In che modo “LOSTPED” può aiutare?

Dall'imballaggio e dalla movimentazione dei materiali alla fabbricazione di semiconduttori e all'assemblaggio automobilistico, praticamente tutti i processi di produzione incorporano qualche tipo di movimento lineare e man mano che i produttori acquisiscono familiarità con la flessibilità e la semplicità dei sistemi di movimento lineare modulari, questi sistemi, siano essi a uno, due o completi I sistemi robotici cartesiani a tre assi si stanno facendo strada nei settori della produzione.

Un errore comune commesso da ingegneri e progettisti durante il dimensionamento e la selezione dei sistemi di movimento lineare è quello di trascurare i requisiti applicativi critici nel sistema finale. Ciò può portare a costose riprogettazioni e rielaborazioni nel peggiore dei casi, ma spesso può anche portare a un sistema sovraingegnerizzato che è più costoso e meno efficace di quanto desiderato. Con così tante soluzioni possibili, è facile sentirsi sopraffatti quando si ha il compito di progettare un sistema di movimento lineare. Quanto carico dovrà gestire il sistema? Quanto velocemente dovrà muoversi? Qual è il design più conveniente?

Tutte queste domande e altre ancora sono state prese in considerazione quando il gruppo Linear Motion and Assembly Technologies di Bosch Rexroth ha sviluppato "LOSTPED", un semplice acronimo che guida l'ingegnere o il progettista nella raccolta delle informazioni necessarie per specificare i componenti o i moduli di movimento lineare appropriati in una determinata applicazione.

COSA È PERSO?

LOSTPED sta per Carico, Orientamento, Velocità, Viaggio, Precisione, Ambiente e Ciclo di lavoro. Ogni lettera dell'acronimo LOSTPED rappresenta un fattore che deve essere considerato nel dimensionamento e nella scelta di un sistema di movimentazione lineare. Ad esempio, il carico impone richieste diverse al sistema di cuscinetti durante l'accelerazione e la decelerazione rispetto ai movimenti a velocità costante. Man mano che sempre più soluzioni di movimento lineare passano dai singoli componenti ai moduli lineari completi o ai sistemi cartesiani, le interazioni tra i componenti del sistema, ad esempio guide lineari con cuscinetti e viti a ricircolo di sfere, cinghie o azionamenti di motori lineari, diventano più complesse e la progettazione del sistema giusto diventa più impegnativa. . L'acronimo LOSTPED può aiutare i progettisti a evitare errori semplicemente ricordando loro di considerare tutti i fattori correlati durante lo sviluppo e le specifiche del sistema.

COME USARE LOSTPED

Di seguito sono riportate le descrizioni di ciascun fattore LOSTPED, nonché le domande chiave da porre quando si determinano i criteri per dimensionare e selezionare un sistema di movimento lineare.

CARICO

Il carico si riferisce al peso o alla forza applicata al sistema. Tutti i sistemi di movimento lineare incontrano qualche tipo di carico, come forze verso il basso nelle applicazioni di movimentazione dei materiali o carichi di spinta nelle applicazioni di perforazione, pressatura o avvitatura. Altre applicazioni incontrano un carico costante, come un'applicazione di gestione di wafer semiconduttori, in cui un FOUP (Front-Opening Unified Pod) viene trasportato da un vano all'altro per il deposito e il prelievo. Un terzo tipo è definito da carichi variabili, come un'applicazione di distribuzione medica, in cui il reagente viene depositato in una serie di pipette una dopo l'altra, risultando in un carico più leggero ad ogni passaggio.

Mentre si considera il carico, vale anche la pena dare un'occhiata a quale tipo di strumento sarà all'estremità del braccio per raccogliere o trasportare il carico. Anche se non sono specificamente legati al carico, gli errori in questo caso possono costare caro. Ad esempio, se un pezzo altamente sensibile viene prelevato in un'applicazione pick-and-place, potrebbe danneggiarsi se viene utilizzato il tipo sbagliato di pinza.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• Qual è la fonte del carico e come è orientato?
• Ci sono considerazioni particolari sulla gestione?
• Quanto peso o forza devono essere gestiti?
• La forza è una forza verso il basso, una forza di decollo o una forza laterale?

ORIENTAMENTO

Anche l'orientamento, o posizione relativa o direzione in cui viene applicata la forza, è importante, ma spesso viene trascurato. Alcuni tipi di moduli lineari o attuatori possono gestire un carico verso il basso/verso l'alto maggiore rispetto al carico laterale a causa del sistema di guida lineare utilizzato nella progettazione del modulo. Altri moduli, utilizzando guide lineari diverse, possono gestire gli stessi carichi in tutte le direzioni.

