Готовые к установке линейные модули используются во многих отраслях промышленности для перемещения материалов, изделий и производственной оснастки в самых разных машинах.

У конструкторов машин есть несколько вариантов выбора при выборе линейных модулей, основанных на конкретных требованиях к производству и производительности. Но есть некоторые отрасли и системные приложения, где точное и аккуратное движение является наиболее важным требованием.

В частности, такие области применения, как производство полупроводников, станки для лазерной резки, сборка электроники и системы автоматизации лабораторий, требуют прецизионных линейных модулей, которые должны работать с чрезвычайно высокой точностью конечных точек и плавным ходом с минимальной вибрацией на протяжении всего цикла движения.

Понимание нескольких ключевых конструктивных и эксплуатационных характеристик, отличающих прецизионные линейные модули, может помочь проектировщикам машин и систем выбирать наилучшие изделия, отвечающие требованиям создаваемых ими машин.

Необходимость точного движения
Сверхточное и деликатное движение для лазерной резки, автоматизированных систем отбора проб в медицинском испытательном оборудовании или перемещения полупроводниковых пластин через инструмент для изготовления требует чрезвычайно стабильного, почти безвибрационного движения во время перемещения. Достижение целевой конечной точки с максимальной точностью является основной целью.

Стабильное движение часто имеет решающее значение для защиты чрезвычайно хрупких материалов от повреждений или деградации, вызванных линейным перемещением. Полупроводниковые пластины являются прекрасным примером: они чрезвычайно хрупкие, и готовая пластина может содержать чипы, потенциально стоящие миллионы долларов, в зависимости от размера.

Каждая пластина должна быть перемещена через сотни этапов процесса, и каждый раз, когда она перемещается с одного этапа на другой, вибрация в линейном модуле рискует повредить пластину в процессе, снижая ее конечную ценность. Чем меньше вибрации, тем ниже риск.

Точность конечной точки также имеет решающее значение для производительности. Если лоток с электронными деталями перемещается через высокоскоростной автоматизированный процесс сборки, максимальная производительность достигается, когда линейный модуль доставляет лоток в сборочный инструмент с точностью до микрона.

Также важно отметить, что это стабильное движение и точность конечной точки должны быть повторяемы в тысячах циклов движения каждый день. Если для точной настройки позиционирования деталей требуется несколько миллисекунд, эти миллисекунды складываются в часы дополнительного времени производства, что снижает производительность и потенциально увеличивает затраты и влияет на графики поставок.

Для достижения этих целей обязательно рассмотрите основные характеристики дизайна, материалов, конструкции и функциональных возможностей высокопроизводительных прецизионных линейных модулей.

Материалы конструкции
Конструкция корпуса модуля и материалы, из которых он изготовлен, являются критическими факторами, которые могут определять долгосрочную точность и повторяемость.

В мире линейных модулей алюминий или сталь чаще всего используются для создания корпусов или «профилей». Алюминиевые корпуса обычно используются в более стандартных линейных модулях, поскольку их можно экономически эффективно экструдировать для удовлетворения более широкого диапазона размеров и длин модулей.

Однако важно учитывать прецизионные линейные модули, изготовленные с использованием стальных обработанных корпусов. Такие корпуса обычно демонстрируют гораздо меньшую модульную эластичность и отклонение от желаемого пути перемещения по сравнению с модулями на основе алюминия (которые также очень стабильны, но просто не на том уровне, который могут поддерживать стальные корпуса).

Модульная эластичность заставляет модуль принимать форму рамы машины, к которой он прикреплен. В случае экструдированного алюминиевого корпуса, если есть какое-то отклонение — например, скручивание или изгиб в месте крепления модуля — он может отразить это отклонение.

Поскольку прецизионные линейные модули имеют обработанные стальные корпуса, такого рода отклонения предотвращаются, что обеспечивает очень высокую плоскостность или прямолинейность хода. Это способствует снижению вибрации, точности конечной точки и повторяемости местоположения. Кроме того, ищите модули, которые имеют обработанную опорную кромку с интегрированными направляющими дорожками на корпусе. Некоторые компании даже позволяют пользователю указывать, с какой стороны находится шлифованная опорная кромка машины для более быстрого монтажа и простого выравнивания.

Правильный выбор размера для правильного применения
Если требуется очень точная работа, обязательно выбирайте компоненты правильного размера для обработки нагрузки. Например, осевая или крутильная нагрузка может потребовать более широких или более мощных компонентов, чем простая радиальная нагрузка. Кроме того, для многих сложных применений в станках, производстве полупроводников и электронике производственные системы относительно небольшие, требующие компактных прецизионных модулей, которые легко помещаются в узкие машинные пространства. Многие поставщики предлагают различные размеры.

Кроме того, важно учитывать другие основные критерии проектирования линейного движения, такие как среда, в которой работает система, угол, под которым устанавливается груз, требуемая скорость, расстояние перемещения и требуемый рабочий цикл. В отрасли это известно как LOSTPED (нагрузка, ориентация, скорость, перемещение, точность, среда и рабочий цикл).

