Miten "LOSTPED" voi auttaa?

Pakkaamisesta ja materiaalinkäsittelystä puolijohteiden valmistukseen ja autoteollisuuden kokoonpanoon käytännössä kaikki valmistusprosessit sisältävät jonkinlaista lineaarista liikettä. Valmistajien tutustuessa modulaaristen lineaariliikejärjestelmien joustavuuteen ja yksinkertaisuuteen nämä järjestelmät – olivatpa ne sitten yksi-, kaksi- tai täydellisiä kolmiakselisia karteesisia robotiikkajärjestelmiä – löytävät tiensä tuotantoalueille.

Yleinen virhe, jonka insinöörit ja suunnittelijat tekevät lineaariliikejärjestelmiä mitoittaessaan ja valitessaan, on kriittisten sovellusvaatimusten huomiotta jättäminen lopullisessa järjestelmässä. Tämä voi pahimmassa tapauksessa johtaa kalliisiin uudelleensuunnitteluihin ja -töihin, mutta usein se voi myös johtaa ylimitoitettuun järjestelmään, joka on kalliimpi ja tehottomampi kuin halutaan. Koska mahdollisia ratkaisuja on niin paljon, lineaariliikejärjestelmän suunnittelussa on helppo tuntea itsensä ylikuormitetuksi. Kuinka paljon kuormaa järjestelmän on käsiteltävä? Kuinka nopeasti sen on liikuttava? Mikä on kustannustehokkain suunnittelu?

Kaikkia näitä ja muita kysymyksiä pohdittiin, kun Bosch Rexrothin Linear Motion and Assembly Technologies -ryhmä kehitti "LOSTPEDin", yksinkertaisen lyhenteen, joka opastaa insinööriä tai suunnittelijaa keräämään tarvittavat tiedot sopivien lineaariliikkeen komponenttien tai moduulien määrittämiseksi missä tahansa sovelluksessa.

MITÄ ON LOSTPEDI?

LOSTPED tulee sanoista Load (kuorma), Orientation (suunta), Speed ​​(nopeus), Travel (matka), Precision (tarkkuus), Environment (ympäristö) ja Duty cycle (käyttöjakso). Jokainen LOSTPED-lyhenteen kirjain edustaa yhtä tekijää, joka on otettava huomioon lineaariliikejärjestelmän mitoituksessa ja valinnassa. Esimerkiksi kuorma asettaa laakerijärjestelmälle erilaisia ​​vaatimuksia kiihdytyksen ja hidastuksen aikana kuin vakionopeusliikkeissä. Kun lineaariliikeratkaisut siirtyvät yksittäisistä komponenteista kokonaisiin lineaarimoduuleihin tai karteesisiin järjestelmiin, järjestelmäkomponenttien – eli lineaarilaakeriohjaimien ja kuularuuvi-, hihna- tai lineaarimoottorikäyttöjen – väliset vuorovaikutukset monimutkaistuvat, ja oikean järjestelmän suunnittelusta tulee haastavampaa. LOSTPED-lyhenne voi auttaa suunnittelijoita välttämään virheitä yksinkertaisesti muistuttamalla heitä ottamaan huomioon kaikki toisiinsa liittyvät tekijät järjestelmän kehittämisen ja määrittelyn aikana.

LOSTPEDIN KÄYTTÖOHJEET

Alla on kuvaukset jokaisesta LOSTPED-tekijästä sekä keskeiset kysymykset, jotka on pohdittava lineaariliikejärjestelmän mitoitus- ja valintakriteerejä määritettäessä.

LADATA

Kuorma viittaa järjestelmään kohdistettuun painoon tai voimaan. Kaikki lineaariliikejärjestelmät kohtaavat jonkinlaista kuormitusta, kuten alaspäin suuntautuvia voimia materiaalinkäsittelysovelluksissa tai työntövoimia poraus-, puristus- tai ruuvinvääntösovelluksissa. Toiset sovellukset kohtaavat vakiokuormituksen, kuten puolijohdekiekkojen käsittelysovelluksessa, jossa FOUP (Front-Opening Unified Pod) -yksikköä kuljetetaan lokerosta toiseen pudotusta ja noutoa varten. Kolmas tyyppi määritellään vaihtelevilla kuormilla, kuten lääketieteellisessä annostelusovelluksessa, jossa reagenssi annostellaan useisiin pipetteihin peräkkäin, mikä johtaa kevyempään kuormitukseen jokaisessa vaiheessa.

