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

Разработчики машин имеют возможность выбирать из множества вариантов при выборе линейных модулей в зависимости от конкретных требований к производству и производительности. Однако существуют отрасли и системы, где точность и аккуратность перемещения являются важнейшим 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 ряда ключевых конструктивных и эксплуатационных характеристик, которые отличают прецизионные линейные модули, может помочь проектировщикам машин и систем выбирать наилучшие продукты, отвечающие требованиям создаваемых ими машин.

Необходимость точного движения
Сверхточное и деликатное перемещение для лазерной резки, автоматизированных систем отбора проб в медицинском испытательном оборудовании или перемещения полупроводниковых пластин через технологическую оснастку требует чрезвычайно стабильного, практически безвибрационного движения. Главная цель — достижение заданной конечной точки с максимальной точностью.

Стабильное движение часто критически важно для защиты чрезвычайно хрупких материалов от повреждений или деградации, вызванных линейным перемещением. Полупроводниковые пластины — прекрасный пример: они чрезвычайно хрупкие, и готовая пластина может содержать чипы стоимостью в миллионы долларов, в зависимости от размера.

Каждая пластина должна пройти сотни технологических этапов, и каждый раз при её перемещении с одного этапа на другой вибрация в линейном модуле может повредить обрабатываемую пластину, снижая её конечные характеристики. Чем меньше вибрации, тем ниже риск.

Точность конечной точки не менее важна для производительности. Если лоток с электронными компонентами перемещается по высокоскоростному автоматизированному процессу сборки, максимальная производительность достигается, когда линейный модуль доставляет лоток в сборочный инструмент с микронной точностью.

Важно также отметить, что эта стабильность движения и точность конечной точки должны быть воспроизводимы на протяжении тысяч циклов движения ежедневно. Если точная настройка позиционирования деталей занимает несколько миллисекунд, эти миллисекунды приводят к дополнительным часам производственного времени, что снижает производительность и потенциально увеличивает затраты, влияя на сроки поставок.

Для достижения этих целей обязательно рассмотрите основные особенности дизайна, материалов, конструкции и функциональности высокопроизводительных прецизионных линейных модулей.

Материалы конструкции
Конструкция корпуса модуля и материалы изготовления являются важнейшими факторами, определяющими долговременную точность и повторяемость.

В мире линейных модулей для изготовления корпусов, или «профилей», чаще всего используются алюминий или сталь. 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 корпусов, обработанных методом механической обработки. Такие корпуса, как правило, демонстрируют гораздо меньшую модульную эластичность и отклонение от заданной траектории перемещения по сравнению с модулями на основе алюминия (которые также очень стабильны, но не настолько, насколько это возможно для стальных корпусов).

Модульная эластичность позволяет модулю принимать форму рамы машины, к которой он крепится. Корпус из экструдированного алюминия может компенсировать любое отклонение, например, перекос или изгиб в месте крепления модуля.

Поскольку прецизионные линейные модули имеют корпуса из обработанной стали, подобные отклонения исключаются, обеспечивая высокую плоскостность и прямолинейность перемещения. Это способствует снижению вибрации, точности определения конечной точки и повторяемости позиционирования. Кроме того, обратите внимание на модули с обработанной базовой кромкой и встроенными направляющими на корпусе. Некоторые компании даже позволяют пользователю указывать, с какой стороны расположена шлифованная базовая кромка, что ускоряет монтаж и упрощает выравнивание.

Правильный выбор размера для правильного применения
Когда требуется очень точная работа, убедитесь, что размер компонентов соответствует нагрузке. Например, осевая или крутильная нагрузка может потребовать более широких или тяжёлых компонентов, чем простая радиальная нагрузка. Кроме того, для многих сложных применений в станкостроении, производстве полупроводников и электроники производственные системы относительно компактны, что требует компактных прецизионных модулей, которые легко помещаются в ограниченное пространство станка. Многие поставщики предлагают компоненты разных размеров.

Кроме того, важно учитывать другие основные критерии проектирования линейного перемещения, такие как среда, в которой работает система, угол установки груза, 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 результатом работы компонентов, приводящих в движение линейный модуль. Для прецизионных линейных модулей шарико-винтовые приводы являются оптимальным решением.

