Как «LOSTPED» может помочь?

От упаковки и обработки материалов до производства полупроводников и сборки автомобилей — практически все производственные процессы включают в себя тот или иной тип линейного движения, и по мере того, как производители знакомятся с гибкостью и простотой модульных систем линейного движения, эти системы — будь то одно-, двух- или полные трехосевые декартовы робототехнические системы — находят свое применение в производственных областях.

Распространенная ошибка, которую допускают инженеры и проектировщики при выборе и определении размеров систем линейного перемещения, заключается в том, что они игнорируют критические требования к применению в конечной системе. В худшем случае это может привести к дорогостоящим перепроектированиям и переделкам, но также часто может привести к созданию перегруженной системы, которая будет более затратной и менее эффективной, чем хотелось бы. При таком количестве возможных решений легко растеряться, когда вам предстоит проектировать систему линейного перемещения. Какую нагрузку должна будет выдерживать система? Как быстро она должна будет двигаться? Какая конструкция будет наиболее экономически эффективной?

Все эти и другие вопросы были рассмотрены, когда группа по технологиям линейного перемещения и сборки компании Bosch Rexroth разработала «LOSTPED» — простую аббревиатуру, которая помогает инженеру или проектировщику собирать информацию, необходимую для указания соответствующих компонентов или модулей линейного перемещения в любом конкретном приложении.

ЧТО ТАКОЕ ЛОСТПЕД?

LOSTPED означает Нагрузка, Ориентация, Скорость, Перемещение, Точность, Окружающая среда и Рабочий цикл. Каждая буква аббревиатуры LOSTPED представляет собой один фактор, который необходимо учитывать при определении размера и выборе системы линейного перемещения. Например, нагрузка предъявляет различные требования к системе подшипников во время ускорения и замедления, чем во время движений с постоянной скоростью. Поскольку все больше решений линейного перемещения переходят от отдельных компонентов к полным линейным модулям или декартовым системам, взаимодействие между компонентами системы — т. е. линейными направляющими подшипников и шарико-винтовыми, ременными или линейными приводами — становится более сложным, и проектирование правильной системы становится более сложной задачей. Аббревиатура LOSTPED может помочь проектировщикам избежать ошибок, просто напоминая им о необходимости учитывать все взаимосвязанные факторы при разработке и спецификации системы.

КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ LOSTPED

Ниже приведены описания каждого фактора LOSTPED, а также ключевые вопросы, которые следует задать при определении критериев для выбора размера и системы линейного перемещения.

НАГРУЗКА

Нагрузка относится к весу или силе, приложенной к системе. Все системы линейного движения сталкиваются с определенным типом нагрузки, например, с направленными вниз силами в приложениях по обработке материалов или с осевыми нагрузками в приложениях по сверлению, прессованию или завинчиванию. Другие приложения сталкиваются с постоянной нагрузкой, например, приложение по обработке полупроводниковых пластин, в котором FOUP (Front-Opening Unified Pod) переносится из отсека в отсек для выгрузки и подъема. Третий тип определяется переменными нагрузками, например, приложение по дозированию медицинских препаратов, где реагент помещается в ряд пипеток одну за другой, что приводит к более легкой нагрузке на каждом этапе.

При рассмотрении нагрузки также стоит обратить внимание на то, какой тип инструмента будет на конце руки, чтобы поднимать или переносить груз. Хотя это и не связано конкретно с нагрузкой, ошибки здесь могут быть дорогостоящими. Например, если высокочувствительная заготовка поднимается в приложении «перекладывание и размещение», она может быть повреждена, если используется неправильный тип захвата.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Каков источник нагрузки и как она ориентирована?
• Существуют ли особые требования к обращению?
• Какой вес или силу необходимо контролировать?
• Является ли эта сила направленной вниз, подъемной силой или боковой силой?

ОРИЕНТАЦИЯ

Ориентация или относительное положение или направление, в котором прикладывается сила, также важны, но часто упускаются из виду. Некоторые типы линейных модулей или приводов могут выдерживать более высокую нагрузку вниз/вверх, чем боковую нагрузку, из-за линейной направляющей системы, используемой в конструкции модуля. Другие модули, использующие другие линейные направляющие, могут выдерживать те же нагрузки во всех направлениях.

Например, компактный модуль Rexroth CKK использует двойную систему шариковых рельсов для направления и часто используется в приложениях, требующих боковых или осевых нагрузок. Поскольку большинство поставщиков высококачественных линейных перемещений изготавливают модули и приводы для обработки различных ситуаций, важно убедиться, что указанные модули могут справиться с требованиями по нагрузке в ориентации, необходимой для достижения успеха в приложении.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Как ориентирован линейный модуль или привод?
• Он горизонтальный, вертикальный или перевернутый?
• Куда ориентирована нагрузка относительно линейного модуля?
• Вызовет ли нагрузка момент крена или тангажа на линейном модуле?

