Last, Ausrichtung, Geschwindigkeit, Verfahrweg, Präzision, Umgebung und Arbeitszyklus.

Eine sorgfältige Analyse der Anwendung, einschließlich Ausrichtung, Moment und Beschleunigung, zeigt die zu tragende Last. Da die tatsächliche Last mitunter von der berechneten Last abweicht, müssen Ingenieure den Verwendungszweck und mögliche Fehlverwendungen berücksichtigen.

Bei der Dimensionierung und Auswahl von Linearantriebssystemen für Montageanlagen übersehen Ingenieure häufig wichtige Anwendungsanforderungen. Dies kann zu kostspieligen Neukonstruktionen und Nacharbeiten führen. Schlimmer noch: Es kann ein überdimensioniertes System entstehen, das teurer und weniger effektiv ist als gewünscht.

Angesichts der vielen technologischen Optionen kann man bei der Konstruktion von ein-, zwei- und dreiachsigen Linearbewegungssystemen leicht den Überblick verlieren. Welche Last muss das System bewältigen? Wie schnell muss es sich bewegen? Welche Konstruktion ist am kostengünstigsten?

Alle diese Fragen wurden bei der Entwicklung von „LOSTPED“ berücksichtigt – einem einfachen Akronym, das Ingenieuren hilft, Informationen für die Spezifikation von Linearantriebskomponenten oder -modulen in beliebigen Anwendungen zu sammeln. LOSTPED steht für Last, Ausrichtung, Geschwindigkeit, Verfahrweg, Präzision, Umgebung und Einschaltdauer. Jeder Buchstabe repräsentiert einen Faktor, der bei der Dimensionierung und Auswahl eines Linearantriebssystems beachtet werden muss.

Um eine optimale Systemleistung zu gewährleisten, müssen alle Faktoren einzeln und im Zusammenspiel betrachtet werden. Beispielsweise stellt die Last bei Beschleunigung und Verzögerung andere Anforderungen an die Lager als bei konstanter Geschwindigkeit. Mit der Weiterentwicklung der Lineartechnik von Einzelkomponenten zu kompletten Systemen werden die Wechselwirkungen zwischen den Komponenten – wie etwa Linearführungen und Kugelgewindetrieben – komplexer, und die Entwicklung des passenden Systems wird anspruchsvoller. LOSTPED unterstützt Konstrukteure dabei, Fehler zu vermeiden, indem es sie daran erinnert, diese zusammenhängenden Faktoren bei der Systementwicklung und -spezifikation zu berücksichtigen.

【Laden】

Last bezeichnet das Gewicht oder die Kraft, die auf das System wirkt. Alle linearen Bewegungssysteme sind einer Last ausgesetzt, beispielsweise nach unten gerichteten Kräften bei der Materialhandhabung oder Schubkräften beim Bohren, Pressen oder Schrauben. Andere Anwendungen weisen eine konstante Last auf. So wird beispielsweise in einer Halbleiterwafer-Handhabungsanwendung ein nach vorne zu öffnender, einheitlicher Behälter von einem Lagerplatz zum anderen transportiert, um Wafer abzugeben und aufzunehmen. Wieder andere Anwendungen haben variable Lasten. Beispielsweise wird in einer medizinischen Dosieranwendung ein Reagenz nacheinander in eine Reihe von Pipetten abgefüllt, wodurch die Last mit jedem Schritt abnimmt.

Bei der Berechnung der Last sollte der Werkzeugtyp berücksichtigt werden, der am Ende des Arms zum Aufnehmen oder Tragen der Last verwendet wird. Obwohl dies nicht direkt mit der Last zusammenhängt, können Fehler hier kostspielig sein. Beispielsweise könnte bei einer Pick-and-Place-Anwendung ein hochempfindliches Werkstück beschädigt werden, wenn der falsche Greifer verwendet wird. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass Ingenieure die allgemeinen Lastanforderungen eines Systems außer Acht lassen, doch können sie durchaus bestimmte Aspekte dieser Anforderungen übersehen. LOSTPED dient dazu, Vollständigkeit zu gewährleisten.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

* Woher kommt die Last und wie ist sie ausgerichtet?

* Gibt es besondere Handhabungsvorschriften?

* Wie viel Gewicht oder Kraft muss bewältigt werden?

* Handelt es sich um eine nach unten gerichtete Kraft, eine Abtriebskraft oder eine Seitenkraft?

【Orientierung】

Die Ausrichtung, also die relative Position oder Richtung, in der die Kraft wirkt, ist ebenfalls wichtig, wird aber oft vernachlässigt. Manche Linearmodule oder Aktuatoren können aufgrund ihrer Linearführungen höhere Belastungen nach unten oder oben als seitliche Belastungen aufnehmen. Andere Module mit anderen Linearführungen können die gleichen Lasten in alle Richtungen bewältigen. Beispielsweise kann ein Modul mit Doppelkugel-Linearführungen axiale Lasten besser aufnehmen als Module mit Standardführungen.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

* Wie ist das Linearmodul bzw. der Aktor ausgerichtet? Horizontal, vertikal oder kopfüber?

* Wo ist die Last relativ zum linearen Modul ausgerichtet?

* Wird die Last ein Roll- oder Nickmoment am Linearmodul verursachen?

