Einbaufertige Linearmodule werden branchenübergreifend zum Bewegen von Materialien, Produkten und Produktionsmitteln in unterschiedlichsten Maschinen eingesetzt.

Maschinenbauer haben bei der Auswahl von Linearmodulen je nach spezifischen Produktions- und Leistungsanforderungen verschiedene Optionen zur Auswahl. Es gibt jedoch einige Branchen und Systemanwendungen, bei denen präzise und genaue Bewegungen die wichtigste Anforderung sind.

Insbesondere Anwendungen wie die Halbleiterherstellung, Laserschneidmaschinen, die Elektronikmontage und Laborautomatisierungssysteme erfordern lineare Präzisionsmodule, die mit extrem hoher Endpunktgenauigkeit und gleichmäßiger Bewegung mit minimaler Vibration während des gesamten Bewegungszyklus arbeiten müssen.

Das Verständnis mehrerer wichtiger Design- und Leistungsmerkmale, die Präzisionslinearmodule auszeichnen, kann Maschinen- und Systemkonstrukteure dabei unterstützen, die besten Produkte auszuwählen, um die Anforderungen der von ihnen gebauten Maschinen zu erfüllen.

Die Notwendigkeit präziser Bewegungen
Hochpräzise und feinfühlige Bewegungen beim Laserschneiden, automatisierten Probenahmesystemen in medizinischen Prüfgeräten oder beim Transport von Halbleiterwafern durch Fertigungsanlagen erfordern extrem stabile, nahezu vibrationsfreie Bewegungen. Das Erreichen des Zielpunkts mit höchster Genauigkeit ist das oberste Ziel.

Stabile Bewegung ist oft entscheidend, um extrem zerbrechliche Materialien vor Beschädigungen oder Abnutzung durch lineare Bewegung zu schützen. Halbleiterwafer sind ein perfektes Beispiel: Sie sind extrem empfindlich, und ein fertiger Wafer kann je nach Größe Chips im Wert von mehreren Millionen Dollar enthalten.

Jeder Wafer muss Hunderte von Prozessschritten durchlaufen. Bei jedem Transport von einem Schritt zum nächsten besteht die Gefahr, dass Vibrationen im Linearmodul den Wafer beschädigen und seinen Endwert mindern. Je weniger Vibrationen, desto geringer das Risiko.

Die Genauigkeit am Endpunkt ist für die Produktivität ebenso entscheidend. Befindet sich ein Tray mit elektronischen Bauteilen in einem automatisierten Hochgeschwindigkeitsmontageprozess, wird maximale Durchsatzproduktivität erreicht, wenn das Linearmodul das Tray mikrometergenau in das Montagewerkzeug befördert.

Wichtig ist auch, dass diese stabile Bewegungs- und Endpunktgenauigkeit über Tausende von Bewegungszyklen täglich reproduzierbar sein muss. Dauert die Feinabstimmung der Teilepositionierung mehrere Millisekunden, summieren sich diese Millisekunden zu zusätzlichen Stunden Produktionszeit. Dies reduziert den Durchsatz, erhöht möglicherweise die Kosten und beeinträchtigt die Liefertermine.

Um diese Ziele zu erreichen, müssen Sie unbedingt das Design, die Materialien, die Konstruktion und die Funktionalität leistungsstarker Präzisionslinearmodule berücksichtigen.

Baumaterialien
Das Gehäusedesign und die Baumaterialien des Moduls sind entscheidende Faktoren, die die langfristige Genauigkeit und Wiederholbarkeit bestimmen können.

Bei Linearmodulen werden zur Herstellung der Gehäuse bzw. „Profile“ am häufigsten Aluminium oder Stahl verwendet. Aluminiumgehäuse werden häufig in Standard-Linearmodulen verwendet, da sie kostengünstig extrudiert werden können und so ein breiteres Spektrum an Modulgrößen und -längen abdecken.

Es ist jedoch wichtig, Präzisionslinearmodule mit Stahlgehäusen zu berücksichtigen. Diese Gehäuse weisen typischerweise eine deutlich geringere Modulelastizität und Abweichung vom gewünschten Verfahrweg auf als Module auf Aluminiumbasis (die zwar ebenfalls sehr stabil sind, aber nicht das Maß an Stabilität bieten, das Stahlgehäuse aushalten können).

