Производители оборудования для естественных наук, медицины и биомедицины должны постоянно совершенствовать передовые технологии, рабочие процессы и процессы, чтобы конкурировать и расширять рынок. Однако прогресс не может быть направлен только на расширение успеха; он также должен обеспечивать точность, надежность и функциональность в процессе эксплуатации, предотвращая сбои в процессе эксплуатации.

Пренебрежение улучшениями и мерами безопасности в одном, казалось бы, незначительном компоненте систем линейного перемещения в процессе производства может привести к последствиям, варьирующимся от неприятных до катастрофических. Производители, как и пользователи, должны сохранять бдительность.

При правильном подходе можно определить, спроектировать, установить и обслуживать системы линейного перемещения следующего поколения, которые позволят усовершенствовать и гарантировать преимущества оборудования для биологических наук, медицины и биомедицины в жизненно важных и даже спасательных приложениях.

Последствия

Поскольку надёжное линейное перемещение является эксплуатационной необходимостью, производители и пользователи оборудования должны отслеживать даже относительно редкие риски отказов компонентов или систем линейного перемещения на протяжении всего процесса. Это касается оборудования, начиная от секвенирования ДНК и биопечати и заканчивая атомно-силовыми микроскопами (АСМ).

Ставки огромны.

Выход из строя одной детали или системы может обойтись пользователям оборудования в сотни тысяч долларов даже при относительно кратковременном простое. В зависимости от местоположения, серьёзности проблемы и времени реагирования на ремонт или замену, расходы могут быть значительно больше.

Риск безопасности персонала — ещё одна важнейшая проблема. Хотя ошибки проектирования или несоблюдение эксплуатационных мер безопасности встречаются редко, они могут привести к различным последствиям: от защемления до выхода из-под контроля и стать причиной травм, вплоть до поражения электрическим током.

Спецификация и дизайн

Производственное предприятие линейных приводов должно быть полностью сертифицировано по стандарту ISO для обеспечения единообразия всех ключевых процессов. Кроме того, тщательная сборка прототипов помогает выявить этапы, имеющие ключевое значение для поддержания производительности и надежности готового компонента или системы привода. Отсутствие или неправильное выполнение любого из множества мелких, но важных этапов сборки или тестирования может в конечном итоге привести к отказу системы в процессе эксплуатации.

Многие производители также устанавливают целевые показатели, которые обеспечивают многолетнюю надёжную работу оборудования перед его модернизацией. Поэтому важно правильно рассчитать срок службы компонентов. Поскольку рабочие циклы могут различаться в зависимости от области применения, срок службы многих компонентов линейного перемещения указывается в километрах пробега. Производителю линейных перемещений необходимо учитывать эти расчёты при принятии различных решений относительно изделия.

Например, один из широко используемых кабелей рассчитан на более чем 10 миллионов циклов изгиба при соблюдении радиуса изгиба 50 мм или более. Однако, если радиус изгиба выбран неправильно, частицы, падающие с кабеля, или напряжение на кабельных направляющих или разъёмах могут, вероятно, привести к преждевременному выходу кабеля из строя (особенно при несоблюдении графика технического обслуживания).

Рассмотрите возможность настройки

Стандартные детали играют решающую роль во многих узлах оборудования. Например, существует проблема, связанная с тем, что стандартный элемент линейного перемещения может быть спроектирован и изготовлен не для точного соответствия другим компонентам и конструкциям, которые собирает поставщик. Могут возникнуть непредвиденные несовместимости.

Вопрос в следующем: выявит ли производитель проблемы в ходе планового проектирования, контроля качества и проверок? Вероятно. Но не обязательно.

Зачастую только индивидуальные решения могут удовлетворить конкретные требования к производительности и конструкции. Они позволяют производителю сосредоточиться на конструктивных особенностях платформы, необходимых для конкретного применения, в частности, адаптируя такие факторы, как скорость, ускорение и устойчивость. Они даже могут снизить стоимость, отказавшись от ненужных функций, которые входят в стандартную комплектацию стандартной платформы. Кроме того, они обеспечивают комплексное решение без скрытых несовместимостей.

