Как может помочь сервис «LOSTPED»?

От упаковки и обработки материалов до производства полупроводников и сборки автомобилей — практически все производственные процессы включают в себя тот или иной тип линейного перемещения, и по мере того, как производители осваивают гибкость и простоту модульных систем линейного перемещения, эти системы — будь то одно-, двух- или полноценные трехкоординатные декартовы роботизированные системы — находят применение в различных областях производства.

Распространенная ошибка, которую допускают инженеры и конструкторы при расчете размеров и выборе систем линейного перемещения, заключается в игнорировании критически важных требований к конечному результату. В худшем случае это может привести к дорогостоящим перепроектированиям и доработкам, а также часто к созданию избыточно сложной системы, которая оказывается дороже и менее эффективной, чем хотелось бы. При таком множестве возможных решений легко растеряться, когда дело доходит до проектирования системы линейного перемещения. Какую нагрузку должна выдерживать система? С какой скоростью она должна двигаться? Какое проектирование будет наиболее экономически эффективным?

Все эти и многие другие вопросы были учтены группой Bosch Rexroth по технологиям линейного перемещения и сборки при разработке «LOSTPED» — простой аббревиатуры, которая помогает инженеру или проектировщику собрать необходимую информацию для выбора соответствующих компонентов или модулей линейного перемещения в любом конкретном применении.

Что такое Lostped?

Аббревиатура LOSTPED расшифровывается как Нагрузка, Ориентация, Скорость, Перемещение, Точность, Окружающая среда и Рабочий цикл. Каждая буква аббревиатуры LOSTPED обозначает один из факторов, которые необходимо учитывать при расчете размеров и выборе системы линейного перемещения. Например, нагрузка предъявляет разные требования к подшипниковой системе во время ускорения и замедления по сравнению с движением с постоянной скоростью. По мере того, как все больше решений для линейного перемещения переходят от отдельных компонентов к полным линейным модулям или декартовым системам, взаимодействие между компонентами системы — например, линейными подшипниковыми направляющими и шариковинтовыми, ременными или линейными моторными приводами — становится все более сложным, и проектирование правильной системы становится все 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 приведено описание каждого фактора LOSTPED, а также ключевые вопросы, которые следует задать при определении критериев для расчета и выбора системы линейного перемещения.

НАГРУЗКА

Нагрузка — это вес или сила, приложенная к системе. Все системы линейного перемещения испытывают тот или иной тип нагрузки, например, силы, направленные вниз, в системах перемещения материалов, или осевые нагрузки при сверлении, прессовании или завинчивании. В других областях применения нагрузка постоянна, например, в системах обработки полупроводниковых пластин, где контейнер FOUP (Front-Opening Unified Pod) перемещается из отсека в отсек для выгрузки и погрузки. Третий тип нагрузки определяется изменяющимися значениями, например, в системах дозирования медицинских препаратов, где реагент наносится в серию пипеток одна за другой, что приводит к уменьшению нагрузки на каждом этапе.

При оценке нагрузки также стоит обратить внимание на тип инструмента, который будет установлен на конце манипулятора для захвата или перемещения груза. Хотя это напрямую не связано с нагрузкой, ошибки здесь могут дорого обойтись. Например, если в процессе перемещения заготовку захватывают высокочувствительную деталь, она может быть повреждена, если используется неподходящий тип захвата.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• В чём источник нагрузки и как она ориентирована?
• Есть ли какие-либо 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, в котором прикладывается сила, также важна, но часто упускается из виду. Некоторые типы линейных модулей или приводов могут выдерживать более высокие нагрузки вниз/вверх, чем боковые, благодаря системе 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 систему двойных шариковых направляющих и часто применяется в системах, требующих бокового или осевого крепления грузов. Поскольку большинство поставщиков высококачественного линейного перемещения производят модули и приводы для различных задач, важно убедиться, что указанные модули способны выдерживать требуемую нагрузку в нужной ориентации для успешного применения.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Как ориентирован линейный модуль или исполнительный механизм?
• Оно горизонтальное, вертикальное или перевернутое?
• 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 во время движения с постоянной скоростью. 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, в приложениях для точечного подъема и опускания. Скорость и ускорение также являются критически важными факторами при определении подходящего линейного привода, которым обычно является шариковинтовая передача, ременная передача или линейный двигатель.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Какую скорость или время цикла необходимо достичь?
• Это постоянная или переменная скорость?
• Как нагрузка повлияет на ускорение и замедление?
• Профиль перемещения имеет трапециевидную или треугольную форму?
• Какой линейный привод лучше всего удовлетворит 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.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Каково расстояние (диапазон движений)?
• Какой дополнительный 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. Понимание разницы между этими тремя терминами — точность перемещения, точность позиционирования и повторяемость — часто имеет решающее значение для обеспечения соответствия системы техническим характеристикам и предотвращения чрезмерной компенсации высокой точности, которая может быть излишней.

Главная причина тщательного обдумывания требований к точности — это выбор приводного механизма: ременная передача, шариковинтовая передача или линейный двигатель. Каждый тип предполагает компромисс между точностью, скоростью и грузоподъемностью, и оптимальный выбор в основном определяется областью применения.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Насколько важны точность перемещения, точность позиционирования и повторяемость в данном приложении?
• Важнее ли точность, чем скорость или другие факторы, влияющие на пропускную способность?

СРЕДА

Под окружающей средой подразумеваются условия, в которых, как ожидается, будет работать система. Например, экстремальные температуры могут повлиять на работу пластиковых компонентов и смазки внутри системы, а грязь, жидкости и другие загрязнения могут повредить дорожки качения подшипников и несущие элементы.

Это часто упускаемый из виду фактор производительности, но он может существенно повлиять на срок службы системы линейного перемещения. Такие опции, как уплотнительные ленты и специальные покрытия, могут помочь предотвратить повреждения 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.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Какие виды опасностей или загрязняющих веществ присутствуют — экстремальные температуры, грязь, пыль, жидкости и т. д.?
• И наоборот, является ли сама система линейного перемещения потенциальным источником загрязнений окружающей среды (электростатический разряд, смазочные материалы или твердые частицы)?

РАБОЧИЙ ЦИКЛ

Рабочий цикл — это время, необходимое для завершения цикла работы. Во всех линейных актуаторах внутренние компоненты, как правило, определяют срок службы конечной системы. Например, срок службы подшипника внутри модуля напрямую зависит от приложенной нагрузки и от рабочего цикла, которому будет подвергаться подшипник. Система линейного перемещения может соответствовать шести указанным выше факторам, но если она работает непрерывно 24/7, она выйдет из строя гораздо раньше, чем если бы она работала всего восемь часов в день, пять дней в неделю. 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, поскольку изнашиваемые детали, такие как ремни, легко хранить на складе для замены.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ЗАДАТЬ:

• Как часто используется система, включая время простоя между движениями или перемещениями?
• Как долго должна прослужить система?

НЕСКОЛЬКО ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ СОВЕТОВ

Помимо LOSTPED, разработчикам следует проконсультироваться с авторитетным дистрибьютором или отделом прикладной инженерии производителя. Эти специалисты, как правило, имеют опыт работы с сотнями приложений, многие из которых схожи с рассматриваемым. Поэтому они могут существенно сэкономить время и предложить экономичные решения, предвидя потенциальные проблемы. В конце концов, конечная цель — получить наилучшую систему линейного перемещения с минимальными эксплуатационными расходами; квалифицированные инженеры-разработчики, знакомые с LOSTPED, могут гарантировать, что их клиенты получат именно это.