Durch die modulare Elastizität passt sich das Modul der Form des Maschinenrahmens an, an dem es montiert ist. Bei einem Gehäuse aus stranggepresstem Aluminium kann es Abweichungen – wie beispielsweise eine Verdrehung oder Biegung an der Modulbefestigung – reflektieren.

Da Präzisionslinearmodule über bearbeitete Stahlgehäuse verfügen, werden derartige Abweichungen vermieden und eine sehr hohe Ebenheit bzw. Geradlinigkeit des Verfahrwegs gewährleistet. Dies trägt zur Vibrationsreduzierung, Endpunktgenauigkeit und Positionswiederholbarkeit bei. Achten Sie außerdem auf Module mit bearbeiteter Referenzkante und integrierten Führungsschienen am Gehäuse. Manche Hersteller ermöglichen es dem Benutzer sogar, die Seite der maschinengeschliffenen Referenzkante festzulegen, um die Montage und Ausrichtung zu beschleunigen.

Die richtige Größe für die richtige Anwendung
Wenn hochpräzise Arbeit erforderlich ist, achten Sie darauf, die richtige Komponentengröße für die Belastung auszuwählen. Axiale oder Torsionsbelastungen können beispielsweise breitere oder schwerere Komponenten erfordern als einfache radiale Belastungen. Darüber hinaus sind die Produktionssysteme für viele anspruchsvolle Anwendungen in Werkzeugmaschinen, der Halbleiterproduktion und der Elektronikfertigung relativ klein und erfordern kompakte Präzisionsmodule, die problemlos in enge Maschinenräume passen. Viele Anbieter bieten unterschiedliche Größen an.

Darüber hinaus ist es wichtig, weitere grundlegende Konstruktionskriterien für lineare Bewegungen zu berücksichtigen, wie beispielsweise die Betriebsumgebung des Systems, den Montagewinkel der Last, die erforderliche Geschwindigkeit, die Verfahrstrecke und den erforderlichen Arbeitszyklus. Dies wird in der Branche als LOSTPED (Load, Orientation, Speed, Travel, Precision, Environment und Duty Cycle) bezeichnet.

Bewegungskomponenten
Präzise und stabile Bewegungen sind auch ein Ergebnis der Bewegungskomponenten, die das Linearmodul antreiben. Für Präzisionslinearmodule bieten Kugelgewindetriebe die optimale Lösung.

Kugelumlaufspindeln wandeln Drehbewegungen hocheffizient in Linearbewegungen um. Als mechanische Antriebselemente können sie in XYZ-Richtung eingebaut werden und führen Bewegungen mit der erforderlichen Präzision und Wiederholgenauigkeit aus.

Kugelumlaufspindeln mit Vollkontaktdichtungen bieten eine einzigartige Kombination aus hoher Steifigkeit, hoher Präzision und beachtlicher Geschwindigkeit und eignen sich daher für eine Vielzahl von Präzisionsbewegungsanwendungen. Insbesondere ihre Fähigkeit, erhebliche axiale Belastungen zu bewältigen, macht sie oft zur besseren Wahl als Linearmotoren, insbesondere in der Metall-, Holz- und Steinbearbeitung.

Ebenso wichtig ist die Konstruktion der Linearführungen in Präzisionsmodulen. Die Genauigkeit von Linearführungen hängt von vielen Faktoren ab: der Rundlaufgenauigkeit der Schiene, auf der der Führungswagen oder das Lager läuft, den Laufbahnen im Lager, durch die die Kugeln oder Rollen laufen, und der Ebenheit der Schienenmontagefläche.

Einer der wichtigsten Bewertungsbereiche ist die Laufruhe der Kugelumlaufbahn im Führungswagen während der Bewegung entlang der Schiene. Anwendungen mit sehr hoher Genauigkeit können bereits durch kleinste Bewegungen der Kugeln in der Umlaufkammer oder durch ein leichtes Schwenken des Schienensystems um seine Achse beeinträchtigt werden.

Jede Abweichung oder jedes Spiel verringert die Genauigkeit, und jede Unebenheit im Kugelumlauf kann zu Ungenauigkeiten führen. Um dieses Problem zu lösen, integrieren führende Anbieter von Linearmodulen Führungen, die den Kugelumlauf an wichtigen Übergangspunkten optimieren und so eine gleichmäßige, extrem gleichmäßige Bewegung der Kugeln in den Lagerlaufbahnen gewährleisten.

