¿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 modulares de movimiento lineal, estos sistemas, ya sean uno, dos o completos. Los sistemas robóticos cartesianos de tres ejes se están abriendo camino en las áreas de producción.

Un error común que cometen los 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 dar lugar a costosos rediseños y reelaboraciones en el peor de los casos, pero también puede dar lugar a menudo a un sistema sobredimensionado que es más costoso y menos eficaz de lo deseado. Con tantas soluciones posibles, es fácil sentirse abrumado cuando se le asigna la tarea de diseñar un sistema de movimiento lineal. ¿Cuánta carga necesitará manejar el sistema? ¿Qué tan rápido tendrá que moverse? ¿Cuál es el diseño más rentable?

Todas estas preguntas y más se consideraron cuando el grupo de Tecnologías de ensamblaje y movimiento lineal 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 apropiados en cualquier aplicación determinada.

¿QUÉ SE PERDIÓ?

LOSTPED significa carga, orientación, velocidad, desplazamiento, precisión, entorno y ciclo de trabajo. Cada letra del acrónimo LOSTPED representa un factor que se debe considerar al dimensionar y seleccionar un sistema de movimiento lineal. Por ejemplo, la carga impone demandas diferentes al sistema de rodamientos durante la aceleración y desaceleración que durante los movimientos a velocidad constante. A medida que más 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 husillos de bolas, correas o motores lineales) se vuelven más complejas y diseñar el sistema correcto se vuelve más desafiante. . 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 encuentran descripciones de cada factor PERDIDO, así como preguntas clave que se deben formular 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 encuentran algún tipo de carga, como fuerzas descendentes en aplicaciones de manipulación de materiales o cargas de empuje en aplicaciones de perforación, prensado o atornillado. Otras aplicaciones encuentran una carga constante, como una aplicación de manipulación de obleas de semiconductores, en la que un FOUP (cápsula unificada de apertura frontal) se transporta de un compartimento a otro para su entrega y recogida. Un tercer tipo se define por cargas variables, como una aplicación de dispensación médica, donde el reactivo se deposita en una serie de pipetas una tras otra, lo que da como resultado una carga más ligera en cada paso.

Al considerar la carga, también vale la pena echar un vistazo a qué tipo de herramienta habrá al final del brazo para levantar o transportar la carga. Aunque no están específicamente relacionados con la carga, los errores aquí pueden resultar costosos. Por ejemplo, si se recoge una pieza de trabajo altamente sensible en una aplicación de recogida y colocación, puede dañarse si se utiliza el tipo de pinza incorrecto.

PREGUNTAS CLAVE PARA HACER:

• ¿Cuál es el origen de la carga y cómo se orienta?
• ¿Existen consideraciones especiales de manejo?
• ¿Cuánto peso o fuerza se debe manejar?
• ¿Es la fuerza una fuerza hacia abajo, una fuerza de despegue o una fuerza lateral?

ORIENTACIÓN

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

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

PREGUNTAS CLAVE PARA HACER:

• ¿Cómo está orientado el módulo lineal o actuador?
• ¿Es horizontal, vertical o al revés?
• ¿Dónde está orientada la carga en relación con el módulo lineal?
• ¿La carga provocará un momento de balanceo o cabeceo en el módulo lineal?

VELOCIDAD

La velocidad y la aceleración también afectan la selección de un sistema de movimiento lineal. Una carga aplicada crea fuerzas muy diferentes sobre el sistema durante la aceleración y desaceleración que durante un movimiento a velocidad constante. También se debe considerar el tipo de perfil de movimiento (trapezoidal o triangular), ya que la aceleración requerida para alcanzar la velocidad o el tiempo de ciclo deseado estará determinado por el tipo de movimiento requerido. Un perfil de movimiento trapezoidal significa que la carga se acelera rápidamente, se mueve a una velocidad relativamente constante durante un período de tiempo y luego se desacelera. Un perfil de movimiento triangular significa que la carga acelera y desacelera rápidamente, como en aplicaciones de recogida y entrega de punto a punto. La velocidad y la aceleración también son factores críticos para determinar la transmisión lineal adecuada, que suele ser un husillo de bolas, una correa o un motor lineal.

