¿Cómo puede ayudar “LOSTPED”?

Desde el embalaje y el manejo de materiales hasta la fabricación de semiconductores y el ensamblaje de automóviles, prácticamente todos los procesos de fabricación incorporan algún tipo de movimiento lineal y, a medida que los fabricantes se familiarizan con la flexibilidad y simplicidad de los sistemas de movimiento lineal modulares, estos sistemas (ya sean sistemas robóticos cartesianos de uno, dos o tres ejes completos) están encontrando su lugar en áreas de producción.

Un error común que cometen ingenieros y diseñadores al dimensionar y seleccionar sistemas de movimiento lineal es pasar por alto los requisitos críticos de la aplicación en el sistema final. Esto puede conllevar costosos rediseños y retrabajos en el peor de los casos, pero también puede resultar en un sistema sobredimensionado, más costoso y menos efectivo de lo deseado. Con tantas soluciones posibles, es fácil sentirse abrumado al diseñar un sistema de movimiento lineal. ¿Cuánta carga deberá soportar el sistema? ¿A qué velocidad deberá moverse? ¿Cuál es el diseño más rentable?

Todas estas preguntas y más se tuvieron en cuenta cuando el grupo de Tecnologías de movimiento lineal y ensamblaje de Bosch Rexroth desarrolló “LOSTPED”, un acrónimo simple que guía al ingeniero o diseñador en la recopilación de la información necesaria para especificar los componentes o módulos de movimiento lineal adecuados en cualquier aplicación determinada.

¿QUÉ ES LOSTPED?

LOSTPED significa Carga, Orientación, Velocidad, Desplazamiento, Precisión, Entorno y Ciclo de trabajo. Cada letra del acrónimo LOSTPED representa un factor que debe considerarse al dimensionar y seleccionar un sistema de movimiento lineal. Por ejemplo, la carga impone diferentes exigencias al sistema de rodamientos durante la aceleración y la desaceleración que durante los movimientos a velocidad constante. A medida que las soluciones de movimiento lineal pasan de componentes individuales a módulos lineales completos o sistemas cartesianos, las interacciones entre los componentes del sistema (es decir, guías de rodamientos lineales y accionamientos de husillo de bolas, correa o motor lineal) se vuelven más complejas, y diseñar el sistema adecuado se vuelve más difícil. El acrónimo LOSTPED puede ayudar a los diseñadores a evitar errores, simplemente recordándoles que deben considerar todos los factores interrelacionados durante el desarrollo y la especificación del sistema.

CÓMO USAR LOSTPED

A continuación se presentan descripciones de cada factor LOSTPED, así como preguntas clave que deben formularse al determinar los criterios para dimensionar y seleccionar un sistema de movimiento lineal.

CARGA

La carga se refiere al peso o fuerza aplicada al sistema. Todos los sistemas de movimiento lineal se someten a algún tipo de carga, como fuerzas descendentes en aplicaciones de manipulación de materiales o cargas de empuje en aplicaciones de taladrado, prensado o atornillado. Otras aplicaciones se someten a una carga constante, como en la manipulación de obleas de semiconductores, donde un FOUP (Cápsula Unificada de Apertura Frontal) se transporta de una plataforma a otra para la descarga y recogida. Un tercer tipo se define por cargas variables, como en una aplicación de dispensación médica, donde el reactivo se deposita en una serie de pipetas, una tras otra, lo que resulta en una carga más ligera en cada paso.

Al considerar la carga, también conviene considerar qué tipo de herramienta se colocará al final del brazo para recogerla o transportarla. Aunque no está específicamente relacionado con la carga, los errores en este aspecto pueden ser costosos. Por ejemplo, si se recoge una pieza de trabajo muy sensible en una aplicación de pick and place, podría dañarse si se utiliza una pinza incorrecta.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Cuál es la fuente de la carga y cómo está orientada?
• ¿Existen consideraciones especiales de manejo?
• ¿Cuánto peso o fuerza hay que manejar?
• ¿La fuerza es una fuerza hacia abajo, una fuerza de despegue o una fuerza lateral?

ORIENTACIÓN

La orientación, o posición o dirección relativa en la que se aplica la fuerza, también es importante, pero a menudo se pasa por alto. Algunos tipos de módulos o actuadores lineales pueden soportar cargas descendentes o ascendentes mayores que las cargas laterales gracias al sistema de guías lineales utilizado en el diseño del módulo. Otros módulos, que utilizan diferentes guías lineales, pueden soportar las mismas cargas en todas las direcciones.

El módulo compacto CKK de Rexroth, por ejemplo, utiliza un sistema de guía de bolas doble y se utiliza con frecuencia en aplicaciones que requieren cargas laterales o axiales. Dado que la mayoría de los proveedores de movimiento lineal de alta calidad fabrican módulos y actuadores para diversas situaciones, es importante asegurarse de que los módulos especificados puedan soportar los requisitos de carga en la orientación necesaria para lograr el éxito en la aplicación.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Cómo se orienta el módulo o actuador lineal?
• ¿Es horizontal, vertical o al revés?
• ¿Hacia dónde está orientada la carga con respecto al módulo lineal?
• ¿La carga provocará un momento de balanceo o cabeceo en el módulo lineal?

