Нагрузка, ориентация, скорость, перемещение, точность, окружающая среда и рабочий цикл.

Тщательный анализ применения, включая ориентацию, момент и ускорение, позволит определить нагрузку, которую необходимо выдержать. Иногда фактическая нагрузка может отличаться от расчетной, поэтому инженеры должны учитывать предполагаемое использование и возможные ошибки при эксплуатации.

При расчете размеров и выборе систем линейного перемещения для сборочных машин инженеры часто упускают из виду критически важные требования к применению. Это может привести к дорогостоящим перепроектированиям и доработкам. Хуже того, это может привести к созданию избыточно сложной системы, которая окажется дороже и менее эффективной, чем хотелось бы.

При таком обилии технологических решений легко растеряться при проектировании одно-, двух- и трехкоординатных систем линейного перемещения. Какую нагрузку должна выдерживать система? С какой скоростью она должна перемещаться? Какая конструкция будет наиболее экономически эффективной?

Все эти вопросы были учтены при разработке «LOSTPED» — простой аббревиатуры, призванной помочь инженерам собрать информацию для выбора компонентов или модулей линейного перемещения в любом приложении. LOSTPED расшифровывается как нагрузка, ориентация, скорость, перемещение, точность, условия окружающей среды и рабочий цикл. Каждая буква обозначает один из факторов, которые необходимо учитывать при расчете размеров и выборе системы линейного перемещения.

Для обеспечения оптимальной производительности системы каждый фактор необходимо учитывать как по отдельности, так и в совокупности. Например, нагрузка предъявляет к подшипникам разные требования во время ускорения и замедления по сравнению с движением с постоянной скоростью. По мере развития технологии линейного перемещения от отдельных компонентов к целым системам, взаимодействие между компонентами — такими как линейные направляющие подшипников и шариковинтовая передача — становится все более сложным, и проектирование подходящей системы становится все более трудной задачей. LOSTPED может помочь проектировщикам избежать ошибок, напоминая им о необходимости учитывать эти взаимосвязанные факторы при разработке и спецификации системы.

【Нагрузка】

Нагрузка — это вес или сила, приложенная к системе. Все системы линейного перемещения испытывают определенную нагрузку, например, направленные вниз силы при перемещении материалов или осевые нагрузки при сверлении, прессовании или завинчивании. В других областях применения нагрузка постоянна. Например, в системах обработки полупроводниковых пластин, унифицированный контейнер с передним открыванием перемещается из отсека в отсек для выгрузки и погрузки. В других областях применения нагрузка может меняться. Например, в системах дозирования медицинских препаратов реагент наносится в серию пипеток одна за другой, что приводит к уменьшению нагрузки на каждом этапе.

При расчете нагрузки стоит учитывать тип инструмента, который будет находиться на конце манипулятора для захвата или перемещения груза. Хотя это напрямую не связано с нагрузкой, ошибки здесь могут дорого обойтись. Например, в системах захвата и перемещения высокочувствительная заготовка может быть повреждена, если используется неправильный захват. Хотя инженеры вряд ли забудут учесть общие требования к нагрузке системы, они могут упустить из виду некоторые аспекты этих требований. LOSTPED — это способ обеспечить полноту расчетов.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Каков источник нагрузки и как она ориентирована?

* Есть ли особые требования к обработке груза?

* Какой вес или усилие необходимо приложить?

* Является ли эта сила направленной вниз, силой отрыва или боковой силой?

【Ориентация】

Ориентация, или относительное положение, или направление приложения силы, также важна, но её часто упускают из виду. Некоторые линейные модули или приводы могут выдерживать более высокие нагрузки вниз или вверх, чем боковые, благодаря своим линейным направляющим. Другие модули, использующие другие линейные направляющие, могут выдерживать одинаковые нагрузки во всех направлениях. Например, модуль, оснащенный двойными шариковыми направляющими, может выдерживать осевые нагрузки лучше, чем модули со стандартными направляющими.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Как ориентирован линейный модуль или исполнительный механизм? Горизонтально, вертикально или вверх ногами?

* В каком направлении ориентирована нагрузка относительно линейного модуля?

* Вызовет ли нагрузка момент крена или тангажа на линейном модуле?

