Módulos lineares prontos para instalação são usados ​​em diversos setores para movimentar materiais, produtos e ferramentas de produção em uma ampla variedade de máquinas.

Os projetistas de máquinas têm diversas opções de escolha ao selecionar módulos lineares, com base em requisitos específicos de produção e desempenho. Mas existem algumas indústrias e aplicações de sistemas onde o movimento preciso e exato é o requisito mais crítico.

Em particular, aplicações como fabricação de semicondutores, máquinas-ferramentas de corte a laser, montagem de eletrônicos e sistemas de automação de laboratório exigem módulos lineares de precisão que precisam operar com precisão de ponto final extremamente rigorosa e deslocamento suave com vibração mínima durante todo o ciclo de movimento.

Compreender várias características importantes de design e desempenho que distinguem os módulos lineares de precisão pode ajudar os projetistas de máquinas e sistemas a selecionar os melhores produtos para satisfazer os requisitos das máquinas que estão construindo.

A necessidade de movimento preciso
Movimento ultrapreciso e delicado para corte a laser, sistemas de amostragem automatizados em equipamentos de testes médicos ou movimentação de wafers semicondutores através de uma ferramenta de fabricação requer movimento extremamente estável e quase livre de vibrações durante o deslocamento. Alcançar o ponto final desejado com a máxima precisão é o objetivo principal.

O movimento estável é frequentemente crítico para proteger materiais extremamente frágeis contra danos ou degradação causados ​​pelo deslocamento linear. Os wafers semicondutores são um exemplo perfeito: eles são extremamente delicados e um wafer acabado pode conter chips que valem potencialmente milhões de dólares, dependendo do tamanho.

Cada wafer deve ser transportado através de centenas de etapas do processo e, cada vez que é movido de uma etapa para outra, a vibração no módulo linear corre o risco de danificar o wafer em processo, reduzindo seu valor final. Quanto menos vibração, menor o risco.

A precisão do endpoint é igualmente crítica para fins de produtividade. Se uma bandeja de peças eletrônicas estiver se movendo através de um processo de montagem automatizado de alta velocidade, a máxima produtividade será alcançada quando o módulo linear entregar a bandeja na ferramenta de montagem com precisão de nível micrométrico.

Também é importante observar que esse movimento estável e a precisão do ponto final devem ser repetíveis por meio de milhares de ciclos de movimento todos os dias. Se forem necessários vários milissegundos para ajustar o posicionamento das peças, esses milissegundos somam horas de tempo de produção adicional, reduzindo o rendimento e potencialmente inflacionando os custos e impactando os cronogramas de entrega.

Para atingir esses objetivos, considere o design, os materiais, a construção e a funcionalidade essenciais encontrados nos módulos lineares de precisão de alto desempenho.

Materiais de Construção
O projeto do alojamento do módulo e os materiais de construção são fatores críticos que podem governar a precisão e a repetibilidade a longo prazo.

No mundo dos módulos lineares, o alumínio ou o aço são mais comumente usados ​​para criar as caixas, ou “perfis”. Os invólucros de alumínio são comumente usados ​​em módulos lineares mais padrão, pois podem ser extrudados de maneira econômica para satisfazer uma ampla variedade de tamanhos e comprimentos de módulos.

Entretanto, é importante considerar módulos lineares de precisão fabricados com carcaças de aço usinadas. Esses invólucros normalmente exibem muito menos elasticidade modular e desvio do caminho de deslocamento desejado, em comparação com módulos à base de alumínio (que também são muito estáveis, mas simplesmente não chegam ao nível que os invólucros de aço podem suportar).

A elasticidade modular faz com que o módulo assuma a forma da estrutura da máquina na qual está montado. Com uma caixa de alumínio extrudado, se houver algum desvio – como uma torção ou arco onde o módulo está conectado – ele poderá refletir esse desvio.

Como os módulos lineares de precisão possuem carcaças de aço usinadas, esse tipo de desvio é evitado, garantindo um nivelamento ou retidão de deslocamento muito alto. Isso contribui para a redução da vibração, a precisão dos pontos finais e a repetibilidade da localização. Além disso, procure módulos que tenham uma aresta de referência usinada com guias integradas na carcaça. Algumas empresas até permitem que o usuário especifique qual lado possui a borda de referência do aterramento da máquina para montagem mais rápida e fácil alinhamento.

Dimensionamento adequado para a aplicação certa
Quando for necessária uma operação muito precisa, certifique-se de selecionar os componentes do tamanho certo para lidar com a carga. O carregamento axial ou de torção, por exemplo, pode exigir componentes mais largos ou mais pesados ​​do que o simples carregamento radial. Além disso, para muitas aplicações avançadas em máquinas-ferramentas, produção de semicondutores e fabricação de eletrônicos, os sistemas de produção são relativamente pequenos, exigindo módulos de precisão compactos que possam caber facilmente em espaços apertados de máquinas. Muitos fornecedores oferecem tamanhos diferentes.

Além disso, é importante considerar outros critérios básicos de projeto de movimento linear, como o ambiente em que o sistema está operando, o ângulo em que a carga é montada, a velocidade necessária, a distância de deslocamento e o ciclo de trabalho necessário. Isso é conhecido na indústria como LOSTPED (carga, orientação, velocidade, deslocamento, precisão, meio ambiente e ciclo de trabalho).

