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#Tendenze
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Cinque fattori chiave per la selezione dei moduli lineari di precisione
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Soddisfare i requisiti delle macchine che stanno costruendo.
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I moduli lineari pronti per l'installazione sono utilizzati in molte industrie diverse per spostare materiali, prodotti e utensili di produzione in un'ampia varietà di macchine.
I progettisti di macchine hanno diverse opzioni tra cui scegliere quando selezionano i moduli lineari, in base a specifici requisiti di produzione e prestazioni. Ma ci sono alcune industrie e applicazioni di sistema in cui il movimento preciso e accurato è il requisito più critico.
In particolare, applicazioni come la produzione di semiconduttori, le macchine utensili per il taglio laser, l'assemblaggio di componenti elettronici e i sistemi di automazione di laboratorio richiedono moduli lineari di precisione che devono operare con una precisione estremamente ridotta del punto finale e una corsa regolare con vibrazioni minime durante tutto il ciclo di movimento.
La comprensione di alcune caratteristiche chiave del design e delle prestazioni che distinguono i moduli lineari di precisione può aiutare i progettisti di macchine e sistemi a selezionare i prodotti migliori per soddisfare i requisiti delle macchine che stanno costruendo.
La necessità di un movimento preciso
Il movimento ultrapreciso e delicato per il taglio laser, i sistemi di campionamento automatico nelle apparecchiature di test medici o lo spostamento di wafer di semiconduttori attraverso uno strumento di fabbricazione richiede un movimento estremamente stabile e quasi privo di vibrazioni durante la corsa. Raggiungere il punto finale desiderato con la massima precisione è l'obiettivo primario.
Il movimento stabile è spesso critico per proteggere materiali estremamente fragili da danni o degrado causati dalla corsa lineare. I wafer dei semiconduttori sono un esempio perfetto: Sono estremamente delicati, e un wafer finito può contenere chip del valore potenziale di milioni di dollari, a seconda delle dimensioni.
Ogni wafer deve essere trasportato attraverso centinaia di fasi del processo, e ogni volta che viene spostato da una fase all'altra, le vibrazioni nel modulo lineare rischiano di danneggiare il wafer in lavorazione, riducendone il valore finale. Minore è la vibrazione, minore è il rischio.
La precisione del punto finale è altrettanto critica ai fini della produttività. Se un vassoio di parti elettroniche si muove attraverso un processo di assemblaggio automatizzato ad alta velocità, la massima produttività viene raggiunta quando il modulo lineare consegna il vassoio nello strumento di assemblaggio con una precisione a livello di micron.
È anche importante notare che questo movimento stabile e la precisione del punto finale devono essere ripetibili attraverso migliaia di cicli di movimento ogni giorno. Se ci vogliono alcuni millisecondi per mettere a punto il posizionamento dei pezzi, quei millisecondi si sommano a ore di tempo di produzione aggiuntivo, riducendo la produttività e potenzialmente gonfiando i costi e incidendo sui tempi di consegna.
Per raggiungere questi obiettivi, assicuratevi di considerare il design, i materiali, la costruzione e la funzionalità chiave che si trovano nei moduli lineari di precisione ad alte prestazioni.
Materiali di costruzione
Il design dell'alloggiamento del modulo e i materiali di costruzione sono fattori critici che possono determinare la precisione e la ripetibilità a lungo termine.
Nel mondo dei moduli lineari, l'alluminio o l'acciaio sono più comunemente usati per creare gli alloggiamenti, o "profili" Gli alloggiamenti in alluminio sono comunemente utilizzati nei moduli lineari più standard poiché possono essere estrusi in modo economico per soddisfare una gamma più ampia di dimensioni e lunghezza del modulo.
Tuttavia, è importante considerare i moduli lineari di precisione prodotti con alloggiamenti in acciaio lavorato. Questi alloggiamenti mostrano tipicamente molta meno elasticità modulare e deviazione dal percorso di viaggio desiderato, rispetto ai moduli a base di alluminio (che sono anche molto stabili, ma semplicemente non al livello che gli alloggiamenti in acciaio possono sostenere).
