Technik neu denken

Jul 24, 2023

By Design World Staff | 24. Januar 2011

Von Al Ng, Direktor, Engineering – Schienen, Führungen und Komponenten, Thomson Industries, Inc.

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Für die besten linearen Bewegungssystemdesigns; Vermeiden Sie vorgefertigte Lösungen, entwickeln Sie einen robusten Produktentwicklungsprozess, verwenden Sie modifizierte oder konfigurierte Teile, wo dies praktisch ist, wählen Sie kompetente und fähige Lieferanten aus und verwenden Sie Online-Auswahl- und Konfigurationstools. Dieser Ansatz wird die Produktleistung verbessern und gleichzeitig die Markteinführungszeit und die Entwicklungskosten verkürzen.

Die besten Linearbewegungsdesigns verfügen unter anderem über die richtige Balance zwischen Funktion, Leistung, Haltbarkeit und Energieverbrauch, damit das System die Konkurrenz übertrifft. Der beste Weg, dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, einen 360-Grad-Blick auf alle sinnvollen Alternativen zu werfen und gleichzeitig die wenigen wirklich kritischen Parameter zu sperren und andere Parameter so lange wie möglich undefiniert zu lassen. Für diese 360-Grad-Ansicht:

– Halten Sie einen fließenden Prozess mit mehreren Optionen als Eventualitäten aufrecht. – Entwickeln Sie einen robusten Produktentwicklungsprozess, der durch Meilensteine ​​und formelle Designprüfungen gekennzeichnet ist. – Erwägen Sie die Verwendung von modifizierten oder konfigurierten Teilen und Baugruppen, die genau die von Ihnen benötigten Funktionen zu einem günstigen Preis bieten oder nahezu standardisierte Komponenten. – Finden Sie den richtigen Entwicklungspartner, der ein breites Produktportfolio sowie starkes technisches Fachwissen und Support bietet. – Nutzen Sie die Online-Auswahl- und Konfigurationstools, um Ihr Linearbewegungssystem zu entwerfen, zu dimensionieren und auszuwählen.

Das Nettoergebnis wird eine höhere Produktleistung, geringere Installationskosten und kürzere Entwicklungszyklen sein.

Designgewohnheiten können schwer zu durchbrechen sein , aber es ist mit Kosten verbunden, dies nicht zu tun. Wenn Sie beispielsweise ein Profilschienensystem für ein neues Design angeben, weil es bekannt ist und in Ihren letzten Designs verwendet wurde, mag das wie eine Möglichkeit erscheinen, Zeit zu sparen, aber es könnte leicht zu einem nicht optimalen Design führen.

Berücksichtigen Sie alle Ihre Optionen Ganz gleich, ob es darum geht, Maschinenkomponenten und Produkte zu führen, zu stützen, zu lokalisieren oder präzise zu bewegen, lineare Bewegungssysteme sorgen für eine reibungsarme, gleichmäßige und präzise Bewegung in nahezu jedem Moment und bei normalen Belastungszuständen. Das Sortiment an Grundbausteinen umfasst: Gewindetriebe und Kugelführungen, Gewindetriebe und Gleitführungen, Kugelgewindetriebe und Kugelführungen, Kugelgewindetriebe und Gleitführungen, Riementriebe und Kugelführungen, Riemenantriebe und Gleitführungen sowie Riemen Antriebe und Radführungen. Die Auswahl des Systems, das am besten zur Anwendung passt, ist von entscheidender Bedeutung, aber es ist nur ein Teil des Prozesses zum Entwurf eines linearen Systems.

Verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf Ihre bisherigen Erfahrungen; Dies kann die Kreativität einschränken, da es Sie dazu veranlasst, zu früh in der Entwurfsphase einem bestimmten Weg zu folgen. Durch einen systematischen Auswahlprozess bereits im Stadium der vollständigen Anforderungsdefinition lassen sich oft deutliche Verbesserungen erzielen. Behalten Sie alle Optionen im Auge und antizipieren Sie gleichzeitig mögliche Spezifikationsänderungen und Umfangserweiterungen aufgrund unvorhergesehener Umwelt-, physikalischer, finanzieller oder anderer Bedingungen. Es kann hilfreich sein, eine Matrix/Tabelle mit Produktoptionen nach Merkmalen, Abmessungen, Leistungsspezifikationen usw. zu erstellen. Pareto sie bei Bedarf. Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Linearbewegungstechnologie entsprechend den Anforderungen der Anwendung ausgewählt wird und nicht umgekehrt.