Componentes de movimento
O movimento preciso e estável também é produto dos componentes de movimento que acionam o módulo linear. Para módulos lineares de precisão, os fusos de esferas oferecem a solução ideal.

Os fusos de esferas são ultraeficientes na conversão de movimento rotativo em movimento linear. Como elementos de acionamento mecânico, podem ser instalados nas orientações XYZ e realizar movimentos com a precisão e repetibilidade necessárias.

Os fusos de esferas com vedações de contato total oferecem uma combinação única de alta rigidez, alta precisão e velocidade respeitável, tornando-os úteis em uma ampla variedade de aplicações de movimento de precisão. Especificamente, sua capacidade de lidar com cargas axiais substanciais muitas vezes os torna uma escolha melhor do que os motores lineares, especialmente em aplicações de corte de metal, madeira e pedra.

Igualmente importante é o desenho das guias lineares em módulos de precisão. A precisão nas guias lineares depende de muitos fatores: a fidelidade do trilho sobre o qual o patim ou rolamento se desloca, as pistas dentro do rolamento através das quais as esferas ou rolos passam e o nivelamento da superfície de montagem do trilho.

Uma das áreas mais importantes a avaliar é a suavidade da recirculação da esfera dentro do patim à medida que ela se desloca ao longo do trilho. Aplicações na extremidade mais alta do espectro de precisão podem ser afetadas negativamente por movimentos mínimos das esferas na câmara de recirculação ou por apenas uma ligeira rotação do sistema de trilhos em torno de seu eixo.

Qualquer deflexão ou folga reduz a precisão e qualquer rugosidade na recirculação das esferas pode causar imprecisão. Para resolver esse problema, os principais fornecedores de módulos lineares incorporam guias que otimizam a recirculação nos principais pontos de transição, proporcionando um movimento extremamente suave e consistente à medida que as esferas circulam nas pistas do rolamento.

Módulos lineares de precisão que apresentam conjuntos de fusos de esferas e guias lineares otimizadas combinadas com carcaças de aço fornecem muitas das principais características exigidas em sistemas automatizados de alta precisão e alta velocidade.

Lubrificação e Vedação
Não importa quão bem projetados e projetados, os módulos lineares precisam de lubrificação adequada durante todo o seu ciclo de vida para manter um movimento preciso e estável. Uma maneira de garantir que a lubrificação seja efetivamente integrada às práticas gerais de manutenção do sistema é selecionar módulos de precisão que tornem mais fácil e conveniente a lubrificação contínua dos módulos.

A maioria dos módulos de precisão está disponível com lubrificante industrial convencional para lubrificação inicial. Outros módulos oferecem opções para ofertas de lubrificação mais avançadas, por exemplo, para atender aos requisitos de salas limpas ou da indústria eletrônica.

Recentemente, atualizamos sua linha de módulos de precisão para incluir lubrificantes para salas limpas padrão LSS e LSC mais avançados. Também existe a opção de conexão a sistemas de lubrificação central usando graxa líquida. A relubrificação automatizada aumenta a confiabilidade operacional, descartando erros humanos quando a lubrificação manual é realizada.

Os módulos lineares requerem lubrificação porque possuem peças móveis, mas as peças móveis podem gerar pequenas partículas transportadas pelo ar se o módulo não estiver devidamente vedado (os próprios lubrificantes também podem se dispersar no ar). É importante avaliar antecipadamente as opções de vedação fornecidas pelos fornecedores de módulos lineares de precisão, especialmente para ambientes de salas limpas ou sistemas de automação de laboratório com amostras biológicas sensíveis.

Procure uma porca de parafuso esférico de precisão e um conjunto de carro linear vedado em ambos os lados com vedações de conjunto de parafuso esférico. Este design reduz significativamente o risco de vazamento de lubrificantes para fora.

Configuração e Suporte Técnico
Um último elemento a considerar ao selecionar módulos lineares de precisão é o nível de suporte técnico disponível do fornecedor para ajudar os fabricantes de máquinas a selecionar, especificar, configurar e solicitar os módulos de que necessitam.

A escolha de um fornecedor de módulos lineares com ferramentas de dimensionamento e configuração on-line passo a passo e fáceis de usar pode ajudar os projetistas de máquinas a configurar e solicitar rapidamente os módulos certos quando necessário. Algumas empresas também permitem a seleção e o dimensionamento da combinação de mecânica, motor e acionamento com uma única ferramenta.

Quando é necessária ajuda direta, também faz sentido trabalhar com fornecedores de módulos lineares com vasta experiência em tecnologias de movimento linear. Essas empresas fornecem suporte técnico de especialistas em engenharia de movimento linear por telefone, e-mail ou ferramentas de chat online em tempo real. Em muitos casos, quando os fabricantes de máquinas não têm certeza sobre os requisitos específicos de dimensionamento e desempenho de suas aplicações, esses especialistas já terão resolvido esses tipos de desafios no passado.

Para os sistemas de automação mais avançados de hoje, atingir altos níveis de rendimento não deveria exigir o sacrifício da qualidade pela velocidade. Especialmente para indústrias e aplicações que necessitam de movimento linear ultrapreciso, transporte sem vibração e precisão de ponto final extremamente precisa, a escolha do módulo linear de precisão certo pode desempenhar um papel crítico na produtividade, eficiência e qualidade da fabricação.