Biotieteiden, lääketieteellisten ja biolääketieteellisten laitteiden valmistajien on jatkuvasti pyrittävä parantamaan edistynyttä teknologiaa, työnkulkuja ja prosesseja voidakseen vastata kilpailupaineisiin ja markkinoiden kasvuun. Kehitys ei kuitenkaan voi keskittyä pelkästään menestyksen laajentamiseen; sen on myös varmistettava tarkkuus, luotettavuus ja toimivuus käytön aikana – eli käytönaikaisten vikojen ehkäisy.

Parannusten ja suojatoimien laiminlyönti yhdessä näennäisesti pienessä prosessin sisäisen lineaariliikkeen osassa voi aiheuttaa seurauksia, jotka vaihtelevat epämukavista katastrofaalisiin. Sekä valmistajien että käyttäjien on pysyttävä valppaina.

Oikein keskittyen seuraavan sukupolven lineaariliikejärjestelmät voidaan määrittää, suunnitella, asentaa ja huoltaa edistämään ja varmistamaan biotieteiden, lääketieteellisten ja biolääketieteellisten laitteiden hyötyjä elintärkeissä ja jopa ihmishenkiä pelastavissa sovelluksissa.

Seuraukset

Koska luotettava lineaarinen liike on toiminnan kannalta välttämätöntä, laitevalmistajien ja -käyttäjien on valvottava jopa suhteellisen harvinaisia ​​vikaantumisriskejä lineaarisen liikkeen komponenteissa tai järjestelmissä koko prosessin ajan. Tämä koskee laitteita DNA-sekvensoinnista biotulostukseen ja atomivoimamikroskooppeihin (AFM).

Panokset ovat valtavat.

Yhden osan tai järjestelmän vikaantuminen voi maksaa laitteiden käyttäjille satoja tuhansia dollareita jopa suhteellisen lyhytkestoisen seisokkitapahtuman aikana. Sijainnista, vakavuudesta ja korjauksen tai vaihdon vasteajasta riippuen kustannukset voivat nousta paljon enemmän.

Henkilöstöturvallisuusriski on toinen tärkeä huolenaihe. Vaikka suunnitteluvirheet tai toiminnallisten turvatoimien noudattamatta jättäminen ovat harvinaisia, ne voivat johtaa mihin tahansa puristuskohdista ylikierroksille ja aiheuttaa vaurioita murskaantumisvammoista sähköiskuun.

Tekniset tiedot ja suunnittelu

Lineaarisen liikkeen tuotantolaitoksen on oltava täysin ISO-sertifioitu, jotta varmistetaan kaikkien keskeisten prosessien yhdenmukaisuus. Lisäksi huolelliset prototyyppien rakentamiset auttavat paljastamaan vaiheet, jotka ovat avainasemassa valmiin liikekomponentin tai -järjestelmän suorituskyvyn ja luotettavuuden ylläpitämisessä. Monien pienten, ratkaisevien kokoonpano- tai testausvaiheiden puuttuminen tai virheellinen suorittaminen voi lopulta johtaa järjestelmän vikaantumiseen kentällä.

Monet valmistajat asettavat myös tavoitteita, jotka tarkoittavat useiden vuosien luotettavaa käyttöä ennen laitteiden päivittämistä. Siksi on tärkeää laskea komponenttien käyttöikä oikein. Koska käyttöjaksot voivat vaihdella sovelluksesta toiseen, monien lineaariliikkeen komponenttien käyttöikä ilmoitetaan ajettuina kilometreinä. Lineaariliikkeen valmistajan on sitten sovellettava tätä laskelmaa erilaisiin tuotetta koskeviin päätöksiin.

Esimerkiksi yksi laajalti käytetty kaapeli kestää yli 10 miljoonaa taivutuskertaa, jos taivutussäde on 50 mm tai suurempi. Mutta jos taivutussäde ei ole oikean kokoinen, kaapelista putoavat hiukkaset tai kaapelikiskoihin tai liittimiin kohdistuva rasitus voi aiheuttaa prosessin ennenaikaisen vikaantumisen (etenkin jos huolto-ohjelmia ei noudateta tarkasti).