Wenn Sie beispielsweise ein Profilschienensystem für einen neuen Entwurf angeben, weil es Ihnen bekannt ist und in Ihren letzten Entwürfen verwendet wurde, mag das wie eine Möglichkeit erscheinen, Zeit zu sparen, aber es könnte leicht zu einem nicht optimalen Entwurf führen. Profilschienen- oder Vierkantschienensysteme sind eine der beiden Haupttypen von Linearführungen; das andere ist das Rundschienensystem. Profilschienensysteme erfreuen sich großer Beliebtheit, da sie im Allgemeinen eine höhere Genauigkeit, höhere Steifigkeit, eine höhere Tragfähigkeit und eine kompakte Bauweise bieten. Die Radien der Kugelbahnrille sind nur geringfügig größer als die der Kugeln selbst. Die Geometrie umschließt die Kugeln, während sie sich unter Last minimal abflachen, wodurch die Kontaktfläche zwischen den Kugeln und den Laufringen leicht vergrößert wird. Dadurch sind Profilschienenlager etwa zehnmal steifer als eine herkömmliche Rundschiene mit konvexen Kugel- und Wellenoberflächen.

Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile jeder Art von Linearführung abzuwägen. Die Montageflächen für Profilschienensysteme müssen präzise sein, was die Montage erschwert. Rundschienen-Kugelbuchsenlagersysteme hingegen kompensieren Torsionsfehler, die durch Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung des Schlittens oder der Basis oder durch Durchbiegung der Maschine verursacht werden.

Allerdings müssen die Montageflächen bei Profilschienenlagern präzise sein, was die Montage erschwert. Profilschienenkonstruktionen reagieren besonders empfindlich auf Ebenheitsfehler, die zu Verklemmungen führen können. Die Oberflächen müssen sorgfältig vorbereitet werden, andernfalls müssen die Teile während der Installation abgeglichen und angepasst werden.

Rundschienen-Kugelbuchsenlagersysteme hingegen kompensieren Torsionsfehler, die durch Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung des Schlittens oder der Basis oder durch Durchbiegung der Maschine verursacht werden, ohne dass sich die Belastung der Lagerkomponenten geringfügig erhöht. Dieses in alle Richtungen selbstausrichtende Design verzeiht schlechte Parallelität und Schwankungen in der Schienenhöhe. Diese Lager ermöglichen eine reibungslose Bewegung, wenn sie auf vorbereiteten Oberflächen mit größeren Toleranzen montiert werden.

Daher ist es wichtig, die Vor- und Nachteile der einzelnen Linearführungstypen abzuwägen. Wenn hohe Genauigkeit und hohe Belastbarkeit entscheidend sind, sind Profilschienensysteme wahrscheinlich die beste Wahl. Wenn die Genauigkeits- und Belastungsanforderungen dieser speziellen Anwendung nicht so hoch sind, kann es sinnvoll sein, sich für ein Rundschienensystem zu entscheiden, da es aufgrund seiner geringeren Ausrichtungsempfindlichkeit robuster ist.

Robuster Designprozess Solche Entscheidungen sind oft entscheidend für die Produktleistung. Aus diesem Grund werden Gate-Mechanismen häufig verwendet, um dem technischen und allgemeinen Management Überblick und Kontrolle über Go- oder No-Go-Entscheidungen zu geben. Planen Sie Designüberprüfungen an definierten Punkten im Prozess ein, an denen das Produkt- oder Prozessdesign bewertet wird, bevor das Projekt fortgesetzt wird. Um objektive Standpunkte darlegen zu können, sollte das Prüfteam aus Mitgliedern bestehen, die sich mit der betreffenden Technologie auskennen, aber nicht direkt am Projekt beteiligt sind. Bewertungen sollten sich nicht nur auf das Design des Produkts beschränken, sondern auch Anforderungen an den Produktlebenszyklus wie die Konsolidierung oder Erweiterung des Produktportfolios sowie Programmanforderungen wie Kosten, Zeitplan und Risiko berücksichtigen.

Berücksichtigen Sie geänderte oder konfigurierte Teile und Baugruppen In vielen Fällen geht die Bedeutung der Technologieauswahlentscheidungen mit der Bedeutung von Modifikationen und Anpassungen einher, die den Anforderungen der Anwendung besser entsprechen. Die Zukunft der mechanischen Bewegungssteuerung wird nicht unbedingt von großen Fortschritten in den Technologien selbst geprägt sein, sondern vielmehr von der Spezifikation kostengünstiger Komponenten, die genau den Leistungsanforderungen einer Maschine entsprechen.

