Comment « LOSTPED » peut-il aider ?

De l'emballage et de la manutention des matériaux à la fabrication de semi-conducteurs et à l'assemblage automobile, pratiquement tous les processus de fabrication intègrent un certain type de mouvement linéaire, et à mesure que les fabricants se familiarisent avec la flexibilité et la simplicité des systèmes de mouvement linéaire modulaires, ces systèmes, qu'ils soient à un, deux ou complets. Les systèmes robotiques cartésiens à trois axes font leur apparition dans les domaines de la production.

Une erreur courante que commettent les ingénieurs et les concepteurs lors du dimensionnement et de la sélection des systèmes de mouvement linéaire est de négliger les exigences critiques de l'application dans le système final. Cela peut conduire à des refontes et des refontes coûteuses dans le pire des cas, mais peut aussi souvent aboutir à un système sur-conçu, plus coûteux et moins efficace que souhaité. Avec autant de solutions possibles, il est facile de se sentir dépassé lorsqu'il s'agit de concevoir un système de mouvement linéaire. Quelle charge le système devra-t-il gérer ? À quelle vitesse devra-t-il se déplacer ? Quelle est la conception la plus rentable ?

Toutes ces questions et bien d'autres encore ont été prises en compte lorsque le groupe Technologies de mouvement linéaire et d'assemblage de Bosch Rexroth a développé « LOSTPED », un acronyme simple qui guide l'ingénieur ou le concepteur dans la collecte des informations nécessaires pour spécifier les composants ou modules de mouvement linéaire appropriés dans une application donnée.

QU'EST-CE QUI EST PERDU ?

LOSTPED signifie Charge, Orientation, Vitesse, Déplacement, Précision, Environnement et Cycle de service. Chaque lettre de l'acronyme LOSTPED représente un facteur à prendre en compte lors du dimensionnement et de la sélection d'un système de mouvement linéaire. Par exemple, la charge impose des exigences différentes au système de roulements lors des accélérations et des décélérations que lors des mouvements à vitesse constante. À mesure que les solutions de mouvement linéaire évoluent de composants individuels vers des modules linéaires complets ou des systèmes cartésiens, les interactions entre les composants du système (c'est-à-dire les guides à roulements linéaires et les entraînements par vis à billes, courroies ou moteurs linéaires) deviennent plus complexes et la conception du système approprié devient plus difficile. . L'acronyme LOSTPED peut aider les concepteurs à éviter les erreurs en leur rappelant simplement de prendre en compte tous les facteurs interdépendants lors du développement et de la spécification du système.

COMMENT UTILISER PERDU

Vous trouverez ci-dessous une description de chaque facteur LOSTPED, ainsi que les questions clés à poser lors de la détermination des critères de dimensionnement et de sélection d'un système de mouvement linéaire.

CHARGER

La charge fait référence au poids ou à la force appliquée au système. Tous les systèmes de mouvement linéaire sont confrontés à un certain type de charge, comme des forces vers le bas dans les applications de manutention ou des charges de poussée dans les applications de perçage, de pressage ou de vissage. D'autres applications sont confrontées à une charge constante, comme une application de manipulation de tranches de semi-conducteurs, dans laquelle un FOUP (Front-Opening Unified Pod) est transporté de baie en baie pour être déposé et récupéré. Un troisième type est défini par des charges variables, telles qu'une application de distribution médicale, où le réactif est déposé dans une série de pipettes les unes après les autres, ce qui entraîne une charge plus légère à chaque étape.

Lors de l'examen de la charge, il convient également de déterminer quel type d'outil se trouvera à l'extrémité du bras pour ramasser ou transporter la charge. Bien que cela ne soit pas spécifiquement lié à la charge, les erreurs peuvent être coûteuses. Par exemple, si une pièce très sensible est saisie dans une application de prélèvement et de placement, elle peut être endommagée si le mauvais type de préhenseur est utilisé.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• Quelle est la source de la charge et comment est-elle orientée ?
• Y a-t-il des considérations particulières en matière de manipulation ?
• Quel poids ou quelle force faut-il gérer ?
• La force est-elle une force descendante, une force de décollage ou une force latérale ?

ORIENTATION

L'orientation, ou la position relative ou la direction dans laquelle la force est appliquée, est également importante, mais elle est souvent négligée. Certains types de modules ou d'actionneurs linéaires peuvent supporter des charges descendantes/montantes plus élevées que les charges latérales en raison du système de guidage linéaire utilisé dans la conception du module. D'autres modules, utilisant des guides linéaires différents, peuvent supporter les mêmes charges dans toutes les directions.

Le module compact Rexroth CKK, par exemple, utilise un système à double rail à billes pour le guidage et est fréquemment utilisé dans les applications nécessitant des charges latérales ou axiales. Étant donné que la plupart des fournisseurs de mouvements linéaires de haute qualité fabriquent des modules et des actionneurs pour gérer diverses situations, il est important de s'assurer que les modules spécifiés peuvent gérer les exigences de charge dans l'orientation nécessaire pour réussir dans l'application.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• Comment le module linéaire ou l'actionneur est-il orienté ?
• Est-ce horizontal, vertical ou à l'envers ?
• Où est orientée la charge par rapport au module linéaire ?
• La charge provoquera-t-elle un moment de roulis ou de tangage sur le module linéaire ?

