Como “LOSTPED” pode ajudar?

Da embalagem e manuseio de materiais à fabricação de semicondutores e montagem automotiva, praticamente todos os processos de fabricação incorporam algum tipo de movimento linear e, à medida que os fabricantes se familiarizam com a flexibilidade e simplicidade dos sistemas modulares de movimento linear, esses sistemas - sejam eles um, dois ou completos sistemas robóticos cartesianos de três eixos – estão entrando nas áreas de produção.

Um erro comum que engenheiros e projetistas cometem ao dimensionar e selecionar sistemas de movimento linear é ignorar os requisitos críticos da aplicação no sistema final. Isto pode levar a reprojetos e retrabalhos dispendiosos no pior dos casos, mas também pode muitas vezes resultar em um sistema com excesso de engenharia que é mais caro e menos eficaz do que o desejado. Com tantas soluções possíveis, é fácil ficar sobrecarregado quando você tem a tarefa de projetar um sistema de movimento linear. Quanta carga o sistema precisará suportar? Quão rápido ele precisará se mover? Qual é o design mais econômico?

Todas essas questões e muito mais foram consideradas quando o grupo de Tecnologias de Montagem e Movimento Linear da Bosch Rexroth desenvolveu “LOSTPED”, um acrônimo simples que orienta o engenheiro ou projetista na coleta das informações necessárias para especificar os componentes ou módulos de movimento linear apropriados em qualquer aplicação.

O QUE ESTÁ PERDIDO?

LOSTPED significa Carga, Orientação, Velocidade, Curso, Precisão, Meio Ambiente e Ciclo de Trabalho. Cada letra da sigla LOSTPED representa um fator que deve ser considerado ao dimensionar e selecionar um sistema de movimento linear. Por exemplo, a carga impõe exigências diferentes ao sistema de rolamento durante a aceleração e desaceleração do que durante movimentos de velocidade constante. À medida que mais soluções de movimento linear passam de componentes individuais para módulos lineares completos ou sistemas cartesianos, as interações entre os componentes do sistema - ou seja, guias de rolamentos lineares e fusos de esferas, correias ou acionamentos de motores lineares - tornam-se mais complexas e projetar o sistema certo se torna mais desafiador . O acrônimo LOSTPED pode ajudar os projetistas a evitar erros, simplesmente lembrando-os de considerar todos os fatores inter-relacionados durante o desenvolvimento e especificação do sistema.

COMO USAR PERDIDO

Abaixo estão as descrições de cada fator LOSTPED, bem como as principais perguntas a serem feitas ao determinar os critérios para dimensionar e selecionar um sistema de movimento linear.

CARREGAR

Carga refere-se ao peso ou força aplicada ao sistema. Todos os sistemas de movimento linear encontram algum tipo de carga, como forças descendentes em aplicações de manuseio de materiais ou cargas axiais em aplicações de perfuração, prensagem ou aparafusamento. Outras aplicações encontram uma carga constante, como uma aplicação de manuseio de wafer semicondutor, na qual um FOUP (Front-Opening Unified Pod) é transportado de um compartimento para outro para entrega e coleta. Um terceiro tipo é definido por cargas variadas, como uma aplicação de distribuição médica, onde o reagente é depositado em uma série de pipetas, uma após a outra, resultando em uma carga mais leve em cada etapa.

Ao considerar a carga, também vale a pena dar uma olhada em que tipo de ferramenta estará na extremidade do braço para pegar ou transportar a carga. Embora não estejam especificamente relacionados à carga, erros aqui podem custar caro. Por exemplo, se uma peça de trabalho altamente sensível for recolhida numa aplicação pick-and-place, ela poderá ser danificada se for utilizado o tipo errado de pinça.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Qual é a origem da carga e como ela é orientada?
• Existem considerações especiais de manuseio?
• Quanto peso ou força deve ser gerenciado?
• A força é uma força descendente, uma força de levantamento ou uma força lateral?

ORIENTAÇÃO

A orientação, ou posição relativa ou direção em que a força é aplicada, também é importante, mas muitas vezes é esquecida. Alguns tipos de módulos lineares ou atuadores podem suportar cargas descendentes/ascendentes mais altas do que cargas laterais devido ao sistema de guia linear usado no projeto do módulo. Outros módulos, utilizando diferentes guias lineares, podem suportar as mesmas cargas em todas as direções.

O Módulo Compacto CKK da Rexroth, por exemplo, utiliza um sistema duplo de trilhos esféricos para orientação e é frequentemente utilizado em aplicações que exigem cargas axiais ou de montagem lateral. Como a maioria dos fornecedores de movimento linear de alta qualidade fabrica módulos e atuadores para lidar com diversas situações, é importante garantir que os módulos especificados possam lidar com os requisitos de carga na orientação necessária para obter sucesso na aplicação.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Como o módulo linear ou atuador é orientado?
• É horizontal, vertical ou de cabeça para baixo?
• Onde a carga está orientada em relação ao módulo linear?
• A carga causará um momento de rotação ou inclinação no módulo linear?