VELOCIDAD

La velocidad y la aceleración también influyen en la selección de un sistema de movimiento lineal. Una carga aplicada genera fuerzas muy diferentes en el sistema durante la aceleración y la desaceleración que durante un movimiento a velocidad constante. También debe considerarse el tipo de perfil de movimiento (trapezoidal o triangular), ya que la aceleración necesaria para alcanzar la velocidad o el tiempo de ciclo deseados dependerá del tipo de movimiento requerido. Un perfil de movimiento trapezoidal significa que la carga acelera rápidamente, se mueve a una velocidad relativamente constante durante un tiempo y luego desacelera. Un perfil de movimiento triangular significa que la carga acelera y desacelera rápidamente, como en aplicaciones de recogida y entrega punto a punto. La velocidad y la aceleración también son factores críticos para determinar el accionamiento lineal adecuado, que suele ser un husillo de bolas, una correa o un motor lineal.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Qué velocidad o tiempo de ciclo se debe alcanzar?
• ¿Es una velocidad constante o velocidad variable?
• ¿Cómo afectará la carga la aceleración y la desaceleración?
• ¿El perfil del movimiento es trapezoidal o triangular?
• ¿Qué accionamiento lineal satisfará mejor las necesidades de velocidad y aceleración?

VIAJAR

El recorrido se refiere a la distancia o rango de movimiento. No solo debe considerarse la distancia de recorrido, sino también el sobrerrecorrido. Dejar cierto margen de seguridad, o espacio adicional, al final de la carrera garantiza la seguridad del sistema en caso de una parada de emergencia.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Cuál es la distancia (rango de movimiento)?
• ¿Cuánto recorrido adicional puede ser necesario en una parada de emergencia?

PRECISIÓN

La precisión es un término amplio que se utiliza a menudo para definir la precisión de desplazamiento (cómo se comporta el sistema al desplazarse del punto A al punto B) o la precisión de posicionamiento (cuán cerca está el sistema de alcanzar la posición objetivo). También puede referirse a la repetibilidad. Comprender la diferencia entre estos tres términos (precisión de desplazamiento, precisión de posicionamiento y repetibilidad) suele ser fundamental para garantizar que el sistema cumpla con las especificaciones de rendimiento y que no sobrecompense un alto grado de precisión que podría ser innecesario.

La razón principal para considerar los requisitos de precisión es la selección del mecanismo de accionamiento: transmisión por correa, husillo de bolas o motor lineal. Cada tipo ofrece equilibrios entre precisión, velocidad y capacidad de carga, y la mejor opción depende principalmente de la aplicación.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Qué importancia tienen la precisión de desplazamiento, la precisión de posicionamiento y la repetibilidad en la aplicación?
• ¿Es la precisión más importante que la velocidad u otros factores LOSTPED?

AMBIENTE

El entorno se refiere a las condiciones ambientales en las que se espera que funcione el sistema. Por ejemplo, las temperaturas extremas pueden afectar el rendimiento de los componentes plásticos y la lubricación del sistema, mientras que la suciedad, los líquidos y otros contaminantes pueden dañar las pistas de rodadura de los rodamientos y los elementos portantes.

Este es un factor de rendimiento que a menudo se pasa por alto, pero que puede influir considerablemente en la vida útil de un sistema de movimiento lineal. Opciones como las tiras de sellado y los recubrimientos especiales pueden ayudar a prevenir daños causados ​​por estos factores ambientales. Además, opciones como la lubricación especial y la presión de aire positiva pueden hacer que el módulo o actuador sea adecuado para su uso en una aplicación de sala limpia.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Qué tipos de peligros o contaminantes están presentes: temperaturas extremas, suciedad, polvo, líquidos, etc.?
• Por el contrario, ¿es el propio sistema de movimiento lineal una fuente potencial de contaminantes para el medio ambiente (ESD, lubricantes o partículas)?

CICLO DE TRABAJO

El ciclo de trabajo es el tiempo que tarda en completarse un ciclo de funcionamiento. En todos los actuadores lineales, los componentes internos generalmente determinan la vida útil del sistema final. La vida útil de un rodamiento dentro de un módulo, por ejemplo, se ve directamente afectada por la carga aplicada y el ciclo de trabajo que experimentará. Un sistema de movimiento lineal puede ser capaz de cumplir con los seis factores anteriores, pero si funciona de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana, dejará de funcionar mucho antes que si solo lo hace ocho horas al día, cinco días a la semana. La diferencia entre el tiempo de uso y el tiempo de reposo influye en la acumulación de calor dentro del sistema de movimiento lineal e impacta directamente en la vida útil del sistema y el coste de propiedad. Aclarar estos aspectos con antelación puede ahorrar tiempo y evitar molestias posteriores, ya que las piezas de desgaste, como las correas, se pueden almacenar fácilmente para su sustitución.

PREGUNTAS CLAVE QUE DEBE HACER:

• ¿Con qué frecuencia se utiliza el sistema, incluido el tiempo de espera entre golpes o movimientos?
• ¿Cuánto tiempo debe durar el sistema?

ALGUNOS CONSEJOS FINALES

Además de LOSTPED, los diseñadores deberían consultar con un distribuidor de confianza o con el departamento de ingeniería de aplicaciones del fabricante. Estos recursos suelen tener experiencia con cientos de aplicaciones, muchas similares a la actual. Por lo tanto, pueden ahorrar mucho tiempo y ofrecer sugerencias para ahorrar costes al anticipar posibles problemas. Al fin y al cabo, el objetivo final es obtener el mejor sistema de movimiento lineal posible con el menor coste de propiedad; los ingenieros de aplicaciones cualificados y familiarizados con LOSTPED pueden garantizar que sus clientes obtengan precisamente eso.