Harkitse mukauttamista

Vakio-osilla on ratkaiseva rooli monien laitteiden kokoonpanoissa. Yksi huolenaihe on esimerkiksi se, että vakiomallin lineaariliikkeen alustaelementtiä ei ole ehkä suunniteltu ja rakennettu toimimaan toimittajan kokoaman muiden komponenttien ja rakenteiden tarkan yhdistelmän kanssa. Odottamattomia yhteensopimattomuuksia voi esiintyä.

Kysymys kuuluu: Havaitseeko valmistaja ongelmia rutiininomaisen suunnittelun, laadunvalvonnan ja tarkastusprotokollien aikana? Todennäköisesti. Mutta ei varmasti.

Usein vain räätälöidyt tarjoukset voivat täyttää tiettyjen suorituskyky- ja suunnitteluvaatimusten tavoitteet. Ne antavat valmistajalle mahdollisuuden keskittyä sovelluksen vaatimiin vaiheen suunnittelunäkökohtiin, räätälöiden erityisesti tekijöitä nopeudesta kiihtyvyyteen ja vakauteen. Ne voivat jopa vähentää kustannuksia poistamalla tarpeettomia ominaisuuksia, jotka tulevat vakiona valmiissa vaiheissa. Ja ne varmistavat integroidun ratkaisun ilman piileviä yhteensopimattomuuksia.

Toimittajien tulisi pyrkiä lineaariliikkeen valmistajan tarjoamaan tilaukselleen aitoa ”spesifikaatiosta prototyypin rakentamiseen” -ohjausta. Tällainen älykäs räätälöinti on elintärkeää tuotepuutteiden ennakoimiseksi ja poistamiseksi, integraatio-ongelmien välttämiseksi ja vikojen ehkäisemiseksi koko projektin ajan.

Määrittele tuotteet, joilla on täsmälleen työn vaatima koko, muoto, pinnoite tai materiaali. Ja vaadi ratkaisuja, jotka täyttävät ainutlaatuiset tavoitteet tarkkuuden, nopeuden, tasaisuuden, esijännityksen (jäykkyyden lisäämiseksi poistamalla sisäisiä välyksiä), käyttöiän, huoltotarpeen ja hinnan suhteen.

Joskus innovatiivisemmat materiaalit voivat myös auttaa vähentämään riskejä tietyissä räätälöidyissä malleissa. Esimerkiksi hiilikuiturakenne voi optimoida rakenteellisen lujuuden, jäykkyyden ja vakauden (huolimatta sen pienemmästä painosta ja paksuudesta). Samalla keraamiset laakerit voivat olla käyttökelpoinen ratkaisu tiettyihin voiteluongelmiin.

Käsittele varoen

Kun tiettyyn sovellukseen tarkoitettu lineaariliikekomponentti saapuu laitevalmistajan tehtaalle, voi ilmetä muita riskejä.

Lineaariliikkeen valmistajia saatetaan kutsua avuksi ratkaisemaan useita tässä välivaiheessa ilmeneviä ongelmia. Esimerkiksi lineaarimoottorissa voi olla jumiutumisongelma, jossa moottorin radan sisällä kulkeva kela hankaa rataa vasten liikkuessaan. Tämä voi johtua käsittelyongelmasta, joka johtuu tärinästä, joka siirtää kelaa tai rataa hieman pois linjauksesta. On mahdollista, että satula – liikkuva lavasegmentti – voi töyssyä ja vääntyä. Suurempaa työkalua rakennettaessa voidaan lisätä liian pitkiä ruuveja, jotka työntyvät yhden lineaariliikkeen levyn läpi toiseen aiheuttaen naarmuja ja odottamattomien voimien riskin käytön aikana. On myös mahdollista, että kela irrotetaan kiinnityksestään, jotta päästään käsiksi lisäkaapelin vetämiseen, ja sitten se ruuvataan takaisin väärin.

