Производители медико-биологического, медицинского и биомедицинского оборудования должны постоянно совершенствовать передовые технологии, рабочие процессы и процессы, чтобы противостоять конкурентному давлению и росту рынка. Но прогресс не может быть сосредоточен только на расширении успеха; он также должен обеспечивать точность, надежность и функциональность во время работы — предотвращение сбоев во время использования.

Пренебрежение улучшениями 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 определить, спроектировать, установить и обслуживать системы линейного перемещения следующего поколения, чтобы продвигать и обеспечивать преимущества медико-биологического, медицинского и биомедицинского оборудования в жизненно важных и даже спасательных приложениях.

Последствия

Поскольку надежное линейное движение является эксплуатационной необходимостью, производители оборудования и пользователи оборудования должны отслеживать даже относительно редкие риски сбоев в компонентах или системах линейного движения на протяжении всего процесса. Эта проблема включает в себя оборудование, начиная от секвенирования ДНК и биопечати и заканчивая атомно-силовыми микроскопами (АСМ).

Ставки огромны.

Отказ одной детали или системы может стоить пользователям оборудования сотни тысяч долларов даже в случае относительно кратковременного простоя. В зависимости от местоположения, серьезности и времени реагирования на ремонт или замену затраты могут значительно возрасти.

Риск безопасности персонала является еще одной первостепенной проблемой. Хотя конструктивные недостатки или несоблюдение эксплуатационных мер безопасности встречаются редко, они могут привести к чему угодно, от точек защемления до выхода из-под контроля, а также к повреждениям от раздавливания до поражения электрическим током.

Спецификация и дизайн

Предприятие по производству линейного перемещения должно быть полностью сертифицировано по стандарту ISO для обеспечения единообразия всех ключевых процессов. Кроме того, тщательная сборка прототипов помогает обнаружить шаги, которые являются ключевыми для поддержания производительности и надежности готового компонента или системы движения. Отсутствие или неправильное выполнение любого из множества мелких, важных этапов сборки или тестирования может в конечном итоге привести к сбою системы в полевых условиях.

Многие производители также устанавливают цели, которые предусматривают долгие годы надежной службы перед обновлением оборудования. Поэтому важно правильно рассчитать срок службы компонентов. Поскольку рабочие циклы могут варьироваться от приложения к приложению, срок службы для многих компонентов линейного движения указывается в километрах. Затем производитель линейного перемещения должен преобразовать эти расчеты в различные решения, касающиеся продукта.

Например, один широко используемый кабель выдерживает более 10 миллионов циклов изгиба при сохранении радиуса изгиба 50 мм или более. Но если радиус изгиба выбран неправильно, частицы, падающие с кабеля, или нагрузка на кабельные трассы или разъемы могут стать причиной преждевременного отказа в процессе (особенно в тех случаях, когда графики технического обслуживания не соблюдаются строго).

Рассмотрите возможность настройки

Готовые детали играют решающую роль во многих узлах оборудования. Например, одна из проблем заключается в том, что стандартный элемент сцены линейного движения может быть не спроектирован и изготовлен для работы с точной комбинацией других компонентов и конструкций, которые собирает поставщик. Могут возникнуть неожиданные несовместимости.

Вопрос в следующем: выявит ли производитель проблемы во время рутинного проектирования, контроля качества и протоколов проверок? Вероятно. Но не обязательно.

Часто только индивидуальные предложения могут удовлетворить конкретные требования к производительности и дизайну. Они позволяют производителю сосредоточиться на аспектах проектирования сцены, которые требуются для приложения, в частности, адаптируя такие факторы, как скорость, ускорение и стабильность. Они могут даже снизить затраты за счет устранения ненужных функций, которые входят в стандартную комплектацию готового продукта. И они обеспечивают интегрированное решение без скрытых несовместимостей.

Поставщикам следует стремиться к подлинному контролю своего заказа от производителя линейного перемещения «от спецификации до сборки прототипа». Такая интеллектуальная настройка жизненно важна для прогнозирования и устранения недостатков продукта, предотвращения препятствий на пути интеграции и предотвращения сбоев во всем.

Укажите продукты с точным размером, формой, покрытием или материалом, которые требуются для работы. И настаивайте на решениях, которые соответствуют уникальным целям в отношении точности, скорости, плоскостности, предварительного натяга (для увеличения жесткости за счет устранения внутренних зазоров), срока службы, уровня технического обслуживания и цены.

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 уменьшенный вес и толщину). В то же время керамические подшипники могут быть эффективным решением конкретных проблем со смазкой.

Обращайтесь с осторожностью

Как только компонент линейного перемещения, предназначенный для конкретного применения, прибывает на завод производителя оборудования, могут возникнуть другие риски.

Производителей линейного перемещения можно привлечь к решению множества проблем, возникающих на этом промежуточном этапе. Например, у линейного двигателя может возникнуть проблема с заеданием, когда катушка, движущаяся внутри гусеницы двигателя, трётся о гусеницу во время своего движения. Это может быть вызвано проблемами с обращением из-за тряски, которая слегка смещает катушку или гусеницу от выравнивания. Вполне возможно, что седло – движущийся сегмент сцены – может удариться и деформироваться. При изготовлении более крупного инструмента могут быть добавлены слишком длинные винты, которые проталкивают одну пластину линейного перемещения в другую, вызывая царапины и риск возникновения непредсказуемых сил во время работы. Также возможно, что катушку отвинтили от крепления, чтобы обеспечить доступ для прокладки дополнительного кабеля, а затем неправильно прикрутили.

Такие сбои сопряжены с риском, начиная от небольшого снижения производительности в процессе до перегорания двигателей и серьезных простоев. Подготовка поверхности также заслуживает пристального внимания. Допуски должны совпадать во всех деталях.

