Нагрузка, ориентация, скорость, перемещение, точность, окружающая среда и рабочий цикл.

Тщательный анализ конструкции, включая ориентацию, момент и ускорение, позволит определить необходимую нагрузку. Иногда фактическая нагрузка может отличаться от расчётной, поэтому инженерам следует учитывать предполагаемое использование и возможные ошибки.

При выборе и расчете размеров систем линейного перемещения для сборочных станков инженеры часто упускают из виду критически важные требования к применению. Это может привести к дорогостоящим доработкам и переделкам. Что еще хуже, это может привести к созданию системы, которая окажется слишком сложной и менее эффективной, чем ожидалось.

При таком обилии технологических возможностей легко растеряться при проектировании одно-, двух- и трёхкоординатных систем линейного перемещения. Какую нагрузку должна выдерживать система? С какой скоростью она должна двигаться? Какая конструкция наиболее экономична?

Все эти вопросы были учтены при разработке «LOSTPED» — простой аббревиатуры, помогающей инженерам собирать информацию для спецификации компонентов или модулей линейного перемещения в любой области применения. LOSTPED расшифровывается как load (нагрузка), orientation (ориентация), speed (скорость), transport (ход), precision (точность), environment (среда) и duty cycle (рабочий цикл). Каждая буква соответствует одному фактору, который необходимо учитывать при выборе и расчете размера системы линейного перемещения.

Для обеспечения оптимальной производительности системы каждый фактор необходимо рассматривать как индивидуально, так и в совокупности. Например, нагрузка предъявляет к подшипникам различные требования при ускорении и замедлении, чем при движении с постоянной скоростью. По мере развития технологии линейного перемещения от отдельных компонентов к комплексным системам взаимодействие между компонентами, такими как линейные направляющие и шарико-винтовая передача, усложняется, и проектирование подходящей системы становится всё более сложной задачей. LOSTPED может помочь проектировщикам избежать ошибок, напоминая им о необходимости учитывать эти взаимосвязанные факторы при разработке и спецификации системы.

【Нагрузка】

Нагрузка относится к весу или силе, приложенной к системе. Все системы линейного перемещения сталкиваются с определенным типом нагрузки, например, с направленными вниз силами при перемещении материалов или осевыми нагрузками при сверлении, прессовании или завинчивании. В других случаях нагрузка постоянна. Например, в системе обработки полупроводниковых пластин унифицированный контейнер с фронтальным отверстием перемещается из отсека в отсек для выгрузки и погрузки. В других случаях нагрузки могут меняться. Например, в системе дозирования медицинских препаратов реагент последовательно подается в ряд пипеток, что приводит к уменьшению нагрузки на каждом этапе.

При расчёте нагрузки стоит учитывать тип инструмента, который будет находиться на конце манипулятора для захвата или переноса груза. Хотя это и не связано непосредственно с нагрузкой, ошибки в этом вопросе могут быть дорогостоящими. Например, при перекладке груза высокочувствительная заготовка может быть повреждена при использовании неправильного захвата. Хотя инженеры вряд ли забудут учесть общие требования к нагрузке системы, они действительно могут упустить из виду некоторые аспекты этих требований. LOSTPED — это способ обеспечить полноту данных.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Что является источником нагрузки и как она ориентирована?

* Существуют ли особые правила обращения?

* Какой вес или силу необходимо выдерживать?

* Является ли эта сила направленной вниз, подъемной или боковой?

【Ориентация】

Ориентация, или относительное положение, или направление приложения силы, также важны, но часто упускаются из виду. Некоторые линейные модули или актуаторы могут выдерживать более высокую нагрузку, направленную вниз или вверх, чем боковую, благодаря своим линейным направляющим. Другие модули, использующие другие линейные направляющие, могут выдерживать одинаковые нагрузки во всех направлениях. Например, модуль, оснащенный двойными шариковыми линейными направляющими, может лучше выдерживать осевые нагрузки, чем модули со стандартными направляющими.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Как ориентирован линейный модуль или привод? Горизонтально, вертикально или перевёрнуто?

* Куда ориентирована нагрузка относительно линейного модуля?

* Будет ли нагрузка вызывать крен или тангажный момент на линейном модуле?

