Como o “LOSTPED” pode ajudar?

Desde embalagens e manuseio de materiais até a fabricação de semicondutores e montagem automotiva, praticamente todos os processos de fabricação incorporam algum tipo de movimento linear. À medida que os fabricantes se familiarizam com a flexibilidade e a simplicidade dos sistemas modulares de movimento linear, esses sistemas — sejam eles sistemas robóticos cartesianos de um, dois ou três eixos completos — estão encontrando espaço em diversas áreas da produção.

Um erro comum que engenheiros e projetistas cometem ao dimensionar e selecionar sistemas de movimento linear é negligenciar os requisitos críticos da aplicação no sistema final. Isso pode levar a retrabalhos e reformulações dispendiosas no pior dos casos, mas também pode resultar em um sistema superdimensionado, mais caro e menos eficiente do que o desejado. Com tantas soluções possíveis, é fácil se sentir sobrecarregado ao projetar um sistema de movimento linear. Qual será a carga que o sistema precisará suportar? Qual será a velocidade de movimento necessária? Qual é o projeto mais econômico?

Todas essas questões e muitas outras foram consideradas quando o grupo de Tecnologias de Movimento Linear e Montagem da Bosch Rexroth desenvolveu o “LOSTPED”, um acrônimo simples que orienta o engenheiro ou projetista na coleta das informações necessárias para especificar os componentes ou módulos de movimento linear apropriados para qualquer aplicação.

O QUE É LOSPED?

LOSTPED significa Carga, Orientação, Velocidade, Deslocamento, Precisão, Ambiente e Ciclo de Trabalho. Cada letra do acrônimo LOSTPED representa um fator que deve ser considerado ao dimensionar e selecionar um sistema de movimento linear. Por exemplo, a carga impõe demandas diferentes ao sistema de rolamentos durante a aceleração e a desaceleração do que durante movimentos em velocidade constante. À medida que mais soluções de movimento linear evoluem de componentes individuais para módulos lineares completos ou sistemas cartesianos, as interações entre os componentes do sistema — ou seja, guias de rolamentos lineares e fusos de esferas, correias ou acionamentos de motores lineares — tornam-se mais complexas, e projetar o sistema correto torna-se mais desafiador. O acrônimo LOSTPED pode ajudar os projetistas a evitar erros, simplesmente lembrando-os de considerar todos os fatores inter-relacionados durante o desenvolvimento e a especificação do sistema.

COMO USAR O LOSPED

A seguir, apresentamos descrições de cada fator do LOSTPED, bem como perguntas importantes a serem feitas ao determinar os critérios para dimensionar e selecionar um sistema de movimento linear.

CARREGAR

Carga refere-se ao peso ou força aplicada ao sistema. Todos os sistemas de movimento linear estão sujeitos a algum tipo de carga, como forças descendentes em aplicações de movimentação de materiais ou cargas de empuxo em aplicações de perfuração, prensagem ou aparafusamento. Outras aplicações estão sujeitas a cargas constantes, como em aplicações de manuseio de wafers semicondutores, nas quais um FOUP (Front-Opening Unified Pod) é transportado de um compartimento para outro para entrega e coleta. Um terceiro tipo é definido por cargas variáveis, como em aplicações de dispensação médica, onde o reagente é depositado em uma série de pipetas, uma após a outra, resultando em uma carga menor a cada etapa.

Ao considerar a carga, também é importante analisar o tipo de ferramenta que estará na extremidade do braço para pegar ou transportar a carga. Embora não esteja especificamente relacionado à carga, erros nessa etapa podem ser custosos. Por exemplo, se uma peça de trabalho altamente sensível for pega em uma aplicação de pegar e posicionar, ela poderá ser danificada se o tipo errado de garra for utilizado.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Qual é a fonte da carga e como ela está orientada?
• Há alguma consideração especial quanto ao manuseio?
• Que peso ou força deve ser controlada?
• Essa força é descendente, de desprendimento ou lateral?

ORIENTAÇÃO

A orientação, ou posição relativa ou direção em que a força é aplicada, também é importante, mas muitas vezes é negligenciada. Alguns tipos de módulos ou atuadores lineares podem suportar cargas verticais/ascendentes maiores do que cargas laterais devido ao sistema de guias lineares usado no projeto do módulo. Outros módulos, usando guias lineares diferentes, podem suportar as mesmas cargas em todas as direções.

O módulo compacto CKK da Rexroth, por exemplo, utiliza um sistema de trilho de esferas duplo para guia e é frequentemente requisitado em aplicações que exigem cargas laterais ou axiais. Como a maioria dos fornecedores de movimento linear de alta qualidade fabrica módulos e atuadores para lidar com diversas situações, é importante garantir que os módulos especificados suportem os requisitos de carga na orientação necessária para o sucesso da aplicação.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Qual é a orientação do módulo linear ou atuador?
• Está na horizontal, na vertical ou de cabeça para baixo?
• Qual é a orientação da carga em relação ao módulo linear?
• A carga causará um momento de rolamento ou de inclinação no módulo linear?