Шарико-винтовые приводы чрезвычайно эффективны при преобразовании вращательного движения в линейное. В качестве механических приводных элементов они могут устанавливаться в осях XYZ и выполнять движения с необходимой точностью и повторяемостью.

Шариковые винтовые передачи с полноконтактными уплотнениями предлагают уникальное сочетание высокой жёсткости, точности и впечатляющей скорости, что делает их пригодными для широкого спектра задач, требующих точного перемещения. В частности, их способность выдерживать значительные осевые нагрузки часто делает их более предпочтительными, чем линейные двигатели, особенно в металлообработке, деревообработке и обработке камня.

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

Одним из наиболее важных аспектов оценки является плавность рециркуляции шариков внутри каретки при её движении по рельсу. На изделиях с очень высокими требованиями к точности может негативно сказаться даже незначительное перемещение шариков в рециркуляционной камере или даже небольшой поворот рельсовой системы вокруг своей оси.

Любое отклонение или зазор снижает точность, а любая неровность в системе рециркуляции шариков может привести к неточности. Для решения этой проблемы ведущие поставщики линейных модулей используют направляющие, которые оптимизируют рециркуляцию в ключевых точках перехода, обеспечивая исключительно плавное и стабильное движение шариков по дорожкам качения подшипника.

Прецизионные линейные модули, в которых используются 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 качественно спроектированы и сконструированы линейные модули, для поддержания точности и стабильности движения им необходима правильная смазка на протяжении всего срока службы. Один из способов обеспечить эффективную интеграцию смазки в общую практику обслуживания системы — это выбрать прецизионные модули, которые обеспечивают простоту и удобство регулярной смазки.

Большинство прецизионных модулей доступны с обычной промышленной смазкой для первоначальной смазки. Другие модули предлагают более сложные варианты смазки, например, для работы в чистых помещениях или в электронной промышленности.

Недавно мы обновили линейку прецизионных модулей, включив в неё более современные смазочные материалы стандарта LSS и LSC для чистых помещений. Также предусмотрена возможность подключения к централизованным системам смазки с использованием жидкой смазки. Автоматизированная система повторной смазки повышает эксплуатационную надёжность, исключая человеческий фактор при ручной смазке.

Линейные модули требуют смазки, поскольку в них есть движущиеся части, которые, однако, могут генерировать мельчайшие частицы в воздухе, если модуль не герметичен (смазочные вещества также могут рассеиваться в воздухе). Важно заранее оценить варианты герметизации, предлагаемые поставщиками прецизионных линейных модулей, особенно для чистых помещений или лабораторных автоматизированных систем с чувствительными биологическими образцами.

Обратите внимание на прецизионную шарико-винтовую передачу с гайкой и линейной кареткой, герметизированную с обеих сторон специальными уплотнениями. Такая конструкция значительно снижает риск утечки смазочных материалов наружу.

Конфигурация и техническая поддержка
Последним элементом, который следует учитывать при выборе прецизионных линейных модулей, является уровень технической поддержки, предоставляемой поставщиком, которая поможет машиностроителям выбрать, указать, настроить и заказать необходимые им модули.

Выбор поставщика линейных модулей с простыми в использовании пошаговыми онлайн-инструментами для подбора и настройки размеров может помочь конструкторам машин быстро подобрать и заказать нужные модули при необходимости. Некоторые компании также позволяют выбирать и определять размеры механических компонентов, двигателей и приводов с помощью одного инструмента.

При необходимости прямой помощи также имеет смысл обратиться к поставщикам линейных модулей с обширным опытом в области технологий линейного перемещения. Эти компании предоставляют техническую поддержку от экспертов в области линейного перемещения по телефону, электронной почте или в режиме реального времени в онлайн-чате. Во многих случаях, когда машиностроители не уверены в конкретных требованиях к размерам и производительности своих систем, эти специалисты, вероятно, уже решали подобные проблемы.

Для самых современных систем автоматизации достижение высокой производительности не должно требовать жертвовать качеством ради скорости. Выбор правильного прецизионного линейного модуля может сыграть решающую роль в производительности, эффективности и качестве производства, особенно в отраслях и приложениях, где требуются сверхточное линейное перемещение, отсутствие вибраций при транспортировке и высочайшая точность в конечных точках.