【Geschwindigkeit】

Geschwindigkeit und Beschleunigung beeinflussen die Auswahl eines Linearbewegungssystems. Eine aufgebrachte Last erzeugt während der Beschleunigung und Verzögerung deutlich andere Kräfte im System als bei konstanter Geschwindigkeit. Auch das Bewegungsprofil – trapezförmig oder dreieckig – muss berücksichtigt werden, da die zur Erreichung der gewünschten Geschwindigkeit oder Zykluszeit erforderliche Beschleunigung vom Bewegungsprofil abhängt. Bei einem trapezförmigen Bewegungsprofil beschleunigt die Last schnell, bewegt sich eine Zeit lang mit relativ konstanter Geschwindigkeit und bremst dann ab. Ein dreieckiges Bewegungsprofil bedeutet, dass die Last schnell beschleunigt und verzögert, wie beispielsweise bei Punkt-zu-Punkt-Anwendungen zum Aufnehmen und Absetzen von Lasten.

Geschwindigkeit und Beschleunigung sind entscheidende Faktoren bei der Bestimmung des geeigneten Linearantriebs – Kugelgewindetrieb, Riemen oder Linearmotor.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

Welche Geschwindigkeit oder Zykluszeit muss erreicht werden?

Ist die Geschwindigkeit konstant oder variabel?

* Wie wirkt sich die Last auf Beschleunigung und Verzögerung aus?

Ist das Bewegungsprofil trapezförmig oder dreieckig?

Welcher Linearantrieb erfüllt die Anforderungen an Geschwindigkeit und Beschleunigung am besten?

【Reisen】

Der Begriff „Verfahrweg“ bezeichnet die zurückgelegte Strecke oder den Bewegungsbereich. Dabei muss nicht nur die zurückgelegte Strecke, sondern auch ein möglicher Überhub berücksichtigt werden. Ein gewisser Sicherheitsabstand am Ende des Hubs gewährleistet die Sicherheit des Systems im Falle eines Notstopps.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

* Wie groß ist die Bewegungsdistanz bzw. der Bewegungsspielraum?

* Wie viel Überhub ist bei einer Notbremsung erforderlich?

【Präzision】

Präzision ist ein weit gefasster Begriff, der häufig entweder die Verfahrgenauigkeit (das Verhalten des Systems bei der Bewegung von Punkt A nach Punkt B) oder die Positioniergenauigkeit (die Genauigkeit, mit der das System die Zielposition erreicht) beschreibt. Er kann sich auch auf die Wiederholgenauigkeit beziehen, also darauf, wie präzise das System nach jedem Hub in die Ausgangsposition zurückkehrt.

Das Verständnis des Unterschieds zwischen Verfahrgenauigkeit, Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit ist entscheidend, um sicherzustellen, dass das System die Leistungsanforderungen erfüllt und nicht überdimensioniert ist, um eine möglicherweise unnötige Genauigkeit zu erreichen. Der Hauptgrund für die sorgfältige Berücksichtigung der Präzisionsanforderungen liegt in der Wahl des Antriebsmechanismus. Lineare Bewegungssysteme können mittels Riemen, Kugelgewindetrieb oder Linearmotor angetrieben werden. Jeder Typ bietet Kompromisse zwischen Präzision, Geschwindigkeit und Tragfähigkeit. Die optimale Wahl hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

* Wie wichtig sind Fahrgenauigkeit, Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit in der Anwendung?

Ist Präzision wichtiger als Geschwindigkeit oder andere LOSTPED-Faktoren?

【Umfeld】

Die Umgebungsbedingungen beschreiben die Bedingungen, unter denen das System betrieben wird. Extreme Temperaturen können die Leistung von Kunststoffkomponenten und die Schmierung im System beeinträchtigen. Schmutz, Flüssigkeiten und andere Verunreinigungen können die Lagerlaufbahnen und tragenden Elemente beschädigen. Die Betriebsumgebung hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer eines Linearbewegungssystems. Optionen wie Dichtungsstreifen und Spezialbeschichtungen können Schäden durch diese Umwelteinflüsse verhindern.

Umgekehrt müssen Ingenieure die Auswirkungen des Linearbewegungssystems auf die Umgebung berücksichtigen. Gummi und Kunststoff können Partikel abgeben. Schmierstoffe können sich in der Luft verteilen. Bewegliche Teile können statische Elektrizität erzeugen. Ist Ihr Produkt für solche Verunreinigungen geeignet? Optionen wie Spezialschmierung und Überdruck können das Modul oder den Aktor für den Einsatz in Reinräumen geeignet machen.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

Welche Gefahren oder Verunreinigungen sind vorhanden – extreme Temperaturen, Schmutz, Staub oder Flüssigkeiten?

* Stellt das Linearbewegungssystem selbst eine potenzielle Quelle für Umweltverschmutzungen dar?

【Einschaltdauer】

Die Betriebsdauer bezeichnet die Zeit, die für einen vollständigen Arbeitszyklus benötigt wird. Bei allen Linearantrieben bestimmen die internen Komponenten im Allgemeinen die Lebensdauer des Gesamtsystems. Die Lagerlebensdauer in einem Modul wird beispielsweise direkt von der aufgebrachten Last, aber auch von der Betriebsdauer beeinflusst. Ein Linearantriebssystem kann zwar die sechs genannten Faktoren erfüllen, erreicht aber bei einem Dauerbetrieb rund um die Uhr deutlich schneller das Ende seiner Lebensdauer als bei einem Betrieb von nur acht Stunden täglich an fünf Tagen in der Woche. Darüber hinaus beeinflusst das Verhältnis von Betriebs- zu Ruhezeit die Wärmeentwicklung im Linearantriebssystem und wirkt sich somit direkt auf die Systemlebensdauer und die Betriebskosten aus. Die frühzeitige Klärung dieser Punkte kann später Zeit und Ärger ersparen.

Wichtige Fragen, die Sie stellen sollten:

* Wie häufig wird das System genutzt, einschließlich etwaiger Wartezeiten zwischen den Schlägen oder Bewegungen?

* Wie lange muss das System funktionieren?