Einbaufertige Linearmodule werden branchenübergreifend zum Bewegen von Materialien, Produkten und Produktionswerkzeugen in unterschiedlichsten Maschinen eingesetzt.

Maschinenbauer haben bei der Auswahl von Linearmodulen je nach spezifischen Produktions- und Leistungsanforderungen mehrere Optionen zur Auswahl. Es gibt jedoch einige Branchen und Systemanwendungen, bei denen präzise und genaue Bewegungen die wichtigste Anforderung sind.

Insbesondere Anwendungen wie die Halbleiterherstellung, Laserschneidmaschinen, die Elektronikmontage und Laborautomatisierungssysteme erfordern präzise Linearmodule, die mit extrem hoher Endpunktgenauigkeit und gleichmäßiger Bewegung mit minimaler Vibration während des gesamten Bewegungszyklus arbeiten müssen.

Das Verständnis mehrerer wichtiger Design- und Leistungsmerkmale, die Präzisionslinearmodule auszeichnen, kann Maschinen- und Systemkonstrukteure dabei unterstützen, die besten Produkte auszuwählen, um die Anforderungen der von ihnen gebauten Maschinen zu erfüllen.

Die Notwendigkeit präziser Bewegungen
Ultrapräzise und feinfühlige Bewegungen beim Laserschneiden, automatisierten Probenahmesystemen in medizinischen Prüfgeräten oder beim Transport von Halbleiterwafern durch Fertigungsanlagen erfordern extrem stabile, nahezu vibrationsfreie Bewegungen während der Bewegung. Das Erreichen des Zielpunkts mit höchster Genauigkeit ist das oberste Ziel.

Stabile Bewegung ist oft entscheidend, um extrem zerbrechliche Materialien vor Beschädigungen oder Beeinträchtigungen durch lineare Bewegung zu schützen. Halbleiterwafer sind ein perfektes Beispiel: Sie sind extrem empfindlich, und ein fertiger Wafer kann je nach Größe Chips im Wert von mehreren Millionen Dollar enthalten.

Jeder Wafer muss Hunderte von Prozessschritten durchlaufen. Bei jedem Schritt besteht die Gefahr, dass Vibrationen im Linearmodul den Wafer beschädigen und seinen Endwert mindern. Je weniger Vibrationen, desto geringer das Risiko.

Die Genauigkeit am Endpunkt ist für die Produktivität ebenso entscheidend. Befindet sich ein Tablett mit elektronischen Bauteilen in einem automatisierten Hochgeschwindigkeitsmontageprozess, wird die maximale Durchsatzproduktivität erreicht, wenn das Linearmodul das Tablett mit Mikrometergenauigkeit in das Montagewerkzeug befördert.

Wichtig ist auch, dass diese stabile Bewegungs- und Endpunktgenauigkeit über Tausende von Bewegungszyklen täglich reproduzierbar sein muss. Dauert die Feinabstimmung der Teilepositionierung mehrere Millisekunden, summieren sich diese Millisekunden zu mehreren Stunden zusätzlicher Produktionszeit. Dies reduziert den Durchsatz, kann die Kosten in die Höhe treiben und Liefertermine beeinträchtigen.

Um diese Ziele zu erreichen, müssen Sie unbedingt das Design, die Materialien, die Konstruktion und die Funktionalität der Hochleistungs-Präzisionslinearmodule berücksichtigen.

Baumaterialien
Das Gehäusedesign und die Baumaterialien des Moduls sind entscheidende Faktoren, die die langfristige Genauigkeit und Wiederholbarkeit bestimmen können.

Bei linearen Modulen werden zur Herstellung der Gehäuse bzw. „Profile“ am häufigsten Aluminium oder Stahl verwendet. Aluminiumgehäuse werden häufig in standardmäßigeren linearen Modulen verwendet, da sie kostengünstig extrudiert werden können und so ein breiteres Spektrum an Modulgrößen und -längen abdecken.

Es ist jedoch wichtig, Präzisionslinearmodule mit Stahlgehäusen in Betracht zu ziehen. Diese Gehäuse weisen typischerweise eine deutlich geringere Modulelastizität und Abweichung vom gewünschten Verfahrweg auf als Module auf Aluminiumbasis (die zwar ebenfalls sehr stabil sind, aber einfach nicht das Maß an Stabilität bieten, das Stahlgehäuse aushalten können).

