I moduli lineari pronti per l'installazione vengono utilizzati in molti settori diversi per spostare materiali, prodotti e utensili di produzione in un'ampia gamma di macchine.

I progettisti di macchine hanno diverse opzioni tra cui scegliere nella selezione dei moduli lineari, in base a specifici requisiti di produzione e prestazioni. Tuttavia, ci sono alcuni settori e applicazioni di sistema in cui la precisione e l'accuratezza del movimento sono il requisito più critico.

In particolare, applicazioni quali la produzione di semiconduttori, le macchine utensili per il taglio laser, l'assemblaggio di componenti elettronici e i sistemi di automazione di laboratorio richiedono moduli lineari di precisione che devono funzionare con un'estrema precisione del punto finale e una corsa fluida con vibrazioni minime durante l'intero ciclo di movimento.

La conoscenza di numerose caratteristiche chiave di progettazione e prestazioni che contraddistinguono i moduli lineari di precisione può aiutare i progettisti di macchine e sistemi a selezionare i prodotti migliori per soddisfare i requisiti delle macchine che stanno costruendo.

La necessità di un movimento preciso
Movimenti estremamente precisi e delicati per il taglio laser, i sistemi di campionamento automatizzati nelle apparecchiature di test medicali o lo spostamento di wafer semiconduttori attraverso uno strumento di fabbricazione richiedono un movimento estremamente stabile e pressoché privo di vibrazioni durante il movimento. Raggiungere il punto finale desiderato con la massima precisione è l'obiettivo primario.

Un movimento stabile è spesso fondamentale per proteggere materiali estremamente fragili da danni o degradazione causati dal movimento lineare. I wafer di semiconduttore ne sono un esempio perfetto: sono estremamente delicati e un wafer finito può contenere chip dal valore potenziale di milioni di dollari, a seconda delle dimensioni.

Ogni wafer deve essere trasportato attraverso centinaia di fasi di processo e, ogni volta che viene spostato da una fase all'altra, le vibrazioni del modulo lineare rischiano di danneggiare il wafer in lavorazione, riducendone il valore finale. Minori sono le vibrazioni, minore è il rischio.

La precisione del punto finale è altrettanto fondamentale ai fini della produttività. Se un vassoio di componenti elettronici viene movimentato attraverso un processo di assemblaggio automatizzato ad alta velocità, la massima produttività si ottiene quando il modulo lineare trasporta il vassoio nello strumento di assemblaggio con una precisione al micron.

È inoltre importante notare che questa stabilità di movimento e precisione del punto finale devono essere ripetibili per migliaia di cicli di movimento al giorno. Se occorrono diversi millisecondi per perfezionare il posizionamento dei componenti, questi millisecondi si sommano a ore di produzione aggiuntive, riducendo la produttività e potenzialmente gonfiando i costi, con un impatto negativo sui tempi di consegna.

Per raggiungere questi obiettivi, è necessario tenere in considerazione la progettazione, i materiali, la costruzione e la funzionalità chiave dei moduli lineari di precisione ad alte prestazioni.

Materiali di costruzione
Il design dell'alloggiamento del modulo e i materiali di costruzione sono fattori critici che possono determinare la precisione e la ripetibilità a lungo termine.

Nel mondo dei moduli lineari, l'alluminio o l'acciaio sono i materiali più comunemente utilizzati per creare gli alloggiamenti, o "profili". Gli alloggiamenti in alluminio sono comunemente utilizzati nei moduli lineari più standard poiché possono essere estrusi a costi contenuti per soddisfare una gamma più ampia di dimensioni e lunghezze dei moduli.

Tuttavia, è importante considerare i moduli lineari di precisione realizzati con alloggiamenti in acciaio lavorati meccanicamente. Questi alloggiamenti in genere presentano un'elasticità modulare e una deviazione dal percorso desiderato molto inferiori rispetto ai moduli in alluminio (che sono anch'essi molto stabili, ma non al livello che gli alloggiamenti in acciaio possono supportare).

L'elasticità modulare fa sì che il modulo assuma la forma del telaio della macchina su cui è montato. Con un alloggiamento in alluminio estruso, eventuali deviazioni, come una torsione o una curvatura nel punto di fissaggio del modulo, possono essere riflesse.

Poiché i moduli lineari di precisione sono dotati di alloggiamenti in acciaio lavorato, questo tipo di deviazione viene impedito, garantendo un'elevata planarità o rettilineità della corsa. Ciò contribuisce alla riduzione delle vibrazioni, alla precisione del punto finale e alla ripetibilità della posizione. Inoltre, è consigliabile scegliere moduli dotati di un bordo di riferimento lavorato con guide integrate sull'alloggiamento. Alcune aziende consentono persino all'utente di specificare su quale lato si trova il bordo di riferimento rettificato, per un montaggio più rapido e un allineamento più semplice.

Dimensionamento corretto per la giusta applicazione
Quando è richiesto un funzionamento estremamente preciso, è importante selezionare componenti di dimensioni adeguate per gestire il carico. Carichi assiali o torsionali, ad esempio, potrebbero richiedere componenti più larghi o più resistenti rispetto al semplice carico radiale. Inoltre, per molte applicazioni avanzate nelle macchine utensili, nella produzione di semiconduttori e nella fabbricazione di componenti elettronici, i sistemi di produzione sono relativamente piccoli, richiedendo moduli di precisione compatti che possano essere facilmente inseriti in spazi macchina ristretti. Molti fornitori offrono dimensioni diverse.

