Konzolna oprema ima konzolno konstrukcijo z enostransko podporo. Laserska obdelovalna glava je obešena na nosilcu, druga stran pa je obešena, podobno kot "konzolna roka". Na splošno os X poganja motor, podporna naprava pa se premika po vodilni tirnici, tako da ima obdelovalna glava večji obseg gibanja v smeri osi Y.
2) Kompaktna struktura in prilagodljivost
Zaradi pomanjkanja opore na eni strani zasnove je celotna struktura bolj kompaktna in zavzema majhno površino. Poleg tega ima rezalna glava večji delovni prostor v smeri osi Y, kar omogoča bolj poglobljene in prilagodljive lokalne kompleksne obdelovalne operacije, primerne za poskusno proizvodnjo kalupov, razvoj prototipnih vozil ter potrebe po manjših in srednje velikih serijah večvrstne in večvariabilne proizvodnje.
2. Primerjava prednosti in slabosti
2.1 Prednosti in slabosti portalnih obdelovalnih strojev
2.1.1 Prednosti
1) Dobra strukturna togost in visoka stabilnost
Dvojna nosilna zasnova (konstrukcija iz dveh stebrov in nosilca) zagotavlja togo obdelovalno platformo. Med hitrim pozicioniranjem in rezanjem je laserski izhod zelo stabilen, kar omogoča neprekinjeno in natančno obdelavo.
2) Veliko območje obdelave
Uporaba širšega nosilnega nosilca omogoča stabilno obdelavo obdelovancev širine več kot 2 metra ali celo več, kar je primerno za visoko natančno obdelavo velikih obdelovancev v letalstvu, avtomobilih, ladjah itd.
2.1.2 Slabosti
1) Problem sinhronosti
Za pogon dveh stebrov se uporabljata dva linearna motorja. Če se med hitrim gibanjem pojavijo težave s sinhronizacijo, je lahko nosilec napačno poravnan ali diagonalno potegnjen. To ne bo le zmanjšalo natančnosti obdelave, temveč lahko povzroči tudi poškodbe komponent prenosa, kot so zobniki in letve, pospeši obrabo in poveča stroške vzdrževanja.
2) Velik odtis
Portalni stroji so veliki in običajno lahko nalagajo in razkladajo materiale le vzdolž osi X, kar omejuje fleksibilnost avtomatiziranega nakladanja in razkladanja ter ni primerno za delovna mesta z omejenim prostorom.
3) Problem magnetne adsorpcije
Ko se linearni motor uporablja za hkratno poganjanje nosilca osi X in nosilca osi Y, močan magnetizem motorja zlahka adsorbira kovinski prah na tirnici. Dolgotrajno kopičenje prahu in prahu lahko vpliva na natančnost delovanja in življenjsko dobo opreme. Zato so srednje do visokozmogljivi obdelovalni stroji običajno opremljeni s pokrovi za prah in sistemi za odstranjevanje prahu z mize za zaščito komponent menjalnika.
2.2 Prednosti in slabosti konzolnih obdelovalnih strojev
2.2.1 Prednosti
1) Kompaktna struktura in majhen odtis
Zaradi enostranske podporne zasnove je celotna struktura enostavnejša in kompaktnejša, kar je priročno za uporabo v tovarnah in delavnicah z omejenim prostorom.
2) Visoka vzdržljivost in manjše težave s sinhronizacijo
Z uporabo samo enega motorja za pogon osi X se izognemo težavam s sinhronizacijo med več motorji. Hkrati pa lahko, če motor daljinsko poganja sistem zobniškega prenosa, zmanjša tudi težavo z absorpcijo magnetnega prahu.
3) Priročno hranjenje in enostavna avtomatizacija transformacije
Konzolna zasnova omogoča obdelovalnemu stroju podajanje iz več smeri, kar je priročno za priklop z roboti ali drugimi avtomatiziranimi transportnimi sistemi. Primerna je za masovno proizvodnjo, hkrati pa poenostavlja mehansko zasnovo, zmanjšuje stroške vzdrževanja in izpadov ter izboljšuje uporabno vrednost opreme skozi celotno življenjsko dobo.
4) Visoka fleksibilnost
Zaradi pomanjkanja motečih podpornih ročic ima rezalna glava pri enakih pogojih velikosti obdelovalnega stroja večji delovni prostor v smeri osi Y, je lahko bližje obdelovancu in doseže bolj fleksibilno in lokalizirano fino rezanje in varjenje, kar je še posebej primerno za izdelavo kalupov, razvoj prototipov in natančno obdelavo majhnih in srednje velikih obdelovancev.
2.2.2 Slabosti
1) Omejeno območje obdelave
Ker je nosilna prečka konzolne konstrukcije obešena, je njena dolžina omejena (običajno ni primerna za rezanje obdelovancev s širino več kot 2 metra), obseg obdelave pa je relativno omejen.