Il Rexroth Compact Module CKK, ad esempio, utilizza come guida un doppio sistema di guida a sfere su rotaia e viene spesso utilizzato in applicazioni che richiedono carichi laterali o assiali. Poiché la maggior parte dei fornitori di movimenti lineari di alta qualità realizza moduli e attuatori per gestire varie situazioni, è importante assicurarsi che i moduli specificati possano gestire i requisiti di carico nell'orientamento necessario per ottenere il successo dell'applicazione.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• 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 crea durante un movimento a velocità costante. È necessario considerare anche il tipo di profilo di movimento, trapezoidale o triangolare, poiché l'accelerazione richiesta 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 una velocità relativamente costante per un periodo di tempo e quindi rallenta. Un profilo di movimento triangolare fa sì che il carico acceleri e deceleri rapidamente, come nelle applicazioni di ritiro e riconsegna punto a punto. Anche la velocità e l'accelerazione sono fattori critici nel determinare l'azionamento lineare appropriato, che in genere è una vite a ricircolo di sfere, una cinghia o un motore lineare.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• Quale velocità o tempo di ciclo deve essere raggiunto?
• È una velocità costante o una velocità variabile?
• In che modo il carico influirà sull'accelerazione e sulla decelerazione?
• Il profilo di spostamento è trapezoidale o triangolare?
• Quale azionamento lineare risponderà meglio alle esigenze di velocità e accelerazione?

VIAGGIO

Il viaggio si riferisce alla distanza o al raggio di movimento. Non bisogna considerare solo la distanza percorsa, ma anche la corsa eccessiva. Concedere una certa quantità di "corsa di sicurezza" o spazio aggiuntivo alla fine della corsa garantisce la sicurezza del sistema in caso di arresto di emergenza.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• Qual è la distanza (raggio di movimento)?
• Quanta corsa in più può essere necessaria in una fermata di emergenza?

PRECISIONE

Precisione è un termine ampio che viene spesso utilizzato per definire l'accuratezza del viaggio (come si comporta il sistema mentre si sposta dal punto A al punto B) o l'accuratezza del posizionamento (quanto vicino il sistema raggiunge la posizione target). Può anche riferirsi alla ripetibilità. Comprendere la differenza tra questi tre termini – precisione di corsa, precisione di posizionamento e ripetibilità – è spesso fondamentale per garantire che il sistema soddisfi le specifiche prestazionali e che non stia compensando eccessivamente un elevato grado di precisione che potrebbe non essere necessario.

Il motivo principale per considerare i requisiti di precisione è la scelta del meccanismo di azionamento: trasmissione a cinghia, vite a ricircolo di sfere o motore lineare. Ciascun tipo offre compromessi tra precisione, velocità e capacità di carico e la scelta migliore è dettata principalmente dall'applicazione.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• Quanto sono importanti la precisione della corsa, la precisione del posizionamento e la ripetibilità nell'applicazione?
• La precisione è più importante della velocità o di altri fattori di LOSTPED?

AMBIENTE

L'ambiente si riferisce alle condizioni circostanti in cui si prevede che il sistema operi. Ad esempio, le temperature estreme possono influenzare le prestazioni dei componenti in plastica e la lubrificazione all'interno del sistema, mentre sporco, liquidi e altri contaminanti possono causare danni alle piste dei cuscinetti e agli elementi portanti del carico.

Questo è un fattore prestazionale spesso trascurato, ma che può influenzare notevolmente la durata di un sistema di movimento lineare. Opzioni come strisce sigillanti e rivestimenti speciali possono aiutare a prevenire i danni derivanti da questi fattori ambientali. Inoltre, opzioni come la lubrificazione speciale e la pressione dell'aria positiva possono rendere il modulo o l'attuatore adatto all'uso in applicazioni per camere bianche.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• Quali tipi di pericoli o contaminanti sono presenti: temperature estreme, sporco, polvere, liquidi, ecc.?
• Al contrario, il sistema di movimento lineare stesso è una potenziale fonte di contaminanti per l’ambiente (ESD, lubrificanti o particolato)?

CICLO DI LAVORO

Il ciclo di lavoro è la quantità di tempo necessaria per completare un ciclo di funzionamento. In tutti gli attuatori lineari, i componenti interni generalmente determinano la durata del sistema finale. La durata dei cuscinetti all'interno di un modulo, ad esempio, è direttamente influenzata dal carico applicato e dal ciclo di lavoro a cui sarà sottoposto il cuscinetto. Un sistema di movimento lineare può essere in grado di soddisfare i sei fattori precedenti, ma se funziona continuamente 24 ore su 24, 7 giorni su 7, morirà molto prima che se funzionasse solo otto ore al giorno, cinque giorni alla settimana. La quantità di tempo di utilizzo rispetto al tempo di riposo influenza l'accumulo di calore all'interno del sistema di movimento lineare e incide direttamente sulla durata del sistema e sui costi di proprietà. Chiarire questi problemi in anticipo può far risparmiare tempo e fatica in seguito, poiché le parti soggette ad usura come le cinghie possono essere facilmente immagazzinate per la sostituzione.

DOMANDE CHIAVE DA PORRE:

• Con quale frequenza viene utilizzato il sistema, compreso l'eventuale tempo di sosta tra colpi o movimenti?
• Quanto tempo deve durare il sistema?

QUALCHE CONSIGLIO FINALE

Oltre a LOSTPED, i progettisti dovrebbero consultare un distributore affidabile o il dipartimento di ingegneria dell'applicazione del produttore. Queste risorse in genere hanno esperienza con centinaia di applicazioni, molte simili all'applicazione in questione. Pertanto, potrebbero essere in grado di risparmiare molto tempo e fornire suggerimenti per risparmiare sui costi anticipando potenziali problemi. Dopotutto, l'obiettivo finale è ottenere il miglior sistema di movimento lineare possibile con il minor costo di proprietà; ingegneri applicativi qualificati che hanno familiarità con LOSTPED possono garantire che i loro clienti ottengano proprio questo.