Tällaisiin vahinkoihin liittyy riskejä prosessin suorituskyvyn lievästä heikkenemisestä moottoreiden palamiseen ja vakaviin seisokkeihin. Myös pinnan esikäsittelyyn on kiinnitettävä erityistä huomiota. Toleranssien on oltava täsmälleen samat kaikilta osin.

Joissakin tapauksissa näitä prosesseja varten työkaluja valmistava valmistaja voi hankkia lineaariliikekomponentin, joka on rakennettu tasaiseksi liikeradaksi, esimerkiksi 0,0005 tuumaa. Mutta sitten työkalunvalmistaja pulttaa kyseisen komponentin suurempaan kokoonpanoon, jonka tasaisuus on vain 0,005 tuumaa. Tästä johtuva lavan vääntyminen voi olla lähes huomaamatonta. Tämä voi esimerkiksi aiheuttaa laakereiden jumiutumisen, mikä johtaa laakereiden ennenaikaiseen kulumiseen, lisävoimiin kuularuuviin tai lineaarimoottoreiden suurempiin tehovaatimuksiin, mikä johtaa liialliseen ylikuumenemiseen ja mahdolliseen vikaantumiseen.

Maadoittu

Lineaarisen liikejärjestelmän kaikkien komponenttien asianmukaisen sähkömaadoituksen varmistaminen on toinen varotoimenpide, johon valmistajat voivat ryhtyä tulevien ongelmien estämiseksi. Tällainen laiminlyönti voi aiheuttaa sähköiskun käyttäjille. Mutta sillä voi olla myös vaikutusta järjestelmän suorituskykyyn.

Järjestelmän maadoitussilmukka, joka syöttää takaisin maadoitusreitin kautta, voi aiheuttaa virheellisiä lukemia kooderissa, jolloin komponentti liikkuu vain 1 mm, mutta ohjain rekisteröi 100 mm:n matkan. Jos esimerkiksi virhe laiminlyödään, sijaintitarkkuus voi johtaa virheisiin instrumenttien lukemissa, mikä johtaa epätarkkaan analyysiin.

Kuljetus ja asennus

Lineaarisen liikkeen järjestelmien suhteellisen heikkoa iskukuormituksen kestävyyttä käsiteltiin aiemmin. Merkittävimmät riskikohdat esiintyvät luonnollisesti kolmessa jaksossa:

• Kuljetuksen aikana lineaariliikkeen toimittajalta laitevalmistajalle;
• Järjestelmän saapuessa ja liittäessä sitä työvälineeseen;
• Valmiiden laitekokoonpanojen kuljetuksen aikana prosessialueelle ja asennuksen aikana.

Luotettava ja kokenut lineaariliikkeiden toimittaja voi merkittävästi vähentää iskuvaurioiden mahdollisuutta ensimmäisessä vaiheessa. Toimittajien asiantuntijat voivat selvittää valmistustilan rajoitukset varhaisessa vaiheessa, joten he eivät suunnittele lavaa, joka on liian suuri tai liian painava helppoon kokoamiseen puhdastilassa tai tuotantotilassa. He voivat myös suunnitella kuljetuskaluston (nosturit, kärryt jne.) käytön siten, että lava voidaan kuljettaa turvallisesti laatikosta työkaluun, mikä minimoi työmaalla olevan henkilöstön loukkaantumisriskin sekä vaurioiden mahdollisuuden.

Lopuksi asennuksen aikana lineaariliikejärjestelmä tai työkalun asiaankuuluva osa voidaan varustaa tarvittavilla passiivisilla eristystoimenpiteillä (kuten elastomeerijaloilla tai -tyynyillä) tai aktiivisilla eristysvaimentimilla (anturisäädetyillä turvatyynyjärjestelmillä), jotka vähentävät liiallisen iskun tai tärinän mahdollisuutta seuraavien toimintojen aikana.