Kuormaa harkittaessa kannattaa myös tarkastella, minkä tyyppinen työkalu on varren päässä kuorman nostamiseksi tai kantamiseksi. Vaikka tämä ei liitykään nimenomaisesti kuormaan, virheet tässä voivat olla kalliita. Esimerkiksi jos erittäin herkkä työkappale nostetaan nouto- ja sijoitussovelluksessa, se voi vaurioitua, jos käytetään vääränlaista tarttujaa.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Mikä on kuorman lähde ja miten se on suunnattu?
• Onko käsittelyyn liittyviä erityishuomioita?
• Kuinka paljon painoa tai voimaa on hallittava?
• Onko voima alaspäin suuntautuva voima, nostovoima vai sivuttaisvoima?

SUUNTA

Myös voiman kohdistamissuunta eli suhteellinen sijainti on tärkeä, mutta se usein unohdetaan. Jotkin lineaarimoduulien tai toimilaitteiden tyypit pystyvät käsittelemään suurempaa alaspäin/ylöspäin suuntautuvaa kuormitusta kuin sivuttaiskuormitusta moduulisuunnittelussa käytetyn lineaarijohdejärjestelmän ansiosta. Toiset moduulit, jotka käyttävät erilaisia ​​lineaarijohteita, pystyvät käsittelemään samoja kuormia kaikkiin suuntiin.

Esimerkiksi Rexrothin kompakti moduuli CKK käyttää ohjaukseen kaksoispallokiskojärjestelmää, ja sitä tarvitaan usein sovelluksissa, jotka vaativat sivulle asennettuja tai aksiaalisia kuormia. Koska useimmat korkealaatuisten lineaariliikkeiden toimittajat valmistavat moduuleja ja toimilaitteita erilaisiin tilanteisiin, on tärkeää varmistaa, että määritetyt moduulit pystyvät käsittelemään kuormitusvaatimukset sovelluksen onnistumisen edellyttämässä suunnassa.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Miten lineaarimoduuli tai toimilaite on suunnattu?
• Onko se vaakasuorassa, pystysuorassa vai ylösalaisin?
• Missä kuorma on suunnattu lineaariseen moduuliin nähden?
• Aiheuttaako kuorma lineaarimoduuliin vierintä- tai kallistusmomentin?

NOPEUS

Myös nopeus ja kiihtyvyys vaikuttavat lineaariliikkeen valintaan. Käytetty kuorma luo järjestelmään hyvin erilaisia ​​voimia kiihdytyksen ja hidastuksen aikana kuin vakionopeudella tapahtuvan liikkeen aikana. Myös liikeprofiilin tyyppi – puolisuunnikkaan vai kolmion muotoinen – on otettava huomioon, koska halutun nopeuden tai sykliajan saavuttamiseksi tarvittava kiihtyvyys määräytyy tarvittavan liiketyypin mukaan. Puolisuunnikkaan muotoinen liikeprofiili tarkoittaa, että kuorma kiihtyy nopeasti, liikkuu suhteellisen vakionopeudella tietyn ajan ja sitten hidastuu. Kolmion muotoinen liikeprofiili tarkoittaa, että kuorma kiihtyy ja hidastuu nopeasti, kuten pisteestä pisteeseen -nosto- ja laskusovelluksissa. Nopeus ja kiihtyvyys ovat myös kriittisiä tekijöitä sopivan lineaarikäytön, joka on tyypillisesti kuularuuvi, hihna tai lineaarimoottori, määrittämisessä.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Mikä nopeus tai sykliaika on saavutettava?
• Onko se vakionopeus vai muuttuvanopeus?
• Miten kuorma vaikuttaa kiihtyvyyteen ja hidastuvuuteen?
• Onko liikeprofiili puolisuunnikkaan vai kolmion muotoinen?
• Mikä lineaarikäyttö vastaa parhaiten nopeus- ja kiihtyvyystarpeisiin?

MATKUSTAA

Liikematkalla tarkoitetaan liikematkaa tai -aluetta. Liikematkan lisäksi on otettava huomioon myös ylitys. Jonkin verran "turvaliikettä" eli lisätilaa iskun lopussa pidetään yllä varmistaakseen järjestelmän turvallisuuden hätäpysäytyksen sattuessa.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Mikä on etäisyys (liikealue)?
• Kuinka paljon ylimääräistä matkaa hätäjarrutuksessa voidaan tarvita?

