Як «LOSTPED» може допомогти?

Від упаковки й транспортування матеріалів до виготовлення напівпровідників і складання автомобілів, практично всі виробничі процеси включають певний тип лінійного руху, і коли виробники знайомляться з гнучкістю та простотою модульних систем лінійного руху, ці системи — одно-, дво- або повні трьохосьові декартові робототехнічні системи — знаходять свій шлях у галузі виробництва.

Поширена помилка, яку допускають інженери та дизайнери під час визначення розміру та вибору систем лінійного руху, полягає в тому, що вони пропускають критичні вимоги до застосування в кінцевій системі. У гіршому випадку це може призвести до дорогих перепроектувань і переробок, але також часто може призвести до надмірно розробленої системи, яка є дорожчою та менш ефективною, ніж бажано. З такою кількістю можливих рішень легко бути приголомшеним, коли постає завдання розробити систему лінійного руху. Яке навантаження система повинна витримати? Як швидко йому потрібно буде рухатися? Яка конструкція є найбільш економічно ефективною?

Усі ці та багато інших питань було враховано, коли група технологій лінійного руху та монтажу компанії Bosch Rexroth розробила «LOSTPED», простий абревіатуру, яка допомагає інженеру чи дизайнеру під час збору інформації, необхідної для визначення відповідних компонентів або модулів лінійного руху в будь-якій програмі.

ЩО ВТРАЧЕНО?

LOSTPED означає Load, Orientation, Speed, Travel, Precision, Environment and Duty cycle. Кожна буква абревіатури LOSTPED представляє один фактор, який необхідно враховувати при визначенні розміру та виборі системи лінійного руху. Наприклад, навантаження пред'являє інші вимоги до несучої системи під час прискорення та уповільнення, ніж під час рухів із постійною швидкістю. Оскільки рішення щодо лінійного руху переходять від окремих компонентів до цілісних лінійних модулів або декартових систем, взаємодія між системними компонентами — наприклад, напрямними лінійних підшипників і кульковими гвинтами, пасами або лінійними двигунами — стає складнішою, а проектування правильної системи стає складнішим. . Абревіатура LOSTPED може допомогти розробникам уникнути помилок, просто нагадуючи їм враховувати всі взаємопов’язані фактори під час розробки системи та специфікації.

ЯК КОРИСТУВАТИСЯ LOSTPED

Нижче наведено описи кожного фактора LOSTPED, а також ключові запитання, які слід поставити під час визначення критеріїв розміру та вибору системи лінійного руху.

НАВАНТАЖЕННЯ

Навантаження означає вагу або силу, прикладену до системи. Усі системи лінійного переміщення стикаються з певним типом навантаження, наприклад, силами, спрямованими вниз, у програмах обробки матеріалів, або навантаженнями тяги під час свердління, пресування чи загвинчування. Інші додатки стикаються з постійним навантаженням, наприклад, додатки для роботи з напівпровідниковими пластинами, у яких FOUP (уніфікований модуль із переднім відкриттям) переноситься від відсіку до відсіку для висадки та підйому. Третій тип визначається різними навантаженнями, наприклад, застосування в медичних дозах, де реагент наноситься в ряд піпеток одна за одною, що призводить до меншого навантаження на кожному кроці.

Розглядаючи навантаження, варто також поглянути на те, який тип інструменту буде на кінці руки, щоб підняти або перенести вантаж. Хоча помилки тут не стосуються конкретно навантаження, вони можуть коштувати дорого. Наприклад, якщо високочутливу заготовку взято під час роботи з установкою, її можна пошкодити, якщо використати неправильний тип захвату.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Яке джерело навантаження і як воно орієнтоване?
• Чи існують особливі міркування щодо поводження?
• Якою вагою або силою потрібно керувати?
• Ця сила є силою, спрямованою вниз, силою відриву чи бічної силою?

ОРІЄНТАЦІЯ

Орієнтація або відносне положення чи напрямок, у якому прикладена сила, також важлива, але часто не враховується. Деякі типи лінійних модулів або приводів можуть витримувати більші навантаження вниз/вгору, ніж бокові, завдяки системі лінійних напрямних, яка використовується в конструкції модуля. Інші модулі, використовуючи різні лінійні напрямні, можуть витримувати однакові навантаження в усіх напрямках.

Компактний модуль Rexroth CKK, наприклад, використовує подвійну кулькову рейкову систему для навігації та часто використовується в програмах, що вимагають бокового встановлення або осьових навантажень. Оскільки більшість високоякісних постачальників лінійного руху виготовляють модулі та приводи для роботи з різними ситуаціями, важливо переконатися, що вказані модулі можуть витримувати вимоги до навантаження в орієнтації, необхідній для досягнення успіху в застосуванні.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Як орієнтований лінійний модуль або привод?
• Він горизонтальний, вертикальний чи перевернутий?
• Де орієнтоване навантаження відносно лінійного модуля?
• Чи спричинить навантаження момент крену або нахилу на лінійному модулі?