Inoltre, è importante considerare altri criteri di progettazione del movimento lineare di base, come l'ambiente in cui opera il sistema, l'angolazione del carico, la velocità richiesta, la distanza di spostamento e il ciclo di lavoro richiesto. Questo è noto nel settore come LOSTPED (carico, orientamento, velocità, spostamento, precisione, ambiente e ciclo di lavoro).

Componenti di movimento
Un movimento preciso e stabile è anche il risultato dei componenti di movimento che azionano il modulo lineare. Per i moduli lineari di precisione, le viti a ricircolo di sfere rappresentano la soluzione ottimale.

Le viti a ricircolo di sfere sono estremamente efficienti nel convertire il moto rotatorio in moto lineare. Come elementi di azionamento meccanici, possono essere installate con orientamenti XYZ ed eseguire movimenti con la precisione e la ripetibilità necessarie.

Le viti a sfere con tenute a contatto completo offrono una combinazione unica di elevata rigidità, elevata precisione e velocità, rendendole utili in un'ampia gamma di applicazioni di movimento di precisione. In particolare, la loro capacità di gestire carichi assiali considerevoli le rende spesso una scelta migliore rispetto ai motori lineari, in particolare nelle applicazioni di taglio di metalli, legno e pietra.

Altrettanto importante è la progettazione delle guide lineari nei moduli di precisione. La precisione delle guide lineari dipende da molti fattori: la precisione della rotaia su cui scorre il pattino o il cuscinetto, le piste di rotolamento all'interno del cuscinetto attraverso cui scorrono le sfere o i rulli e la planarità della superficie di montaggio della rotaia.

Uno degli aspetti più importanti da valutare è la fluidità del ricircolo delle sfere all'interno del pattino durante lo scorrimento lungo la rotaia. Le applicazioni con un livello di precisione molto elevato possono essere influenzate negativamente anche da un minimo movimento delle sfere nella camera di ricircolo, o da una semplice rotazione del sistema di rotaie attorno al proprio asse.

Qualsiasi flessione o gioco riduce la precisione, e qualsiasi rugosità nel ricircolo delle sfere può causare imprecisioni. Per risolvere questo problema, i principali fornitori di moduli lineari integrano guide che ottimizzano il ricircolo nei punti di transizione chiave, garantendo un movimento estremamente fluido e uniforme mentre le sfere circolano nelle piste dei cuscinetti.

I moduli lineari di precisione dotati sia di gruppi di viti a sfere che di guide lineari ottimizzate, combinati con alloggiamenti in acciaio, offrono molte delle caratteristiche chiave richieste nei sistemi automatizzati ad alta precisione e ad alta velocità.

Lubrificazione e sigillatura
Indipendentemente da quanto siano ben progettati e ingegnerizzati, i moduli lineari necessitano di una lubrificazione adeguata durante tutto il loro ciclo di vita per mantenere un movimento preciso e stabile. Un modo per garantire che la lubrificazione sia efficacemente integrata nelle pratiche di manutenzione generali del sistema è selezionare moduli di precisione che ne rendano più semplice e comoda la lubrificazione continuativa.

La maggior parte dei moduli di precisione è disponibile con lubrificante industriale convenzionale per la lubrificazione iniziale. Altri moduli offrono soluzioni di lubrificazione più avanzate, ad esempio per soddisfare i requisiti delle camere bianche o dell'industria elettronica.

Abbiamo recentemente aggiornato la sua linea di moduli di precisione per includere lubrificanti standard LSS e LSC per camera bianca più avanzati. È inoltre disponibile un'opzione per il collegamento a sistemi di lubrificazione centralizzata con grasso liquido. La rilubrificazione automatizzata aumenta l'affidabilità operativa, eliminando l'errore umano durante la lubrificazione manuale.

I moduli lineari richiedono lubrificazione perché contengono parti mobili, ma queste possono generare minuscole particelle sospese nell'aria se il modulo non è adeguatamente sigillato (anche i lubrificanti stessi possono disperdersi nell'aria). È importante valutare in anticipo le opzioni di tenuta offerte dai fornitori di moduli lineari di precisione, in particolare per ambienti con camere bianche o sistemi di automazione di laboratorio con campioni biologici sensibili.

Cercate un gruppo vite a sfere di precisione e carrello lineare sigillato su entrambi i lati con guarnizioni per il gruppo vite a sfere. Questa progettazione riduce significativamente il rischio di fuoriuscita di lubrificanti.

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

Scegliere un fornitore di moduli lineari dotato di strumenti di dimensionamento e configurazione online facili da usare e con istruzioni 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 della combinazione di meccanica, motore e azionamento con un unico strumento.

Quando è necessario un supporto diretto, è consigliabile rivolgersi a fornitori di moduli lineari con una vasta esperienza nelle tecnologie di movimentazione lineare. Queste aziende offrono supporto tecnico da parte di esperti in ingegneria del movimento lineare tramite telefono, e-mail o chat online in tempo reale. In molti casi, quando i costruttori di macchine non sono sicuri dei requisiti specifici di dimensionamento e prestazioni delle loro applicazioni, questi esperti avranno già risolto questo tipo di problemi in passato.

Per i sistemi di automazione più avanzati di oggi, raggiungere elevati livelli di produttività non dovrebbe richiedere di sacrificare la qualità in nome della velocità. Soprattutto per i settori e le applicazioni che richiedono un movimento lineare ultrapreciso, un trasporto privo di vibrazioni e un'accuratezza del punto finale estremamente elevata, la scelta del giusto modulo lineare di precisione può svolgere un ruolo fondamentale in termini di produttività, efficienza e qualità della produzione.