Zunehmend bieten Komponentenlieferanten modifizierte oder konfigurierte Teile und Baugruppen mit genau den Merkmalen, der Leistung und dem Formfaktor an, die Sie suchen, und das zu einem Preis und einer Lieferzeit, die den Kosten von Standardkomponenten entsprechen oder diesen nahe kommen. Ein anderer Ansatz besteht darin, einen Standard-Linearaktuator so zu konfigurieren, dass seine Leistung in einer bestimmten Anwendung optimiert wird. In einigen Fällen kann der Komponentenlieferant Feldtestgeräte bereitstellen, mit denen die Belastungen und Belastungen des Aktuators gemessen werden. Der Lieferant konfiguriert dann einen vorhandenen Linearantrieb so, dass er effizient zu diesem spezifischen Leistungsprofil passt, indem er seine Länge, Montageoptionen, Rückmeldungsoptionen, Verkabelung und Anschlüsse, Betriebsgeschwindigkeiten und andere Optionen ändert.

Technologische Fortschritte erhöhen auch Ihre Fähigkeit, eine Konfiguration zu erhalten, die zu Ihrem Produkt passt, ohne in eine komplette kundenspezifische Lösung investieren zu müssen. Ein Beispiel ist die Kombination elektrischer Aktuatoren mit elektronischen Steuerungen, um innovative Funktionen hinzuzufügen, die Leistung, Ergonomie, Sicherheit und Kosten verbessern. In diesem Fall stellen Sie diese Funktionen bereit, indem Sie Software schreiben.

Dieser Trend zu konfigurierten oder kundenspezifischen Komponenten hilft Ihnen, Ihre Designziele zu erreichen, ohne die Kosten einer kundenspezifischen Lösung zu tragen. Aus diesem Grund stellen wir fest, dass Kunden zunehmend das Fachwissen von Motion-Control-Anbietern in Anspruch nehmen, um konfigurierte Lösungen statt nur Komponenten zu liefern und so die Gesamtkosten und die Markteinführungszeit zu reduzieren.

Wählen Sie einen Lieferanten mit umfassenden FähigkeitenAnbieter von Linearantrieben sind mit einer breiten Palette an praxiserprobten Produkten sowie erstklassigem technischem Fachwissen und Support bestens aufgestellt, um diese Anforderungen zu erfüllen.

„Gate-Mechanismen“ können dem technischen und allgemeinen Management bei der Überwachung und Kontrolle über Go- oder No-Go-Entscheidungen helfen. Design-Reviews an definierten Punkten im Prozess bewerten beispielsweise das Produkt- oder Prozessdesign, bevor ein Projekt fortgesetzt wird. Bewertungen sollten sich nicht auf das Design des Produkts beschränken; Sie sollten auch Produktlebenszyklusanforderungen wie die Konsolidierung oder Erweiterung des Produktportfolios sowie Programmanforderungen wie Kosten, Zeitplan und Risiko berücksichtigen.

Online-Konfigurationstools Die breite Palette an Standard-, modifizierten oder konfigurierten Teilen und Baugruppen kann über Online-Auswahl- und Konfigurationstools entworfen, dimensioniert und ausgewählt werden. Mit einem neuen Ansatz für den Entwurf linearer Systeme können Sie beispielsweise kundenspezifische Baugruppen konfigurieren, die speziell auf die Anforderungen Ihrer Anwendung abgestimmt sind, und zwar auf der Grundlage kostengünstiger und leicht verfügbarer Standardkomponenten. Sie geben die wichtigsten Parameter der Anwendung ein, einschließlich Montagekonfiguration, Positionierungsanforderungen, Umgebungsbedingungen, Belastungsbedingungen und Bewegungsanforderungen. Diese Anforderungen werden durch einen umfassenden Satz von Berechnungen gefiltert, wie z. B. Belastung/Lebensdauer des Linearlagers, Belastung/Lebensdauer der Kugelumlaufspindel und kritische Geschwindigkeit der Kugelumlaufspindel. Die Anwendung präsentiert dann eine Liste von Produkten, die die Grundanforderungen erfüllen. Sie können die Funktionen, Leistung, Kosten und Haltbarkeit der Konfigurationen einfach bewerten und diejenige auswählen, die das Endprodukt optimiert. Das Design-Tool liefert dann Ausgaben, die 3D-Modelle, Preise, Lieferzeiten und Bestellinformationen umfassen.

