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#Tendances produits
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Dimensionnement et sélection des systèmes de mouvement linéaire
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Comment "LOSTPED" peut aider ?
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De l'emballage et de la manutention à la fabrication de semi-conducteurs et à l'assemblage automobile, pratiquement tous les processus de fabrication intègrent un certain type de mouvement linéaire, et à mesure que les fabricants se familiarisent avec la flexibilité et la simplicité des systèmes de mouvement linéaire modulaires, ces systèmes - qu'il s'agisse de systèmes robotiques cartésiens à un, deux ou trois axes complets - trouvent leur place dans les secteurs de production.
Les ingénieurs et les concepteurs commettent souvent l'erreur, lorsqu'ils dimensionnent et sélectionnent des systèmes de mouvement linéaire, de négliger les exigences critiques de l'application dans le système final. Dans le pire des cas, cela peut conduire à des reconceptions et des remises en fabrication coûteuses, mais aussi à un système sur-étudié qui est plus coûteux et moins efficace que souhaité. Avec autant de solutions possibles, il est facile de se sentir dépassé lorsqu'on est chargé de concevoir un système de mouvement linéaire. Quelle charge le système doit-il supporter ? A quelle vitesse devra-t-il se déplacer ? Quelle est la conception la plus rentable ?
Toutes ces questions et bien d'autres ont été prises en compte lorsque le groupe Linear Motion and Assembly Technologies de Bosch Rexroth a développé "LOSTPED", un acronyme simple qui guide l'ingénieur ou le concepteur dans la collecte des informations nécessaires pour spécifier les composants ou modules de mouvement linéaire appropriés dans une application donnée.
QU'EST-CE QUE LOSTPED ?
LOSTPED est l'abréviation de Load, Orientation, Speed, Travel, Precision, Environment and Duty cycle. Chaque lettre de l'acronyme LOSTPED représente un facteur qui doit être pris en compte lors du dimensionnement et de la sélection d'un système de mouvement linéaire. Par exemple, la charge impose au système de roulement des exigences différentes lors des accélérations et décélérations que lors des mouvements à vitesse constante. Comme de plus en plus de solutions de mouvement linéaire passent de composants individuels à des modules linéaires complets ou à des systèmes cartésiens, les interactions entre les composants du système - c'est-à-dire les guides de roulements linéaires et les entraînements par vis à billes, courroies ou moteurs linéaires - deviennent plus complexes, et la conception du bon système devient plus difficile. L'acronyme LOSTPED peut aider les concepteurs à éviter les erreurs en leur rappelant simplement de prendre en compte tous les facteurs interdépendants pendant le développement et la spécification du système.
COMMENT UTILISER LOSTPED
Vous trouverez ci-dessous une description de chaque facteur LOSTPED, ainsi que des questions clés à poser pour déterminer les critères de dimensionnement et de sélection d'un système de mouvement linéaire.
CHARGE
La charge fait référence au poids ou à la force appliquée au système. Tous les systèmes de mouvement linéaire subissent un certain type de charge, comme les forces descendantes dans les applications de manutention, ou les charges de poussée dans les applications de perçage, de pressage ou de vissage. D'autres applications sont soumises à une charge constante, comme par exemple une application de manutention de plaquettes de semi-conducteurs, dans laquelle un FOUP (Front-Opening Unified Pod) est transporté d'une baie à l'autre pour être déposé et récupéré. Un troisième type est défini par des charges variables, comme dans le cas d'une application de distribution médicale, où un réactif est déposé dans une série de pipettes l'une après l'autre, ce qui entraîne une charge plus légère à chaque étape.
En tenant compte de la charge, il est également utile de se pencher sur le type d'outil qui se trouvera au bout du bras pour ramasser ou porter la charge. Bien qu'elles ne soient pas spécifiquement liées à la charge, les erreurs dans ce domaine peuvent être coûteuses. Par exemple, si une pièce très sensible est prise dans une application de prise et de mise en place, elle peut être endommagée si le mauvais type de pince est utilisé.
QUESTIONS CLÉS À POSER :
Quelle est la source de la charge et comment est-elle orientée ?
Y a-t-il des considérations particulières en matière de manutention ?
Quelle quantité de poids ou de force doit être gérée ?
S'agit-il d'une force dirigée vers le bas, d'une force de soulèvement ou d'une force latérale ?
ORIENTATION
L'orientation, ou position ou direction relative dans laquelle la force est appliquée, est également importante, mais elle est souvent négligée. Certains types de modules ou d'actionneurs linéaires peuvent supporter des charges plus élevées vers le bas/vers le haut que des charges latérales en raison du système de guidage linéaire utilisé dans la conception du module. D'autres modules, utilisant des guides linéaires différents, peuvent supporter les mêmes charges dans toutes les directions.
Le module compact CKK de Rexroth, par exemple, utilise un double système de rail à billes pour le guidage et est fréquemment utilisé dans les applications nécessitant des charges latérales ou axiales. Étant donné que la plupart des fournisseurs de mouvements linéaires de haute qualité fabriquent des modules et des actionneurs pour faire face à diverses situations, il est important de s'assurer que les modules spécifiés peuvent gérer les exigences de charge dans l'orientation nécessaire pour réussir l'application.
QUESTIONS CLÉS À POSER :
Comment le module ou l'actionneur linéaire est-il orienté ?
Est-il horizontal, vertical ou à l'envers ?
Où la charge est-elle orientée par rapport au module linéaire ?
La charge provoquera-t-elle un moment de roulis ou de tangage sur le module linéaire ?
