LOSTPED制定线性运动系统规模和选择线性运动系统
包装、物料输送、半导体制造、汽车装组、线性运动、三轴笛卡尔(Cartesian)机器人系统、LOSTPED、线性模块、Bosch Rexroth线性运动和组装技术、工控，实际上所有制造工艺都结合了某种线性运动，而随着制造商熟悉了模块化线性运动系统的灵活性和简单性，这些系统，不管是单轴、双轴还是三轴笛卡尔机器人系统，正在寻求更广泛的生产领域。 工程师和设计人员常犯的一个错误是在制定线性运动系统规模和选择线性运动系统时，忽视了最终系统中的一些关键应用要求。在最坏的情况下，这可能导致付出更大代价进行重新设计、返工重做，也可能常常得到一个比所希望的更为昂贵且更没有效率的超工程(over-engineered)系统。有如此多的可能的解决方案，人们在有承担线性运动系统设计时很容易不知所措。系统需要处理多大有负载？它需要以多快的速度移动？什么样才是最具有成本有效性的设计？ 当Bosch Rexroth的线性运动和组装技术小组在开发“LOSTPED”时，考虑了所有这些问题以及更多的因素，“LOSTPED”是指导工程师和设计人员收集给定应用中指定适当的线性运动组件组模块所需信息的一个缩写。 什么是LOSTPED？LOSTPED是代表负载、定位、速度、进给行程、精密性、环境和工作周期的缩写。LOSTPED缩写的每个字母，代表一个在制定线性运动系统规模和选择线性运动系统时必须考虑的因素。Rexroth工程师认为每种因素都必须单独考虑，以及与其他因素综合考虑，以确保最佳的整体系统性能。
例如，在加速和减速时比在等速运动时，负载对承载系统有不同要求。随着更多线性运动解决方案从单个元件转向完整的线性模块或笛卡尔系统，比如线性轴承导轨与滚珠丝杠、皮带或线性电动机驱动等系统组件之间的交互作用变得更为复杂，设计一个合适的系统也变得更具挑战性。LOSTPED缩写通过在系统开发和编制设计规范时，简单地提醒设计师考虑所有相关因素，可以帮助避免一些错误。 下面是每个LOSTPED因素的描述，以及在制定线性运动系统规模和选择线性运动系统的标准时，要问的几个关键问题。 负载：负载指施加于系统的重量或力。所有线性运动系统会遇到一些负载类型，如在物料输送应用中的向下的力量，或在钻进、推压或螺旋驱动应用中的推力负载。另一些应用则遇到恒定负载，如半导体晶圆处理应用，应用中FOUP前开式晶圆盒(Front-Opening Unified Pod)在加工中心与加工中心之间传送进行拾放操作。第三类是变动负载，如医药点滴应用中，试剂注入一个接着一个的一系列滴管，每一步有一个较轻的负载。 在考虑负载的同时，还是值得看一下在机械臂的末端将用什么类型的工具拾起或运送负载。虽然它与负载没有有明确的关系，但错误可能会带来很大代价。例如，如果在拾放应用中拾取一种很敏感的工件，如果使用了错误的夹具就会被损坏。所以，尽管设计员不太可能忘记考虑通用系统负载要求，他们确实有可能忘记考虑要求中的某些方面。LOSTPED是确保完整性的一个路径。要问的关键问题：负载源是什么，它如何定位？有什么特殊处理考虑吗？必须管理的重量或力有多大？是向下的力、抬升力还是侧向力？ 定位：定位，或施力的相对位置或方向，也很重要，但它常常被忽略。由于用于模块设计中的线性导轨系统，一些类型的线性模块或致动器可以处理比侧向负载更高的向下/向上负载。另一些模块，采用了不同的线性导轨，处理的负载在所有方向相同。例如，Rexroth Compact Module CKK导轨采用了一种双滚珠导轨系统，而在要求侧向安装或轴向负载的应用中常常被采用。由于大多数高质量线性运动供应商制造应对各种不同情况的模块和致动器，确保特定模块能够处理在应用中成功定位的负载要求非常重要。
