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 a simplicidade dos sistemas de movimento linear modular, esses sistemas — sejam sistemas robóticos cartesianos de um, dois ou três eixos completos — estão encontrando seu caminho em áreas de produção.

Um erro comum que engenheiros e projetistas cometem ao dimensionar e selecionar sistemas de movimento linear é ignorar requisitos críticos de aplicação no sistema final. Isso pode levar a reprojetos e retrabalhos dispendiosos, na pior das hipóteses, mas também pode resultar em um sistema superdimensionado, mais caro e menos eficaz do que o desejado. Com tantas soluções possíveis, é fácil ficar sobrecarregado ao projetar um sistema de movimento linear. Quanta carga o sistema precisará suportar? Qual a velocidade de movimentação? Qual o projeto mais econômico?

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

O QUE É LOSPED?

LOSTPED significa Carga, Orientação, Velocidade, Deslocamento, Precisão, 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 diferentes demandas ao sistema de rolamentos durante a aceleração e desaceleração do que durante movimentos de velocidade constante. À medida que mais soluções de movimento linear migram 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 correto se torna mais desafiador. A sigla LOSTPED pode ajudar os projetistas a evitar erros, simplesmente lembrando-os de considerar todos os fatores inter-relacionados durante o desenvolvimento e a especificação do sistema.

COMO USAR O LOSPED

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 parafusamento. Outras aplicações encontram uma carga constante, como uma aplicação de manuseio de wafers semicondutores, na qual um FOUP (Front-Opening Unified Pod) é transportado de compartimento para compartimento para entrega e coleta. Um terceiro tipo é definido por cargas variáveis, como uma aplicação de dispensação 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 considerar que tipo de ferramenta estará na extremidade do braço para pegar ou transportar a carga. Embora não esteja especificamente relacionado à carga, erros aqui podem ser custosos. Por exemplo, se uma peça de trabalho altamente sensível for pega em uma aplicação de "pegar e colocar", ela poderá ser danificada se o tipo errado de garra for usado.

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

• Qual é a origem da carga e como ela está orientada?
• Há considerações especiais de manuseio?
• Quanto peso ou força deve ser administrado?
• A força é uma força descendente, uma força de elevação ou uma força lateral?

ORIENTAÇÃO

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

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

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

• 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 rolagem ou arfagem no módulo linear?

VELOCIDADE

Velocidade e 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 o tempo de ciclo desejados será determinado pelo tipo de movimento necessário. Um perfil de movimento trapezoidal significa que a carga acelera rapidamente, move-se a uma velocidade relativamente constante por um período de tempo e, em seguida, desacelera. Um perfil de movimento triangular significa que a carga acelera e desacelera rapidamente, como em aplicações de coleta e entrega ponto a ponto. Velocidade e aceleração também são fatores críticos na determinação do acionamento linear apropriado, que normalmente é um fuso de esferas, uma correia ou um motor linear.

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

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

VIAGEM

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

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

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

PRECISÃO

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

O principal motivo para considerar os requisitos de precisão é a escolha 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.

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

• 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 ambientais nas quais o sistema deverá operar. Por exemplo, temperaturas extremas podem afetar o desempenho dos componentes plásticos e da lubrificação do sistema, enquanto sujeira, líquidos e outros contaminantes podem causar danos às pistas dos rolamentos e aos elementos de suporte de carga.

Este é um fator de desempenho frequentemente negligenciado, mas que pode influenciar significativamente a vida útil de um sistema de movimento linear. Opções como faixas 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.

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

• 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 o tempo necessário 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 em 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, já que peças de desgaste, como correias, podem ser facilmente estocadas para substituição.

PERGUNTAS PRINCIPAIS A SEREM FEITAS:

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

ALGUNS CONSELHOS FINAIS

Além do LOSTPED, os projetistas devem consultar um distribuidor confiável ou o departamento de engenharia de aplicação do fabricante. Essas pessoas geralmente têm experiência com centenas de aplicações, muitas semelhantes à aplicação em questão. Portanto, eles podem economizar tempo considerável 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.