Durch die modulare Elastizität nimmt das Modul die Form des Maschinenrahmens an, an dem es montiert ist. Bei einem Gehäuse aus extrudiertem Aluminium kann es Abweichungen – wie eine Verdrehung oder Biegung an der Befestigungsstelle – reflektieren.

Da Präzisionslinearmodule über bearbeitete Stahlgehäuse verfügen, werden derartige Abweichungen vermieden und eine sehr hohe Ebenheit bzw. Geradlinigkeit des Verfahrwegs gewährleistet. Dies trägt zur Vibrationsreduzierung, Endpunktgenauigkeit und Positionswiederholbarkeit bei. Achten Sie außerdem auf Module mit einer bearbeiteten Referenzkante mit integrierten Führungsschienen am Gehäuse. Manche Hersteller ermöglichen es dem Benutzer sogar, die Seite mit der maschinengeschliffenen Referenzkante festzulegen, um die Montage und Ausrichtung zu beschleunigen.

Die richtige Größe für die richtige Anwendung
Wenn hochpräzise Arbeit erforderlich ist, achten Sie darauf, die richtige Komponentengröße für die Belastung auszuwählen. Axiale oder Torsionsbelastungen können beispielsweise breitere oder schwerere Komponenten erfordern als einfache radiale Belastungen. Darüber hinaus sind die Produktionssysteme für viele anspruchsvolle Anwendungen in Werkzeugmaschinen, der Halbleiterproduktion und der Elektronikfertigung relativ klein und erfordern kompakte Präzisionsmodule, die problemlos in enge Maschinenräume passen. Viele Anbieter bieten unterschiedliche Größen an.

Darüber hinaus ist es wichtig, weitere grundlegende Konstruktionskriterien für lineare Bewegungen zu berücksichtigen, wie etwa die Betriebsumgebung des Systems, den Montagewinkel der Last, die erforderliche Geschwindigkeit, die Verfahrstrecke und den erforderlichen Arbeitszyklus. In der Branche wird dies als LOSTPED (Load, Orientation, Speed, Travel, Precision, Environment und Duty Cycle) bezeichnet.

Bewegungskomponenten
Präzise und stabile Bewegungen sind auch ein Ergebnis der Bewegungskomponenten, die das Linearmodul antreiben. Für präzise Linearmodule bieten Kugelgewindetriebe die optimale Lösung.

Kugelgewindetriebe wandeln Drehbewegungen hocheffizient in Linearbewegungen um. Als mechanische Antriebselemente können sie in XYZ-Richtung eingebaut werden und führen Bewegungen mit der erforderlichen Präzision und Wiederholgenauigkeit aus.

Kugelumlaufspindeln mit Vollkontaktdichtungen bieten eine einzigartige Kombination aus hoher Steifigkeit, hoher Präzision und beachtlicher Geschwindigkeit und eignen sich daher für eine Vielzahl von Präzisionsbewegungsanwendungen. Insbesondere ihre Fähigkeit, erhebliche axiale Belastungen zu bewältigen, macht sie oft zur besseren Wahl als Linearmotoren, insbesondere in der Metall-, Holz- und Steinbearbeitung.

Ebenso wichtig ist die Konstruktion der Linearführungen in Präzisionsmodulen. Die Genauigkeit von Linearführungen hängt von vielen Faktoren ab: der Rundlaufgenauigkeit der Schiene, auf der der Führungswagen oder das Lager läuft, den Laufbahnen im Lager, durch die die Kugeln oder Rollen laufen, und der Ebenheit der Schienenmontagefläche.

Einer der wichtigsten Aspekte ist die Laufruhe der Kugelumlaufbahn im Führungswagen während der Bewegung entlang der Schiene. Anwendungen im äußersten Genauigkeitsbereich können bereits durch kleinste Bewegungen der Kugeln in der Umlaufkammer oder durch eine leichte Drehung des Schienensystems um seine Achse beeinträchtigt werden.

Jede Abweichung oder jedes Spiel verringert die Genauigkeit, und jede Unebenheit im Kugelumlauf kann zu Ungenauigkeiten führen. Um dieses Problem zu lösen, integrieren führende Anbieter von Linearmodulen Führungen, die den Kugelumlauf an wichtigen Übergangspunkten optimieren und so eine gleichmäßige, extrem gleichmäßige Bewegung der Kugeln in den Lagerlaufbahnen gewährleisten.

