كيف يمكن لـ "LOSTPED" أن يساعد؟

من التعبئة والتغليف ومناولة المواد إلى تصنيع أشباه الموصلات وتجميع السيارات، تتضمن جميع عمليات التصنيع تقريبًا نوعًا من الحركة الخطية، ومع اعتياد الشركات المصنعة على مرونة وبساطة أنظمة الحركة الخطية المعيارية، فإن هذه الأنظمة - سواء كانت أحادية أو ثنائية أو كاملة أنظمة الروبوتات الديكارتية ذات المحاور الثلاثة تجد طريقها إلى مناطق الإنتاج.

من الأخطاء الشائعة التي يرتكبها المهندسون والمصممون عند تحديد حجم أنظمة الحركة الخطية واختيارها هو التغاضي عن متطلبات التطبيق المهمة في النظام النهائي. يمكن أن يؤدي هذا إلى عمليات إعادة تصميم وإعادة عمل مكلفة في أسوأ الحالات، ولكنه قد يؤدي أيضًا في كثير من الأحيان إلى نظام هندسي أكثر تكلفة وأكثر تكلفة وأقل فعالية من المطلوب. مع وجود العديد من الحلول الممكنة، من السهل أن تصاب بالإرهاق عند تكليفك بتصميم نظام حركة خطية. ما مقدار الحمل الذي سيحتاج النظام إلى التعامل معه؟ ما مدى السرعة التي ستحتاجها للتحرك؟ ما هو التصميم الأكثر فعالية من حيث التكلفة؟

تم أخذ كل هذه الأسئلة وأكثر في الاعتبار عندما قامت مجموعة تقنيات الحركة الخطية والتجميع التابعة لشركة Bosch Rexroth بتطوير "LOSTPED"، وهو اختصار بسيط يرشد المهندس أو المصمم في جمع المعلومات اللازمة لتحديد مكونات أو وحدات الحركة الخطية المناسبة في أي تطبيق معين.

ما هو المفقود؟

LOSTPED تعني التحميل والتوجيه والسرعة والسفر والدقة والبيئة ودورة العمل. يمثل كل حرف من اختصار LOSTPED عاملاً واحدًا يجب أخذه في الاعتبار عند تحديد حجم نظام الحركة الخطية واختياره. على سبيل المثال، يفرض الحمل متطلبات مختلفة على نظام التحمل أثناء التسارع والتباطؤ مقارنةً بحركات السرعة الثابتة. مع انتقال المزيد من حلول الحركة الخطية من المكونات الفردية إلى الوحدة الخطية الكاملة أو الأنظمة الديكارتية، تصبح التفاعلات بين مكونات النظام - أي أدلة المحامل الخطية والمسمار الكروي أو الحزام أو محركات المحركات الخطية - أكثر تعقيدًا، ويصبح تصميم النظام المناسب أكثر صعوبة . يمكن أن يساعد الاختصار LOSTPED المصممين على تجنب الأخطاء عن طريق تذكيرهم ببساطة بأخذ جميع العوامل المترابطة في الاعتبار أثناء تطوير النظام ومواصفاته.

كيفية استخدام لوستبيد

فيما يلي وصف لكل عامل من عوامل LOSTPED، بالإضافة إلى الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها عند تحديد معايير الحجم واختيار نظام الحركة الخطية.

حمولة

يشير الحمل إلى الوزن أو القوة المطبقة على النظام. تواجه جميع أنظمة الحركة الخطية نوعًا من الأحمال، مثل القوى الهبوطية في تطبيقات مناولة المواد، أو أحمال الدفع في تطبيقات الحفر أو الضغط أو التثبيت اللولبي. تواجه التطبيقات الأخرى حملاً ثابتًا، مثل تطبيق معالجة رقائق أشباه الموصلات، حيث يتم نقل FOUP (الكبسولة الموحدة ذات الفتح الأمامي) من حاوية إلى أخرى من أجل النزول والالتقاط. النوع الثالث يتم تعريفه بأحمال مختلفة، مثل تطبيق التوزيع الطبي، حيث يتم ترسيب الكاشف في سلسلة من الماصات واحدة تلو الأخرى، مما يؤدي إلى حمل أخف في كل خطوة.

