I moduli lineari pronti da installare vengono utilizzati in molti diversi settori per spostare materiali, prodotti e strumenti di produzione in un'ampia varietà di macchine.

I progettisti di macchine hanno più opzioni tra cui scegliere quando si selezionano i moduli lineari, in base a requisiti di produzione e prestazioni specifici. Ma ci sono alcune industrie e applicazioni di sistema in cui il movimento preciso e accurato è il requisito più critico.

In particolare, applicazioni come la produzione di semiconduttori, le macchine utensili da taglio laser, il gruppo elettronico e i sistemi di automazione di laboratorio richiedono moduli lineari di precisione che devono funzionare con precisione endpoint estremamente stretta e viaggi lisce con vibrazioni minime durante il ciclo di movimento.

Comprendere diverse caratteristiche chiave di progettazione e prestazioni che distinguono i moduli lineari di precisione può aiutare i progettisti di macchine e sistemi a selezionare i migliori prodotti per soddisfare i requisiti delle macchine che stanno costruendo.

La necessità di un movimento preciso
Motion ultra-precise e delicati per il taglio laser, sistemi di campionamento automatizzati nelle attrezzature di test medici o wafer a semiconduttore mobili attraverso uno strumento di fabbricazione richiede un movimento estremamente stabile e quasi privo di vibrazioni durante il viaggio. Raggiungere l'endpoint mirato con la massima precisione è l'obiettivo principale.

Il movimento stabile è spesso fondamentale per proteggere i materiali estremamente fragili da danni o degradazione causati da viaggi lineari. I wafer a semiconduttore sono un esempio perfetto: sono estremamente delicati e un wafer finito può contenere chip potenzialmente del valore di milioni di dollari, a seconda delle dimensioni.

Ogni wafer deve essere trasportato attraverso centinaia di fasi di processo e ogni volta viene spostato da un passaggio all'altro, la vibrazione nel modulo lineare rischia di danneggiare il wafer in-process, riducendo il suo valore finale. Meno vibrazione, minore è il rischio.

L'accuratezza dell'endpoint è ugualmente critica ai fini della produttività. Se un vassoio di parti elettroniche si muove attraverso un processo di assemblaggio automatico ad alta velocità, la produttività massima di throughput viene raggiunta quando il modulo lineare fornisce il vassoio nello strumento di assemblaggio con precisione a livello di micron.

È anche importante notare che questo movimento stabile e l'accuratezza dell'endpoint devono essere ripetibili attraverso migliaia di cicli di movimento ogni giorno. Se ci vogliono diversi millisecondi per perfezionare il posizionamento delle parti, quei millisecondi si aggiungono fino a ore di tempo aggiuntivo, riducendo la produttività e potenzialmente gonfiando i costi e influendo sui programmi di consegna.

Per raggiungere questi obiettivi, assicurati di considerare la progettazione chiave, i materiali, la costruzione e la funzionalità che si trovano nei moduli lineari di precisione ad alte prestazioni.

Materiali di costruzione
La progettazione abitativa del modulo e i materiali di costruzione sono fattori critici che possono governare la precisione e la ripetibilità a lungo termine.

Nel mondo dei moduli lineari, l'alluminio o l'acciaio sono più comunemente usati per creare alloggiamenti o "profili". Gli alloggiamenti di alluminio sono comunemente usati in moduli lineari più standard poiché possono essere estrusi in modo economico per soddisfare una gamma più ampia di dimensioni e lunghezza del modulo.

Tuttavia, è importante prendere in considerazione moduli lineari di precisione fabbricati con alloggiamenti lavorati in acciaio. Questi alloggiamenti presentano in genere elasticità e deviazione molto meno modulari dal percorso di viaggio desiderato, rispetto ai moduli a base di alluminio (che sono anche molto stabili ma semplicemente non possono supportare gli alloggiamenti in acciaio).

L'elasticità modulare fa sì che il modulo prenda la forma del telaio della macchina a cui è montato. Con un alloggiamento in alluminio estruso, se c'è qualche deviazione - come un tocco o un arco in cui è attaccato il modulo - può riflettere quella deviazione.

Poiché i moduli lineari di precisione hanno alloggiamenti in acciaio lavorati, quel tipo di deviazione è prevenuto, garantendo un pianezza molto elevata o una rettilineità del viaggio. Ciò contribuisce alla riduzione delle vibrazioni, all'accuratezza dell'endpoint e alla ripetibilità di localizzazione. Inoltre, cerca moduli che hanno un bordo di riferimento lavorato con tracce di guida integrate sull'alloggiamento. Alcune aziende consentono persino all'utente di specificare in quale lato ha il bordo di riferimento a terra della macchina per un montaggio più rapido e un facile allineamento.

Dimensione corretta per l'applicazione giusta
Quando è richiesto un funzionamento molto preciso, assicurarsi di selezionare i componenti delle dimensioni giuste per gestire il carico. Il carico assiale o torsionale, ad esempio, può richiedere componenti più ampi o più pesanti rispetto al semplice carico radiale. Inoltre, per molte applicazioni avanzate nelle macchine utensili, nella produzione di semiconduttori e nell'elettronica, i sistemi di produzione sono relativamente piccoli, che richiedono moduli di precisione compatti che possono adattarsi facilmente a spazi di macchine strette. Molti fornitori offrono dimensioni diverse.

Inoltre, è importante prendere in considerazione altri criteri di progettazione di movimento lineare di base, come l'ambiente in cui il sistema è operativo, l'angolo in cui è montato il carico, la velocità richiesta, la distanza di viaggio e il ciclo di lavoro richiesto. Ciò è noto nel settore come perso (carico, orientamento, velocità, viaggio, precisione, ambiente e ciclo di lavoro).

