Производители оборудования для медико-биологических исследований, медицинского и биомедицинского оборудования должны постоянно стремиться к совершенствованию передовых технологий, рабочих процессов и процедур, чтобы выдерживать конкурентное давление и расти на рынке. Но прогресс не должен ограничиваться лишь расширением успеха; он также должен обеспечивать точность, надежность и функциональность во время эксплуатации — предотвращение отказов в процессе использования.

Пренебрежение усовершенствованиями и мерами безопасности в одном, казалось бы, незначительном компоненте систем линейного перемещения в процессе производства может привести к последствиям, варьирующимся от неудобных до катастрофических. Производители, как и пользователи, должны сохранять бдительность.

При правильном подходе можно проектировать, устанавливать и обслуживать линейные системы перемещения нового поколения, чтобы совершенствовать и обеспечивать преимущества оборудования для медико-биологических исследований, медицинского и биомедицинского оборудования в жизненно важных и даже спасающих жизни областях применения.

Последствия

Поскольку надежное линейное перемещение является производственной необходимостью, производители и пользователи оборудования должны отслеживать даже относительно редкие риски отказов компонентов или систем линейного перемещения на протяжении всего процесса. Это касается оборудования самого разного типа, от секвенирования ДНК до биопечати и атомно-силовых микроскопов (АСМ).

Ставки невероятно высоки.

Выход из строя одной детали или системы может обойтись пользователям оборудования в сотни тысяч долларов даже при относительно кратковременном простое. В зависимости от местоположения, серьезности проблемы и времени реагирования на ремонт или замену, затраты могут значительно возрасти.

Риск для безопасности персонала — еще одна первостепенная проблема. Хотя и редко, конструктивные недостатки или несоблюдение мер безопасности могут привести к самым разным последствиям: от защемления до неконтролируемого разгона ступеней и причинения ущерба в результате травм от сдавливания или поражения электрическим током.

Технические характеристики и проектирование

Производственное предприятие по выпуску линейных механизмов должно иметь полную сертификацию ISO, что гарантирует стабильность всех ключевых процессов. Кроме того, тщательное изготовление прототипов помогает выявить этапы, имеющие решающее значение для поддержания производительности и надежности готового компонента или системы перемещения. Пропуск или неправильное выполнение любого из множества мелких, но важных этапов сборки или тестирования может в конечном итоге привести к отказу системы в эксплуатации.

Многие производители также устанавливают целевые показатели, которые означают много лет надежной работы до модернизации оборудования. Поэтому важно правильно рассчитать срок службы компонентов. Поскольку рабочие циклы могут различаться в зависимости от области применения, срок службы многих компонентов линейного перемещения указывается в километрах. Затем производитель линейного перемещения должен использовать этот расчет для принятия различных решений относительно продукта.

Например, для одного широко используемого кабеля предусмотрено более 10 миллионов циклов изгиба при радиусе изгиба 50 мм или более. Однако, если радиус изгиба выбран неправильно, отслаивание частиц от кабеля или напряжение на кабельных дорожках или разъемах могут привести к преждевременному выходу из строя (особенно если график технического обслуживания не соблюдается строго).

Рассмотрите возможность персонализации.

В сборке многих механизмов используются стандартные комплектующие. Например, одной из проблем может быть то, что стандартный элемент линейного перемещения может быть не спроектирован и изготовлен для работы с точной комбинацией других компонентов и конструкций, которые собирает поставщик. Могут возникнуть непредвиденные несовместимости.

Вопрос в том: сможет ли производитель выявить проблемы в ходе стандартных процедур проектирования, контроля качества и инспекции? Вероятно, да. Но не наверняка.

Зачастую только индивидуально разработанные решения могут удовлетворить конкретные требования к производительности и конструкции. Они позволяют производителю сосредоточиться на тех аспектах конструкции сцены, которые необходимы для конкретного применения, специально адаптируя параметры от скорости и ускорения до устойчивости. Они даже могут снизить стоимость за счет исключения ненужных функций, которые входят в стандартную комплектацию готовой сцены. И они обеспечивают интегрированное решение без скрытых несовместимостей.