【Скорость】

Скорость и ускорение также влияют на выбор системы линейного перемещения. Приложенная нагрузка создаёт в системе совершенно разные силы при ускорении и замедлении, чем при постоянной скорости. Также необходимо учитывать тип профиля перемещения – трапециевидный или треугольный, поскольку ускорение, необходимое для достижения требуемой скорости или времени цикла, определяется типом перемещения. Трапециевидный профиль перемещения означает, что груз быстро разгоняется, движется с относительно постоянной скоростью в течение определённого периода времени, а затем замедляется. Треугольный профиль перемещения означает, что груз быстро разгоняется и замедляется, как при погрузочно-разгрузочных работах.

Скорость и ускорение являются решающими факторами при выборе подходящего линейного привода — шарико-винтовой передачи, ременного привода или линейного двигателя.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Какая скорость или время цикла должны быть достигнуты?

* Скорость постоянная или переменная?

* Как нагрузка повлияет на ускорение и замедление?

* Профиль движения трапециевидный или треугольный?

* Какой линейный привод лучше всего удовлетворит потребности в скорости и ускорении?

【Путешествовать】

Под ходом понимается расстояние или диапазон движения. Необходимо учитывать не только расстояние хода, но и перебег. Небольшой «запасной ход» или дополнительное пространство в конце хода обеспечивает безопасность системы в случае аварийной остановки.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Каково расстояние или диапазон движения?

* Какой избыточный ход может потребоваться при экстренной остановке?

【Точность】

Точность — это широкий термин, который часто используется для определения точности перемещения (поведения системы при перемещении из точки А в точку Б) или точности позиционирования (насколько близко система достигает заданного положения). Она также может относиться к повторяемости, то есть к тому, насколько точно система возвращается в то же положение в конце каждого хода.

Понимание разницы между этими тремя терминами – точностью перемещения, точностью позиционирования и повторяемостью – критически важно для обеспечения соответствия системы заявленным характеристикам и предотвращения чрезмерного усложнения конструкции для достижения ненужной точности. Основной причиной тщательного продумывания требований к точности является выбор приводного механизма. Системы линейного перемещения могут приводиться в движение ремнём, шарико-винтовой передачей или линейным двигателем. Каждый тип предполагает компромисс между точностью, скоростью и грузоподъёмностью. Оптимальный выбор будет зависеть от области применения.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Насколько важны точность перемещения, точность позиционирования и повторяемость в приложении?

* Является ли точность более важной, чем скорость или другие факторы LOSTPED?

【Среда】

Под окружающей средой подразумеваются условия, в которых будет работать система. Экстремальные температуры могут повлиять на работу пластиковых компонентов и смазку системы. Грязь, жидкости и другие загрязняющие вещества могут повредить дорожки качения подшипников и несущие нагрузку элементы. Условия эксплуатации могут существенно влиять на срок службы системы линейного перемещения. Такие решения, как уплотнительные ленты и специальные покрытия, могут предотвратить повреждения, вызванные этими факторами окружающей среды.

С другой стороны, инженерам необходимо учитывать, как система линейного перемещения повлияет на окружающую среду. Резина и пластик могут выделять частицы. Смазочные материалы могут распыляться. Движущиеся части могут генерировать статическое электричество. Может ли ваше изделие выдерживать такие загрязнения? Такие опции, как специальная смазка и избыточное давление воздуха, могут сделать модуль или привод пригодным для использования в чистой комнате.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Какие опасности или загрязняющие вещества присутствуют: экстремальные температуры, грязь, пыль или жидкости?

* Является ли сама система линейного движения потенциальным источником загрязнения окружающей среды?

【Рабочий цикл】

Рабочий цикл — это время, необходимое для завершения одного рабочего цикла. Во всех линейных приводах внутренние компоненты, как правило, определяют срок службы всей системы. Срок службы подшипника внутри модуля, например, напрямую зависит от приложенной нагрузки, но также и от рабочего цикла, которому подвергается подшипник. Система линейного перемещения может соответствовать предыдущим шести факторам, но если она работает непрерывно 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, она достигнет конца своего срока службы гораздо раньше, чем если бы работала только 8 часов в сутки, 5 дней в неделю. Кроме того, соотношение времени использования и времени покоя влияет на тепловыделение внутри системы линейного перемещения и напрямую влияет на срок службы системы и стоимость владения. Заблаговременное выяснение этих вопросов может сэкономить время и избежать дальнейших проблем.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Как часто используется система, включая время ожидания между ударами или движениями?

* Как долго должна прослужить система?