Поставщикам следует стремиться к реальному контролю над заказом от производителя линейного перемещения на всех этапах — от спецификации до создания прототипа. Такая интеллектуальная настройка жизненно важна для прогнозирования и устранения недостатков продукции, предотвращения препятствий на пути интеграции и сбоев на всех этапах.

Укажите изделия с точным размером, формой, покрытием или материалом, необходимыми для выполнения задачи. И настаивайте на решениях, отвечающих уникальным требованиям к точности, скорости, плоскостности, предварительному натяжению (для повышения жёсткости за счёт устранения внутренних зазоров), сроку службы, уровню технического обслуживания и цене.

Иногда более инновационные материалы также могут помочь снизить риски в конкретных индивидуальных конструкциях. Например, конструкция из углеродного волокна может оптимизировать прочность, жёсткость и устойчивость конструкции (несмотря на меньший вес и толщину). В то же время керамические подшипники могут стать эффективным решением для решения определённых проблем со смазкой.

Обращаться осторожно

Как только компонент линейного перемещения, предназначенный для конкретного применения, поступает на завод-изготовитель оборудования, могут возникнуть другие риски.

Производителям линейных механизмов приходится решать множество проблем, возникающих на этом промежуточном этапе. Например, линейный двигатель может столкнуться с проблемой заедания, когда катушка, движущаяся внутри направляющей двигателя, трётся о направляющую во время своего движения. Это может быть вызвано проблемами с обращением из-за сотрясений, которые слегка смещают катушку или направляющую. Возможно, седло — подвижный сегмент подвижной части — может получить удар и деформироваться. При изготовлении более крупного инструмента могут быть добавлены слишком длинные винты, которые будут продавливать одну пластину линейного механизма в другую, вызывая царапины и риск непредсказуемых усилий во время работы. Также возможно, что катушка была откручена от крепления, чтобы обеспечить доступ к дополнительному кабелю, а затем неправильно прикручена.

Подобные инциденты чреваты различными рисками: от незначительного снижения производительности до перегорания двигателей и серьёзных простоев. Подготовка поверхности также требует пристального внимания. Допуски должны совпадать по всем параметрам.

В некоторых случаях производитель инструмента для этих процессов может использовать компонент линейного перемещения, рассчитанный на плоскостность перемещения, например, 0,0005 дюйма (0,0005 дюйма). Но затем изготовитель инструмента прикручивает этот компонент к более крупной сборке с плоскостностью всего 0,005 дюйма (0,005 дюйма). Последующее скручивание стола может быть практически незаметным. Например, это может привести к заеданию подшипников, что приведет к их преждевременному износу, дополнительным нагрузкам на шарико-винтовую передачу или повышению потребляемой мощности линейных двигателей, что может привести к чрезмерному перегреву и потенциальному отказу.

Приземлитесь

Обеспечение надлежащего электрического заземления всех компонентов системы линейного перемещения — ещё одна мера предосторожности, которую производители могут предпринять для предотвращения проблем в будущем. Такая оплошность может привести к риску поражения операторов электрическим током, а также повлиять на производительность системы.

Контур заземления в системе, обратная связь по которому осуществляется через заземляющий контур, может привести к ложным показаниям энкодера, в результате чего компонент перемещается всего на 1 мм, в то время как контроллер регистрирует перемещение в 100 мм. Например, если этот упущение будет допущено, точность позиционирования может привести к ошибкам в показаниях приборов, что приведет к неточному анализу.

Транспортировка и установка

Относительно низкая устойчивость систем линейного движения к ударным нагрузкам обсуждалась ранее. Наиболее значимые точки риска, естественно, возникают в три периода:

• Во время транспортировки от поставщика линейного перемещения к производителю оборудования и инструментов;
• Во время прибытия и включения системы в оборудование;
• Во время транспортировки готового оборудования производится сборка на технологический участок и монтаж.