СКОРОСТЬ

Скорость и ускорение также влияют на выбор линейной системы движения. Приложенная нагрузка создает совершенно разные силы в системе во время ускорения и замедления, чем во время движения с постоянной скоростью. Тип профиля движения — трапециевидный или треугольный — также должен быть рассмотрен, поскольку ускорение, необходимое для достижения желаемой скорости или времени цикла, будет определяться типом требуемого движения. Трапециевидный профиль движения означает, что груз быстро ускоряется, движется с относительно постоянной скоростью в течение некоторого периода времени, а затем замедляется. Треугольный профиль движения означает, что груз быстро ускоряется и замедляется, как в приложениях для подъема и опускания груза из одной точки в другую. Скорость и ускорение также являются критическими факторами при определении подходящего линейного привода, который обычно представляет собой шариковый винт, ремень или линейный двигатель.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Какая скорость или время цикла должны быть достигнуты?
• Это постоянная или переменная скорость?
• Как нагрузка повлияет на ускорение и замедление?
• Является ли профиль движения трапециевидным или треугольным?
• Какой линейный привод лучше всего соответствует требованиям скорости и ускорения?

ПУТЕШЕСТВОВАТЬ

Ход относится к расстоянию или диапазону движения. Необходимо учитывать не только расстояние хода, но и перебег. Допуск некоторого количества «безопасного хода» или дополнительного пространства в конце хода обеспечивает безопасность системы в случае аварийной остановки.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Каково расстояние (диапазон движения)?
• Какой избыточный пробег может потребоваться при аварийной остановке?

ТОЧНОСТЬ

Точность — это широкий термин, который часто используется для определения точности перемещения (как система ведет себя при перемещении из точки А в точку Б) или точности позиционирования (насколько близко система достигает целевой позиции). Он также может относиться к повторяемости. Понимание разницы между этими тремя терминами — точностью перемещения, точностью позиционирования и повторяемостью — часто имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы система соответствовала эксплуатационным характеристикам и чтобы система не компенсировала сверхвысокую степень точности, которая может быть ненужной.

Основной причиной для продумывания требований к точности является выбор приводного механизма: ременной привод, шариковый винт или линейный двигатель. Каждый тип предлагает компромиссы между точностью, скоростью и грузоподъемностью, и лучший выбор в основном диктуется применением.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Насколько важны точность перемещения, точность позиционирования и повторяемость в приложении?
• Является ли точность более важной, чем скорость или другие факторы LOSTPED?

СРЕДА

Окружающая среда относится к окружающим условиям, в которых, как ожидается, будет работать система. Например, экстремальные температуры могут повлиять на производительность пластиковых компонентов и смазку в системе, в то время как грязь, жидкости и другие загрязняющие вещества могут вызвать повреждение дорожек качения подшипников и несущих нагрузку элементов.

Это часто упускаемый из виду фактор производительности, но он может существенно повлиять на срок службы линейной системы движения. Такие опции, как уплотнительные полосы и специальные покрытия, могут помочь предотвратить повреждения от этих факторов окружающей среды. Кроме того, такие опции, как специальная смазка и положительное давление воздуха, могут сделать модуль или привод пригодным для использования в чистых помещениях.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Какие типы опасностей или загрязняющих веществ присутствуют — экстремальные температуры, грязь, пыль, жидкости и т. д.?
• И наоборот, является ли сама система линейного движения потенциальным источником загрязняющих веществ для окружающей среды (электростатические разряды, смазочные материалы или твердые частицы)?

РАБОЧИЙ ЦИКЛ

Рабочий цикл — это количество времени, необходимое для завершения цикла работы. Во всех линейных приводах внутренние компоненты, как правило, определяют срок службы конечной системы. Например, срок службы подшипника внутри модуля напрямую зависит от приложенной нагрузки и рабочего цикла, который будет испытывать подшипник. Линейная система перемещения может соответствовать предыдущим шести факторам, но если она работает непрерывно 24/7, она выйдет из строя гораздо раньше, чем если бы она работала только восемь часов в день, пять дней в неделю. Количество времени использования по сравнению со временем отдыха влияет на накопление тепла внутри линейной системы перемещения и напрямую влияет на срок службы системы и стоимость владения. Прояснение этих вопросов заранее может сэкономить время и избежать осложнений в будущем, поскольку изнашиваемые детали, такие как ремни, можно легко запасти для замены.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Как часто используется система, включая время ожидания между ударами или движениями?
• Как долго должна прослужить система?

НЕКОТОРЫЕ ПОСЛЕДНИЕ СОВЕТЫ

В дополнение к LOSTPED, проектировщики должны проконсультироваться с авторитетным дистрибьютором или отделом прикладной инженерии производителя. Эти ресурсы обычно имеют опыт работы с сотнями приложений, многие из которых похожи на текущее приложение. Поэтому они могут сэкономить значительное время и сделать предложения по экономии средств, предвидя потенциальные проблемы. В конце концов, конечная цель — получить наилучшую возможную систему линейного перемещения с минимальной стоимостью владения; опытные инженеры по прикладным программам, знакомые с LOSTPED, могут гарантировать, что их клиенты получат именно это.