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Sette parametri chiave per progettare un sistema di movimento lineare ottimale ed economico

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Carico, orientamento, velocità, corsa, precisione, ambiente e ciclo di lavoro.

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Un'attenta analisi dell'applicazione, inclusi orientamento, momento e accelerazione, rivelerà il carico che deve essere sostenuto. A volte, il carico effettivo varia rispetto al carico calcolato, quindi gli ingegneri devono considerare l'uso previsto e il potenziale uso improprio.

Quando si dimensionano e selezionano sistemi di movimento lineare per macchine di assemblaggio, gli ingegneri spesso trascurano i requisiti applicativi critici. Questo può portare a costose riprogettazioni e rielaborazioni. Peggio ancora peggio, può portare ad un sistema troppo ingegnerizzato che è più costoso e meno efficace di quanto desiderato.

Con così tante opzioni tecnologiche, è facile essere sopraffatti quando si progettano sistemi di movimento lineare a uno, due e tre assi. Quanto carico dovrà gestire il sistema? Quanto velocemente dovrà muoversi? Qual è il progetto più economico?

Tutte queste domande sono state prese in considerazione quando abbiamo sviluppato "LOSTPED", un semplice acronimo che aiuta gli ingegneri a raccogliere informazioni per specificare componenti o moduli di movimento lineare in qualsiasi applicazione. LOSTPED sta per carico, orientamento, velocità, corsa, precisione, ambiente e ciclo di lavoro. Ogni lettera rappresenta un fattore che deve essere considerato quando si dimensiona e si seleziona un sistema di movimento lineare.

Ogni fattore deve essere considerato singolarmente e come un gruppo per garantire prestazioni ottimali del sistema. Ad esempio, il carico impone requisiti diversi ai cuscinetti durante l'accelerazione e la decelerazione rispetto a velocità costanti. Con l'evoluzione della tecnologia del movimento lineare da singoli componenti a sistemi completi, le interazioni tra i componenti - come le guide lineari e una vite a ricircolo di sfere - diventano più complesse e la progettazione del sistema giusto diventa più impegnativa. LOSTPED può aiutare i progettisti ad evitare errori ricordando loro di considerare questi fattori correlati durante lo sviluppo e le specifiche del sistema.

【Carico】

Il carico si riferisce al peso, o forza, applicata al sistema. Tutti i sistemi di movimento lineare incontrano un qualche tipo di carico, come le forze verso il basso nelle applicazioni di movimentazione dei materiali o i carichi assiali nelle applicazioni di foratura, pressatura o avvitamento. Altre applicazioni incontrano un carico costante. Ad esempio, in un'applicazione per la manipolazione di wafer a semiconduttori, un baccello unificato ad apertura frontale viene trasportato da un'applicazione all'altra per la caduta e il prelievo. Altre applicazioni hanno carichi variabili. Ad esempio, in un'applicazione di erogazione medica, un reagente viene depositato in una serie di pipette una dopo l'altra, con conseguente alleggerimento del carico ad ogni passaggio.

Nel calcolo del carico, vale la pena considerare il tipo di utensile che sarà all'estremità del braccio per sollevare o trasportare il carico. Anche se non specificamente legati al carico, gli errori qui possono essere costosi. Ad esempio, in un'applicazione pick-and-place, un pezzo altamente sensibile potrebbe essere danneggiato se si utilizza una pinza di presa sbagliata. Anche se è improbabile che gli ingegneri dimentichino di considerare i requisiti generali di carico di un sistema, possono in effetti trascurare alcuni aspetti di tali requisiti. LOSTPED è un modo per garantire la completezza.

Domande chiave da porre:

* Qual è la fonte del carico e come è orientato?

* Ci sono particolari considerazioni sulla manipolazione?

* Quanto peso o forza deve essere gestito?

* La forza è una forza verso il basso, una forza di sollevamento o una forza laterale?

Orientamento

Anche l'orientamento, o posizione relativa o direzione in cui viene applicata la forza, è importante, ma viene spesso trascurato. Alcuni moduli lineari o attuatori possono gestire carichi superiori verso il basso o verso l'alto rispetto ai carichi laterali grazie alle loro guide lineari. Altri moduli, utilizzando guide lineari diverse, possono gestire gli stessi carichi in tutte le direzioni. Ad esempio, un modulo dotato di guide lineari a doppia guida lineare a ricircolo di sfere è in grado di gestire meglio i carichi assiali rispetto ai moduli con guide standard.

Domande chiave da porre:

* Come si orienta il modulo lineare o l'attuatore? È orizzontale, verticale o a testa in giù?

* Dov'è orientato il carico rispetto al modulo lineare?

* Il carico causerà un momento di rollio o di beccheggio sul modulo lineare?

