Как выбрать линейный модуль в зависимости от вашего применения

Выбор правильноголинейный модульЭто не просто вопрос выбора наибольшей полезной нагрузки, максимальной скорости или максимальной точности позиционирования из каталога продукции. Надежное решение для линейного перемещения должно соответствовать фактическим условиям эксплуатации машины, включая тип применения, подвижную нагрузку, ход, скорость, ускорение, требования к позиционированию, направление установки, условия окружающей среды, рабочий цикл, срок службы, систему управления и бюджет.

Алинейный модульслишком маленький размер может пострадать от чрезмерной вибрации, недостаточной тяги, плохой точности, преждевременного износа или деформации конструкции. Неоправданно большой модуль может увеличить стоимость оборудования, подвижную массу, мощность двигателя, пространство для установки и сложность управления, не создавая при этом практических преимуществ.

Правильный процесс выбора начинается с понимания того, что должна делать машина. Инженеры должны сначала проанализировать применение и цикл движения, затем рассчитать механические требования, сравнить подходящие методы привода, проверить условия окружающей среды и безопасности и, наконец, оценить общую стоимость системы.

В этом руководстве объясняетсякак выбрать линейный модульв соответствии с требованиями приложения и обеспечивает практический рабочий процесс для промышленной автоматизации, оборудования с ЧПУ, систем захвата и размещения, упаковочного оборудования, инспекционного оборудования, систем дозирования, производства полупроводников, производства аккумуляторов и других приложений управления движением.

Что такое линейный модуль?

Линейный модуль — это интегрированный узел линейного перемещения, который обычно сочетает в себе структурную основу, направляющую систему, подвижную каретку, приводной механизм, интерфейс двигателя, опорные подшипники и дополнительные датчики или защитные компоненты.

Модуль преобразует вращение двигателя или электромагнитную силу в контролируемое линейное движение. В зависимости от конструкции привода может использоваться шариковый винт, зубчатый ремень, реечная передача, линейный двигатель или ходовой винт.

Подвижная каретка поддерживает полезную нагрузку и перемещается по одной или нескольким линейным направляющим. Направляющая система контролирует направление движения и противостоит радиальным нагрузкам и моментам, в то время как приводной механизм обеспечивает тягу и определяет многие характеристики скорости, хода, точности и технического обслуживания модуля.

Почему важен выбор на основе приложения

Две машины могут использовать линейные модули одинакового размера, но требуют совершенно разных внутренних структур.

Прецизионная система контроля может требовать стабильности на низкой скорости, высокой повторяемости, минимального люфта и жесткого шарико-винтового привода. Упаковочной машине может потребоваться высокое ускорение, большой ход и быстрое перемещение от точки к точке, что делает модуль с ременным приводом более подходящим.

Для длинноходового портала для тяжелых грузов может потребоваться реечный привод, а для полупроводниковой системы позиционирования может потребоваться модуль линейного двигателя с обратной связью от энкодера и компоненты, совместимые с чистыми помещениями.

Поэтому выбор линейного модуля следует начинать с области применения, а не с конкретной модели продукта.

Рабочий процесс выбора линейного модуля

1. Определите приложение и задачу перемещения
2. Подтвердите эффективный ход и пространство для установки.
3. Рассчитайте общую движущую нагрузку
4. Рассчитать тягу и требования к двигателю
5. Подтвердите скорость, ускорение и время цикла.
6. Определить требования к точности и повторяемости
7. Рассчитать моменты тангажа, рыскания и крена
8. Подтвердите ориентацию установки
9. Оценка экологических и защитных требований
10. Выберите подходящий метод привода
11. Проверьте рабочий цикл и ожидаемый срок службы.
12. Проверьте двигатель, контроллер, датчики и защитные устройства.
13. Сравните общую стоимость и требования к техническому обслуживанию.
14. Провести окончательную техническую проверку

Шаг 1. Анализ приложения

Первым шагом выбора является определение того, какие задачи должен выполнять линейный модуль. Приложение определяет, какие характеристики производительности наиболее важны.

Вопросы, которые следует задать во время анализа приложения

• Какой объект или инструмент будет перемещать модуль?
• Является ли движение преимущественно транспортировкой, позиционированием, обработкой, подъемом, нажатием или сканированием?
• Каретка останавливается на нескольких позициях или движется по непрерывному пути?
• Ось установлена ​​горизонтально, вертикально, сбоку, перевернуто или под углом?
• Создает ли нагрузка внешние силы резания, сжатия, трения или вставки?
• Как часто перемещается ось?
• Как долго оборудование должно работать каждый день?
• Будет ли ось использоваться независимо или как часть многоосной системы?
• Содержит ли окружающая среда пыль, масло, влагу, стружку, химикаты или ограничения по чистоте помещений?
• Какие риски отказа являются неприемлемыми?

Транспортные приложения

Транспортные приложения перемещают продукты, приспособления, поддоны или инструменты между позициями. Типичные примеры включают упаковку, сортировку, погрузку, разгрузку, передачу материалов и автоматизацию логистики.

В этих приложениях часто приоритет отдается высокой скорости, ускорению, длинному ходу и короткому времени цикла. Часто подходят модули с ременным или реечным приводом.

Приложения точного позиционирования

Приложения точного позиционирования включают проверку, измерение, оптическое выравнивание, электронную сборку, обработку полупроводников и прецизионное дозирование.

Эти приложения обычно требуют высокой повторяемости, низкого люфта, стабильного движения на низкой скорости и высокой жесткости конструкции. Обычно предпочтительны модули с шарико-винтовой парой или линейным двигателем.

