Einbaufertige Linearmodule werden in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, um Materialien, Produkte und Produktionswerkzeuge in den unterschiedlichsten Maschinen zu bewegen.

Maschinenkonstrukteure haben bei der Auswahl von Linearmodulen mehrere Optionen zur Auswahl, basierend auf spezifischen Produktions- und Leistungsanforderungen. Aber es gibt einige Branchen und Systemanwendungen, in denen eine präzise und präzise Bewegung die wichtigste Anforderung ist.

Insbesondere Anwendungen wie die Halbleiterfertigung, Laserschneidmaschinen, Elektronikmontage und Laborautomatisierungssysteme erfordern Präzisionslinearmodule, die mit extrem hoher Endpunktgenauigkeit und reibungsloser Bewegung bei minimaler Vibration während des gesamten Bewegungszyklus arbeiten müssen.

Das Verständnis mehrerer wichtiger Design- und Leistungsmerkmale, die Präzisionslinearmodule auszeichnen, kann Maschinen- und Systementwicklern dabei helfen, die besten Produkte auszuwählen, die den Anforderungen der von ihnen gebauten Maschinen gerecht werden.

Das Bedürfnis nach präziser Bewegung
Hochpräzise und feinfühlige Bewegungen beim Laserschneiden, bei automatisierten Probenahmesystemen in medizinischen Testgeräten oder beim Bewegen von Halbleiterwafern durch ein Fertigungswerkzeug erfordern eine äußerst stabile, nahezu vibrationsfreie Bewegung während des Transports. Das primäre Ziel ist es, den angestrebten Endpunkt mit höchster Genauigkeit zu erreichen.

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

Jeder Wafer muss durch Hunderte von Prozessschritten transportiert werden, und jedes Mal, wenn er von einem Schritt zum nächsten bewegt wird, besteht die Gefahr, dass Vibrationen im Linearmodul den Wafer im Prozess beschädigen und seinen Endwert verringern. Je weniger Vibrationen, desto geringer ist das Risiko.

Die Endpunktgenauigkeit ist für Produktivitätszwecke gleichermaßen entscheidend. Wenn ein Tablett mit elektronischen Bauteilen einen automatisierten Hochgeschwindigkeitsmontageprozess durchläuft, wird eine maximale Durchsatzproduktivität erreicht, wenn das Linearmodul das Tablett mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich in das Montagewerkzeug befördert.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass diese stabile Bewegungs- und Endpunktgenauigkeit über Tausende von Bewegungszyklen täglich hinweg wiederholbar sein muss. Wenn die Feinabstimmung der Teilepositionierung mehrere Millisekunden dauert, summieren sich diese Millisekunden auf Stunden zusätzlicher Produktionszeit, was den Durchsatz reduziert und möglicherweise die Kosten in die Höhe treibt und sich auf die Lieferpläne auswirkt.

Um diese Ziele zu erreichen, müssen Sie unbedingt die wichtigsten Designs, Materialien, Konstruktionen und Funktionen berücksichtigen, die in Hochleistungs-Präzisionslinearmodulen zu finden sind.

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

In der Welt der Linearmodule werden für die Herstellung der Gehäuse bzw. „Profile“ am häufigsten Aluminium oder Stahl verwendet. Aluminiumgehäuse werden üblicherweise in Standard-Linearmodulen verwendet, da sie kostengünstig extrudiert werden können, um einen größeren Bereich an Modulgrößen und -längen abzudecken.

Es ist jedoch wichtig, Präzisionslinearmodule in Betracht zu ziehen, die mit bearbeiteten Stahlgehäusen hergestellt werden. Diese Gehäuse weisen im Vergleich zu Modulen auf Aluminiumbasis (die ebenfalls sehr stabil sind, aber einfach nicht das Niveau erreichen, das Stahlgehäuse tragen können) typischerweise eine viel geringere Modulelastizität und Abweichung vom gewünschten Bewegungsweg auf.