【Velocità

La velocità e l'accelerazione influenzano anche la scelta di un sistema di movimento lineare. Un carico applicato crea forze molto diverse sul sistema durante l'accelerazione e la decelerazione rispetto a una velocità costante. Deve essere considerato anche il tipo di spostamento del profilo - trapezoidale o triangolare - in quanto l'accelerazione necessaria per soddisfare la velocità o il tempo di ciclo desiderato sarà determinata dal tipo di spostamento richiesto. Un profilo di spostamento trapezoidale significa che il carico accelera rapidamente, si muove a velocità relativamente costante per un certo periodo di tempo e poi rallenta. Un profilo di spostamento triangolare significa che il carico accelera e decelera rapidamente, come nelle applicazioni punto a punto di prelievo e di scarico.

La velocità e l'accelerazione sono fattori critici per determinare la vite a ricircolo di sfere, la cinghia o il motore lineare appropriato.

Domande chiave da porre:

* Quale velocità o tempo di ciclo deve essere raggiunto?

* La velocità è costante o variabile?

* In che modo il carico influenzerà l'accelerazione e la decelerazione?

* Il profilo di spostamento è trapezoidale o triangolare?

* Quale azionamento lineare risponde meglio alle esigenze di velocità e accelerazione?

Viaggio 【】 di viaggio

La corsa si riferisce alla distanza o alla gamma di movimento. Non solo la distanza da percorrere deve essere considerata, ma anche il superamento del percorso. Consentire una certa quantità di "corsa di sicurezza", o spazio aggiuntivo, alla fine della corsa garantisce la sicurezza del sistema in caso di arresto di emergenza.

Domande chiave da porre:

* Qual è la distanza o il raggio d'azione?

* Quanto oltrecorsa può essere necessaria in una fermata di emergenza?

【】 di precisione

Precisione è un termine ampio che viene spesso usato per definire sia l'accuratezza della corsa (come si comporta il sistema mentre si muove dal punto A al punto B), sia l'accuratezza del posizionamento (quanto il sistema raggiunge la posizione di destinazione). Può anche riferirsi alla ripetibilità, o a quanto bene il sistema ritorna nella stessa posizione alla fine di ogni corsa.

Comprendere la differenza tra questi tre termini: precisione di spostamento, precisione di posizionamento e ripetibilità - è fondamentale per garantire che il sistema soddisfi le specifiche di prestazione e che non sia eccessivamente ingegnerizzato per ottenere un grado di precisione che potrebbe non essere necessario. La ragione principale per riflettere sui requisiti di precisione è la scelta del meccanismo di azionamento. I sistemi di movimento lineare possono essere azionati da una cinghia, una vite a sfera o un motore lineare. Ogni tipo offre compromessi tra precisione, velocità e capacità di carico. La scelta migliore sarà dettata dall'applicazione.

Domande chiave da porre:

* Quanto sono importanti la precisione di spostamento, la precisione di posizionamento e la ripetibilità nell'applicazione?

* La precisione è più importante della velocità o di altri fattori LOSTPED?

Ambiente

Ambiente si riferisce alle condizioni di funzionamento del sistema. Temperature estreme possono influire sulle prestazioni dei componenti in plastica e sulla lubrificazione all'interno del sistema. Sporcizia, liquidi e altri contaminanti possono danneggiare le piste di rotolamento dei cuscinetti e gli elementi portanti. L'ambiente di servizio può influenzare notevolmente la durata di un sistema di movimento lineare. Opzioni come strisce di tenuta e rivestimenti speciali possono prevenire i danni derivanti da questi fattori ambientali.

Al contrario, gli ingegneri devono pensare a come il sistema di movimento lineare influenzerà l'ambiente. La gomma e la plastica possono rilasciare il particolato. I lubrificanti possono diventare aerosolizzati. Le parti mobili possono generare elettricità statica. Il vostro prodotto è in grado di accettare tali contaminanti? Opzioni come la lubrificazione speciale e la pressione dell'aria positiva possono rendere il modulo o l'attuatore adatto per l'uso in una camera bianca.

Domande chiave da porre:

* Quali sono i pericoli o i contaminanti presenti: temperature estreme, sporcizia, polvere o liquidi?

* Il sistema di movimento lineare è esso stesso una potenziale fonte di contaminanti per l'ambiente?

【Ciclo di dovere】

Il ciclo di lavoro è la quantità di tempo necessario per completare un ciclo di funzionamento. In tutti gli attuatori lineari, i componenti interni determinano generalmente la durata dell'intero sistema. La durata dei cuscinetti all'interno di un modulo, ad esempio, è influenzata direttamente dal carico applicato, ma anche dal ciclo di lavoro che il cuscinetto sperimenterà. Un sistema di movimento lineare può essere in grado di soddisfare i sei fattori precedenti, ma se funziona continuamente 24 ore al giorno, 7 giorni alla settimana, raggiungerà la fine della sua vita molto prima che se funziona solo 8 ore al giorno, 5 giorni alla settimana. Inoltre, la quantità di tempo di utilizzo rispetto al tempo di riposo influenza l'accumulo di calore all'interno del sistema di movimento lineare e influisce direttamente sulla durata del sistema e sui costi di gestione. Chiarire questi problemi in anticipo può far risparmiare tempo e aggravio in seguito.

Domande chiave da porre:

* Con quale frequenza viene utilizzato il sistema, compreso il tempo di permanenza tra una corsa o uno spostamento?

* Quanto tempo deve durare il sistema?