В некоторых случаях производитель, создающий инструменты для этих процессов, может предоставить компонент линейного движения, рассчитанный на плоскостность перемещения, скажем, 0,0005 дюйма. Но затем производитель инструментов прикручивает этот компонент к более крупной сборке с плоскостностью всего 0,005 дюйма. Последующее скручивание сцены может быть почти незаметным. Например, это может привести к заклиниванию подшипников, приводящему к преждевременному износу подшипников, дополнительным нагрузкам на шарико-винтовую передачу или повышению требований к мощности со стороны линейных двигателей, что приводит к чрезмерному перегреву и потенциальному выходу из строя.

Заземлиться

Обеспечение надлежащего электрического заземления всех компонентов системы линейного перемещения является еще одной мерой предосторожности, которую производители могут предпринять для предотвращения проблем в будущем. Подобная оплошность может привести к поражению операторов электрическим током. Но это также может повлиять на производительность системы.

Контур заземления в системе, который осуществляет обратную связь через путь заземления, может вызвать ложные показания в энкодере, так что компонент перемещается только на 1 мм, но контроллер регистрирует перемещение 100 мм. Например, если недосмотр упущен, точность позиционирования может привести к ошибкам в показаниях приборов, что приведет к неточному анализу.

Транспортировка и установка

Относительно низкая устойчивость систем линейного перемещения к ударным нагрузкам обсуждалась ранее. Точки наиболее значительного риска естественным образом возникают в три периода:

• Во время транспортировки от поставщика линейного перемещения к производителю инструментов;
• При поступлении и внедрении системы в состав оборудования;
• При транспортировке готового оборудования сборка на технологический участок и монтаж.

Надежный и опытный поставщик линейного перемещения может значительно снизить вероятность повреждения от удара на первом этапе. Эксперты-поставщики могут заранее определить ограничения производственных площадей, чтобы не проектировать слишком большую или слишком тяжелую сцену, которую невозможно было бы легко собрать в чистом помещении или на производственном этаже. Они также могут спланировать использование транспортного оборудования (краны, тележки и т. д.) таким образом, чтобы сцену можно было безопасно транспортировать из ящика к инструменту, сводя к минимуму риск травмирования персонала на площадке, а также вероятность разрушительных ударов.

Наконец, во время установки система линейного перемещения или соответствующая часть инструмента могут быть оснащены необходимыми средствами пассивной изоляции (такими как эластомерные ножки или подушки) или демпферами активной изоляции (системы подушек безопасности с сенсорной регулировкой), чтобы снизить вероятность чрезмерного удары или вибрация во время последующих операций.

В чистой комнате

Как на первом, так и на втором этапе поставщик линейного перемещения должен следовать передовому опыту при изготовлении транспортных ящиков и систем упаковки. Например, один ведущий поставщик упаковывает систему в два мешка, один из которых применяется в атмосфере азота, а второй – в чистом помещении для транспортировки. Затем они предоставляют специальное оборудование и тележки для деликатной транспортировки.

На третьем этапе, если система будет размещена на сборке инструментов сверху, крана инструментального мастера может быть достаточно. Однако если необходим более сложный маневр с боковой нагрузкой, поставщик предоставляет специальный ящик для камеры, который можно прикрепить болтами к боковой части инструмента до тех пор, пока монтаж не будет завершен.

Смазка

Хотя системы линейного перемещения обычно работают цикл за циклом без проблем и дополнительного внимания, небольшое регулярное техническое обслуживание всегда имеет решающее значение. Здесь есть три ключа к эффективному техническому обслуживанию: смазка, смазка и еще раз смазка.

Каждый поставщик систем линейного перемещения поставляет свою продукцию с указанным циклом замены смазки. Тем не менее, учитывая человеческую природу, многие проблемы могут быть связаны с простым несоблюдением рекомендуемого цикла. Без необходимой смазки напряжения трения возрастают и в конечном итоге вызывают крайне нежелательные события, такие как остановки или перегорание двигателя.

Другие проблемы со смазкой включают преждевременный выход из строя подшипников, приводящий к снижению таких характеристик, как прямолинейность, плоскостность, наклон, крен и рысканье.

Важно использовать на каждой машине только подходящую смазку. Будьте осторожны и никогда не смешивайте несовместимые масла или смазки. Это включает в себя использование различных смазок при обслуживании машины от одного цикла к другому. Это приведет к изменению требуемой вязкости, что часто приводит к образованию липкого, похожего на цемент материала, чего не следует желать в деликатном оборудовании. Если в материал также входят частицы из перегнутого кабеля, кабельной несущей или даже где-либо еще, обычно рельсы вскоре выходят из строя.

Дорожная карта производительности

В ответ на требования производителей оборудования производители оборудования для линейных перемещений постоянно работают над повышением производительности. Но сначала они должны убедиться, что любые улучшения непреднамеренно не увеличивают риск сбоев при линейном движении.

Хороший поставщик линейного перемещения предоставит «дорожную карту производительности», в которой будут указаны элементы системы, которые могут быть разработаны не только для текущих требований, но и с производительностью для использования следующего поколения. Это обязательство особенно важно в производстве передовых биологических, медицинских и биомедицинских технологий.

Системы процессов линейного движения, возможно, не являются наиболее важными элементами в большинстве передовых технологических устройств и, как правило, не являются основной проблемой для большинства пользователей. Но их неудача может иметь серьезные последствия для всех участников. К счастью, должное внимание к проектированию, установке, эксплуатации и техническому обслуживанию может гарантировать, что системы линейного движения будут играть жизненно важную роль в продолжении критической — и, возможно, даже спасающей жизни — успешной эксплуатации самого современного медико-биологического, медицинского и биомедицинского оборудования.