ШВИДКІСТЬ

Швидкість і прискорення також впливають на вибір системи лінійного руху. Прикладене навантаження створює на систему сили, що значно відрізняються від тих, що діють під час руху з постійною швидкістю. Необхідно також враховувати тип профілю руху — трапецієподібний або трикутний — оскільки прискорення, необхідне для досягнення бажаної швидкості або часу циклу, визначатиметься типом необхідного руху. Трапецієподібний профіль руху означає, що вантаж швидко прискорюється, рухається з відносно постійною швидкістю протягом певного періоду часу, а потім сповільнюється. Трикутний профіль переміщення означає, що вантаж швидко прискорюється та сповільнюється, як у додатках підйому та висадки від точки до точки. Швидкість і прискорення також є критичними факторами для визначення відповідного лінійного приводу, яким зазвичай є кульковий гвинт, ремінь або лінійний двигун.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Яка швидкість або час циклу повинні бути досягнуті?
• Це постійна швидкість чи змінна швидкість?
• Як навантаження вплине на прискорення та уповільнення?
• Профіль руху трапецієподібний чи трикутний?
• Який лінійний привід найкраще задовольнить потреби у швидкості та прискоренні?

ПОДОРОЖІ

Подорож стосується відстані або діапазону руху. Необхідно враховувати не лише відстань шляху, але й перевищення. Дозволяючи деяку кількість «безпечного ходу» або додаткового простору в кінці ходу, забезпечує безпеку системи у разі аварійної зупинки.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Що таке відстань (діапазон руху)?
• Скільки часу може знадобитися для екстреної зупинки?

ТОЧНІСТЬ

Точність – це широкий термін, який часто використовується для визначення точності руху (як система поводиться під час переміщення від точки А до точки Б), або точності позиціонування (наскільки близько система досягає цільового положення). Це також може стосуватися повторюваності. Розуміння різниці між цими трьома термінами – точність руху, точність позиціонування та повторюваність – часто має вирішальне значення для забезпечення того, щоб система відповідала специфікаціям продуктивності та щоб система не компенсувала високий ступінь точності, який може бути непотрібним.

Основною причиною продумати вимоги до точності є вибір механізму приводу: пасова передача, кульковий гвинт або лінійний двигун. Кожен тип пропонує компроміс між точністю, швидкістю та вантажопідйомністю, і найкращий вибір визначається здебільшого застосуванням.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Наскільки важливі точність руху, точність позиціонування та повторюваність у додатку?
• Чи точність важливіша за швидкість чи інші фактори LOSTPED?

СЕРЕДОВИЩЕ

Середовище означає навколишні умови, в яких очікується робота системи. Наприклад, екстремальні температури можуть вплинути на продуктивність пластикових компонентів і мастила в системі, тоді як бруд, рідини та інші забруднення можуть спричинити пошкодження доріжок кочення підшипників і елементів, що несуть навантаження.

Це фактор продуктивності, який часто забувають, але він може значно вплинути на термін служби системи лінійного руху. Такі опції, як ущільнювальні стрічки та спеціальні покриття, можуть допомогти запобігти пошкодженню від цих факторів навколишнього середовища. Крім того, такі опції, як спеціальне змащення та надлишковий тиск повітря, можуть зробити модуль або привод придатними для використання в чистих приміщеннях.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Які типи небезпек або забруднювачів присутні — екстремальні температури, бруд, пил, рідини тощо?
• І навпаки, чи є сама система лінійного руху потенційним джерелом забруднюючих речовин для навколишнього середовища (ESD, мастильні матеріали або тверді частинки)?

ЧАСОВИЙ ЦИКЛ

Робочий цикл — це кількість часу, необхідна для завершення циклу роботи. У всіх лінійних приводах внутрішні компоненти, як правило, визначають термін служби кінцевої системи. Наприклад, термін служби підшипника всередині модуля безпосередньо залежить від прикладеного навантаження та робочого циклу, який зазнає підшипник. Система лінійного руху може відповідати попереднім шести факторам, але якщо вона працює безперервно 24/7, вона помре набагато раніше, ніж якщо вона працює лише вісім годин на день, п’ять днів на тиждень. Кількість часу використання та часу відпочинку впливає на накопичення тепла всередині системи лінійного руху та безпосередньо впливає на термін служби системи та вартість володіння. Попереднє з’ясування цих питань може заощадити час і заощадити згодом, оскільки зношувані деталі, такі як ремені, можна легко запасти для заміни.

КЛЮЧОВІ ПИТАННЯ, ЯКІ СЛІД ЗАДАТИ:

• Як часто використовується система, включно з будь-яким часом затримки між ударами чи рухами?
• Скільки часу має працювати система?

ДЕЯКІ ЗАКЛЮЧНІ ПОРАДИ

На додаток до LOSTPED, дизайнери повинні проконсультуватися з авторитетним дистриб’ютором або відділом розробки прикладних програм виробника. Ці ресурси зазвичай мають досвід роботи з сотнями програм, багато з яких схожі на наявну програму. Таким чином, вони можуть заощадити значний час і внести пропозиції щодо економії коштів, передбачивши потенційні проблеми. Зрештою, кінцевою метою є отримання найкращої системи лінійного руху з найнижчою вартістю володіння; кваліфіковані інженери, знайомі з LOSTPED, можуть переконатися, що їхні клієнти отримають саме це.