【Скорость】

Скорость и ускорение также влияют на выбор системы линейного перемещения. Приложенная нагрузка создает совершенно иные силы в системе во время ускорения и замедления, чем при постоянной скорости. Необходимо также учитывать тип профиля перемещения — трапецеидальный или треугольный, поскольку требуемое ускорение для достижения желаемой скорости или времени цикла будет определяться типом требуемого перемещения. Трапецеидальный профиль перемещения означает, что груз быстро ускоряется, движется с относительно постоянной скоростью в течение определенного периода времени, а затем замедляется. Треугольный профиль перемещения означает, что груз быстро ускоряется и замедляется, как, например, при погрузке и разгрузке из одной точки в другую.

Скорость и ускорение являются важнейшими факторами при выборе подходящего линейного привода: шариковинтовой, ременной или линейный двигатель.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Какую скорость или время цикла необходимо достичь?

* Скорость постоянная или переменная?

* Как нагрузка повлияет на ускорение и замедление?

* Форма профиля перемещения — трапециевидная или треугольная?

* Какой линейный привод лучше всего удовлетворит ваши потребности в скорости и ускорении?

【Путешествовать】

Под ходом понимается расстояние или диапазон движения. Необходимо учитывать не только расстояние хода, но и перебег. Предусмотрение некоторого «запаса хода», или дополнительного пространства, в конце хода обеспечивает безопасность системы в случае аварийной остановки.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Каково расстояние или диапазон движения?

* Какой максимальный ход подвески может потребоваться при экстренном торможении?

【Точность】

Точность — это широкий термин, часто используемый для определения либо точности перемещения (как система ведет себя при перемещении из точки А в точку В), либо точности позиционирования (насколько близко система достигает целевой позиции). Он также может относиться к повторяемости, или к тому, насколько хорошо система возвращается в то же положение в конце каждого хода.

Понимание разницы между этими тремя терминами — точность перемещения, точность позиционирования и повторяемость — имеет решающее значение для обеспечения соответствия системы техническим характеристикам и предотвращения излишней сложности конструкции, направленной на достижение ненужной точности. Основная причина тщательного обдумывания требований к точности — выбор приводного механизма. Системы линейного перемещения могут приводиться в движение ремнем, шариковинтовой передачей или линейным двигателем. Каждый тип имеет свои компромиссы между точностью, скоростью и грузоподъемностью. Оптимальный выбор будет определяться областью применения.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Насколько важны точность перемещения, точность позиционирования и повторяемость в данном приложении?

* Важнее ли точность, чем скорость или другие факторы LOSTPED?

【Среда】

Под окружающей средой подразумеваются условия, в которых будет работать система. Экстремальные температуры могут повлиять на работу пластиковых компонентов и смазки внутри системы. Грязь, жидкости и другие загрязнения могут повредить дорожки качения подшипников и несущие элементы. Условия эксплуатации могут существенно повлиять на срок службы системы линейного перемещения. Такие решения, как уплотнительные ленты и специальные покрытия, могут предотвратить повреждения, вызванные этими факторами окружающей среды.

И наоборот, инженерам необходимо подумать о том, как система линейного перемещения повлияет на окружающую среду. Резина и пластик могут выделять твердые частицы. Смазочные материалы могут распыляться в виде аэрозоля. Движущиеся части могут генерировать статическое электричество. Может ли ваш продукт выдерживать такие загрязнения? Такие опции, как специальная смазка и избыточное давление воздуха, могут сделать модуль или исполнительный механизм пригодным для использования в чистом помещении.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Какие опасности или загрязняющие вещества присутствуют: экстремальные температуры, грязь, пыль или жидкости?

* Является ли сама система линейного перемещения потенциальным источником загрязнения окружающей среды?

【Рабочий цикл】

Рабочий цикл — это время, необходимое для выполнения одного цикла работы. Во всех линейных актуаторах внутренние компоненты, как правило, определяют срок службы всей системы. Например, срок службы подшипника внутри модуля напрямую зависит от приложенной нагрузки, а также от рабочего цикла, которому подвергается подшипник. Система линейного перемещения может соответствовать шести указанным выше факторам, но если она работает непрерывно 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, то достигнет конца своего срока службы гораздо раньше, чем если бы она работала только 8 часов в сутки, 5 дней в неделю. Кроме того, соотношение времени работы и времени простоя влияет на накопление тепла внутри системы линейного перемещения и напрямую влияет на срок службы системы и стоимость владения. Выяснение этих вопросов заранее может сэкономить время и нервы в дальнейшем.

Ключевые вопросы, которые следует задать:

* Как часто используется система, включая время задержки между движениями или перемещениями?

* На какой срок должна прослужить система?