关键问题：线性模块或致动器如何定位？它是水平、垂直还颠倒？负载相对于线性模块的哪里定位？负载是否会引起线性模块上的侧倾或俯仰力矩？ 速度和加速度也影响线性运动系统的选择。所施加的负载在加速或减速时施在系统中产生的力，与等速运动时远远不同。还必须考虑运动轨迹，梯形或是三角形运动轨迹，由于满足所希望的速度或循环时间所要求的加速度，将通过所要求的运动类型决定。梯形运动轨迹意味着负载迅速增加，以相当恒定的速度运动一段时间，然后减速。三解形运动轨迹意味着负载加速和减速很快，就像在点对点拾放应用中那样。速度和加速度也是确定合适的线性驱动的关键因素，线性驱动通常为滚珠丝杠、皮带或线性电动机。 关键问题：必须达到的速度和周期是多少？是等速还是变速？负载将如何影响加速和减速？运动轨迹是梯形还是三角形？针对速度和加速需求哪种线性驱动最好？ 进给行程：进给行程指运动的距离或范围。不但要考虑进给行程，还要考虑超行程(overtravel)。为了允许一些“安全进给行程”，即额外空间，在冲程结束确保系统的安全性以防止紧急停止。 关键问题：什么是运动的距离或范围？在紧急停止时需要多少超行程？ 精密性：精密性是一个常常被用于定义进给行程精确性(在从A点到B点时系统如何运行)，或定位精确性(系统能多接近目标位置)的含义很广的词。它也可以指可重复性，或在每个冲程结束，系统是否能够很好地返回同样的位置。理解这三种词之间的区别——进给行程精确性、定位精确性和可重复性，常常是确保系统满足性能指标、而且系统没有过度代偿也许不需要的高度精确性的关键。 但是透彻考虑精确性要求的主要原因是驱动机制的选择：皮带驱动，滚珠丝杠还是线性电动机。每种类型都提供了精确性、速度和负载承载能力之间的折衷，最佳的选择主要是由应用而定。 关键问题：在应用中进给行程精确性、定位精确性和可重复性有多重要？精确性比速度或其他LOSTPED因素更重要吗？ 环境指预计系统将工作于的周围条件。例如，极端的温度会影响系统内塑料组件和润滑的性能，而灰尘、液体和其他污染物会对轴承道和负载承载元件造成损害。这是一人们经常被忽略的性能因素，但它是一个会对线性运动系统寿命造成很大有影响的因系。如密封带和特殊的涂层等选择可能防止环境因素的损害。此外，如特殊润滑和正气压等选择可以使模块或致动器适于净室应用。
关键问题：有哪些危险或限制，极端的温度、灰尘、液体等？相反，线性运动系统本身是环境污染源吗(ESD、润滑或微粒)？ 工作周期：工作周期是它完成工作循环所用的时间。在线性致动器中，一般内部元件决定最终系统的寿命。例如，模块内的轴承寿命直接受所施加的负载的影响，但也受轴承经历的工作周期的影响。线性运动系统可能可以满足前面的六个因素，但如果一天连续运行24小时、一周运行7天，它就比每天运行8小时、一周运行5天更快达到使用寿命的尽头。此外，使用时间与其余时间之比，影响线性运动系统发热，并直接影响系统寿命和所有者的成本。事先搞清这些问题可以节省时间并省去后患，由于如皮带等磨损部件很容易存储以进行快速更换。 关键问题：系统使用有多频繁，包括冲程或运动之间的间隔时间？系统需要持续多长时间？ 虽然LOSTPED提供了制定线性运动系统规模和选择线性运动系统时的7个基本因素和要问的关键问题，为了得到最佳结果，建议设计人员最终还应该向著名的分销商或制造商的应用工程部咨询最终建议。通常他们有数百次应用经验，可能很多与现在着手的应用十分相似。这样，通过预见潜在问题，他们能够节省很多时间并提出节省成本的建议。总之，最终的目标是以尽可能最低的成本得到最佳的线性运动系统，而熟悉LOSTPED的熟练的应用工程师可以确保其用户达到目标。 |