أثناء التفكير في الحمل، من المفيد أيضًا إلقاء نظرة على نوع الأداة التي ستكون في نهاية الذراع لالتقاط الحمل أو حمله. على الرغم من أن الأخطاء هنا لا تتعلق بالتحميل على وجه التحديد، إلا أنها قد تكون مكلفة. على سبيل المثال، إذا تم التقاط قطعة عمل حساسة للغاية في تطبيق الالتقاط والمكان، فقد تتعرض للتلف إذا تم استخدام نوع خاطئ من القابض.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• ما هو مصدر الحمل وكيف يتم توجيهه؟
• هل هناك اعتبارات التعامل الخاصة؟
• ما مقدار الوزن أو القوة التي يجب إدارتها؟
• هل القوة قوة لأسفل أم قوة رفع أم قوة جانبية؟

توجيه

إن الاتجاه، أو الموضع النسبي أو الاتجاه الذي يتم فيه تطبيق القوة، مهم أيضًا، ولكن غالبًا ما يتم تجاهله. يمكن لبعض أنواع الوحدات الخطية أو المحركات الخطية التعامل مع التحميل لأعلى ولأسفل بشكل أعلى من التحميل الجانبي بسبب نظام التوجيه الخطي المستخدم في تصميم الوحدة. يمكن للوحدات الأخرى، التي تستخدم أدلة خطية مختلفة، التعامل مع نفس الأحمال في جميع الاتجاهات.

على سبيل المثال، تستخدم وحدة Rexroth Compact Module CKK نظام السكك الحديدية المزدوج للتوجيه ويتم استدعاؤها بشكل متكرر في التطبيقات التي تتطلب أحمالًا جانبية أو أحمالًا محورية. نظرًا لأن معظم موردي الحركة الخطية ذوي الجودة العالية يصنعون وحدات ومشغلات للتعامل مع المواقف المختلفة، فمن المهم التأكد من أن الوحدات المحددة يمكنها التعامل مع متطلبات الحمل في الاتجاه المطلوب لتحقيق النجاح في التطبيق.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• كيف يتم توجيه الوحدة الخطية أو المحرك؟
• هل هو أفقي أم عمودي أم مقلوب؟
• أين يتم توجيه الحمل بالنسبة إلى الوحدة الخطية؟
• هل سيؤدي الحمل إلى حدوث لفة أو لحظة انحدار على الوحدة الخطية؟

سرعة

تؤثر السرعة والتسارع أيضًا على اختيار نظام الحركة الخطية. يخلق الحمل المطبق قوى مختلفة تمامًا على النظام أثناء التسارع والتباطؤ عما يحدث أثناء حركة السرعة الثابتة. يجب أيضًا مراعاة نوع ملف تعريف الحركة - شبه منحرف أو مثلث - حيث سيتم تحديد التسارع المطلوب لتلبية السرعة المطلوبة أو وقت الدورة حسب نوع الحركة المطلوبة. ويعني ملف الحركة شبه المنحرف أن الحمل يتسارع بسرعة، ويتحرك بسرعة ثابتة نسبيًا لفترة من الوقت، ثم يتباطأ. يعني ملف تعريف الحركة الثلاثي أن الحمل يتسارع ويتباطأ بسرعة، كما هو الحال في تطبيقات الالتقاط والإنزال من نقطة إلى نقطة. تعد السرعة والتسارع أيضًا من العوامل الحاسمة في تحديد المحرك الخطي المناسب، والذي يكون عادةً عبارة عن لولب كروي أو حزام أو محرك خطي.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• ما هي السرعة أو زمن الدورة التي يجب تحقيقها؟
• هل هي سرعة ثابتة أم سرعة متغيرة؟
• كيف سيؤثر الحمل على التسارع والتباطؤ؟
• هل ملف الحركة شبه منحرف أم ثلاثي؟
• ما هو المحرك الخطي الذي سيلبي بشكل أفضل احتياجات السرعة والتسارع؟

يسافر

يشير السفر إلى المسافة أو نطاق الحركة. لا يجب مراعاة مسافة السفر فحسب، بل يجب أيضًا مراعاة تجاوزها. إن السماح بقدر من "السفر الآمن" أو مساحة إضافية في نهاية الشوط يضمن سلامة النظام في حالة التوقف في حالات الطوارئ.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• ما هي المسافة (نطاق الحركة)؟
• ما هو المبلغ الزائد الذي قد يتطلبه السفر في حالة التوقف في حالات الطوارئ؟

دقة

الدقة هي مصطلح واسع يستخدم غالبًا لتحديد إما دقة السفر (كيف يتصرف النظام أثناء الانتقال من النقطة أ إلى النقطة ب)، أو دقة تحديد الموقع (مدى قرب وصول النظام إلى الموضع المستهدف). ويمكن أن يشير أيضًا إلى التكرار. إن فهم الفرق بين هذه المصطلحات الثلاثة - دقة السفر، ودقة تحديد المواقع، والتكرار - غالبًا ما يكون أمرًا بالغ الأهمية لضمان تلبية النظام لمواصفات الأداء وأن النظام لا يبالغ في التعويض عن درجة عالية من الدقة قد تكون غير ضرورية.

