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#Libros blancos
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Siete parámetros clave para diseñar un sistema de movimiento lineal óptimo y rentable
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Carga, Orientación, Velocidad, Recorrido, Precisión, Medio Ambiente y Ciclo de Trabajo.
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Un análisis cuidadoso de la aplicación, incluyendo la orientación, el momento y la aceleración, revelará la carga que se debe soportar. A veces, la carga real variará de la carga calculada, por lo que los ingenieros deben considerar el uso previsto y el posible mal uso.
Cuando se dimensionan y seleccionan sistemas de movimiento lineal para máquinas de ensamblaje, los ingenieros a menudo pasan por alto los requisitos críticos de las aplicaciones. Esto puede llevar a costosos rediseños y retrabajos. Peor aún, puede resultar en un sistema sobredimensionado que es más costoso y menos efectivo de lo deseado.
Con tantas opciones tecnológicas, es fácil sentirse abrumado cuando se diseñan sistemas de movimiento lineal de uno, dos y tres ejes. ¿Cuánta carga tendrá que soportar el sistema? ¿Qué tan rápido tendrá que moverse? ¿Cuál es el diseño más rentable?
Todas estas preguntas fueron consideradas cuando desarrollamos "LOSTPED", un acrónimo simple para ayudar a los ingenieros a recopilar información para especificar componentes o módulos de movimiento lineal en cualquier aplicación. LOSTPED significa carga, orientación, velocidad, desplazamiento, precisión, entorno y ciclo de trabajo. Cada letra representa un factor que debe tenerse en cuenta al dimensionar y seleccionar un sistema de movimiento lineal.
Cada factor debe ser considerado individualmente y como un grupo para asegurar un rendimiento óptimo del sistema. Por ejemplo, la carga impone diferentes exigencias a los rodamientos durante la aceleración y deceleración que durante las velocidades constantes. A medida que la tecnología de movimiento lineal evoluciona de componentes individuales a sistemas completos, las interacciones entre componentes, como las guías de rodamientos lineales y el accionamiento de un husillo de bolas, se vuelven más complejas y el diseño del sistema adecuado se vuelve más complejo. LOSTPED puede ayudar a los diseñadores a evitar errores recordándoles que deben tener en cuenta estos factores interrelacionados durante el desarrollo y la especificación del sistema.
【Load】
La carga se refiere al peso o fuerza aplicada al sistema. Todos los sistemas de movimiento lineal se enfrentan a algún tipo de carga, como fuerzas descendentes en aplicaciones de manipulación de materiales o cargas de empuje en aplicaciones de perforación, prensado o atornillado. Otras aplicaciones encuentran una carga constante. Por ejemplo, en una aplicación de manipulación de obleas de semiconductores, una vaina unificada de apertura frontal se transporta de bahía a bahía para dejarla y recogerla. Otras aplicaciones tienen cargas variables. Por ejemplo, en una aplicación de dispensación médica, un reactivo se deposita en una serie de pipetas una tras otra, lo que resulta en una carga más ligera en cada paso.
Al calcular la carga, vale la pena considerar el tipo de herramienta que estará al final del brazo para recoger o transportar la carga. Aunque no están específicamente relacionados con la carga, los errores aquí pueden ser costosos. Por ejemplo, en una aplicación de recogida y colocación, una pieza de trabajo altamente sensible podría dañarse si se utiliza una pinza incorrecta. Aunque es poco probable que los ingenieros se olviden de considerar los requisitos generales de carga para un sistema, es posible que pasen por alto ciertos aspectos de esos requisitos. LOSTPED es una forma de asegurar la integridad.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Cuál es el origen de la carga y cómo está orientada?
* ¿Existen consideraciones especiales de manejo?
* ¿Cuánto peso o fuerza se debe controlar?
* ¿Es la fuerza una fuerza descendente, una fuerza de despegue o una fuerza lateral?
【Orientation DIFUNDE LA PALABRA-
La orientación, o posición relativa o dirección en la que se aplica la fuerza, también es importante, pero a menudo se pasa por alto. Algunos módulos lineales o actuadores pueden manejar cargas más altas hacia abajo o hacia arriba que las cargas laterales debido a sus guías lineales. Otros módulos, que utilizan diferentes guías lineales, pueden manejar las mismas cargas en todas las direcciones. Por ejemplo, un módulo equipado con guías lineales a bolas dobles puede soportar cargas axiales mejor que los módulos con guías estándar.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Cómo se orienta el módulo lineal o actuador? ¿Es horizontal, vertical o al revés?
* ¿Dónde está orientada la carga con respecto al módulo lineal?
* ¿Causará la carga un momento de balanceo o inclinación en el módulo lineal?
