「紛失」はどのように役立つのでしょうか?

パッケージングやマテリアルハンドリングから半導体製造や自動車の組み立てに至るまで、事実上すべての製造プロセスには何らかの種類の直線運動が組み込まれており、メーカーがモジュール式直線運動システムの柔軟性とシンプルさに慣れるにつれて、これらのシステムは、1 つ、2 つ、または完全なものであっても、 3 軸デカルト ロボット システムは、生産分野に導入されつつあります。

エンジニアや設計者がリニアモーションシステムのサイジングや選択を行う際によくある間違いは、最終システムにおける重要なアプリケーション要件を見落とすことです。これにより、最悪の場合、費用のかかる再設計や再作業が必要になる可能性がありますが、多くの場合、必要以上に費用がかかり効果が低い過剰設計のシステムが生成される可能性があります。考えられる解決策が非常に多いため、リニア モーション システムの設計を任されると、圧倒されてしまいがちです。システムはどれくらいの負荷を処理する必要がありますか?どれくらいの速度で移動する必要があるでしょうか?最もコスト効率の高い設計は何ですか?

ボッシュ レックスロスのリニア モーションおよびアセンブリ テクノロジー グループが「LOSTPED」を開発したとき、これらすべての疑問やその他の疑問が検討されました。これは、エンジニアや設計者が特定のアプリケーションで適切なリニア モーション コンポーネントやモジュールを指定するために必要な情報を収集する際に役立つ単純な頭字語です。

紛失したものは何ですか?

LOSTPED は、荷重、方向、速度、移動、精度、環境、およびデューティ サイクルの略です。LOSTPED の頭字語の各文字は、リニア モーション システムのサイジングと選択時に考慮する必要がある 1 つの要素を表します。たとえば、加速時と減速時には、定速動作時とは異なる負荷がベアリング システムに課せられます。より多くの直線運動ソリューションが個々のコンポーネントから完全なリニア モジュールまたはデカルト システムに移行するにつれて、システム コンポーネント間の相互作用 (リニア ベアリング ガイドとボールねじ、ベルト、またはリニア モーター ドライブなど) がより複雑になり、適切なシステムの設計がより困難になります。 。LOSTPED の頭字語は、設計者がシステムの開発と仕様の際に相互に関連するすべての要素を考慮することを思い出させるだけで、間違いを避けるのに役立ちます。

紛失の使い方

以下に、各 LOSTPED 要因の説明と、リニア モーション システムのサイズと選択の基準を決定する際に尋ねるべき重要な質問を示します。

負荷

荷重とは、システムにかかる重量または力を指します。すべての直線運動システムは、マテリアルハンドリング用途における下向きの力や、穴あけ、プレス、ねじ締め用途におけるスラスト荷重など、何らかの種類の負荷に遭遇します。他のアプリケーションでは、FOUP (Front-opening Unified Pod) がドロップオフとピックアップのためにベイからベイに運ばれる半導体ウェーハ処理アプリケーションなど、一定の負荷が発生します。3 番目のタイプは、医療分注アプリケーションなど、さまざまな負荷によって定義されます。このアプリケーションでは、試薬が一連のピペットに次々と注入され、各ステップでの負荷が軽くなります。

荷重を考慮する際には、アームの先端にある荷重を持ち上げたり運んだりするツールの種類も検討する価値があります。特に負荷とは関係ありませんが、ここでの間違いは損失を招く可能性があります。たとえば、ピックアンドプレース用途で非常に敏感なワークピースをピックアップする場合、間違ったタイプのグリッパーを使用するとワークピースが損傷する可能性があります。

尋ねるべき主な質問:

• 負荷の原因は何ですか?また、その方向はどのようなものですか?
• 特別な取り扱い上の注意事項はありますか?
• どのくらいの重量や力を管理する必要がありますか?
• その力は下向きの力、揚力、または横方向の力ですか?

オリエンテーション

方向、つまり力が加えられる相対的な位置や方向も重要ですが、見落とされがちです。一部のタイプのリニア モジュールまたはアクチュエータは、モジュール設計でリニア ガイド システムが使用されているため、横方向の荷重よりも高い下向き/上向きの荷重に対応できます。別のリニアガイドを使用する他のモジュールは、すべての方向で同じ荷重を処理できます。

たとえば、Rexroth コンパクト モジュール CKK は、ガイドにデュアル ボール レール システムを使用しており、サイドマウントまたはアキシアル荷重を必要とするアプリケーションで頻繁に使用されます。高品質のリニアモーションサプライヤーのほとんどは、さまざまな状況に対応するモジュールやアクチュエーターを製造しているため、指定されたモジュールが、アプリケーションで成功を収めるために必要な方向で負荷要件を処理できることを確認することが重要です。

尋ねるべき主な質問:

• リニアモジュールまたはアクチュエータはどのような方向に向いていますか?
• 水平ですか、垂直ですか、それとも逆さまですか？
• 負荷はリニアモジュールに対してどこを向いていますか?
• 負荷によりリニア モジュールにロール モーメントまたはピッチ モーメントが発生しますか?

