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 перемещения, эти системы — будь то одно-, двух- или полные трехосные декартовы робототехнические системы — находят свое применение в сферах производства.

Распространенная ошибка, которую допускают инженеры и проектировщики при определении размеров и выборе систем линейного перемещения, заключается в том, что они упускают из виду критические требования приложения к конечной системе. В худшем случае это может привести к дорогостоящим изменениям конструкции и переработке, но также часто может привести к созданию перегруженной системы, которая будет более дорогостоящей и менее эффективной, чем хотелось бы. При таком большом количестве возможных решений легко растеряться, когда перед вами стоит задача разработать систему линейного перемещения. Какую нагрузку должна выдержать система? Как быстро он должен будет двигаться? Какая конструкция самая экономичная?

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

ЧТО ТАКОЕ ПОТЕРЯННЫЙ?

LOSTPED означает нагрузку, ориентацию, скорость, перемещение, точность, окружающую среду 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 иные требования к системе подшипников во время ускорения и замедления, чем при движении с постоянной скоростью. По мере того, как все больше решений по линейному перемещению переходят от отдельных компонентов к законченным линейным модулям или декартовым системам, взаимодействие между компонентами системы — например, линейными направляющими подшипниками и шарико-винтовыми, ременными или линейными моторными приводами — становится более сложным, а проектирование правильной системы становится все более сложной задачей. . Аббревиатура LOSTPED может помочь проектировщикам избежать ошибок, просто напоминая им о необходимости учитывать все взаимосвязанные факторы во время разработки и спецификации системы.

КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ LOSTPED

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

НАГРУЗКА

Под нагрузкой понимается вес или сила, приложенная к системе. Все системы линейного перемещения сталкиваются с определенным типом нагрузки, например, с нисходящими силами при погрузочно-разгрузочных работах или с осевыми нагрузками при сверлении, прессовании или завинчивании шурупов. Другие приложения сталкиваются с постоянной нагрузкой, например, приложение для обработки полупроводниковых пластин, в котором FOUP (унифицированный модуль с передним открытием) переносится из отсека в отсек для выгрузки и захвата. Третий тип определяется различными нагрузками, например, при медицинском дозировании, когда реагент наносится в серию пипеток одну за другой, что приводит к меньшей нагрузке на каждом этапе.

Принимая во внимание нагрузку, также стоит обратить внимание на то, какой тип инструмента будет на конце стрелы, чтобы поднимать или переносить нагрузку. Хотя это и не связано конкретно с нагрузкой, ошибки здесь могут стоить дорого. Например, если при захвате и перемещении захватывается высокочувствительная заготовка, она может быть повреждена, если использовать захват неправильного типа.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

• Что является источником нагрузки и как она направлена?
• Существуют ли особые соображения по обращению?
• Каким весом или силой необходимо управлять?
• Является ли эта сила нисходящей силой, силой отрыва или боковой силой?

ОРИЕНТАЦИЯ

Ориентация, относительное положение или направление приложения силы также важна, но ее часто упускают из виду. Некоторые типы линейных модулей или приводов могут выдерживать более высокую нагрузку вниз/вверх, чем боковую нагрузку, из-за системы линейных направляющих, используемой в конструкции модуля. Другие модули, использующие другие линейные направляющие, могут выдерживать одинаковые нагрузки во всех направлениях.

Например, компактный модуль Rexroth CKK использует двойную систему шариковых направляющих для направления и часто используется в приложениях, требующих бокового монтажа или осевых нагрузок. Поскольку большинство высококачественных поставщиков линейного перемещения производят модули и приводы для решения различных ситуаций, важно убедиться, что указанные модули могут выдерживать требования к нагрузке в той ориентации, которая необходима для достижения успеха в приложении.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

• Как ориентирован линейный модуль или привод?
• Горизонтально, вертикально или перевернуто?
• Куда ориентирована нагрузка относительно линейного модуля?
• Будет ли нагрузка вызывать момент крена или тангажа линейного модуля?

