Carico, orientamento, velocità, spostamento, precisione, ambiente e ciclo di lavoro.

Un'analisi attenta dell'applicazione, inclusi orientamento, momento e accelerazione, rivelerà il carico da supportare. Talvolta, il carico effettivo varia da quello calcolato, quindi gli ingegneri devono considerare l'uso previsto e il potenziale uso improprio.

Nel dimensionamento e nella selezione dei sistemi di movimento lineare per le macchine di assemblaggio, gli ingegneri spesso trascurano i requisiti applicativi critici. Questo può portare a costose riprogettazioni e rilavorazioni. Peggio ancora, può portare a un sistema sovradimensionato, più costoso e meno efficace del previsto.

Con così tante opzioni tecnologiche, è facile sentirsi sopraffatti quando si progettano sistemi di movimento lineare a uno, due e tre assi. Quanto carico dovrà gestire il sistema? Quanto velocemente dovrà muoversi? Qual è la soluzione più conveniente?

Abbiamo preso in considerazione tutte queste domande quando abbiamo sviluppato "LOSTPED", un semplice acronimo che aiuta gli ingegneri a raccogliere informazioni per la specifica di componenti o moduli per il movimento lineare in qualsiasi applicazione. LOSTPED sta per carico, orientamento, velocità, corsa, precisione, ambiente e ciclo di lavoro. Ogni lettera rappresenta un fattore da considerare nel dimensionamento e nella selezione di un sistema di movimento lineare.

Ogni fattore deve essere considerato singolarmente e nel suo complesso per garantire prestazioni ottimali del sistema. Ad esempio, il carico impone sollecitazioni diverse sui cuscinetti durante l'accelerazione e la decelerazione rispetto a velocità costanti. Con l'evoluzione della tecnologia del movimento lineare dai singoli componenti ai sistemi completi, le interazioni tra i componenti, come le guide lineari e le viti a ricircolo di sfere, diventano più complesse e la progettazione del sistema corretto diventa più complessa. LOSTPED può aiutare i progettisti a evitare errori ricordando loro di considerare questi fattori interconnessi durante lo sviluppo e la definizione delle specifiche del sistema.

【Carico】

Il carico si riferisce al peso, o forza, applicato al sistema. Tutti i sistemi di movimento lineare incontrano un qualche tipo di carico, come le forze verso il basso nelle applicazioni di movimentazione materiali o i carichi di spinta nelle applicazioni di foratura, pressatura o avvitatura. Altre applicazioni incontrano un carico costante. Ad esempio, in un'applicazione di movimentazione di wafer semiconduttori, un contenitore unificato con apertura frontale viene trasportato da una baia all'altra per il deposito e il prelievo. Altre applicazioni presentano carichi variabili. Ad esempio, in un'applicazione di dispensazione di medicinali, un reagente viene depositato in una serie di pipette una dopo l'altra, con conseguente alleggerimento del carico a ogni passaggio.

Nel calcolo del carico, vale la pena considerare il tipo di utensile che si troverà all'estremità del braccio per prelevare o trasportare il carico. Sebbene non sia specificamente correlato al carico, gli errori in questo caso possono essere costosi. Ad esempio, in un'applicazione pick-and-place, un pezzo in lavorazione altamente sensibile potrebbe danneggiarsi se si utilizza la pinza sbagliata. Sebbene sia improbabile che gli ingegneri dimentichino di considerare i requisiti di carico generali di un sistema, potrebbero effettivamente trascurare alcuni aspetti di tali requisiti. LOSTPED è un modo per garantire la completezza.

Domande chiave da porsi:

* Qual è l'origine del carico e come è orientato?

* Ci sono considerazioni particolari da tenere in considerazione per la gestione?

* Quanto peso o forza bisogna gestire?

* La forza è una forza verso il basso, una forza di sollevamento o una forza laterale?

【Orientamento】

Anche l'orientamento, ovvero la posizione o la direzione relativa in cui viene applicata la forza, è importante, ma spesso viene trascurato. Alcuni moduli lineari o attuatori possono gestire carichi verso il basso o verso l'alto più elevati rispetto ai carichi laterali grazie alle loro guide lineari. Altri moduli, che utilizzano guide lineari diverse, possono gestire gli stessi carichi in tutte le direzioni. Ad esempio, un modulo dotato di guide lineari a doppia guida a sfere può gestire i carichi assiali meglio dei moduli con guide standard.

Domande chiave da porsi:

* Come è orientato il modulo lineare o l'attuatore? È orizzontale, verticale o capovolto?

* Dove è orientato il carico rispetto al modulo lineare?

* Il carico causerà un momento di rollio o di beccheggio sul modulo lineare?

【Velocità】

Anche la velocità e l'accelerazione influiscono sulla scelta di un sistema di movimento lineare. Un carico applicato crea forze molto diverse sul sistema durante l'accelerazione e la decelerazione rispetto a quelle che si generano a velocità costante. Anche il tipo di profilo di movimento, trapezoidale o triangolare, deve essere considerato, poiché l'accelerazione necessaria per raggiungere la velocità o il tempo di ciclo desiderati sarà determinata dal tipo di movimento richiesto. Un profilo di movimento trapezoidale significa che il carico accelera rapidamente, si muove a velocità relativamente costante per un certo periodo di tempo e poi rallenta. Un profilo di movimento triangolare significa che il carico accelera e decelera rapidamente, come nelle applicazioni di prelievo e scarico punto-punto.

