Готовые к установке линейные модули используются во многих отраслях промышленности для перемещения материалов, изделий и производственных инструментов на самых разных машинах.

У проектировщиков машин есть несколько вариантов выбора линейных модулей в зависимости от конкретных требований к производству и производительности. Но есть некоторые отрасли и системные приложения, где наиболее важным требованием является точное и точное движение.

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

Понимание нескольких ключевых конструктивных и эксплуатационных характеристик, отличающих прецизионные линейные модули, может помочь разработчикам машин и систем выбрать лучшую продукцию, отвечающую требованиям машин, которые они создают.

Необходимость точного движения
Сверхточное и деликатное движение при лазерной резке, автоматизированных системах отбора проб в медицинском испытательном оборудовании или перемещении полупроводниковых пластин через производственный инструмент 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, а готовая пластина может содержать чипы, потенциально стоящие миллионы долларов, в зависимости от размера.

Каждую пластину необходимо транспортировать через сотни этапов процесса, и каждый раз, когда она перемещается с одного этапа на другой, вибрация линейного модуля может повредить пластину в процессе обработки, снижая ее конечную ценность. Чем меньше вибрация, тем ниже риск.

Точность конечной точки не менее важна для повышения производительности. Если лоток с электронными деталями проходит 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 повторяться через тысячи циклов движения каждый день. Если для точной настройки расположения деталей требуется несколько миллисекунд, эти миллисекунды добавляются к часам дополнительного производственного времени, снижая производительность и потенциально увеличивая затраты и влияя на графики поставок.

Для достижения этих целей обязательно учитывайте ключевые дизайн, материалы, конструкцию и функциональность высокопроизводительных прецизионных линейных модулей.

Материалы конструкции
Конструкция корпуса модуля и материалы изготовления являются решающими факторами, которые могут определять долговременную точность и повторяемость.

В мире линейных модулей для создания корпусов или «профилей» чаще всего используется алюминий или сталь. Алюминиевые корпуса обычно используются в более стандартных линейных модулях, поскольку их можно экономично экструдировать для соответствия более широкому диапазону размеров и длин модулей.

Однако важно учитывать прецизионные линейные модули, изготовленные из стальных корпусов. Эти корпуса обычно демонстрируют гораздо меньшую модульную эластичность и отклонение от желаемой траектории движения по сравнению с модулями на основе алюминия (которые также очень стабильны, но просто не на том уровне, который могут выдержать стальные корпуса).

Благодаря модульной эластичности модуль принимает форму рамы машины, на которой он установлен. Если в корпусе из экструдированного алюминия есть какое-либо отклонение (например, перекос или изгиб в месте крепления модуля), это может отразиться на этом отклонении.

Поскольку прецизионные линейные модули имеют обработанные стальные корпуса, такие отклонения предотвращаются, обеспечивая очень высокую плоскостность или прямолинейность хода. Это способствует снижению вибрации, точности конечной точки и повторяемости местоположения. Кроме того, ищите модули, имеющие обработанную опорную кромку со встроенными направляющими на корпусе. Некоторые компании даже позволяют пользователю указать, на какой стороне находится опорная кромка станка, чтобы ускорить монтаж и облегчить выравнивание.

Правильный размер для правильного применения
Если требуется очень точная работа, обязательно выберите компоненты подходящего размера, способные выдержать нагрузку. Например, осевая или крутильная нагрузка может потребовать более широких или более тяжелых компонентов, чем простая радиальная нагрузка. Кроме того, для многих передовых применений в станках, производстве полупроводников и электроники производственные системы относительно малы и требуют компактных прецизионных модулей, которые легко помещаются в ограниченном машинном пространстве. Многие поставщики предлагают разные размеры.

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

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

Шарико-винтовые передачи очень эффективны при преобразовании вращательного движения в линейное. Являясь элементами механического привода, они могут быть установлены в ориентации XYZ и выполнять движения с необходимой точностью и повторяемостью.

Шарико-винтовые пары с полноконтактными уплотнениями предлагают уникальное сочетание высокой жесткости, высокой точности и приемлемой скорости, что делает их полезными в самых разных приложениях, связанных с точным перемещением. В частности, их способность выдерживать значительные осевые нагрузки часто делает их лучшим выбором, чем линейные двигатели, особенно при 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 перемещаются шарики или ролики, а также плоскостности посадочной поверхности рельса.

Одной из наиболее важных областей, требующих оценки, является плавность рециркуляции шариков внутри каретки при их движении по рельсу. На приложения с очень высоким пределом точности может отрицательно повлиять даже незначительное движение шариков в рециркуляционной камере или даже небольшой поворот рельсовой системы вокруг своей оси.

Любое отклонение или зазор снижает точность, а любая неровность при рециркуляции шариков может привести к неточности. Чтобы решить эту проблему, ведущие поставщики линейных модулей включают направляющие, которые оптимизируют рециркуляцию в ключевых точках перехода, обеспечивая чрезвычайно плавное и стабильное движение при движении шариков по дорожкам качения подшипника.

Прецизионные линейные модули, включающие как шарико-винтовые передачи, так и оптимизированные линейные направляющие в сочетании со стальными корпусами, обеспечивают многие ключевые характеристики, необходимые в высокоточных, высокоскоростных автоматизированных системах.

Смазка и уплотнение
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. Одним из способов обеспечить эффективную интеграцию смазки в общую практику обслуживания системы является выбор прецизионных модулей, которые облегчают и удобную смазку модулей на постоянной основе.

Большинство прецизионных модулей доступны с обычной промышленной смазкой для первоначальной смазки. Другие модули имеют возможность выбора более продвинутых смазочных материалов, например, для удовлетворения требований чистых помещений или электронной промышленности.

Недавно мы обновили линейку прецизионных модулей, включив в нее более совершенные смазочные материалы стандарта LSS и LSC для чистых помещений. Также имеется возможность подключения к централизованным системам смазки с использованием жидкой смазки. Автоматическая повторная смазка повышает эксплуатационную надежность, исключая человеческую ошибку при выполнении смазки вручную.

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

Ищите прецизионную гайку шарикового винта и узел линейной каретки, который с обеих сторон уплотнен уплотнениями узла шарикового винта. Такая конструкция существенно снижает риск выхода смазочных материалов наружу.

Настройка и техническая поддержка
Последний элемент, который следует учитывать при выборе прецизионных линейных модулей, — это уровень технической поддержки, предоставляемой поставщиком, чтобы помочь производителям машин выбрать, указать, настроить и заказать необходимые им модули.

Выбор поставщика линейных модулей с простыми в использовании пошаговыми онлайн-инструментами для определения размера и конфигурации может помочь разработчикам машин быстро настроить и заказать нужные модули, когда это необходимо. Некоторые компании также позволяют выбирать и определять размеры комбинации механики, двигателя и привода с помощью одного инструмента.

Когда требуется прямая помощь, также имеет смысл работать с поставщиками линейных модулей, имеющими большой опыт в технологиях линейного перемещения. Эти компании предоставляют техническую поддержку от экспертов в области линейного движения по телефону, электронной почте или через онлайн-чат в режиме реального времени. Во многих случаях, когда производители машин не уверены в конкретных требованиях к размерам и производительности своих приложений, эти эксперты уже решали подобные проблемы в прошлом.

Для самых современных систем автоматизации достижение высокого уровня производительности не должно требовать жертвования качеством ради скорости. Выбор правильного прецизионного линейного модуля может сыграть решающую роль в производительности, эффективности и качестве производства, особенно в отраслях и приложениях, где требуется сверхточное линейное перемещение, транспортировка без вибрации и чрезвычайно высокая точность конечной точки.