PREGUNTAS CLAVE PARA HACER:

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

VIAJAR

El viaje se refiere a la distancia o rango de movimiento. No sólo se debe considerar la distancia recorrida, sino también el exceso de recorrido. Permitir cierta cantidad de "viaje seguro" o espacio adicional al final de la carrera garantiza la seguridad del sistema en caso de una parada de emergencia.

PREGUNTAS CLAVE PARA HACER:

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

PRECISIÓN

Precisión es un término amplio que se utiliza a menudo para definir la precisión del viaje (cómo se comporta el sistema mientras se mueve del punto A al punto B) o la precisión del posicionamiento (qué tan cerca llega el sistema a la posición objetivo). También puede referirse a la repetibilidad. Comprender la diferencia entre estos tres términos (precisión de recorrido, precisión de posicionamiento y repetibilidad) suele ser fundamental para garantizar que el sistema cumpla con las especificaciones de rendimiento y que no compense en exceso un alto grado de precisión que puede ser innecesario.

La razón principal para pensar en los requisitos de precisión es la selección del mecanismo de accionamiento: transmisión por correa, husillo de bolas o motor lineal. Cada tipo ofrece compensaciones entre precisión, velocidad y capacidad de carga, y la mejor elección viene dictada principalmente por la aplicación.

PREGUNTAS CLAVE PARA HACER:

• ¿Qué importancia tienen la precisión del recorrido, la precisión del posicionamiento y la repetibilidad en la aplicación?
• ¿Es la precisión más importante que la velocidad u otros factores PERDIDOS?

AMBIENTE

El entorno se refiere a las condiciones circundantes 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 dentro del sistema, mientras que la suciedad, los líquidos y otros contaminantes pueden causar daños a las pistas de rodadura de los rodamientos y a los elementos portadores de carga.

Este es un factor de rendimiento que a menudo se pasa por alto, pero que puede influir en gran medida en la vida útil de un sistema de movimiento lineal. Opciones como tiras selladoras y 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 PARA 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 la cantidad de tiempo que lleva completar un ciclo de operación. En todos los actuadores lineales, los componentes internos generalmente determinarán la vida útil del sistema final. La vida útil del rodamiento dentro de un módulo, por ejemplo, se ve directamente afectada por la carga aplicada y por el ciclo de trabajo que experimentará el rodamiento. Un sistema de movimiento lineal puede ser capaz de cumplir los seis factores anteriores, pero si funciona continuamente las 24 horas del día, los 7 días de la semana, morirá mucho antes que si funciona sólo ocho horas al día, cinco días a la semana. La cantidad de tiempo de uso versus el tiempo de descanso influye en la acumulación de calor dentro del sistema de movimiento lineal y afecta directamente la vida útil del sistema y el costo de propiedad. Aclarar estos problemas con anticipación puede ahorrar tiempo y molestias posteriores, ya que las piezas de desgaste, como las correas, se pueden almacenar fácilmente para su reemplazo.

PREGUNTAS CLAVE PARA HACER:

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

ALGUNOS CONSEJOS FINALES

Además de LOSTPED, los diseñadores deben consultar a un distribuidor acreditado o al departamento de ingeniería de aplicaciones del fabricante. Estos recursos suelen tener experiencia con cientos de aplicaciones, muchas de ellas similares a la aplicación en cuestión. Por lo tanto, es posible que puedan ahorrar mucho tiempo y hacer sugerencias para ahorrar costos al anticipar problemas potenciales. Después de todo, el objetivo final es conseguir el mejor sistema de movimiento lineal posible con el menor coste de propiedad; Los ingenieros de aplicaciones cualificados y familiarizados con LOSTPED pueden asegurarse de que sus clientes obtengan precisamente eso.