L'elasticità modulare fa sì che il modulo prenda la forma del telaio della macchina su cui è montato. Con un alloggiamento in alluminio estruso, se c'è qualche deviazione - come una torsione o un arco dove il modulo è attaccato - può riflettere quella deviazione.
Poiché i moduli lineari di precisione sono dotati di alloggiamenti in acciaio lavorato, questo tipo di deviazione viene impedito, garantendo un'elevata planarità o rettilineità della corsa. Questo contribuisce alla riduzione delle vibrazioni, alla precisione dell'endpoint e alla ripetibilità di posizionamento. Inoltre, cercate moduli che abbiano un bordo di riferimento lavorato con tracce di guida integrate sull'alloggiamento. Alcune aziende permettono anche all'utente di specificare quale lato ha il bordo di riferimento lavorato a macchina per un montaggio più veloce e un facile allineamento.
Il giusto dimensionamento per la giusta applicazione
Quando è richiesto un funzionamento molto preciso, assicuratevi di selezionare i componenti delle dimensioni giuste per gestire il carico. Il carico assiale o torsionale, per esempio, può richiedere componenti più larghi o più pesanti del semplice carico radiale. Inoltre, per molte applicazioni avanzate nelle macchine utensili, nella produzione di semiconduttori e nella fabbricazione di elettronica, i sistemi di produzione sono relativamente piccoli e richiedono moduli di precisione compatti che possono facilmente inserirsi in spazi macchina ristretti. Molti fornitori offrono diverse dimensioni.
Inoltre, è importante considerare altri criteri fondamentali di progettazione del movimento lineare, come l'ambiente in cui opera il sistema, l'angolo di montaggio del carico, la velocità richiesta, la distanza di spostamento e il ciclo di lavoro richiesto. Ciò è noto nell'industria come LOSTPED (carico, orientamento, velocità, corsa, precisione, ambiente e ciclo di lavoro).
Componenti del movimento
Un movimento preciso e stabile è anche il prodotto dei componenti di movimento che azionano il modulo lineare. Per i moduli lineari di precisione, le viti a ricircolo di sfere rappresentano la soluzione ottimale.
Le viti a ricircolo di sfere sono ultra-efficienti nel convertire il movimento rotativo in movimento lineare. Come elementi di azionamento meccanico, possono essere installati in orientamenti X-Y-Z ed eseguire movimenti con la precisione e la ripetibilità necessarie.
Le viti a sfera con guarnizioni a contatto pieno offrono una combinazione unica di alta rigidità, alta precisione e velocità rispettabile, rendendole utili in un'ampia varietà di applicazioni di movimento di precisione. In particolare, la loro capacità di gestire un carico assiale sostanziale le rende spesso una scelta migliore dei motori lineari, in particolare nelle applicazioni di taglio del metallo, del legno e della pietra.
Altrettanto importante è il design delle guide lineari nei moduli di precisione. La precisione delle guide lineari dipende da molti fattori: l'esattezza della rotaia su cui viaggia il pattino o il cuscinetto, le piste all'interno del cuscinetto in cui viaggiano le sfere o i rulli e la planarità della superficie di montaggio della rotaia.
Una delle aree più importanti da valutare è la scorrevolezza del ricircolo delle sfere all'interno del pattino mentre viaggia lungo la guida. Le applicazioni all'estremità molto alta dello spettro di precisione possono essere influenzate negativamente da un movimento anche minimo delle sfere nella camera di ricircolo, o anche solo da una leggera rotazione del sistema di guide intorno al suo asse.
Qualsiasi deflessione o gioco riduce la precisione, e qualsiasi rugosità nel ricircolo delle sfere può causare imprecisione. Per risolvere questo problema, i principali fornitori di moduli lineari incorporano guide che ottimizzano il ricircolo nei punti chiave di transizione, fornendo un movimento estremamente fluido in modo costante mentre le sfere circolano nelle piste dei cuscinetti.