Componenti di movimento
Il movimento preciso e stabile è anche un prodotto dei componenti di movimento che guidano il modulo lineare. Per i moduli lineari di precisione, le unità a vite a sfera forniscono la soluzione ottimale.

Le unità a vite a sfera sono ultra efficienti nella conversione del movimento rotante in movimento lineare. Come elementi di azionamento meccanico, possono essere installati in orientamenti XYZ ed eseguire movimenti con la precisione e la ripetibilità necessarie.

Le viti a sfera con guarnizioni a contatto completo offrono una combinazione unica di elevata rigidità, alta precisione e velocità rispettabile, rendendole utili in un'ampia varietà di applicazioni di movimento di precisione. In particolare, la loro capacità di gestire un carico assiale sostanziale spesso li rende una scelta migliore rispetto ai motori lineari, in particolare in applicazioni di taglio in metallo, legno e pietra.

Altrettanto importante è la progettazione delle guide lineari nei moduli di precisione. L'accuratezza nelle guide lineari dipende da molti fattori: la verità della binario su cui il blocco o il cuscinetto viaggiano, le piste all'interno del cuscinetto attraverso le quali viaggiano le sfere o i rulli e la piattaforma della superficie di montaggio della rotaia.

Una delle aree più importanti da valutare è la levigatezza del ricircolo della palla all'interno del blocco del corridore mentre viaggia lungo la guida. Le applicazioni all'estremità più alta dello spettro di accuratezza possono essere influenzate negativamente dal movimento uniforme delle palline nella camera di ricircolo o solo da una leggera pivot del sistema di binario attorno al suo asse.

Qualsiasi deflessione o spazio riduce il precisione e qualsiasi rugosità nel ricircolo delle palline può causare inesattezza. Per affrontare questo problema, i principali fornitori di moduli lineari incorporano guide che ottimizzano il ricircolo nei punti di transizione chiave, fornendo un movimento estremamente regolare costantemente quando le palline circolano nelle piste del cuscinetto.

I moduli lineari di precisione che dispongono di gruppi di viti a sfera e guide lineari ottimizzate combinate con alloggiamenti in acciaio forniscono molte delle caratteristiche chiave richieste nei sistemi automatizzati ad alta velocità ad alta velocità.

Lubrificazione e sigillatura
Non importa quanto ben progettati e ingegnerizzati, i moduli lineari necessitano di una corretta lubrificazione durante il loro ciclo di vita per mantenere un movimento preciso e stabile. Un modo per garantire che la lubrificazione sia effettivamente integrata nelle pratiche di manutenzione complessiva del sistema è selezionare moduli di precisione che rendono più semplice e conveniente lubrificare i moduli su base continuativa.

La maggior parte dei moduli di precisione sono disponibili con lubrificante industriale convenzionale per il grasso iniziale. Altri moduli hanno delle scelte per offerte di lubrificazione più avanzate, ad esempio per affrontare i requisiti del settore della stanza pulita o dell'elettronica.

Di recente abbiamo aggiornato la sua linea di moduli di precisione per includere lubrificanti LSS più avanzati e LSC. C'è anche un'opzione per connettersi ai sistemi di lubrificazione centrali mediante grasso liquido. La re-lubrificazione automatizzata aumenta l'affidabilità operativa, escludendo l'errore umano quando viene eseguita la lubrificazione manuale.

I moduli lineari richiedono la lubrificazione perché hanno parti in movimento, ma le parti in movimento possono generare minuscole particelle nell'aria se il modulo non è correttamente sigillato (anche i lubrificanti possono disperdersi nell'aria). È importante valutare in anticipo le opzioni di sigillatura fornite da fornitori di moduli lineari di precisione, in particolare per ambienti per camere pulite o sistemi di automazione di laboratorio con campioni biologici sensibili.

Cerca un dado a vite a sfera di precisione e un gruppo di carrello lineare che è sigillato da entrambi i lati con guarnizioni del gruppo a vite a sfera. Questo design riduce significativamente il rischio che i lubrificanti fossero fuori.

Configurazione e supporto tecnico
Un elemento finale da considerare quando si selezionano i moduli lineari di precisione è il livello di supporto tecnico disponibile dal fornitore per aiutare i costruttori di macchine a selezionare, specificare, configurare e ordinare i moduli di cui hanno bisogno.

La scelta di un fornitore di moduli lineari con strumenti di dimensionamento e configurazione online di facile utilizzo, passo-passo, può aiutare i progettisti di macchine a configurare e ordinare rapidamente i moduli giusti quando necessario. Alcune aziende consentono anche la selezione e il dimensionamento per la combinazione meccanica, motore e guida con un singolo strumento.

Quando è necessario un aiuto diretto, ha anche senso lavorare con fornitori di moduli lineari con una vasta esperienza nelle tecnologie di movimento lineare. Queste aziende forniscono supporto tecnico da esperti di ingegneria del movimento lineare tramite telefoni, e-mail o strumenti di chat online in tempo reale. In molti casi, quando i costruttori di macchine non sono sicuri di requisiti specifici di dimensionamento e prestazioni delle loro applicazioni, questi esperti avranno risolto questo tipo di sfide in passato.

Per i sistemi di automazione più avanzati di oggi, il raggiungimento di alti livelli di throughput non dovrebbe richiedere il sacrificio della qualità per la velocità. Soprattutto per le industrie e le applicazioni che richiedono un movimento lineare ultra-preciso, un trasporto privo di vibrazioni e una precisione endpoint estremamente stretta, la scelta del giusto modulo lineare di precisione può svolgere un ruolo fondamentale nella produzione di produttività, efficienza e qualità.