Поставщикам следует добиваться от производителя линейного перемещения полного контроля над своим заказом на всех этапах — от спецификации до изготовления прототипа. Такая интеллектуальная индивидуализация имеет решающее значение для прогнозирования и устранения недостатков продукции, предотвращения препятствий при интеграции и сбоев на всех этапах.

Задавайте требования к продукции с учетом точных размеров, формы, покрытия или материала, необходимых для выполнения конкретной задачи. И настаивайте на решениях, отвечающих уникальным требованиям к точности, скорости, плоскостности, предварительной нагрузке (для повышения жесткости за счет устранения внутренних зазоров), сроку службы, уровню технического обслуживания и цене.

Иногда более инновационные материалы также могут помочь снизить риски в конкретных нестандартных конструкциях. Например, конструкция из углеродного волокна может оптимизировать прочность, жесткость и стабильность конструкции (несмотря на меньший вес и толщину). В то же время керамические подшипники могут быть жизнеспособным решением для конкретных проблем со смазкой.

Обращаться осторожно.

После того как компонент линейного перемещения, предназначенный для конкретного применения, попадает на производственный участок, могут возникнуть другие риски.

Производителям линейного перемещения может потребоваться решение множества проблем, возникающих на этом промежуточном этапе. Например, линейный двигатель может столкнуться с проблемой заедания, когда катушка, перемещающаяся внутри направляющей двигателя, трется о направляющую во время своего движения. Это может быть вызвано проблемами при обращении из-за толчков, которые слегка смещают катушку или направляющую. Возможно, что седло — сегмент подвижной платформы — может быть задето и деформировано. При изготовлении более крупного инструмента могут быть добавлены слишком длинные винты, которые будут проходить через одну пластину линейного перемещения в другую, вызывая царапины и риск непредсказуемых нагрузок во время работы. Также возможно, что катушка будет отвинчена от крепления для доступа к прокладке дополнительного кабеля, а затем неправильно завинчена обратно.

Подобные происшествия сопряжены с рисками, варьирующимися от незначительного снижения производительности до перегорания двигателей и крупных простоев. Подготовка поверхности также заслуживает пристального внимания. Допуски должны совпадать во всех деталях.

В некоторых случаях производитель, изготавливающий инструменты для этих процессов, может использовать компонент линейного перемещения, рассчитанный на плоскостность хода, скажем, 0,0005 дюйма. Но затем изготовитель инструментов прикручивает этот компонент к более крупному узлу с плоскостностью всего 0,005 дюйма. В результате скручивание платформы может быть практически незаметным. Например, это может привести к заеданию подшипников, вызывая их преждевременный износ, дополнительные нагрузки на шариковинтовую передачу или более высокие требования к мощности линейных двигателей, что приведет к чрезмерному перегреву и потенциальному выходу из строя.

Приземлитесь

Обеспечение надлежащего электрического заземления всех компонентов системы линейного перемещения — еще одна мера предосторожности, которую производители могут предпринять для предотвращения будущих проблем. Такое упущение может привести к риску поражения электрическим током для операторов, а также повлиять на производительность системы.

Наличие контура заземления в системе, передающего сигнал через цепь заземления, может привести к ложным показаниям энкодера, так что компонент переместится всего на 1 мм, а контроллер зарегистрирует перемещение на 100 мм. Если, например, эта ошибка будет упущена, неточность позиционирования может привести к ошибкам в показаниях приборов, что повлечет за собой неточный анализ.

Транспортировка и установка

Ранее обсуждалась относительно низкая устойчивость систем линейного перемещения к ударным нагрузкам. Наиболее значительные точки риска, естественно, возникают в три периода:

• В процессе транспортировки от поставщика оборудования для линейного перемещения к производителю инструментов;
• В процессе доставки и интеграции системы в оборудование;
• Во время транспортировки готового оборудования в сборе на производственный участок и его установки.