СКОРОСТЬ

Скорость и ускорение также влияют на выбор системы линейного движения. Приложенная нагрузка создает в системе совершенно другие силы во время ускорения и замедления, чем во время движения с постоянной скоростью. Также необходимо учитывать тип профиля перемещения — трапециевидный или треугольный, поскольку ускорение, необходимое для достижения желаемой скорости или времени цикла, будет определяться типом требуемого перемещения. Трапециевидный профиль перемещения означает, что груз быстро ускоряется, некоторое время движется с относительно постоянной скоростью, а затем замедляется. Треугольный профиль перемещения означает, что груз быстро ускоряется и замедляется, как в случае двухточечного захвата и выгрузки. Скорость и ускорение также являются решающими факторами при выборе подходящего линейного привода, которым обычно является шариковый винт, ремень или линейный двигатель.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

• Какая скорость или время цикла должны быть достигнуты?
• Это постоянная скорость или переменная скорость?
• Как нагрузка повлияет на ускорение и замедление?
• Профиль перемещения трапециевидный или треугольный?
• Какой линейный привод лучше всего подойдет для обеспечения скорости и ускорения?

ПУТЕШЕСТВОВАТЬ

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

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

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

ТОЧНОСТЬ

Точность — это широкий термин, который часто используется для определения либо точности перемещения (как система ведет себя при перемещении из точки А в точку Б), либо точности позиционирования (насколько близко система достигает целевой позиции). Это также может относиться к повторяемости. Понимание разницы между этими тремя терминами — точностью перемещения, точностью позиционирования и повторяемостью — часто имеет решающее значение для обеспечения соответствия системы техническим характеристикам и отсутствия чрезмерной компенсации высокой степени точности, которая может быть ненужной.

Основной причиной продумывания требований к точности является выбор механизма привода: ременная передача, ШВП или линейный двигатель. Каждый тип предлагает компромисс между точностью, скоростью и грузоподъемностью, а лучший выбор в основном определяется применением.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

• 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 система будет работать. Например, экстремальные температуры могут повлиять на работу пластиковых компонентов и смазки внутри системы, а грязь, жидкости и другие загрязнения могут привести к повреждению дорожек качения подшипников и несущих элементов.

Это фактор производительности, о котором часто забывают, но он может существенно повлиять на срок службы системы линейного перемещения. Такие опции, как уплотнительные ленты и специальные покрытия, могут помочь предотвратить повреждение от этих факторов окружающей среды. Кроме того, такие опции, как специальная смазка и избыточное давление воздуха, могут сделать модуль или привод пригодным для использования в чистых помещениях.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

• Какие типы опасностей или загрязнений присутствуют — экстремальные температуры, грязь, пыль, жидкости и т. д.?
• И наоборот, является ли сама система линейного перемещения потенциальным источником загрязнения окружающей среды (электростатического разряда, смазочных материалов или твердых частиц)?

РАБОЧИЙ ЦИКЛ

Рабочий цикл — это количество времени, необходимое для завершения цикла работы. Во всех линейных приводах внутренние компоненты обычно определяют срок службы конечной системы. Например, срок службы подшипника внутри модуля напрямую зависит от приложенной нагрузки и рабочего цикла, который будет испытывать подшипник. Система линейного движения может быть способна удовлетворить предыдущие шесть факторов, но если она работает непрерывно 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, она умрет гораздо раньше, чем если бы она работала только восемь часов в день, пять дней в неделю. Соотношение времени использования и времени отдыха влияет на накопление тепла внутри системы линейного перемещения и напрямую влияет на срок службы системы и стоимость владения. Заблаговременное разъяснение этих вопросов может сэкономить время и избежать усложнений в дальнейшем, поскольку изнашиваемые детали, такие как ремни, можно легко хранить на складе для замены.

КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ:

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

НЕКОТОРЫЕ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ СОВЕТЫ

Помимо LOSTPED, проектировщикам следует проконсультироваться с авторитетным дистрибьютором или инженерным отделом производителя. Эти ресурсы обычно имеют опыт работы с сотнями приложений, многие из которых похожи на рассматриваемое приложение. Таким образом, они могут сэкономить значительное время и внести предложения по экономии средств, предвидя потенциальные проблемы. В конце концов, конечная цель — получить лучшую возможную систему линейного перемещения с наименьшей стоимостью владения; квалифицированные инженеры-прикладники, знакомые с LOSTPED, могут гарантировать, что их клиенты получат именно это.