VELOCIDADE

A velocidade e a aceleração também influenciam a seleção de um sistema de movimento linear. Uma carga aplicada exerce forças muito diferentes sobre o sistema durante a aceleração e a desaceleração do que durante um movimento em velocidade constante. O tipo de perfil de movimento — trapezoidal ou triangular — também deve ser considerado, pois a aceleração necessária para atingir a velocidade ou o tempo de ciclo desejado será determinada pelo tipo de movimento requerido. Um perfil de movimento trapezoidal significa que a carga acelera rapidamente, move-se a uma velocidade relativamente constante por um período de tempo e, em seguida, desacelera. Um perfil de movimento triangular significa que a carga acelera e desacelera rapidamente, como em aplicações de coleta e entrega ponto a ponto. A velocidade e a aceleração também são fatores críticos na determinação do acionamento linear apropriado, que normalmente é um fuso de esferas, uma correia ou um motor linear.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Qual velocidade ou tempo de ciclo deve ser alcançado?
• É uma velocidade constante ou variável?
• Como a carga afetará a aceleração e a desaceleração?
• O perfil do movimento é trapezoidal ou triangular?
• Qual inversor linear atenderá melhor às necessidades de velocidade e aceleração?

VIAGEM

O termo "curso" refere-se à distância ou amplitude de movimento. Não se deve considerar apenas a distância percorrida, mas também o sobrecurso. Permitir uma certa margem de segurança, ou espaço adicional, no final do curso garante a segurança do sistema em caso de parada de emergência.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Qual é a distância (amplitude de movimento)?
• Qual a margem de sobrecurso que pode ser necessária em uma parada de emergência?

PRECISÃO

Precisão é um termo amplo frequentemente usado para definir tanto a exatidão de deslocamento (como o sistema se comporta ao se mover do ponto A ao ponto B) quanto a exatidão de posicionamento (quão próximo o sistema chega da posição alvo). Também pode se referir à repetibilidade. Compreender a diferença entre esses três termos – exatidão de deslocamento, exatidão de posicionamento e repetibilidade – é fundamental para garantir que o sistema atenda às especificações de desempenho e que não esteja compensando em excesso um alto grau de exatidão que possa ser desnecessário.

O principal motivo para considerar os requisitos de precisão é a seleção do mecanismo de acionamento: transmissão por correia, fuso de esferas ou motor linear. Cada tipo oferece vantagens e desvantagens em termos de precisão, velocidade e capacidade de carga, e a melhor escolha é determinada principalmente pela aplicação.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Qual a importância da precisão de deslocamento, da precisão de posicionamento e da repetibilidade na aplicação?
• A precisão é mais importante do que a velocidade ou outros fatores LOSTPED?

AMBIENTE

O termo "ambiente" refere-se às condições circundantes em que o sistema deverá operar. Por exemplo, temperaturas extremas podem afetar o desempenho dos componentes plásticos e a lubrificação dentro do sistema, enquanto sujeira, líquidos e outros contaminantes podem danificar as pistas dos rolamentos e os elementos de suporte de carga.

Este é um fator de desempenho frequentemente negligenciado, mas que pode influenciar significativamente a vida útil de um sistema de movimento linear. Opções como fitas de vedação e revestimentos especiais podem ajudar a prevenir danos causados ​​por esses fatores ambientais. Além disso, opções como lubrificação especial e pressão positiva de ar podem tornar o módulo ou atuador adequado para uso em ambientes de sala limpa.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Que tipos de riscos ou contaminantes estão presentes — temperaturas extremas, sujeira, poeira, líquidos, etc.?
• Por outro lado, o próprio sistema de movimento linear pode ser uma fonte potencial de contaminantes para o meio ambiente (ESD, lubrificantes ou partículas)?

CICLO DE TRABALHO

O ciclo de trabalho é o tempo necessário para completar um ciclo de operação. Em todos os atuadores lineares, os componentes internos geralmente determinam a vida útil do sistema final. A vida útil dos rolamentos dentro de um módulo, por exemplo, é diretamente afetada pela carga aplicada e pelo ciclo de trabalho a que o rolamento será submetido. Um sistema de movimento linear pode ser capaz de atender aos seis fatores anteriores, mas se funcionar continuamente 24 horas por dia, 7 dias por semana, terá uma vida útil muito menor do que se funcionar apenas oito horas por dia, cinco dias por semana. A proporção entre o tempo de uso e o tempo de repouso influencia o acúmulo de calor dentro do sistema de movimento linear e impacta diretamente a vida útil do sistema e o custo total de propriedade. Esclarecer essas questões antecipadamente pode economizar tempo e evitar transtornos posteriormente, já que peças de desgaste, como correias, podem ser facilmente estocadas para substituição.

PERGUNTAS-CHAVE A FAZER:

• Com que frequência o sistema é utilizado, incluindo qualquer tempo de pausa entre golpes ou movimentos?
• Por quanto tempo o sistema precisa durar?

ALGUMAS CONSELHOS FINAIS

Além do LOSTPED, os projetistas devem consultar um distribuidor de boa reputação ou o departamento de engenharia de aplicação do fabricante. Esses profissionais geralmente têm experiência com centenas de aplicações, muitas delas semelhantes à aplicação em questão. Portanto, podem economizar tempo considerável e sugerir soluções econômicas, antecipando possíveis problemas. Afinal, o objetivo final é obter o melhor sistema de movimento linear possível com o menor custo total de propriedade; engenheiros de aplicação qualificados e familiarizados com o LOSTPED podem garantir que seus clientes obtenham exatamente isso.