スピード

速度と加速度も直線運動システムの選択に影響します。加えられた荷重により、加速時と減速時には、一定速度で移動しているときとははるかに異なる力がシステムに発生します。所望の速度またはサイクルタイムを満たすために必要な加速度は、必要な移動のタイプによって決まるため、移動プロファイルのタイプ (台形または三角形) も考慮する必要があります。台形の移動プロファイルは、負荷が急速に加速し、一定期間は比較的一定の速度で移動し、その後減速することを意味します。三角形の移動プロファイルは、ポイントツーポイントの送迎アプリケーションのように、荷物が急速に加速および減速することを意味します。速度と加速度も、適切なリニア ドライブ (通常はボールねじ、ベルト、またはリニア モーター) を決定する際の重要な要素です。

尋ねるべき主な質問:

• どのくらいの速度またはサイクルタイムを達成する必要がありますか?
• 定速ですか、可変速ですか?
• 負荷は加速と減速にどのような影響を与えますか?
• 移動プロファイルは台形ですか、それとも三角形ですか?
• 速度と加速のニーズに最もよく応えるのはどのリニアドライブですか?

旅行

移動距離とは、移動の距離または範囲を指します。移動距離だけでなく、オーバートラベルも考慮する必要があります。ストロークの終わりにある程度の「安全移動」、つまり追加のスペースを確保することで、緊急停止の場合のシステムの安全性が確保されます。

尋ねるべき主な質問:

• 距離（可動範囲）はどれくらいですか？
• 緊急停止の場合、どのくらいのオーバートラベルが必要になる可能性がありますか?

精度

精度とは、移動精度 (ポイント A からポイント B に移動する際のシステムの動作) または位置決め精度 (システムがターゲット位置にどれだけ近くに到達するか) のいずれかを定義するためによく使用される広義の用語です。再現性を指すこともあります。これら 3 つの用語 (移動精度、位置決め精度、再現性) の違いを理解することは、システムが性能仕様を満たしていることを確認し、システムが不必要な可能性のある高度な精度を過剰に補償していないことを確認するために重要です。

精度要件を熟考する主な理由は、ベルトドライブ、ボールネジ、またはリニアモーターなどの駆動機構の選択です。各タイプには精度、速度、耐荷重能力のトレードオフがあり、最適な選択は主に用途によって決まります。

尋ねるべき主な質問:

• アプリケーションにおける移動精度、位置決め精度、再現性はどの程度重要ですか?
• 精度は速度やその他の LOSTPED 要因よりも重要ですか?

環境

環境とは、システムが動作すると予想される周囲の条件を指します。たとえば、極端な温度はプラスチック部品の性能やシステム内の潤滑に影響を与える可能性があり、汚れ、液体、その他の汚染物質はベアリング軌道や荷重支持要素に損傷を与える可能性があります。

これは見落とされがちな性能要因ですが、リニア モーション システムの寿命に大きな影響を与える可能性があります。シーリング ストリップや特殊コーティングなどのオプションは、これらの環境要因による損傷を防ぐのに役立ちます。さらに、特殊潤滑や正圧などのオプションにより、モジュールまたはアクチュエータをクリーンルーム用途での使用に適したものにすることができます。

尋ねるべき主な質問:

• 極端な温度、汚れ、塵、液体など、どのような種類の危険または汚染物質が存在しますか?
• 逆に、リニアモーションシステム自体が環境汚染物質 (ESD、潤滑剤、または微粒子) の潜在的な発生源になるのでしょうか?

デューティサイクル

デューティ サイクルは、動作サイクルを完了するのにかかる時間です。すべてのリニア アクチュエータでは、通常、内部コンポーネントが最終システムの寿命を決定します。たとえば、モジュール内のベアリングの寿命は、適用される荷重とベアリングが受けるデューティ サイクルによって直接影響を受けます。リニア モーション システムは前述の 6 つの要素を満たすことができるかもしれませんが、24 時間 365 日継続的に稼働すると、1 日 8 時間、週 5 日だけ稼働する場合よりもはるかに早く寿命が来ます。使用時間と休止時間は、リニア モーション システム内の熱の蓄積に影響を与え、システムの寿命と所有コストに直接影響します。これらの問題を事前に明確にしておくことで、ベルトなどの摩耗部品を交換用に簡単にストックできるため、時間を節約し、後で問題が悪化することを防ぐことができます。

尋ねるべき主な質問:

• ストロークや移動間の滞留時間を含め、システムはどのくらいの頻度で使用されていますか?
• システムはどれくらいの期間存続する必要がありますか?

最終アドバイス

LOSTPED に加えて、設計者は信頼できる販売代理店またはメーカーのアプリケーション エンジニアリング部門に相談する必要があります。これらのリソースは通常、数百のアプリケーションの経験があり、その多くは現在使用しているアプリケーションに似ています。したがって、潜在的な問題を予測することで、大幅な時間を節約し、コスト削減の提案を行うことができる可能性があります。結局のところ、最終目標は、最小限の所有コストで可能な限り最高のリニアモーション システムを入手することです。LOSTPED に精通した熟練したアプリケーション エンジニアは、顧客が確実にそれを実現できるようにします。