Як може допомогти «LOSTPED»?

Від пакування та обробки матеріалів до виготовлення напівпровідників та складання автомобілів, практично всі виробничі процеси включають певний тип лінійного руху, і оскільки виробники знайомляться з гнучкістю та простотою модульних систем лінійного руху, ці системи — будь то одно-, дво- або повністю тривісні декартові роботизовані системи — знаходять своє місце у виробництві.

Поширена помилка, яку допускають інженери та проектувальники під час визначення розмірів та вибору систем лінійного руху, полягає в тому, що вони не враховують критичні вимоги до застосування в кінцевій системі. У гіршому випадку це може призвести до дорогого перепроектування та переробки, але також часто призводить до надмірно складної системи, яка є дорожчою та менш ефективною, ніж бажано. З такою кількістю можливих рішень легко розгубитися, коли потрібно розробити систему лінійного руху. Яке навантаження повинна витримувати система? Яку швидкість вона повинна рухатися? Яка конструкція є найефективнішою з точки зору витрат?

Усі ці та інші питання були враховані, коли група лінійних рухів та складання Bosch Rexroth розробила «LOSTPED» – просту абревіатуру, яка допомагає інженеру або конструктору збирати інформацію, необхідну для визначення відповідних компонентів або модулів лінійного руху в будь-якому конкретному застосуванні.

ЩО ТАКЕ ВТРАЧЕНО?

LOSTPED розшифровується як Load (Навантаження), Orientation (Орієнтація), Speed ​​(Швидкість), Travel (Переміщення), Precision (Прецизійність), Environment (Навколишнє середовище) та Duty cycle (Працювний цикл). Кожна літера абревіатури LOSTPED представляє один фактор, який необхідно враховувати під час визначення розміру та вибору системи лінійного руху. Наприклад, навантаження пред'являє різні вимоги до системи підшипників під час прискорення та уповільнення, ніж під час рухів з постійною швидкістю. Оскільки все більше рішень для лінійного руху переходять від окремих компонентів до повних лінійних модульних або декартових систем, взаємодія між компонентами системи, тобто лінійними напрямними підшипників та кульковими гвинтовими, ремінними або лінійними двигунами, стає складнішою, а проектування правильної системи – складнішим. Абревіатура LOSTPED може допомогти розробникам уникнути помилок, просто нагадуючи їм про необхідність враховувати всі взаємопов'язані фактори під час розробки та специфікації системи.

ЯК ВИКОРИСТОВУВАТИ LOSTPED

Нижче наведено описи кожного фактора LOSTPED, а також ключові питання, які слід поставити під час визначення критеріїв для визначення розміру та вибору системи лінійного руху.

НАВАНТАЖЕННЯ

Навантаження стосується ваги або сили, що прикладається до системи. Усі системи лінійного руху стикаються з певним типом навантаження, таким як сили, спрямовані вниз, у системах обробки матеріалів або осьові навантаження під час свердління, пресування або загвинчування шурупів. Інші системи стикаються з постійним навантаженням, наприклад, у системах обробки напівпровідникових пластин, де FOUP (уніфікований контейнер з переднім відкриттям) переноситься з відсіку в відсік для скидання та забору. Третій тип визначається змінними навантаженнями, такими як система медичного дозування, де реагент подається в серію піпеток одна за одною, що призводить до зменшення навантаження на кожному кроці.

Розглядаючи навантаження, також варто звернути увагу на те, який тип інструменту буде на кінці важеля для підйому або перенесення вантажу. Хоча це не пов'язано безпосередньо з навантаженням, помилки тут можуть бути дорогими. Наприклад, якщо високочутливу заготовку підняти в процесі захоплення та розміщення, вона може бути пошкоджена, якщо використовувати неправильний тип захоплення.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Що є джерелом навантаження і як воно орієнтоване?
• Чи є особливі вимоги щодо обробки?
• Яку вагу або силу потрібно витримувати?
• Чи є ця сила силою, спрямованою вниз, силою відриву чи бічною силою?

ОРІЄНТАЦІЯ

Орієнтація, або відносне положення, чи напрямок, у якому прикладається сила, також важливий, але часто недооцінюється. Деякі типи лінійних модулів або приводів можуть витримувати більше навантаження вниз/вгору, ніж бічне навантаження, завдяки лінійній системі напрямних, що використовується в конструкції модуля. Інші модулі, що використовують різні лінійні напрямні, можуть витримувати однакові навантаження в усіх напрямках.

Наприклад, компактний модуль Rexroth CKK використовує подвійну кулькову рейкову систему для направляючих і часто використовується в застосуваннях, що потребують бокового монтажу або осьових навантажень. Оскільки більшість високоякісних постачальників лінійного руху виготовляють модулі та приводи для роботи в різних ситуаціях, важливо переконатися, що зазначені модулі можуть впоратися з вимогами до навантаження в орієнтації, необхідній для досягнення успіху в застосуванні.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Як орієнтований лінійний модуль або виконавчий механізм?
• Воно горизонтальне, вертикальне чи перевернуте догори дриґом?
• Куди орієнтоване навантаження відносно лінійного модуля?
• Чи спричинить навантаження момент крену або розгойдування лінійного модуля?

