¿Qué tan "perdido" puede ayudar?

Desde el empaque y el manejo de materiales hasta la fabricación de semiconductores y el ensamblaje automotriz, prácticamente todos los procesos de fabricación incorporan algún tipo de movimiento lineal, y a medida que los fabricantes se familiarizan con la flexibilidad y la simplicidad de los sistemas de movimiento lineal modulares, estos sistemas, ya sea uno, dos o completo. Tres sistemas de robótica cartesiana: están encontrando su camino en áreas de producción.

Un error común que cometen los ingenieros y diseñadores cuando dimensionan y seleccionan sistemas de movimiento lineal es pasar por alto los requisitos críticos de la aplicación en el sistema final. Esto puede conducir a rediseños y reelaboraciones costosos en el peor de los casos, pero a menudo también puede dar como resultado un sistema demasiado diseñado que es más costoso y menos efectivo de lo deseado. Con tantas soluciones posibles, es fácil sentirse abrumado cuando se le encarga el diseño de un sistema de movimiento lineal. ¿Cuánta carga deberá manejar el sistema? ¿Qué tan rápido necesitará moverse? ¿Cuál es el diseño más rentable?

Todas estas preguntas y más se consideraron cuando el grupo de tecnologías de movimiento y movimiento lineal de Bosch Rexroth se desarrolló "Lostped", un acrónimo simple que guía al ingeniero o diseñador para recopilar la información necesaria para especificar los componentes o módulos de movimiento lineal apropiados en cualquier aplicación dada.

¿Qué se pierde?

Lostados significa carga, orientación, velocidad, viaje, precisión, medio ambiente y ciclo de trabajo. Cada letra del acrónimo perdido representa un factor que debe considerarse al dimensionar y seleccionar un sistema de movimiento lineal. Por ejemplo, la carga impone diferentes demandas en el sistema de rodamientos durante la aceleración y la desaceleración que durante los movimientos de velocidad constantes. A medida que las soluciones de movimiento más lineales se mueven de los componentes individuales a completar el módulo lineal o los sistemas cartesianos, las interacciones entre los componentes del sistema, es decir, guías de rodamiento lineal y tornillo de bolas, correa o unidades de motor lineal) se vuelven más complejas y el diseño del sistema correcto se vuelve más desafiante . El acrónimo perdido puede ayudar a los diseñadores a evitar errores simplemente recordándoles que consideren todos los factores interrelacionados durante el desarrollo y la especificación del sistema.

Cómo usar perdido

A continuación se muestran descripciones de cada factor perdido, así como preguntas clave para hacer al determinar los criterios para el tamaño 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 las fuerzas hacia abajo en aplicaciones de manejo de materiales, o cargas de empuje en aplicaciones de perforación, presentación o conducción de tornillos. Otras aplicaciones encuentran una carga constante, como una aplicación de manejo de obleas de semiconductores, en la que se transporta un grupo (POD unificado de apertura frontal) de la bahía a la bahía para la caída y la recogida. Un tercer tipo se define mediante cargas variables, como 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 vale la pena echarle un vistazo a qué tipo de herramienta será al final del brazo para recoger o llevar la carga. Aunque no está específicamente relacionado con la carga, los errores aquí pueden ser costosos. Por ejemplo, si se recoge una pieza de trabajo altamente sensible en una aplicación de selección y lugar, puede dañarse si se usa el tipo incorrecto de pinza.

Preguntas clave para hacer:

• ¿Cuál es la fuente de la carga y cómo se orienta?
• ¿Hay consideraciones especiales de manejo?
• ¿Cuánto peso o fuerza debe manejarse?
• ¿Es la fuerza una fuerza descendente, fuerza de despegue o 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 manejar una carga hacia abajo/ ascendente más alta que la carga lateral debido al sistema de guía lineal utilizado en el diseño del módulo. Otros módulos, que usan diferentes guías lineales, pueden manejar las mismas cargas en todas las direcciones.

El Módulo Compacto Rexroth CKK, por ejemplo, utiliza un sistema de riel de doble bola para orientación y se llama con frecuencia en aplicaciones que requieren cargas axiales montadas en lateral. Dado que la mayoría de los proveedores de movimiento lineal de alta calidad hacen módulos y actuadores para manejar diversas situaciones, es importante asegurarse de que los módulos especificados puedan manejar los requisitos de carga en la orientación necesarias para lograr el éxito en la aplicación.

Preguntas clave para hacer:

• ¿Cómo se orienta el módulo lineal o el actuador?
• ¿Es horizontal, vertical o al revés?
• ¿Dónde está orientada la carga en relación con el módulo lineal?
• ¿La carga causará un rollo o momento de inclinación 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 en el sistema durante la aceleración y la desaceleración que durante un movimiento de velocidad constante. También debe considerarse el tipo de perfil de movimiento, trapezoidal o triangular, ya que la aceleración requerida para cumplir con la velocidad o el tiempo de ciclo deseado se determinará 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 por un período de tiempo y luego se ralentiza. Un perfil de movimiento triangular significa que la carga se acelera y se desacelera rápidamente, como en las aplicaciones de recogida y entrega de punto a punto. La velocidad y la aceleración también son factores críticos para determinar el disco lineal apropiado, que generalmente es un tornillo de bola, una correa o un motor lineal.

Preguntas clave para hacer:

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

VIAJAR

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

Preguntas clave para hacer:

• ¿Cuál es la distancia (rango de movimiento)?
• ¿Cuánto se requiere un viaje en exceso en una parada de emergencia?

PRECISIÓN

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

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

Preguntas clave para hacer:

• ¿Qué importancia son la precisión del viaje, 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 en las pistas de rodaje y los elementos de transporte de carga.

Este es un factor de rendimiento a menudo pasado por alto, pero que puede influir en gran medida en la vida de un sistema de movimiento lineal. Opciones como las tiras de sellado y los recubrimientos especiales pueden ayudar a prevenir el daño de estos factores ambientales. Además, opciones como lubricación especial y 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 sistema de movimiento lineal en sí mismo una fuente potencial de contaminantes para el medio ambiente (ESD, lubricantes o partículas)?

Ciclo de servicio

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 del sistema final. La vida de la vida 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 con los seis factores anteriores, pero si se ejecuta continuamente 24/7, morirá mucho antes que si se ejecuta solo ocho horas al día, cinco días a la semana. La cantidad de tiempo en uso versus el tiempo de descanso influye en la acumulación de calor dentro del sistema de movimiento lineal e impacta directamente la vida del sistema y el costo de la propiedad. Aclarar estos problemas por adelantado puede ahorrar tiempo y agravación más tarde, ya que las piezas de desgaste como los cinturones se pueden almacenar fácilmente para su reemplazo.

Preguntas clave para hacer:

• ¿Con qué frecuencia se usa el sistema, incluido cualquier tiempo de permanencia entre trazos o movimientos?
• ¿Cuánto tiempo necesita durar el sistema?

Algunos consejos finales

Además de Lostped, los diseñadores deben consultar a un distribuidor de buena reputación o el departamento de ingeniería de aplicaciones del fabricante. Estos recursos generalmente tienen experiencia con cientos de aplicaciones, muchas similares a la aplicación en cuestión. Por lo tanto, pueden ahorrar tiempo sustancial y hacer sugerencias de ahorro de costos anticipando problemas potenciales. Después de todo, el objetivo final es obtener el mejor sistema de movimiento lineal posible con el menor costo de propiedad; Los ingenieros de aplicaciones calificadas familiarizados con Lostped pueden asegurarse de que sus clientes obtengan exactamente eso.