TARKKUUS

Tarkkuus on laaja termi, jota käytetään usein määrittelemään joko liiketarkkuutta (miten järjestelmä käyttäytyy liikkuessaan pisteestä A pisteeseen B) tai paikannustarkkuutta (kuinka lähelle järjestelmä saavuttaa kohdeaseman). Se voi viitata myös toistettavuuteen. Näiden kolmen termin – liiketarkkuuden, paikannustarkkuuden ja toistettavuuden – välisen eron ymmärtäminen on usein ratkaisevan tärkeää sen varmistamiseksi, että järjestelmä täyttää suorituskykyvaatimukset ja että järjestelmä ei ylikompensoi tarpeetonta korkeaa tarkkuusastetta.

Tärkein syy tarkkuusvaatimusten huolelliseen miettimiseen on käyttömekanismin valinta: hihnakäyttö, kuularuuvimoottori tai lineaarimoottori. Jokainen tyyppi tarjoaa kompromisseja tarkkuuden, nopeuden ja kuormankantokyvyn välillä, ja paras valinta määräytyy pääasiassa sovelluksen mukaan.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Kuinka tärkeitä sovelluksen liiketarkkuus, paikannustarkkuus ja toistettavuus ovat?
• Onko tarkkuus tärkeämpää kuin nopeus tai muut LOSTPED-tekijät?

YMPÄRISTÖ

Ympäristöllä tarkoitetaan niitä olosuhteita, joissa järjestelmän odotetaan toimivan. Esimerkiksi äärimmäiset lämpötilat voivat vaikuttaa muoviosien ja järjestelmän voitelun suorituskykyyn, kun taas lika, nesteet ja muut epäpuhtaudet voivat vahingoittaa laakerien vierintäratoja ja kuormaa kantavia elementtejä.

Tämä on usein unohdettu suorituskykytekijä, mutta sellainen, joka voi vaikuttaa merkittävästi lineaariliikkeen järjestelmän käyttöikään. Lisävarusteet, kuten tiivistenauhat ja erikoispinnoitteet, voivat auttaa estämään näiden ympäristötekijöiden aiheuttamia vaurioita. Lisäksi lisäominaisuudet, kuten erikoisvoitelu ja positiivinen ilmanpaine, voivat tehdä moduulista tai toimilaitteesta sopivan käytettäväksi puhdastiloissa.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Millaisia ​​vaaroja tai epäpuhtauksia on läsnä – äärimmäisiä lämpötiloja, likaa, pölyä, nesteitä jne.?
• Toisaalta, onko lineaariliikejärjestelmä itsessään mahdollinen ympäristön epäpuhtauksien lähde (ESD, voiteluaineet tai hiukkaset)?

KUNNOSTUSSYKLI

Käyttöjakso on aika, joka kuluu yhden toimintajakson suorittamiseen. Kaikissa lineaaritoimilaitteissa sisäiset komponentit määräävät yleensä lopullisen järjestelmän käyttöiän. Esimerkiksi moduulin sisäisen laakerin käyttöikään vaikuttavat suoraan laakerin kuormitus ja käyttöjakso. Lineaariliikejärjestelmä voi pystyä täyttämään kuusi edellistä tekijää, mutta jos se toimii jatkuvasti 24/7, se kuolee paljon nopeammin kuin jos se toimii vain kahdeksan tuntia päivässä, viisi päivää viikossa. Käyttöajan ja lepoajan välinen ero vaikuttaa lämmön kertymiseen lineaariliikejärjestelmän sisällä ja vaikuttaa suoraan järjestelmän käyttöikään ja omistuskustannuksiin. Näiden asioiden selvittäminen etukäteen voi säästää aikaa ja vähentää myöhempää vaivaa, koska kulutusosat, kuten hihnat, voidaan helposti varastoida vaihtoa varten.

KESKEISET KYSYMYKSET:

• Kuinka usein järjestelmää käytetään, mukaan lukien mahdollinen viipymäaika vetojen tai liikkeiden välillä?
• Kuinka kauan järjestelmän on kestettävä?

VIIMEISIÄ NEUVOJA

LOSTPEDin lisäksi suunnittelijoiden tulisi konsultoida hyvämaineista jakelijaa tai valmistajan sovellussuunnitteluosastoa. Näillä resursseilla on tyypillisesti kokemusta sadoista sovelluksista, joista monet ovat samankaltaisia ​​kuin käsillä oleva sovellus. Siksi he voivat mahdollisesti säästää huomattavasti aikaa ja tehdä kustannussäästöehdotuksia ennakoimalla mahdolliset ongelmat. Loppujen lopuksi tavoitteena on saada paras mahdollinen lineaariliikejärjestelmä mahdollisimman alhaisilla omistuskustannuksilla; taitavat LOSTPEDiin perehtyneet sovellusinsinöörit voivat varmistaa, että heidän asiakkaansa saavat juuri sitä.