2) Nezadostna stabilnost pri visoki hitrosti
Enostranska podporna konstrukcija povzroči, da je težišče obdelovalnega stroja premaknjeno proti podporni strani. Ko se obdelovalna glava premika vzdolž osi Y, zlasti pri visokohitrostnih operacijah blizu visečega konca, lahko sprememba težišča prečnega nosilca in večji delovni navor povzročita vibracije in nihanja, kar predstavlja večji izziv za splošno stabilnost obdelovalnega stroja. Zato mora imeti postelja večjo togost in odpornost proti vibracijam, da se ublaži ta dinamični vpliv.
3. Priložnosti za uporabo in predlogi za izbiro
3.1 Portalni stroj
Uporablja se za lasersko rezanje z velikimi obremenitvami, velikimi dimenzijami in visokimi zahtevami glede natančnosti, kot so letalstvo, avtomobilska industrija, veliki kalupi in ladjedelništvo. Čeprav zavzema veliko površino in ima visoke zahteve glede sinhronizacije motorjev, ima očitne prednosti v stabilnosti in natančnosti pri obsežni in hitri proizvodnji.
3.2 Konzolni obdelovalni stroji
Primernejši je za natančno obdelavo in kompleksno površinsko rezanje majhnih in srednje velikih obdelovancev, zlasti v delavnicah z omejenim prostorom ali večsmernim podajanjem. Ima kompaktno strukturo in visoko prilagodljivost, hkrati pa poenostavlja vzdrževanje in integracijo avtomatizacije, kar zagotavlja očitne prednosti glede stroškov in učinkovitosti za poskusno proizvodnjo kalupov, razvoj prototipov in proizvodnjo majhnih in srednje velikih serij.
4. Nadzorni sistem in vidiki vzdrževanja
4.1 Krmilni sistem
1) Portalni obdelovalni stroji se običajno zanašajo na visoko natančne CNC sisteme in kompenzacijske algoritme, ki zagotavljajo sinhronizacijo obeh motorjev, s čimer se prepreči poravnava prečnega nosilca med hitrim gibanjem in s tem ohranja natančnost obdelave.
2) Konzolni obdelovalni stroji se manj zanašajo na kompleksno sinhrono krmiljenje, vendar zahtevajo natančnejšo tehnologijo spremljanja in kompenzacije v realnem času v smislu odpornosti proti vibracijam in dinamičnega ravnovesja, da se zagotovi, da med lasersko obdelavo ne bo prišlo do napak zaradi vibracij in sprememb težišča.
4.2 Vzdrževanje in gospodarnost
1) Portalna oprema ima veliko strukturo in veliko komponent, zato sta vzdrževanje in kalibracija relativno zapletena. Za dolgotrajno delovanje so potrebni strogi pregledi in ukrepi za preprečevanje prahu. Hkrati pa ni mogoče zanemariti obrabe in porabe energije, ki jo povzročata delovanje z veliko obremenitvijo.
2) Konzolna oprema ima enostavnejšo strukturo, nižje stroške vzdrževanja in modifikacij ter je bolj primerna za majhne in srednje velike tovarne ter potrebe po avtomatizaciji transformacije. Vendar pa zahteva po dinamični zmogljivosti pri visoki hitrosti pomeni tudi, da je treba pozornost nameniti zasnovi in vzdrževanju odpornosti na vibracije ter dolgoročni stabilnosti postelje.
5. Povzetek
Upoštevajte vse zgoraj navedene informacije:
1) Struktura in gibanje
Portalna konstrukcija je podobna celotnim "vratom". Za pogon prečnega nosilca uporablja dvojne stebre. Ima večjo togost in sposobnost obdelave velikih obdelovancev, vendar sta sinhronizacija in prostor na tleh vprašanji, ki ju je treba upoštevati;
Konzolna konstrukcija ima enostransko konzolno zasnovo. Čeprav je obseg obdelave omejen, ima kompaktno strukturo in visoko fleksibilnost, kar omogoča avtomatizacijo in rezanje pod več koti.
2) Prednosti obdelave in ustrezni scenariji
Portalni tip je bolj primeren za velike površine, velike obdelovance in potrebe po hitri serijski proizvodnji, primeren pa je tudi za proizvodna okolja, ki lahko sprejmejo veliko površino in imajo ustrezne pogoje vzdrževanja;
Konzolni tip je bolj primeren za obdelavo majhnih in srednje velikih, kompleksnih površin ter je primeren za priložnosti z omejenim prostorom in za doseganje visoke fleksibilnosti ter nizkih stroškov vzdrževanja.
Glede na specifične zahteve obdelave, velikost obdelovanca, proračun in tovarniške pogoje bi morali inženirji in proizvajalci pri izbiri obdelovalnih strojev pretehtati prednosti in slabosti ter izbrati opremo, ki najbolj ustreza dejanskim proizvodnim pogojem.
Čas objave: 14. april 2025