Präzisionslinearmodule, die sowohl über Kugelumlaufspindeln als auch über optimierte Linearführungen in Kombination mit Stahlgehäusen verfügen, bieten viele der wichtigsten Eigenschaften, die für hochpräzise und schnelle automatisierte Systeme erforderlich sind.

Schmierung und Abdichtung
Unabhängig von der Qualität ihrer Konstruktion und Konstruktion benötigen Linearmodule während ihrer gesamten Lebensdauer eine ordnungsgemäße Schmierung, um eine präzise und stabile Bewegung zu gewährleisten. Eine Möglichkeit, die Schmierung effektiv in die allgemeine Systemwartung zu integrieren, besteht darin, Präzisionsmodule auszuwählen, die eine kontinuierliche Schmierung der Module einfacher und bequemer machen.

Die meisten Präzisionsmodule sind mit herkömmlichem Industrieschmierstoff zur Erstbefettung erhältlich. Andere Module bieten Optionen für erweiterte Schmiermöglichkeiten, beispielsweise für die Anforderungen von Reinräumen oder der Elektronikindustrie.

Wir haben die Produktlinie unserer Präzisionsmodule kürzlich um fortschrittlichere LSS-Standard- und LSC-Reinraumschmierstoffe erweitert. Optional ist auch der Anschluss an Zentralschmieranlagen mit Flüssigfett möglich. Die automatische Nachschmierung erhöht die Betriebssicherheit und schließt menschliche Fehler bei der manuellen Schmierung aus.

Linearmodule benötigen Schmierung, da sie bewegliche Teile haben. Bewegliche Teile können jedoch winzige Partikel in der Luft erzeugen, wenn das Modul nicht richtig abgedichtet ist (auch Schmiermittel selbst können in die Luft gelangen). Es ist wichtig, die Dichtungsoptionen der Anbieter von Präzisionslinearmodulen im Voraus zu prüfen, insbesondere für Reinraumumgebungen oder Laborautomatisierungssysteme mit empfindlichen biologischen Proben.

Achten Sie auf eine Präzisions-Kugelumlaufspindelmutter und einen Linearschlitten, die beidseitig mit Kugelumlaufspindeldichtungen abgedichtet sind. Diese Konstruktion reduziert das Risiko, dass Schmiermittel nach außen austreten, erheblich.

Konfiguration und technischer Support
Ein letztes Element, das bei der Auswahl von Präzisionslinearmodulen zu berücksichtigen ist, ist der Umfang des technischen Supports, den der Lieferant bietet, um Maschinenbauern bei der Auswahl, Spezifizierung, Konfiguration und Bestellung der benötigten Module zu helfen.

Die Wahl eines Linearmodullieferanten mit benutzerfreundlichen, schrittweisen Online-Tools zur Dimensionierung und Konfiguration kann Maschinenbauern helfen, die richtigen Module bei Bedarf schnell zu konfigurieren und zu bestellen. Einige Unternehmen ermöglichen auch die Auswahl und Dimensionierung der Mechanik-, Motor- und Antriebskombination mit einem einzigen Tool.

Wenn direkte Hilfe benötigt wird, ist es sinnvoll, mit Anbietern von Linearmodulen zusammenzuarbeiten, die über umfassende Erfahrung in der Lineartechnik verfügen. Diese Unternehmen bieten technischen Support durch Experten für Lineartechnik per Telefon, E-Mail oder Echtzeit-Online-Chat. In vielen Fällen, in denen Maschinenbauer sich über die spezifischen Größen- und Leistungsanforderungen ihrer Anwendungen nicht sicher sind, haben diese Experten derartige Herausforderungen bereits in der Vergangenheit gelöst.

Bei modernen Automatisierungssystemen sollte das Erreichen eines hohen Durchsatzes nicht zu Lasten der Geschwindigkeit gehen. Insbesondere in Branchen und Anwendungen, die hochpräzise Linearbewegungen, vibrationsfreien Transport und höchste Endpunktgenauigkeit erfordern, kann die Wahl des richtigen Präzisions-Linearmoduls einen entscheidenden Einfluss auf Produktivität, Effizienz und Qualität in der Fertigung haben.