Velocità e accelerazione sono fattori critici per determinare la tipologia di azionamento lineare più adatta: vite a sfere, cinghia o motore lineare.

Domande chiave da porsi:

* Quale velocità o tempo di ciclo deve essere raggiunto?

* La velocità è costante o variabile?

* In che modo il carico influirà sull'accelerazione e sulla decelerazione?

* Il profilo di movimento è trapezoidale o triangolare?

* Quale azionamento lineare soddisfa al meglio le esigenze di velocità e accelerazione?

【Viaggio】

La corsa si riferisce alla distanza o all'intervallo di movimento. Non si deve considerare solo la distanza di corsa, ma anche la sovracorsa. Lasciare una certa quantità di "corsa di sicurezza", o spazio aggiuntivo, a fine corsa garantisce la sicurezza del sistema in caso di arresto di emergenza.

Domande chiave da porsi:

* Qual è la distanza o l'ampiezza del movimento?

* Quanta extracorsa può essere necessaria in caso di arresto di emergenza?

【Precisione】

Precisione è un termine generico che viene spesso utilizzato per definire sia l'accuratezza di spostamento (il comportamento del sistema durante lo spostamento dal punto A al punto B), sia l'accuratezza di posizionamento (la precisione con cui il sistema raggiunge la posizione target). Può anche riferirsi alla ripetibilità, ovvero alla precisione con cui il sistema torna nella stessa posizione al termine di ogni corsa.

Comprendere la differenza tra questi tre termini – precisione di corsa, precisione di posizionamento e ripetibilità – è fondamentale per garantire che il sistema soddisfi le specifiche prestazionali e che non sia eccessivamente progettato per raggiungere un livello di precisione che potrebbe essere superfluo. Il motivo principale per valutare attentamente i requisiti di precisione è la scelta del meccanismo di azionamento. I sistemi di movimento lineare possono essere azionati da una cinghia, una vite a sfere o un motore lineare. Ogni tipologia offre compromessi tra precisione, velocità e capacità di carico. La scelta migliore sarà dettata dall'applicazione.

Domande chiave da porsi:

* Quanto sono importanti la precisione di spostamento, la precisione di posizionamento e la ripetibilità nell'applicazione?

* La precisione è più importante della velocità o di altri fattori LOSTPED?

【Ambiente】

L'ambiente si riferisce alle condizioni in cui il sistema opererà. Temperature estreme possono influire sulle prestazioni dei componenti in plastica e sulla lubrificazione del sistema. Sporcizia, liquidi e altri contaminanti possono danneggiare le piste dei cuscinetti e gli elementi portanti. L'ambiente di esercizio può influenzare notevolmente la durata di un sistema di movimento lineare. Opzioni come strisce di tenuta e rivestimenti speciali possono prevenire i danni causati da questi fattori ambientali.

Al contrario, gli ingegneri devono considerare l'impatto ambientale del sistema di movimento lineare. Gomma e plastica possono rilasciare particelle. I lubrificanti possono disperdersi in aerosol. Le parti mobili possono generare elettricità statica. Il vostro prodotto è in grado di tollerare tali contaminanti? Opzioni come una lubrificazione speciale e la pressione positiva dell'aria possono rendere il modulo o l'attuatore idoneo all'uso in camera bianca.

Domande chiave da porsi:

* Quali pericoli o contaminanti sono presenti: temperature estreme, sporcizia, polvere o liquidi?

* Il sistema di movimento lineare è di per sé una potenziale fonte di contaminanti per l'ambiente?

【Ciclo di lavoro】

Il ciclo di lavoro è il tempo necessario per completare un ciclo di funzionamento. In tutti gli attuatori lineari, i componenti interni determinano generalmente la durata del sistema complessivo. La durata del cuscinetto all'interno di un modulo, ad esempio, è direttamente influenzata dal carico applicato, ma anche dal ciclo di lavoro a cui il cuscinetto sarà sottoposto. Un sistema di movimento lineare può essere in grado di soddisfare i sei fattori precedenti, ma se funziona ininterrottamente 24 ore al giorno, 7 giorni alla settimana, raggiungerà la fine della sua vita utile molto prima rispetto a un funzionamento di sole 8 ore al giorno, 5 giorni alla settimana. Inoltre, la quantità di tempo di utilizzo rispetto al tempo di riposo influenza l'accumulo di calore all'interno del sistema di movimento lineare e influisce direttamente sulla durata del sistema e sul costo di gestione. Chiarire questi aspetti in anticipo può far risparmiare tempo ed evitare fastidi in seguito.

Domande chiave da porsi:

* Con quale frequenza viene utilizzato il sistema, incluso il tempo di permanenza tra colpi o movimenti?

* Quanto tempo deve durare il sistema?