VITESSE
La vitesse et l'accélération influencent également le choix d'un système de mouvement linéaire. Une charge appliquée crée des forces bien différentes sur le système pendant l'accélération et la décélération que pendant un mouvement à vitesse constante. Le type de profil de déplacement - trapézoïdal ou triangulaire - doit également être pris en compte, car l'accélération nécessaire pour atteindre la vitesse ou la durée de cycle souhaitée sera déterminée par le type de déplacement requis. Un profil de déplacement trapézoïdal signifie que la charge accélère rapidement, se déplace à une vitesse relativement constante pendant un certain temps, puis ralentit. Un profil de déplacement triangulaire signifie que la charge accélère et décélère rapidement, comme dans les applications de ramassage et de dépôt de point à point. La vitesse et l'accélération sont également des facteurs essentiels pour déterminer l'entraînement linéaire approprié, qui est généralement une vis à billes, une courroie ou un moteur linéaire.
QUESTIONS CLÉS À POSER :
Quelle vitesse ou quel temps de cycle doit être atteint ?
S'agit-il d'une vitesse constante ou d'une vitesse variable ?
Quel sera l'impact de la charge sur l'accélération et la décélération ?
Le profil de déplacement est-il trapézoïdal ou triangulaire ?
Quel entraînement linéaire répondra le mieux aux besoins de vitesse et d'accélération ?
VOYAGE
Le déplacement fait référence à la distance ou à l'amplitude du mouvement. Il faut non seulement tenir compte de la distance de déplacement, mais aussi de la surcourse. Le fait d'autoriser une certaine "course de sécurité", ou un espace supplémentaire, en fin de course garantit la sécurité du système en cas d'arrêt d'urgence.
QUESTIONS CLÉS À POSER :
Quelle est la distance (amplitude de mouvement) ?
Quelle est la course supplémentaire qui peut être nécessaire en cas d'arrêt d'urgence ?
PRÉCISION
La précision est un terme général souvent utilisé pour définir soit la précision de déplacement (comment le système se comporte lorsqu'il se déplace d'un point A à un point B), soit la précision de positionnement (dans quelle mesure le système atteint la position cible). Il peut également faire référence à la répétabilité. Comprendre la différence entre ces trois termes - précision de déplacement, précision de positionnement et répétabilité - est souvent essentiel pour s'assurer que le système répond aux spécifications de performance et qu'il ne surcompense pas un haut degré de précision qui pourrait être inutile.
La principale raison de réfléchir aux exigences de précision est le choix du mécanisme d'entraînement : entraînement par courroie, vis à billes ou moteur linéaire. Chaque type offre des compromis entre la précision, la vitesse et la capacité de charge, et le meilleur choix est principalement dicté par l'application.
LES QUESTIONS CLÉS À POSER :
Quelle est l'importance de la précision de la course, de la précision du positionnement et de la répétabilité dans l'application ?
La précision est-elle plus importante que la vitesse ou d'autres facteurs LOSTPED ?
ENVIRONNEMENT
L'environnement fait référence aux conditions environnantes dans lesquelles le système est censé fonctionner. Par exemple, des températures extrêmes peuvent affecter les performances des composants en plastique et la lubrification du système, tandis que la saleté, les liquides et autres contaminants peuvent endommager les chemins de roulement et les éléments porteurs.
Il s'agit d'un facteur de performance souvent négligé, mais qui peut grandement influencer la durée de vie d'un système de mouvement linéaire. Des options telles que les bandes d'étanchéité et les revêtements spéciaux peuvent aider à prévenir les dommages causés par ces facteurs environnementaux. En outre, des options telles qu'une lubrification spéciale et une pression d'air positive peuvent permettre d'utiliser le module ou l'actionneur dans une application en salle blanche.
QUESTIONS CLÉS À POSER :
Quels types de dangers ou de contaminants sont présents - températures extrêmes, saleté, poussière, liquides, etc
Inversement, le système de mouvement linéaire lui-même est-il une source potentielle de contaminants pour l'environnement (ESD, lubrifiants ou particules) ?
CYCLE D'USAGE
Le cycle d'utilisation est la quantité de temps qu'il faut pour compléter un cycle de fonctionnement. Dans tous les actionneurs linéaires, ce sont les composants internes qui déterminent généralement la durée de vie du système final. La durée de vie d'un roulement à l'intérieur d'un module, par exemple, est directement affectée par la charge appliquée et par le cycle de travail que le roulement subira. Un système de mouvement linéaire peut être capable de répondre aux six facteurs précédents, mais s'il fonctionne en continu 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, il mourra beaucoup plus tôt que s'il ne fonctionne que huit heures par jour, cinq jours par semaine. Le temps d'utilisation par rapport au temps de repos influence l'accumulation de chaleur à l'intérieur du système de mouvement linéaire et a un impact direct sur la durée de vie du système et le coût de possession. En clarifiant ces questions à l'avance, on peut gagner du temps et éviter des complications par la suite, car les pièces d'usure telles que les courroies peuvent être facilement stockées pour être remplacées.
QUESTIONS CLÉS À POSER :
Quelle est la fréquence d'utilisation du système, y compris les temps d'arrêt entre les courses ou les déplacements ?
Combien de temps le système doit-il durer ?
QUELQUES CONSEILS FINAUX
En plus de LOSTPED, les concepteurs devraient consulter un distributeur réputé ou le service d'ingénierie d'application du fabricant. Ces ressources ont généralement l'expérience de centaines d'applications, dont beaucoup sont similaires à l'application en question. Elles peuvent donc être en mesure de gagner un temps considérable et de faire des suggestions pour réduire les coûts en anticipant les problèmes potentiels. Après tout, l'objectif final est d'obtenir le meilleur système de mouvement linéaire possible avec le coût de propriété le plus bas ; les ingénieurs d'application qualifiés qui connaissent bien LOSTPED peuvent s'assurer que leurs clients obtiennent exactement cela.