ШВИДКІСТЬ

Швидкість і прискорення також впливають на вибір системи лінійного руху. Прикладене навантаження створює зовсім інші сили на систему під час прискорення та уповільнення, ніж під час руху з постійною швидкістю. Також необхідно враховувати тип профілю руху — трапецієподібний або трикутний, оскільки прискорення, необхідне для досягнення бажаної швидкості або часу циклу, визначатиметься типом необхідного руху. Трапецієподібний профіль руху означає, що вантаж швидко розганяється, рухається з відносно постійною швидкістю протягом певного періоду часу, а потім сповільнюється. Трикутний профіль руху означає, що вантаж швидко розганяється та сповільнюється, як у випадках підйому та відведення вантажу від точки до точки. Швидкість і прискорення також є критичними факторами при визначенні відповідного лінійного приводу, який зазвичай являє собою кульковий гвинт, ремінь або лінійний двигун.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Яка швидкість або час циклу має бути досягнута?
• Це постійна швидкість чи змінна швидкість?
• Як навантаження вплине на прискорення та уповільнення?
• Профіль руху трапецієподібний чи трикутний?
• Який лінійний привід найкраще задовольнить потреби швидкості та прискорення?

ПОДОРОЖІ

Хід стосується відстані або діапазону руху. Потрібно враховувати не лише відстань ходу, але й надмірний хід. Наявність певного «безпечного ходу» або додаткового простору в кінці ходу забезпечує безпеку системи у разі екстреної зупинки.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Яка відстань (амплітуда руху)?
• Який надлишковий хід може знадобитися під час екстреного гальмування?

ТОЧНІСТЬ

Точність – це широкий термін, який часто використовується для визначення точності переміщення (як система поводиться під час руху з точки А в точку Б) або точності позиціонування (наскільки близько система досягає цільового положення). Він також може стосуватися повторюваності. Розуміння різниці між цими трьома термінами – точність переміщення, точність позиціонування та повторюваність – часто є критично важливим для забезпечення відповідності системи вимогам до продуктивності та того, що система не компенсує надмірно високий ступінь точності, який може бути непотрібним.

Основною причиною для обмірковування вимог до точності є вибір приводного механізму: ремінний привід, кульковий гвинт або лінійний двигун. Кожен тип пропонує компроміси між точністю, швидкістю та вантажопідйомністю, і найкращий вибір визначається здебільшого застосуванням.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Наскільки важливі точність переміщення, точність позиціонування та повторюваність у застосуванні?
• Чи точність важливіша за швидкість чи інші фактори LOSTPED?

НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ

Навколишнє середовище стосується умов оточення, в яких система, як очікується, працюватиме. Наприклад, екстремальні температури можуть вплинути на роботу пластикових компонентів та змащення в системі, тоді як бруд, рідини та інші забруднювачі можуть пошкодити доріжки кочення підшипників та несучі елементи.

Це часто недооцінений фактор продуктивності, але він може суттєво вплинути на термін служби системи лінійного руху. Такі опції, як ущільнювальні стрічки та спеціальні покриття, можуть допомогти запобігти пошкодженню від цих факторів навколишнього середовища. Крім того, такі опції, як спеціальне змащення та позитивний тиск повітря, можуть зробити модуль або привід придатним для використання в чистих приміщеннях.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Які типи небезпек або забруднюючих речовин присутні — екстремальні температури, бруд, пил, рідини тощо?
• І навпаки, чи є сама система лінійного руху потенційним джерелом забруднюючих речовин для навколишнього середовища (електростатичний розряд, мастильні матеріали або тверді частинки)?

РОБОЧИЙ ЦИКЛ

Робочий цикл – це час, необхідний для завершення циклу роботи. У всіх лінійних приводах внутрішні компоненти, як правило, визначають термін служби кінцевої системи. Наприклад, термін служби підшипника всередині модуля безпосередньо залежить від прикладеного навантаження та робочого циклу, який підшипник зазнаватиме. Система лінійного руху може бути здатною відповідати попереднім шести факторам, але якщо вона працює безперервно 24/7, вона вийде з ладу набагато швидше, ніж якби вона працювала лише вісім годин на день, п'ять днів на тиждень. Співвідношення часу використання та часу відпочинку впливає на накопичення тепла всередині системи лінійного руху та безпосередньо впливає на термін служби системи та вартість володіння. Попереднє уточнення цих питань може заощадити час і уникнути клопоту пізніше, оскільки зношувані деталі, такі як ремені, можна легко зберігати для заміни.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Як часто використовується система, включаючи будь-який час затримки між ударами або рухами?
• Як довго має прослужити система?

ДЕЯКІ ЗАКЛЮЧНІ ПОРАДИ

Окрім LOSTPED, розробникам слід проконсультуватися з авторитетним дистриб'ютором або відділом прикладної інженерії виробника. Ці ресурси зазвичай мають досвід роботи з сотнями застосувань, багато з яких схожі на дане застосування. Таким чином, вони можуть заощадити значний час і надати пропозиції щодо економії коштів, передбачивши потенційні проблеми. Зрештою, кінцева мета — отримати найкращу можливу систему лінійного руху з найнижчою вартістю володіння; кваліфіковані інженери-застосовувачі, знайомі з LOSTPED, можуть забезпечити, щоб їхні клієнти отримали саме це.