Durch die Modulelastizität passt sich das Modul der Form des Maschinenrahmens an, an dem es montiert ist. Wenn bei einem Gehäuse aus stranggepresstem Aluminium eine Abweichung auftritt, beispielsweise eine Verdrehung oder Biegung an der Stelle, an der das Modul befestigt ist, kann dies auf diese Abweichung zurückzuführen sein.

Da Präzisionslinearmodule über bearbeitete Stahlgehäuse verfügen, wird diese Art von Abweichung verhindert und eine sehr hohe Ebenheit bzw. Geradheit der Bewegung gewährleistet. Dies trägt zur Vibrationsreduzierung, Endpunktgenauigkeit und Standortwiederholbarkeit bei. Achten Sie außerdem auf Module, die über eine bearbeitete Referenzkante mit integrierten Führungsschienen am Gehäuse verfügen. Einige Unternehmen gestatten dem Benutzer sogar, anzugeben, auf welcher Seite sich die Referenzkante der Maschine befindet, um die Montage zu beschleunigen und die Ausrichtung zu vereinfachen.

Richtige Dimensionierung für die richtige Anwendung
Wenn ein sehr präziser Betrieb erforderlich ist, achten Sie darauf, dass die Komponenten die richtige Größe für die Bewältigung der Last haben. Eine axiale oder torsionale Belastung kann beispielsweise breitere oder schwerere Komponenten erfordern als eine einfache radiale Belastung. Darüber hinaus sind die Produktionssysteme für viele fortschrittliche Anwendungen in der Werkzeugmaschinen-, Halbleiter- und Elektronikfertigung relativ klein und erfordern kompakte Präzisionsmodule, die problemlos in enge Maschinenräume passen. Viele Anbieter bieten unterschiedliche Größen an.

Darüber hinaus ist es wichtig, andere grundlegende Designkriterien für lineare Bewegungen zu berücksichtigen, z. B. die Umgebung, in der das System betrieben wird, der Winkel, in dem die Last montiert wird, die erforderliche Geschwindigkeit, die Verfahrstrecke und der erforderliche Arbeitszyklus. Dies wird in der Branche als LOSTPED (Load, Orientation, Speed, Travel, Precision, Environment and Duty Cycle) bezeichnet.

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

Kugelumlaufspindelantriebe sind äußerst effizient bei der Umwandlung von Drehbewegungen in lineare Bewegungen. Als mechanische Antriebselemente können sie in XYZ-Ausrichtung eingebaut werden und Bewegungen mit der erforderlichen Präzision und Wiederholgenauigkeit ausführen.

Kugelumlaufspindeln mit Vollkontaktdichtungen bieten eine einzigartige Kombination aus hoher Steifigkeit, hoher Präzision und respektabler Geschwindigkeit, wodurch sie für eine Vielzahl von Präzisionsbewegungsanwendungen nützlich sind. Insbesondere ihre Fähigkeit, große axiale Belastungen zu bewältigen, macht sie oft zu einer besseren Wahl als Linearmotoren, insbesondere bei Metall-, Holz- und Steinschneideanwendungen.

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

Einer der wichtigsten zu beurteilenden Bereiche ist die reibungslose Kugelumwälzung innerhalb des Führungswagens, während er sich entlang der Schiene bewegt. Anwendungen am sehr hohen Ende des Genauigkeitsspektrums können bereits durch geringfügige Bewegungen der Kugeln in der Rezirkulationskammer oder durch eine geringfügige Drehung des Schienensystems um seine Achse beeinträchtigt werden.

Jegliche Durchbiegung oder Spiel verringert die Genauigkeit, und jede Unebenheit beim Rücklauf der Kugeln kann zu Ungenauigkeiten führen. Um dieses Problem anzugehen, integrieren führende Anbieter von Linearmodulen Führungen, die die Rezirkulation an wichtigen Übergangspunkten optimieren und für eine extrem gleichmäßige Bewegung sorgen, während die Kugeln in den Lagerlaufbahnen zirkulieren.