السبب الرئيسي للتفكير في متطلبات الدقة هو اختيار آلية القيادة: محرك الحزام، أو اللولب الكروي، أو المحرك الخطي. يقدم كل نوع مقايضات بين الدقة والسرعة والقدرة على حمل الحمولة، ويتم تحديد الخيار الأفضل في الغالب من خلال التطبيق.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• ما مدى أهمية دقة السفر ودقة تحديد المواقع والتكرار في التطبيق؟
• هل الدقة أكثر أهمية من السرعة أو العوامل المفقودة الأخرى؟

بيئة

تشير البيئة إلى الظروف المحيطة التي من المتوقع أن يعمل فيها النظام. على سبيل المثال، يمكن أن تؤثر درجات الحرارة القصوى على أداء المكونات البلاستيكية والتشحيم داخل النظام، في حين أن الأوساخ والسوائل والملوثات الأخرى يمكن أن تسبب ضررًا لمجاري المجاري المائية وعناصر حمل الأحمال.

غالبًا ما يتم تجاهل هذا عامل الأداء، ولكنه يمكن أن يؤثر بشكل كبير على حياة نظام الحركة الخطية. يمكن أن تساعد الخيارات مثل شرائط الختم والطلاءات الخاصة في منع الضرر الناتج عن هذه العوامل البيئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لخيارات مثل التشحيم الخاص وضغط الهواء الإيجابي أن تجعل الوحدة أو المشغل مناسبًا للاستخدام في تطبيقات غرف الأبحاث.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• ما هي أنواع المخاطر أو الملوثات الموجودة - درجات الحرارة القصوى، والأوساخ، والغبار، والسوائل، وما إلى ذلك؟
• على العكس من ذلك، هل نظام الحركة الخطية نفسه مصدر محتمل للملوثات للبيئة (ESD، مواد التشحيم، أو الجسيمات)؟

دورة العمل

دورة العمل هي مقدار الوقت المستغرق لإكمال دورة التشغيل. في جميع المحركات الخطية، تحدد المكونات الداخلية بشكل عام عمر النظام النهائي. على سبيل المثال، يتأثر عمر المحمل داخل الوحدة بشكل مباشر بالحمل المطبق، وبدورة العمل التي سيختبرها المحمل. قد يكون نظام الحركة الخطية قادرًا على تلبية العوامل الستة السابقة، ولكن إذا كان يعمل بشكل مستمر على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، فسوف يموت في وقت أقرب بكثير مما لو كان يعمل ثماني ساعات فقط في اليوم، خمسة أيام في الأسبوع. يؤثر مقدار وقت الاستخدام مقابل وقت الراحة على تراكم الحرارة داخل نظام الحركة الخطية ويؤثر بشكل مباشر على عمر النظام وتكلفة الملكية. يمكن أن يؤدي توضيح هذه المشكلات مسبقًا إلى توفير الوقت والتفاقم لاحقًا، حيث يمكن تخزين الأجزاء القابلة للتآكل مثل الأحزمة بسهولة لاستبدالها.

الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:

• ما هو عدد مرات استخدام النظام، بما في ذلك أي وقت مكوث بين الضربات أو الحركات؟
• كم من الوقت يحتاج النظام إلى الاستمرار؟

بعض النصائح النهائية

بالإضافة إلى LOSTPED، يجب على المصممين استشارة الموزع ذي السمعة الطيبة أو قسم هندسة التطبيقات التابع للشركة المصنعة. تتمتع هذه الموارد عادةً بخبرة في التعامل مع مئات التطبيقات، والعديد منها يشبه التطبيق الموجود. ولذلك، قد يكونون قادرين على توفير وقت كبير وتقديم اقتراحات لتوفير التكاليف من خلال توقع المشاكل المحتملة. بعد كل شيء، الهدف النهائي هو الحصول على أفضل نظام حركة خطي ممكن بأقل تكلفة للملكية؛ يمكن لمهندسي التطبيقات المهرة المطلعين على LOSTPED التأكد من حصول عملائهم على ذلك.