I moduli lineari di precisione che presentano sia gruppi di viti a ricircolo di sfere che guide lineari ottimizzate combinate con alloggiamenti in acciaio forniscono molte delle caratteristiche chiave richieste nei sistemi automatizzati di alta precisione e ad alta velocità.
Lubrificazione e sigillatura
Per quanto ben progettati e ingegnerizzati, i moduli lineari hanno bisogno di una lubrificazione adeguata durante il loro ciclo di vita per mantenere un movimento preciso e stabile. Un modo per garantire che la lubrificazione sia efficacemente integrata nelle pratiche generali di manutenzione del sistema è quello di selezionare moduli di precisione che rendano più facile e conveniente la lubrificazione dei moduli su base continua.
La maggior parte dei moduli di precisione sono disponibili con lubrificante industriale convenzionale per l'ingrassaggio iniziale. Altri moduli hanno scelte per offerte di lubrificazione più avanzate - per esempio, per soddisfare i requisiti delle camere bianche o dell'industria elettronica.
Abbiamo recentemente aggiornato la sua linea di moduli di precisione per includere lubrificanti più avanzati LSS standard e LSC per camere bianche. C'è anche un'opzione per connettersi ai sistemi di lubrificazione centrale utilizzando il grasso liquido. La rilubrificazione automatica aumenta l'affidabilità operativa, escludendo l'errore umano quando viene eseguita la lubrificazione manuale.
I moduli lineari richiedono la lubrificazione perché hanno parti in movimento, ma le parti in movimento possono generare piccole particelle sospese nell'aria se il modulo non è adeguatamente sigillato (i lubrificanti stessi possono anche disperdersi nell'aria). È importante valutare in anticipo le opzioni di tenuta fornite dai fornitori di moduli lineari di precisione, in particolare per gli ambienti di camere bianche o i sistemi di automazione di laboratorio con campioni biologici sensibili.
Cercate un gruppo vite a ricircolo di sfere e carrello lineare di precisione che sia sigillato da entrambi i lati con guarnizioni per viti a ricircolo di sfere. Questo design riduce significativamente il rischio di fuoriuscita di lubrificanti all'esterno.
Configurazione e supporto tecnico
Un ultimo elemento da considerare nella scelta dei moduli lineari di precisione è il livello di supporto tecnico disponibile dal fornitore per aiutare i costruttori di macchine a selezionare, specificare, configurare e ordinare i moduli di cui hanno bisogno.
La scelta di un fornitore di moduli lineari con strumenti di dimensionamento e configurazione online passo dopo passo, facili da usare, può aiutare i progettisti di macchine a configurare e ordinare rapidamente i moduli giusti quando necessario. Alcune aziende permettono anche di selezionare e dimensionare la combinazione di meccanica, motore e azionamento con un unico strumento.
Quando è necessario un aiuto diretto, ha anche senso lavorare con fornitori di moduli lineari con una vasta esperienza nelle tecnologie di movimento lineare. Queste aziende forniscono supporto tecnico da parte di esperti di ingegneria del movimento lineare via telefono, e-mail o strumenti di chat online in tempo reale. In molti casi, quando i costruttori di macchine non sono sicuri del dimensionamento specifico e dei requisiti prestazionali delle loro applicazioni, questi esperti hanno già risolto questo tipo di problemi in passato.
Per i sistemi di automazione più avanzati di oggi, raggiungere alti livelli di produttività non dovrebbe richiedere di sacrificare la qualità per la velocità. Soprattutto per le industrie e le applicazioni che hanno bisogno di un movimento lineare ultrapreciso, di un trasporto privo di vibrazioni e di una precisione estremamente ridotta del punto finale, la scelta del giusto modulo lineare di precisione può giocare un ruolo fondamentale nella produttività, nell'efficienza e nella qualità della produzione.