Präzisionslinearmodule, die sowohl über Kugelgewindetriebe als auch über optimierte Linearführungen in Kombination mit Stahlgehäusen verfügen, bieten viele der Schlüsseleigenschaften, die in hochpräzisen, automatisierten Hochgeschwindigkeitssystemen erforderlich sind.

Schmierung und Abdichtung
Unabhängig davon, wie gut sie konstruiert und konstruiert sind, benötigen Linearmodule während ihres gesamten Lebenszyklus eine ordnungsgemäße Schmierung, um eine präzise und stabile Bewegung aufrechtzuerhalten. Eine Möglichkeit, sicherzustellen, dass die Schmierung effektiv in die gesamten Systemwartungspraktiken integriert wird, besteht darin, Präzisionsmodule auszuwählen, die eine kontinuierliche Schmierung der Module einfacher und bequemer machen.

Die meisten Präzisionsmodule sind mit handelsüblichem Industrieschmierstoff zur Erstbefettung lieferbar. Andere Module bieten Optionen für erweiterte Schmierungsangebote, beispielsweise um den Anforderungen der Reinraum- oder Elektronikindustrie gerecht zu werden.

Wir haben vor Kurzem sein Sortiment an Präzisionsmodulen um fortschrittlichere LSS-Standard- und LSC-Reinraumschmierstoffe erweitert. Auch der Anschluss an Zentralschmieranlagen mit Flüssigfett ist möglich. Die automatisierte Nachschmierung erhöht die Betriebssicherheit und schließt menschliche Fehler bei der manuellen Schmierung aus.

Linearmodule benötigen eine Schmierung, da sie über bewegliche Teile verfügen. Bewegliche Teile können jedoch winzige Partikel in der Luft erzeugen, wenn das Modul nicht ordnungsgemäß abgedichtet ist (Schmiermittel selbst können sich auch 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.

Suchen Sie nach einer Präzisions-Kugelumlaufspindel-Mutter- und Linearschlitten-Baugruppe, die von beiden Seiten mit Kugelumlaufspindel-Baugruppendichtungen abgedichtet ist. Durch diese Konstruktion wird die Gefahr, dass Schmierstoffe nach außen austreten, deutlich reduziert.

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 Linearmodullieferanten mit benutzerfreundlichen, schrittweisen Online-Dimensionierungs- und Konfigurationstools kann Maschinenkonstrukteuren dabei helfen, bei Bedarf schnell die richtigen Module zu konfigurieren und zu bestellen. Einige Unternehmen ermöglichen auch die Auswahl und Dimensionierung der Mechanik-, Motor- und Antriebskombination mit einem einzigen Werkzeug.

Wenn direkte Hilfe erforderlich ist, ist es auch sinnvoll, mit Lieferanten von Linearmodulen zusammenzuarbeiten, die über umfassende Erfahrung in Linearbewegungstechnologien verfügen. Diese Unternehmen bieten technischen Support durch Experten für Linearbewegungstechnik per Telefon, E-Mail oder Echtzeit-Online-Chat-Tools. In vielen Fällen, wenn Maschinenbauer sich über die spezifischen Größen- und Leistungsanforderungen ihrer Anwendungen nicht sicher sind, haben diese Experten solche Herausforderungen in der Vergangenheit bereits gelöst.

Bei den fortschrittlichsten Automatisierungssystemen von heute sollte das Erreichen eines hohen Durchsatzes nicht mit Abstrichen bei der Qualität zugunsten der Geschwindigkeit einhergehen. Insbesondere für Branchen und Anwendungen, die eine hochpräzise lineare Bewegung, einen vibrationsfreien Transport und eine extrem hohe Endpunktgenauigkeit erfordern, kann die Wahl des richtigen Präzisionslinearmoduls eine entscheidende Rolle für die Produktivität, Effizienz und Qualität der Fertigung spielen.