Компоненты движения
Точное и стабильное движение также является продуктом компонентов движения, которые приводят в движение линейный модуль. Для прецизионных линейных модулей шарико-винтовые приводы являются оптимальным решением.

Шариковые винтовые приводы сверхэффективны в преобразовании вращательного движения в линейное. Как элементы механического привода, они могут быть установлены в ориентациях XYZ и выполнять движения с необходимой точностью и повторяемостью.

Шариковые винты с полноконтактными уплотнениями предлагают уникальное сочетание высокой жесткости, высокой точности и достойной скорости, что делает их полезными в самых разных приложениях с прецизионным движением. В частности, их способность выдерживать значительную осевую нагрузку часто делает их лучшим выбором, чем линейные двигатели, особенно в приложениях по резке металла, дерева и камня.

Не менее важна конструкция линейных направляющих в прецизионных модулях. Точность линейных направляющих зависит от многих факторов: правильности рельса, по которому движется каретка или подшипник, дорожек качения внутри подшипника, по которым движутся шарики или ролики, и плоскостности монтажной поверхности рельса.

Одной из наиболее важных областей для оценки является плавность рециркуляции шариков внутри каретки при ее движении по рельсу. Приложения с очень высоким диапазоном точности могут быть неблагоприятно затронуты даже незначительным движением шариков в камере рециркуляции или даже небольшим поворотом рельсовой системы вокруг своей оси.

Любое отклонение или зазор вообще снижает точность, а любая шероховатость в рециркуляции шариков может привести к неточности. Для решения этой проблемы ведущие поставщики линейных модулей используют направляющие, которые оптимизируют рециркуляцию в ключевых точках перехода, обеспечивая чрезвычайно плавное движение последовательно, поскольку шарики циркулируют в дорожках качения подшипника.

Прецизионные линейные модули, включающие в себя как шарико-винтовые передачи, так и оптимизированные линейные направляющие в сочетании со стальными корпусами, обеспечивают многие из ключевых характеристик, необходимых для высокоточных, высокоскоростных автоматизированных систем.

Смазка и герметизация
Независимо от того, насколько хорошо они спроектированы и спроектированы, линейные модули нуждаются в надлежащей смазке на протяжении всего жизненного цикла для поддержания точного и стабильного движения. Один из способов гарантировать, что смазка эффективно интегрирована в общие методы обслуживания системы, — это выбрать прецизионные модули, которые облегчают и удобят смазку модулей на постоянной основе.

Большинство прецизионных модулей доступны с обычной промышленной смазкой для первоначальной смазки. Другие модули имеют выбор для более продвинутых предложений по смазке, например, для удовлетворения требований чистой комнаты или электронной промышленности.

Недавно мы обновили линейку прецизионных модулей, включив в нее более продвинутые стандартные смазочные материалы LSS и LSC для чистых помещений. Также есть возможность подключения к централизованным системам смазки с использованием жидкой смазки. Автоматизированная повторная смазка повышает эксплуатационную надежность, исключая человеческие ошибки при выполнении ручной смазки.

Линейные модули требуют смазки, поскольку у них есть движущиеся части, но движущиеся части могут генерировать крошечные частицы в воздухе, если модуль не герметичен должным образом (смазочные материалы также могут рассеиваться в воздухе). Важно заранее оценить варианты герметизации, предоставляемые поставщиками прецизионных линейных модулей, особенно для чистых помещений или систем автоматизации лабораторий с чувствительными биологическими образцами.

Ищите прецизионную шарико-винтовую гайку и линейную каретку, которая герметизирована с обеих сторон уплотнениями шарико-винтовой сборки. Такая конструкция значительно снижает риск утечки смазочных материалов наружу.

Конфигурация и техническая поддержка
Последний элемент, который следует учитывать при выборе прецизионных линейных модулей, — это уровень технической поддержки, предоставляемой поставщиком, который поможет машиностроителям выбрать, указать, настроить и заказать необходимые им модули.

Выбор поставщика линейного модуля с простыми в использовании пошаговыми онлайн-инструментами для определения размеров и конфигурации может помочь конструкторам машин быстро сконфигурировать и заказать нужные модули при необходимости. Некоторые компании также позволяют выбирать и определять размеры для комбинации механики, двигателя и привода с помощью одного инструмента.

Когда требуется прямая помощь, также имеет смысл работать с поставщиками линейных модулей с большим опытом в технологиях линейного движения. Эти компании предоставляют техническую поддержку от экспертов по линейному движению по телефону, электронной почте или в режиме реального времени с помощью онлайн-чатов. Во многих случаях, когда производители машин не уверены в конкретных требованиях к размерам и производительности своих приложений, эти эксперты решали такие проблемы в прошлом.

Для самых современных систем автоматизации достижение высоких уровней пропускной способности не должно требовать жертвовать качеством ради скорости. Особенно для отраслей и приложений, которым требуется сверхточное линейное движение, транспортировка без вибраций и чрезвычайно высокая точность конечной точки, выбор правильного прецизионного линейного модуля может сыграть решающую роль в производительности, эффективности и качестве производства.