Надежный и опытный поставщик оборудования для линейного перемещения может значительно снизить вероятность повреждений от ударов на начальном этапе. Специалисты поставщика могут заранее определить ограничения производственных площадей, чтобы не проектировать платформу, которая будет слишком большой или слишком тяжелой для легкой сборки в чистом помещении или производственном цехе. Они также могут спланировать использование транспортного оборудования (краны, тележки и т. д.), чтобы платформу можно было безопасно перевезти из ящика к инструменту, минимизируя риск травм для персонала на месте, а также вероятность повреждений от ударов.

Наконец, в процессе установки система линейного перемещения или соответствующая часть инструмента могут быть оснащены необходимыми пассивными средствами изоляции (такими как эластомерные ножки или прокладки) или активными демпферами изоляции (системами пневматических подушек с регулировкой датчиков), чтобы снизить вероятность чрезмерных ударов или вибрации во время последующих операций.

В чистой комнате

Как на первом, так и на втором этапе поставщик систем линейного перемещения должен следовать передовым методам изготовления транспортных ящиков и систем упаковки. Например, один из ведущих поставщиков упаковывает систему в два мешка: один в азотной атмосфере, а второй в чистом помещении для транспортировки. Затем они предоставляют специальное такелажное оборудование и тележки для деликатной транспортировки.

На третьем этапе, если система будет устанавливаться на инструментальный узел сверху, может быть достаточно инструментального крана. Однако, если потребуется более сложная боковая погрузка, поставщик предоставляет специальный ящик с камерой, который можно прикрепить болтами к боковой стороне инструмента до завершения монтажа.

Смазка

Хотя системы линейного перемещения обычно работают цикл за циклом без сбоев и особого внимания, небольшое количество регулярного технического обслуживания всегда имеет решающее значение. Здесь есть три ключевых момента эффективного технического обслуживания: смазка, смазка и еще раз смазка.

Каждый поставщик систем линейного перемещения поставляет свою продукцию с указанным циклом повторной смазки. Однако, учитывая особенности человеческой природы, многие проблемы могут быть вызваны простым несоблюдением этого рекомендованного цикла. Без необходимой смазки напряжения трения накапливаются и в конечном итоге приводят к крайне нежелательным последствиям, таким как остановки или перегорание двигателя.

К другим проблемам, связанным со смазкой, относится преждевременный выход из строя подшипников, что приводит к снижению таких характеристик, как прямолинейность, плоскостность, тангаж, крен и рыскание.

Важно использовать только подходящую смазку для каждой машины. Следует проявлять особую осторожность и никогда не смешивать несовместимые масла или смазки. Это включает в себя использование разных смазок при обслуживании машины от одного цикла к другому. Это изменит требуемую вязкость, часто приводя к образованию липкого, цементоподобного материала, что крайне нежелательно для чувствительного оборудования. Если этот материал также содержит частицы от чрезмерно изогнутого кабеля, кабелепровода или даже других источников, обычно это вскоре приводит к разрушению направляющих.

План повышения производительности

В ответ на требования производителей оборудования, производители линейного перемещения постоянно работают над расширением его возможностей. Но прежде всего, они должны убедиться, что любые улучшения не приведут к непреднамеренному увеличению риска отказов линейного перемещения.

Хороший поставщик систем линейного перемещения предоставит «дорожную карту производительности», в которой будут выделены элементы системы, которые могут быть спроектированы не только для текущих требований, но и с учетом возможностей использования в будущих поколениях. Эта приверженность особенно важна в производстве передовых технологий для медико-биологических исследований, медицины и биомедицины.

Системы линейного перемещения, возможно, не являются наиболее заметными элементами большинства высокотехнологичного оборудования и обычно не привлекают к себе первостепенного внимания большинства пользователей. Однако их отказ может иметь серьезные последствия для всех участников процесса. К счастью, надлежащее внимание к проектированию, установке, эксплуатации и техническому обслуживанию может обеспечить жизненно важную роль систем линейного перемещения в обеспечении бесперебойной, критически важной и, возможно, даже спасающей жизни работы самого современного оборудования для медико-биологических исследований, медицины и биомедицины.