Präzisionslinearmodule, die sowohl über Kugelumlaufspindeln als auch über optimierte Linearführungen in Kombination mit Stahlgehäusen verfügen, bieten viele der wichtigsten Eigenschaften, die für hochpräzise und schnelle automatisierte Systeme erforderlich sind.

Schmierung und Abdichtung
Unabhängig von ihrer Konstruktion und Konstruktion benötigen Linearmodule während ihrer gesamten Lebensdauer eine ordnungsgemäße Schmierung, um eine präzise und stabile Bewegung zu gewährleisten. Eine Möglichkeit, die Schmierung effektiv in die allgemeine Systemwartung zu integrieren, besteht darin, Präzisionsmodule auszuwählen, die eine kontinuierliche Schmierung erleichtern.

Die meisten Präzisionsmodule sind mit herkömmlichem Industrieschmierstoff zur Erstbefettung erhältlich. Andere Module bieten Optionen für erweiterte Schmiermöglichkeiten, beispielsweise für die Anforderungen von Reinräumen oder der Elektronikindustrie.

Wir haben kürzlich die Produktreihe unserer Präzisionsmodule um fortschrittlichere LSS-Standard- und LSC-Reinraumschmierstoffe erweitert. Optional ist auch der Anschluss an Zentralschmieranlagen mit Flüssigfett möglich. Die automatische Nachschmierung erhöht die Betriebssicherheit und schließt menschliche Fehler bei der manuellen Schmierung aus.

Linearmodule benötigen Schmierung, da sie bewegliche Teile haben. Bewegliche Teile können jedoch winzige Partikel in der Luft erzeugen, wenn das Modul nicht ordnungsgemäß abgedichtet ist (Schmiermittel selbst können sich in der Luft verteilen). Es ist wichtig, die Dichtungsoptionen der Anbieter von Präzisionslinearmodulen im Voraus zu prüfen, insbesondere für Reinraumumgebungen oder Laborautomatisierungssysteme mit empfindlichen biologischen Proben.

Achten Sie auf eine Präzisions-Kugelumlaufspindelmutter und einen Linearschlitten, die beidseitig mit Kugelumlaufspindeldichtungen abgedichtet sind. Diese Konstruktion reduziert das Risiko von austretendem Schmiermittel erheblich.

Konfiguration und technischer Support
Ein letztes Element, das bei der Auswahl von Präzisionslinearmodulen berücksichtigt werden muss, ist der Umfang des technischen Supports, den der Lieferant bietet, um Maschinenbauern bei der Auswahl, Spezifikation, Konfiguration und Bestellung der benötigten Module zu helfen.

Die Wahl eines Anbieters von Linearmodulen mit benutzerfreundlichen, schrittweisen Online-Tools zur Dimensionierung und Konfiguration kann Maschinenbauern helfen, die richtigen Module bei Bedarf schnell zu konfigurieren und zu bestellen. Einige Unternehmen ermöglichen zudem die Auswahl und Dimensionierung der Mechanik-, Motor- und Antriebskombination mit einem einzigen Tool.

Wenn direkte Hilfe benötigt wird, ist es sinnvoll, mit Anbietern von Linearmodulen zusammenzuarbeiten, die über umfassende Erfahrung in der Lineartechnik verfügen. Diese Unternehmen bieten technischen Support durch Experten für Lineartechnik per Telefon, E-Mail oder Echtzeit-Online-Chat. In vielen Fällen, in denen Maschinenbauer über die spezifischen Größen- und Leistungsanforderungen ihrer Anwendungen unsicher sind, haben diese Experten derartige Herausforderungen bereits in der Vergangenheit gelöst.

Bei modernen Automatisierungssystemen sollte ein hoher Durchsatz nicht zu Lasten der Geschwindigkeit gehen. Insbesondere in Branchen und Anwendungen, die hochpräzise Linearbewegungen, vibrationsfreien Transport und höchste Endpunktgenauigkeit erfordern, kann die Wahl des richtigen Präzisions-Linearmoduls entscheidend zur Produktivität, Effizienz und Qualität der Fertigung beitragen.