【Speed】
La velocidad y la aceleración también afectan la selección de un sistema de movimiento lineal. Una carga aplicada crea fuerzas muy diferentes en el sistema durante la aceleración y desaceleración que a una velocidad constante. El tipo de perfil de movimiento -trapezoidal o triangular- también debe ser considerado, ya que la aceleración requerida para alcanzar la velocidad o tiempo de ciclo deseado será determinada por el tipo de movimiento requerido. Un perfil de movimiento trapezoidal significa que la carga se acelera rápidamente, se mueve a una velocidad relativamente constante durante un período de tiempo y luego se ralentiza. Un perfil de movimiento triangular significa que la carga se acelera y desacelera rápidamente, como en las aplicaciones de recogida y entrega punto a punto.
La velocidad y la aceleración son factores críticos para determinar el husillo de bolas lineal, la correa o el motor lineal adecuado.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Qué velocidad o tiempo de ciclo debe alcanzarse?
* ¿La velocidad es constante o variable?
* ¿Cómo afectará la carga a la aceleración y la desaceleración?
* ¿El perfil de movimiento es trapezoidal o triangular?
* ¿Cuál es el accionamiento lineal que mejor se adapta a las necesidades de velocidad y aceleración?
【Travel】
El desplazamiento se refiere a la distancia o rango de movimiento. No sólo se debe tener en cuenta la distancia de desplazamiento, sino también la sobrecarrera. Permitir cierta cantidad de "recorrido de seguridad", o espacio adicional, al final de la carrera garantiza la seguridad del sistema en caso de una parada de emergencia.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Cuál es la distancia o rango de movimiento?
* ¿Cuánta sobrecarrera puede ser necesaria en una parada de emergencia?
】 DIFUNDE LA PALABRA-
Precisión es un término amplio que se utiliza a menudo para definir la precisión de desplazamiento (cómo se comporta el sistema mientras se desplaza del punto A al punto B), o la precisión de posicionamiento (cuán cerca llega el sistema a la posición de destino). También puede referirse a la repetibilidad, o a lo bien que el sistema se mueve de vuelta a la misma posición al final de cada golpe.
Entender la diferencia entre estos tres términos (precisión de desplazamiento, precisión de posicionamiento y repetibilidad) es fundamental para garantizar que el sistema cumpla con las especificaciones de rendimiento y que no esté sobredimensionado para lograr un grado de precisión que pueda ser innecesario. La razón principal para pensar en los requisitos de precisión es la selección del mecanismo de accionamiento. Los sistemas de movimiento lineal pueden ser accionados por una correa, un husillo a bolas o un motor lineal. Cada tipo ofrece compensaciones entre precisión, velocidad y capacidad de carga. La mejor elección será dictada por la aplicación.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Qué importancia tienen la precisión de desplazamiento, la precisión de posicionamiento y la repetibilidad en la aplicación?
* ¿Es la precisión más importante que la velocidad u otros factores PERDIDOS?
【Environment DIFUNDE LA PALABRA-
Entorno se refiere a las condiciones en las que funcionará el sistema. Las temperaturas extremas pueden afectar el rendimiento de los componentes plásticos y la lubricación dentro del sistema. La suciedad, los líquidos y otros contaminantes pueden dañar las pistas de rodadura de los rodamientos y los elementos portadores de carga. El entorno de servicio puede influir en gran medida en la vida útil de un sistema de movimiento lineal. Opciones tales como tiras de sellado y recubrimientos especiales pueden prevenir el daño causado por estos factores ambientales.
Por el contrario, los ingenieros necesitan pensar en cómo el sistema de movimiento lineal afectará al medio ambiente. El caucho y el plástico pueden desprenderse de las partículas. Los lubricantes se pueden aerosolizar. Las piezas móviles pueden generar electricidad estática. ¿Puede su producto aceptar tales contaminantes? Opciones como la lubricación especial y la presión de aire positiva pueden hacer que el módulo o actuador sea adecuado para su uso en una sala limpia.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Qué peligros o contaminantes existen en la actualidad: temperaturas extremas, suciedad, polvo o líquidos?
* ¿Es el sistema de movimiento lineal en sí mismo una fuente potencial de contaminantes para el medio ambiente?
【Duty DIFUNDE LA PALABRA-
El ciclo de trabajo es la cantidad de tiempo para completar un ciclo de operación. En todos los actuadores lineales, los componentes internos generalmente determinan la vida útil del sistema completo. La vida útil de los rodamientos dentro de un módulo, por ejemplo, se ve directamente afectada por la carga aplicada, pero también se ve afectada por el ciclo de trabajo que experimentará el rodamiento. Un sistema de movimiento lineal puede ser capaz de cumplir con los seis factores anteriores, pero si funciona continuamente las 24 horas del día, los 7 días de la semana, llegará al final de su vida útil mucho antes que si funciona sólo 8 horas al día, 5 días a la semana. Además, la cantidad de tiempo en uso vs. tiempo de descanso influye en la acumulación de calor dentro del sistema de movimiento lineal y afecta directamente la vida útil del sistema y el costo de propiedad. Aclarar estos asuntos por adelantado puede ahorrar tiempo y agravar la situación más adelante.
Preguntas clave que se deben hacer:
* ¿Con qué frecuencia se utiliza el sistema, incluyendo el tiempo de espera entre golpes o movimientos?
* ¿Cuánto tiempo debe durar el sistema?