Надёжный и опытный поставщик линейных перемещений может значительно снизить вероятность ударных повреждений на первом этапе. Специалисты поставщика могут заранее оценить ограничения производственного пространства, чтобы не проектировать слишком большой или тяжёлый стол, который будет сложно собрать в чистой комнате или производственном цехе. Они также могут спланировать использование транспортного оборудования (кранов, тележек и т. д.), чтобы стол можно было безопасно перемещать от ящика к инструменту, минимизируя риск травмирования персонала на объекте, а также вероятность разрушительных ударов.

Наконец, во время установки система линейного перемещения или соответствующая часть инструмента могут быть оснащены необходимыми средствами пассивной изоляции (например, эластомерными ножками или подушками) или активными изолирующими амортизаторами (системами подушек безопасности с датчиком), чтобы снизить вероятность чрезмерных ударов или вибрации во время последующих операций.

В чистой комнате

Как на первом, так и на втором этапе поставщик линейных перемещений должен следовать передовым практикам при изготовлении транспортных ящиков и систем упаковки в мешки. Например, один из ведущих поставщиков упаковывает систему в два мешка: один из них используется в азотной атмосфере, а второй — в чистой комнате для транспортировки. Затем поставщик предоставляет специальную оснастку и тележки для деликатных транспортных перемещений.

На третьем этапе, если система будет устанавливаться на инструментальный узел сверху, крана производителя инструмента может быть достаточно. Однако, если требуется более сложная боковая загрузка, поставщик предоставляет специализированный камерный ящик, который можно прикрепить болтами к боковой стороне инструмента до завершения монтажа.

Смазка

Хотя системы линейного перемещения обычно работают цикл за циклом без проблем и не требуют дополнительного внимания, небольшое регулярное обслуживание всегда критически важно. Вот три ключа к эффективному обслуживанию: смазка, смазка и смазка.

Каждый поставщик систем линейного перемещения поставляет свою продукцию с определённым циклом замены смазки. Однако, учитывая человеческую природу, многие проблемы могут быть вызваны простым несоблюдением рекомендуемого цикла. Без необходимой смазки фрикционные напряжения нарастают и в конечном итоге приводят к крайне нежелательным последствиям, таким как остановы или перегорание двигателя.

К другим проблемам со смазкой относится преждевременный выход из строя подшипников, что приводит к ухудшению таких характеристик, как прямолинейность, плоскостность, крен, продольный наклон и рыскание.

Важно использовать только подходящую смазку для каждого станка. Будьте предельно осторожны и не смешивайте несовместимые масла и смазки. Это включает в себя использование разных смазок при обслуживании станка от одного цикла к другому. Это изменит требуемую вязкость, что часто приводит к образованию липкого, цементоподобного материала, что крайне нежелательно для чувствительного оборудования. Если в материале также содержатся частицы из перегнутого троса, кабельной каретки или чего-либо ещё, это обычно приводит к скорому выходу рельс из строя.

Дорожная карта производительности

В ответ на требования производителей оборудования линейные механизмы непрерывно работают над повышением производительности. Но прежде всего им необходимо убедиться, что любые улучшения не приведут к непреднамеренному увеличению риска отказов линейного механизма.

Хороший поставщик систем линейного перемещения предоставит «дорожную карту производительности», в которой будут указаны элементы системы, которые могут быть разработаны не только с учётом текущих требований, но и с производительностью, необходимой для использования в системах следующего поколения. Это обязательство особенно важно при производстве передовых технологий в области биологии, медицины и биомедицины.

Системы линейного перемещения, возможно, не являются самыми важными элементами большинства передового технологического оборудования и, как правило, не являются приоритетной задачей для большинства пользователей. Однако их отказ может иметь серьёзные последствия для всех участников процесса. К счастью, надлежащее внимание к проектированию, монтажу, эксплуатации и обслуживанию может гарантировать, что системы линейного перемещения будут играть важнейшую роль в обеспечении бесперебойной и, возможно, даже жизненно важной, успешной эксплуатации самого современного оборудования в области естественных наук, медицины и биомедицины.