Puhdashuoneessa

Sekä ensimmäisessä että toisessa vaiheessa lineaariliikkeen toimittajan tulisi noudattaa parhaita käytäntöjä kuljetuslaatikoiden ja pussitusjärjestelmien rakentamisessa. Esimerkiksi yksi johtava toimittaja käärii järjestelmän kahteen pussiin, joista toinen asetetaan typpiatmosfääriin ja toinen puhdastilaan kuljetusta varten. Sitten he toimittavat erityistä varustusta ja kärryjä herkkiä kuljetussiirtoja varten.

Kolmannessa vaiheessa, jos järjestelmä asetetaan työkalukokoonpanoon ylhäältä päin, työkalunvalmistajan nosturi voi riittää. Jos kuitenkin tarvitaan haastavampaa sivuttaiskuormausta, toimittaja toimittaa erikoiskammiolaatikon, joka voidaan pultata työkalun sivuun, kunnes asennus on valmis.

Voitelu

Vaikka lineaariliikejärjestelmät yleensä toimivat sykli syklin jälkeen ilman ongelmia tai ylimääräistä huomiota, pieni määrä säännöllistä huoltoa on aina kriittistä. Tässä tehokkaan huollon kolme avainkohtaa ovat voitelu, voitelu ja voitelu.

Jokainen lineaariliikejärjestelmien toimittaja toimittaa tuotteensa tietyllä uudelleenvoitelujaksolla. Silti, koska ihmisluonto on sellainen kuin se on, monet ongelmat voidaan jäljittää yksinkertaisiin laiminlyönteihin suositellun jaksotuksen noudattamisessa. Ilman tarvittavaa voitelua kitkajännitykset kasvavat ja lopulta aiheuttavat erittäin ei-toivottuja tapahtumia, kuten seisokkeja tai moottorin palamista.

Muita voiteluongelmia ovat laakereiden ennenaikainen vikaantuminen, joka johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen, kuten suoruuteen, tasaisuuteen, nousuun, vierintään ja taipumiseen.

On tärkeää käyttää jokaisessa koneessa vain oikeaa rasvaa. Ole erittäin varovainen, ettet koskaan sekoita yhteensopimattomia öljyjä tai rasvoja. Tämä sisältää eri rasvojen käytön koneen huollossa syklistä toiseen. Tämä muuttaa vaadittua viskositeettia, mikä usein johtaa tahmaisen, sementtimäisen materiaalin muodostumiseen, jota ei haluta herkissä laitteissa. Jos materiaali sisältää myös hiukkasia ylitaivutetusta vaijerista, vaijerinkannattimesta tai jopa muualta, kisko pettää yleensä pian.

Suorituskyvyn etenemissuunnitelma

Vastauksena laitevalmistajien vaatimuksiin lineaariliikelaitteiden valmistajat pyrkivät jatkuvasti laajentamaan suorituskykyään. Mutta ensin heidän on varmistettava, että parannukset eivät tahattomasti lisää lineaariliikkeen vikaantumisriskiä.

Hyvä lineaariliikkeen toimittaja toimittaa "suorituskykysuunnitelman", jossa korostetaan järjestelmän elementtejä, jotka voidaan suunnitella paitsi nykyisiä vaatimuksia varten myös seuraavan sukupolven käyttöön soveltuvalla suorituskykykapasiteetilla. Tämä sitoutuminen on erityisen tärkeää edistyneen biotieteen, lääketieteellisen ja biolääketieteellisen teknologian valmistuksessa.

Lineaariliikejärjestelmät eivät välttämättä ole näkyvimpiä elementtejä useimmissa edistyneimmissä teknologisissa laitteissa, eivätkä ne yleensä ole useimpien käyttäjien mieleenpainuvin huolenaihe. Mutta niiden vikaantumisella voi olla vakavia seurauksia kaikille asianosaisille. Onneksi asianmukainen huomio suunnitteluun, asennukseen, käyttöön ja huoltoon voi varmistaa, että lineaariliikejärjestelmillä on tärkeä rooli edistyneimpien biotieteiden, lääketieteellisten ja biolääketieteellisten laitteiden jatkuvassa kriittisessä – ja ehkä jopa ihmishenkiä pelastavassa – onnistuneessa toiminnassa.