VITESSE

La vitesse et l'accélération affectent également la sélection d'un système de mouvement linéaire. Une charge appliquée crée des forces très différentes sur le système lors de l'accélération et de la décélération que lors d'un mouvement à vitesse constante. Le type de profil de déplacement – ​​trapézoïdal ou triangulaire – doit également être pris en compte, car l'accélération requise pour atteindre la vitesse ou le temps de cycle souhaité sera déterminée par le type de mouvement requis. Un profil de déplacement trapézoïdal signifie que la charge accélère rapidement, se déplace à une vitesse relativement constante pendant un certain temps, puis ralentit. Un profil de déplacement triangulaire signifie que la charge accélère et décélère rapidement, comme dans les applications de ramassage et de dépose point à point. La vitesse et l'accélération sont également des facteurs critiques pour déterminer l'entraînement linéaire approprié, qui est généralement une vis à billes, une courroie ou un moteur linéaire.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• Quelle vitesse ou temps de cycle faut-il atteindre ?
• Est-ce une vitesse constante ou une vitesse variable ?
• Quel sera l’impact de la charge sur l’accélération et la décélération ?
• Le profil du déplacement est-il trapézoïdal ou triangulaire ?
• Quel entraînement linéaire répondra le mieux aux besoins de vitesse et d’accélération ?

VOYAGE

Le voyage fait référence à la distance ou à l'amplitude de mouvement. Il faut non seulement tenir compte de la distance parcourue, mais aussi du dépassement. Permettre une certaine « course de sécurité », ou espace supplémentaire, à la fin de la course garantit la sécurité du système en cas d'arrêt d'urgence.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• Quelle est la distance (amplitude de mouvement) ?
• Quel dépassement de course peut être nécessaire lors d’un arrêt d’urgence ?

PRÉCISION

La précision est un terme général souvent utilisé pour définir soit la précision de déplacement (comment le système se comporte lorsqu'il se déplace d'un point A à un point B), soit la précision de positionnement (à quelle distance le système atteint la position cible). Cela peut également faire référence à la répétabilité. Comprendre la différence entre ces trois termes (précision de déplacement, précision de positionnement et répétabilité) est souvent essentiel pour garantir que le système répond aux spécifications de performances et qu'il ne surcompense pas un degré élevé de précision qui pourrait s'avérer inutile.

La principale raison de réfléchir aux exigences de précision est le choix du mécanisme d'entraînement : entraînement par courroie, vis à billes ou moteur linéaire. Chaque type offre des compromis entre précision, vitesse et capacité de charge, et le meilleur choix est principalement dicté par l'application.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• Quelle est l’importance de la précision du déplacement, de la précision du positionnement et de la répétabilité dans l’application ?
• La précision est-elle plus importante que la vitesse ou d’autres facteurs LOSTPED ?

ENVIRONNEMENT

L'environnement fait référence aux conditions environnantes dans lesquelles le système est censé fonctionner. Par exemple, des températures extrêmes peuvent affecter les performances des composants en plastique et la lubrification du système, tandis que la saleté, les liquides et autres contaminants peuvent endommager les chemins de roulement et les éléments porteurs de charge.

Il s’agit d’un facteur de performance souvent négligé, mais qui peut grandement influencer la durée de vie d’un système de mouvement linéaire. Des options telles que des bandes d'étanchéité et des revêtements spéciaux peuvent aider à prévenir les dommages causés par ces facteurs environnementaux. De plus, des options telles qu'une lubrification spéciale et une pression d'air positive peuvent rendre le module ou l'actionneur adapté à une utilisation dans une application en salle blanche.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• Quels types de dangers ou de contaminants sont présents : températures extrêmes, saleté, poussière, liquides, etc. ?
• À l’inverse, le système de mouvement linéaire lui-même est-il une source potentielle de contaminants pour l’environnement (ESD, lubrifiants ou particules) ?

CYCLE DE SERVICE

Le cycle de service est le temps nécessaire pour terminer un cycle de fonctionnement. Dans tous les actionneurs linéaires, les composants internes détermineront généralement la durée de vie du système final. La durée de vie d'un roulement à l'intérieur d'un module, par exemple, est directement affectée par la charge appliquée et par le cycle de service que subira le roulement. Un système à mouvement linéaire peut être capable de répondre aux six facteurs précédents, mais s’il fonctionne en continu 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, il mourra beaucoup plus tôt que s’il ne fonctionnait que huit heures par jour, cinq jours par semaine. La durée d'utilisation par rapport au temps de repos influence l'accumulation de chaleur à l'intérieur du système de mouvement linéaire et a un impact direct sur la durée de vie du système et le coût de possession. Clarifier ces problèmes à l'avance peut permettre d'économiser du temps et d'éviter des ennuis ultérieurs, puisque les pièces d'usure telles que les courroies peuvent être facilement stockées pour être remplacées.

QUESTIONS CLÉS À POSER :

• À quelle fréquence le système est-il utilisé, y compris le temps d'arrêt entre les coups ou les mouvements ?
• Combien de temps le système doit-il durer ?

QUELQUES CONSEILS FINAUX

En plus de LOSTPED, les concepteurs doivent consulter un distributeur réputé ou le service d'ingénierie d'application du fabricant. Ces ressources ont généralement de l’expérience avec des centaines d’applications, dont beaucoup sont similaires à l’application en question. Par conséquent, ils pourront peut-être gagner beaucoup de temps et faire des suggestions pour réduire les coûts en anticipant les problèmes potentiels. Après tout, l’objectif final est d’obtenir le meilleur système de mouvement linéaire possible avec le coût de possession le plus bas possible ; des ingénieurs d'applications qualifiés et familiers avec LOSTPED peuvent s'assurer que leurs clients obtiennent exactement cela.