VELOCIDADE

A velocidade e a aceleração também afetam a seleção de um sistema de movimento linear. Uma carga aplicada cria forças muito diferentes no sistema durante a aceleração e desaceleração do que durante um movimento de velocidade constante. O tipo de perfil de movimento – trapezoidal ou triangular – também deve ser considerado, pois a aceleração necessária para atingir a velocidade ou tempo de ciclo desejado será determinada pelo tipo de movimento necessário. Um perfil de movimento trapezoidal significa que a carga acelera rapidamente, move-se a uma velocidade relativamente constante durante um período de tempo e depois desacelera. Um perfil de movimento triangular significa que a carga acelera e desacelera rapidamente, como em aplicações de coleta e entrega ponto a ponto. A velocidade e a aceleração também são fatores críticos na determinação do acionamento linear apropriado, que normalmente é um fuso de esferas, uma correia ou um motor linear.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Que velocidade ou tempo de ciclo deve ser alcançado?
• É uma velocidade constante ou velocidade variável?
• Como a carga afetará a aceleração e a desaceleração?
• O perfil do movimento é trapezoidal ou triangular?
• Qual acionamento linear atenderá melhor às necessidades de velocidade e aceleração?

VIAGEM

Viagem refere-se à distância ou amplitude de movimento. Não apenas a distância percorrida deve ser considerada, mas também o excesso de percurso. Permitir uma certa quantidade de “viagem de segurança”, ou espaço adicional, no final do curso garante a segurança do sistema em caso de parada de emergência.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Qual é a distância (amplitude de movimento)?
• Quanto tempo de deslocamento pode ser necessário em uma parada de emergência?

PRECISÃO

Precisão é um termo amplo frequentemente usado para definir a precisão do deslocamento (como o sistema se comporta ao se mover do ponto A ao ponto B) ou a precisão do posicionamento (o quão próximo o sistema atinge a posição alvo). Também pode se referir à repetibilidade. Compreender a diferença entre esses três termos – precisão de deslocamento, precisão de posicionamento e repetibilidade – geralmente é fundamental para garantir que o sistema atenda às especificações de desempenho e que o sistema não esteja compensando excessivamente um alto grau de precisão que pode ser desnecessário.

A principal razão para pensar nos requisitos de precisão é a seleção do mecanismo de acionamento: acionamento por correia, fuso de esferas ou motor linear. Cada tipo oferece compensações entre precisão, velocidade e capacidade de carga, e a melhor escolha é ditada principalmente pela aplicação.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Qual a importância da precisão de deslocamento, precisão de posicionamento e repetibilidade na aplicação?
• A precisão é mais importante que a velocidade ou outros fatores LOSTPED?

AMBIENTE

Ambiente refere-se às condições circundantes nas quais se espera que o sistema opere. Por exemplo, temperaturas extremas podem afetar o desempenho dos componentes plásticos e a lubrificação do sistema, enquanto sujeira, líquidos e outros contaminantes podem causar danos às pistas do rolamento e aos elementos de suporte de carga.

Este é um fator de desempenho frequentemente esquecido, mas que pode influenciar muito a vida útil de um sistema de movimento linear. Opções como tiras de vedação e revestimentos especiais podem ajudar a prevenir danos causados ​​por esses fatores ambientais. Além disso, opções como lubrificação especial e pressão de ar positiva podem tornar o módulo ou atuador adequado para uso em aplicações de sala limpa.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Que tipos de perigos ou contaminantes estão presentes – temperaturas extremas, sujeira, poeira, líquidos, etc.?
• Por outro lado, o próprio sistema de movimento linear é uma fonte potencial de contaminantes para o meio ambiente (ESD, lubrificantes ou partículas)?

CICLO DE TRABALHO

O ciclo de trabalho é a quantidade de tempo que leva para completar um ciclo de operação. Em todos os atuadores lineares, os componentes internos geralmente determinam a vida útil do sistema final. A vida útil do rolamento dentro de um módulo, por exemplo, é diretamente afetada pela carga aplicada e pelo ciclo de trabalho que o rolamento experimentará. Um sistema de movimento linear pode ser capaz de atender aos seis fatores anteriores, mas se funcionar continuamente 24 horas por dia, 7 dias por semana, morrerá muito mais cedo do que se funcionar apenas oito horas por dia, cinco dias por semana. A quantidade de tempo de uso versus tempo de descanso influencia o acúmulo de calor dentro do sistema de movimento linear e impacta diretamente a vida útil do sistema e o custo de propriedade. Esclarecer essas questões com antecedência pode economizar tempo e aborrecimentos posteriores, uma vez que peças de desgaste, como correias, podem ser facilmente estocadas para substituição.

PRINCIPAIS PERGUNTAS A FAZER:

• Com que frequência o sistema é usado, incluindo qualquer tempo de espera entre golpes ou movimentos?
• Quanto tempo o sistema precisa para durar?

ALGUNS CONSELHOS FINAIS

Além do LOSTPED, os projetistas devem consultar um distribuidor confiável ou o departamento de engenharia de aplicação do fabricante. Esses recursos normalmente têm experiência com centenas de aplicativos, muitos deles semelhantes ao aplicativo em questão. Portanto, eles poderão economizar tempo substancial e fazer sugestões de redução de custos, antecipando possíveis problemas. Afinal, o objetivo final é obter o melhor sistema de movimento linear possível com o menor custo de propriedade; engenheiros de aplicação qualificados e familiarizados com o LOSTPED podem garantir que seus clientes obtenham exatamente isso.