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

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

In particolare, applicazioni come la produzione di semiconduttori, macchine utensili per il taglio laser, assemblaggio di componenti elettronici e sistemi di automazione di laboratorio richiedono moduli lineari di precisione che devono funzionare con una precisione finale estremamente elevata e una corsa fluida con vibrazioni minime durante tutto il ciclo di movimento.

Comprendere diverse caratteristiche chiave di progettazione e prestazione che distinguono 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
Il movimento ultra preciso e delicato per il taglio laser, i sistemi di campionamento automatizzati nelle apparecchiature di test medici o lo spostamento di wafer semiconduttori attraverso uno strumento di fabbricazione richiede un movimento estremamente stabile e quasi privo di vibrazioni durante il viaggio. Raggiungere l'endpoint target con la massima precisione è l'obiettivo primario.

Il movimento stabile è spesso fondamentale per proteggere materiali estremamente fragili da danni o degrado causati dalla corsa lineare. I wafer semiconduttori 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 del processo e ogni volta che viene spostato da una fase all'altra, le vibrazioni nel modulo lineare rischiano di danneggiare il wafer in lavorazione, riducendone il valore finale. Minori sono le vibrazioni, minore è il rischio.

La precisione degli endpoint è altrettanto fondamentale ai fini della produttività. Se un vassoio di parti elettroniche si muove attraverso un processo di assemblaggio automatizzato ad alta velocità, la massima produttività si ottiene quando il modulo lineare consegna il vassoio nello strumento di assemblaggio con una precisione a livello di micron.

È anche importante notare che questo movimento stabile e la precisione del punto finale devono essere ripetibili attraverso migliaia di cicli di movimento ogni giorno. Se sono necessari diversi millisecondi per mettere a punto il posizionamento delle parti, quei millisecondi si sommano a ore di tempo di produzione aggiuntivo, riducendo la produttività e potenzialmente aumentando i costi e incidendo sui programmi di consegna.

Per raggiungere questi obiettivi, assicurati di considerare il design, 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 influenzare la precisione e la ripetibilità a lungo termine.

Nel mondo dei moduli lineari, l’alluminio o l’acciaio sono 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 in modo economicamente vantaggioso per soddisfare una gamma più ampia di dimensioni e lunghezze dei moduli.

Tuttavia, è importante considerare i moduli lineari di precisione realizzati con alloggiamenti lavorati in acciaio. Questi alloggiamenti tipicamente mostrano un'elasticità modulare e una deviazione molto inferiori dal percorso di viaggio desiderato, rispetto ai moduli a base di alluminio (che sono anche molto stabili ma semplicemente 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, se c'è qualche deviazione, come una torsione o un incurvamento nel punto in cui è fissato il modulo, può riflettere tale deviazione.

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. Cercate inoltre moduli che abbiano un bordo di riferimento lavorato con binari di guida integrati sull'alloggiamento. Alcune aziende consentono addirittura all'utente di specificare su quale lato si trova il bordo di riferimento rettificato della macchina per un montaggio più rapido e un facile allineamento.

Dimensionamento corretto per la giusta applicazione
Quando è richiesto un funzionamento molto preciso, assicurarsi di selezionare i componenti della dimensione giusta per gestire il carico. Il carico assiale o torsionale, ad esempio, può richiedere componenti più larghi o più pesanti 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 e richiedono moduli di precisione compatti che possano essere facilmente inseriti in spazi ristretti della macchina. Molti fornitori offrono dimensioni diverse.

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

Componenti di movimento
Il movimento preciso e stabile è anche il prodotto dei componenti di movimento che guidano 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 movimento rotatorio in movimento lineare. Come elementi di azionamento meccanici, possono essere installati con orientamenti XYZ ed eseguire movimenti con la precisione e la ripetibilità necessarie.

Le viti a ricircolo di sfere con tenute a pieno contatto offrono una combinazione unica di elevata rigidità, alta precisione e velocità rispettabile, rendendole utili in un'ampia varietà di applicazioni di movimento di precisione. Nello specifico, la loro capacità di gestire carichi assiali sostanziali li 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 nelle guide lineari dipende da molti fattori: l'allineamento della rotaia su cui scorre il pattino o il cuscinetto, le piste all'interno del cuscinetto attraverso le quali viaggiano le sfere o i rulli e la planarità della superficie di montaggio della rotaia.

Uno degli aspetti più importanti da valutare è la regolarità del ricircolo delle sfere all'interno del pattino mentre viaggia lungo la rotaia. Le applicazioni di fascia alta dello spettro di precisione possono essere influenzate negativamente anche dal minimo movimento delle sfere nella camera di ricircolo o anche solo da una leggera rotazione del sistema di binari attorno al proprio asse.

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

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

Lubrificazione e Sigillatura
Non importa quanto ben progettati e ingegnerizzati, i moduli lineari necessitano di un'adeguata lubrificazione durante tutto 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 generale del sistema è selezionare moduli di precisione che rendano più facile e conveniente lubrificare i moduli su base continuativa.

La maggior parte dei moduli di precisione sono disponibili con lubrificante industriale convenzionale per l'ingrassaggio iniziale. Altri moduli offrono opzioni di lubrificazione più avanzate, ad esempio per soddisfare i requisiti delle camere bianche o dell'industria elettronica.

Recentemente abbiamo aggiornato la sua linea di moduli di precisione per includere i più avanzati standard LSS e lubrificanti per camere bianche LSC. C'è anche un'opzione per il collegamento ai sistemi di lubrificazione centralizzata utilizzando grasso liquido. La rilubrificazione automatizzata aumenta l'affidabilità operativa, escludendo l'errore umano quando viene eseguita la lubrificazione manuale.

I moduli lineari richiedono lubrificazione perché hanno parti mobili, ma le parti mobili 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 fornite dai fornitori di moduli lineari di precisione, in particolare per ambienti sterili o sistemi di automazione di laboratorio con campioni biologici sensibili.

Cerca un dado con vite a ricircolo di sfere di precisione e un gruppo carrello lineare sigillato su entrambi i lati con guarnizioni del gruppo vite a ricircolo di sfere. Questo design riduce significativamente il rischio di fuoriuscita di lubrificanti all'esterno.

Configurazione e supporto tecnico
Un ultimo elemento da considerare quando si selezionano i moduli lineari di precisione è il livello di supporto tecnico disponibile da parte del 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 facili da usare e passo dopo 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 meccanica, motore e azionamento con un unico strumento.

Quando è necessario un aiuto diretto, è opportuno collaborare anche con fornitori di moduli lineari con una vasta esperienza nelle tecnologie del movimento lineare. Queste aziende forniscono supporto tecnico da parte di esperti di ingegneria del movimento lineare tramite telefono, e-mail o strumenti di 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 sfide in passato.

Per i sistemi di automazione più avanzati di oggi, il raggiungimento di elevati livelli di produttività non dovrebbe richiedere il sacrificio della qualità a favore della velocità. Soprattutto per le industrie e le applicazioni che necessitano di movimento lineare ultrapreciso, trasporto privo di vibrazioni e precisione del punto finale estremamente elevata, la scelta del giusto modulo lineare di precisione può svolgere un ruolo fondamentale nella produttività, efficienza e qualità della produzione.