Diese Konfigurationstools reduzieren den Zeit- und Kostenaufwand für die Entwicklung und Beschaffung eines linearen Systems. Darüber hinaus können Sie Ihre knappen technischen Ressourcen auf Kernkompetenzen konzentrieren und gleichzeitig von der umfassenden Erfahrung des Anbieters linearer Systeme profitieren.

Konfigurationstools

Schritt 1: Legen Sie die Systemausrichtung fest. Wählen Sie die Ausrichtung der Anwendung: invertiert, vertikal, horizontal oder horizontal. Wählen Sie dann die Montagekonfiguration aus – vollständig unterstützt, endseitig unterstützt oder zeitweise unterstützt.

Schritt 2: Geben Sie die Positionierungsanforderungen und die Hublänge ein, die von Anschlag zu Anschlag definiert ist. Wählen Sie aus, ob die Positionierungsanforderung im Hinblick auf Genauigkeit, Wiederholbarkeit oder maximal zulässiges Spiel definiert werden soll. Wählen Sie dann einen Wert für die ausgewählte Auswahl aus.

Schritt 3: Definieren Sie kritische Umgebungsbedingungen, um die richtige Materialauswahl, Abdeckungsstrategie und das richtige Schmierschema zu bestimmen. Wählen Sie eine Bedingung aus den folgenden Optionen aus: Sauber, Wasser/Chemikalienspray/Nebel, Stoß/Pressanwendung/Vibration, mittlere bis hohe Staubpartikelanzahl, Hochdruck-/Temperaturreinigung, Wasser/Chemikalienspritzer und Reinraum. Basierend auf der Umgebungsauswahl empfiehlt die Anwendung lineare Gleitoptionen wie verchromte Kugelführung, Edelstahl-Kugelführung, Raydent-Oberflächenkugelführung, CR-Linearlager, Polymer-Gleitlager usw. Sie können diese Optionen ändern.

Schritt 4: Geben Sie die Last und die aufgebrachte Kraft ein. Die Last ist das Gewicht, das der Träger oder Sattel trägt, einschließlich Nutzlast, Befestigung und Werkzeug. Ermitteln Sie den Schwerpunkt der Last in Bezug auf die Mitte des Schlittens/Sattels, indem Sie x-, y- und z-Werte eingeben. Geben Sie die aufgebrachte oder externe Kraft ein. Es wird davon ausgegangen, dass diese prozessbedingte Kraft im Schwerpunkt der Last wirkt.

Schritt 5: Geben Sie die Anforderungen des Umzugsprofils ein. Bewegungsdistanz, Bewegungszeit und Verweilzeit. Das Programm ermittelt für jedes einzelne System die passenden Beschleunigungsraten, die den Anforderungen der Anwendungen gerecht werden. Wählen Sie eines der Systeme im Lösungssatz aus. Die Anwendung präsentiert mehrere Bewegungsprofile. Das grüne Bewegungsprofil basiert auf maximaler Beschleunigung und das rote Bewegungsprofil basiert auf minimaler Beschleunigung. Bestimmen Sie ein empfohlenes Bewegungsprofil zwischen Maximum und Minimum und stellen Sie die gewünschte Beschleunigungsrate bereit.

Basierend auf dem empfohlenen Bewegungsprofil berechnet die Anwendung die Lager- und Antriebslasten sowie die kritische Drehzahl der Kugelumlaufspindel. Sie können auch die Beschleunigungsrate eingeben. Wenn Sie dies tun und auf die Schaltfläche „Aktualisieren“ klicken, präsentiert die Anwendung das ausgewählte Bewegungsprofil und aktualisiert die Sicherheitsfaktoren basierend auf dem neuen Bewegungsprofil.

Schließlich haben Sie die Möglichkeit, Optionen wie Motorhalterungen, Abdeckungstyp, Bremse, Endschalter und Getriebe auszuwählen. In der Anwendung werden der Gesamtpreis und die Abmessungen des Systems angezeigt. Sie können ein 3D-CAD-Modell der Lösung im nativen Format von über 20 gängigen CAD-Softwarepaketen oder in einem neutralen Dateiformat herunterladen. Anschließend können Sie die Spezifikationen einsehen und ausdrucken, den Antrag speichern oder ein Angebot anfordern.

Besprechen Sie dies auf der Engineering Exchange:

Thomson Industries, Inc.www.thomsonlinear.com

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