Обработка приложений

Технологические приложения выполняют резку, сверление, дозировку, сварку, лазерную обработку, тестирование, прессование или контролируемую установку во время движения или стоянки каретки.

Модуль должен противостоять внешним силам и сохранять стабильность позиционирования. Особенно важны жесткость привода, направляющая способность, жесткость профиля и направление действующей силы.

Применение вертикального подъема

Вертикальные оси должны преодолевать силу тяжести и надежно удерживать нагрузку при остановке или потере мощности. Выбор должен включать тормозную способность двигателя, противовес, коэффициент безопасности и меры по предотвращению падения.

Модули ШВПобычно используются, когда требуется высокая жесткость и контролируемое позиционирование. Модули с ременным приводом могут использоваться для высокоскоростного подъема с длинным ходом, если включены соответствующие тормоза и системы безопасности.

Шаг 2. Подтвердите эффективный ход

Эффективный ход — это фактический рабочий ход, необходимый для применения. Не следует путать ее с общей длиной линейного модуля.

Требуемый ход должен включать расстояние между рабочими положениями, размеры изделия, зазор между приспособлениями, пространство для ускорения и замедления, положения датчиков, механические конечные пределы и доступ для обслуживания.

Рекомендации по расчету хода

• Расстояние между первым и последним рабочим положением
• Длина или ширина заготовки
• Вылет инструмента
• Безопасный зазор
• Исходное и предельное положение датчика
• Зоны ускорения и замедления
• Механический резерв на обоих концах
• Будущее расширение оборудования

Выбор модуля с недостаточным ходом может помешать машине достичь всех необходимых положений. Выбор более длинного модуля увеличивает стоимость, длину конструкции, время перемещения и пространство для установки.

Шаг 3. Рассчитайте общую движущую нагрузку

Перемещаемая нагрузка включает в себя не только перевозимый продукт. Все компоненты, установленные на движущейся каретке, должны быть включены в комплект поставки.

Общая движущая нагрузка может включать

• Заготовка или изделие
• Крепление или захват
• Передвижная платформа
• Серводвигатель установлен на другой оси
• Камера, датчик, лазерная головка или дозирующий клапан
• Кабельный транспортер и движущиеся кабели
• Вакуумные компоненты и воздушные трубки
• Защитные крышки или кронштейны
• Дополнительные оси движения

Общая движущаяся масса должна включать разумный инженерный запас, но чрезмерные факторы безопасности могут привести к созданию неоправданно больших и дорогих систем.

Статическая нагрузка против динамической нагрузки

Статическая нагрузка означает вес, выдерживаемый при неподвижной каретке. Динамическая нагрузка включает силы, возникающие во время ускорения, замедления, изменения направления, вибрации и удара.

Модуль, способный выдержать статический вес, может оказаться непригодным, если высокое ускорение создает чрезмерную нагрузку на направляющую, винт, ремень, подшипник или двигатель.

Шаг 4: Рассчитайте необходимую тягу

Тяга — это линейная сила, необходимая для ускорения груза, преодоления трения, подъема груза и сопротивления внешним технологическим силам.

Для горизонтального движения требуемая тяга обычно включает в себя силу ускорения, сопротивление трения и внешнюю технологическую силу.

Для вертикального движения также необходимо учитывать гравитацию.

Базовое соотношение горизонтальной тяги

Требуемую горизонтальную тягу можно оценить как:

Требуемая тяга = сила ускорения + сопротивление трения + внешняя сила.

Сила ускорения зависит от общей движущейся массы и ускорения:

Сила ускорения = движущаяся масса × ускорение

Базовое соотношение вертикальной тяги

Для вертикального движения вверх:

Требуемая тяга = сила тяжести + сила ускорения + трение + внешняя сила.

При движении вниз сила тяжести способствует движению, но создает дополнительные требования к торможению и удержанию.

Дополнительные силы, которые следует учитывать

• Сила резания или обработки
• Сопротивление нажатию или вставке
• Кабельный транспортер
• Трение уплотнения
• Сопротивление вакуумного шланга
• Компонент силы тяжести с наклонной осью
• Ударные и ударные нагрузки
• Устойчивость к перекосу

Выбранный модуль должен обеспечивать достаточную непрерывную и пиковую тягу, не превышая ограничений двигателя, трансмиссии, подшипников или конструкции.

Шаг 5: Определите требования к скорости

Требования к скорости должны основываться на фактическом цикле движения, а не на максимально возможной скорости движения.

Подтвердите следующие параметры скорости

• Нормальная рабочая скорость
• Максимальная скорость движения
• Время ускорения
• Время замедления
• Расстояние путешествия
• Время стабилизации после остановки
• Скорость процесса во время обработки или контроля
• Количество циклов в минуту

Очень высокая максимальная скорость может принести мало пользы, если ход слишком короток для того, чтобы ось могла достичь этой скорости. В системах с коротким ходом ускорение и замедление обычно оказывают большее влияние на время цикла.

Высокоскоростные приложения

Ремень ГРМ и модули линейного двигателя обычно выбираются для высокоскоростных применений. Модули с ременным приводом представляют собой экономичное решение для передачи с длинным ходом, а модули с линейным двигателем обеспечивают высокое ускорение и быстрый отклик.

Прецизионные приложения со средней скоростью

Модули шариковых винтов подходят, когда контролируемое движение, жесткость и точность важнее максимальной скорости.

Приложения с длинным ходом

Для очень длинных ходов ременная передача, реечная передача или линейный двигатель могут быть более практичными, чем вращающийся ШВП, из-за критической скорости, вибрации и отклонения винта.

Шаг 6: Определите ускорение и время цикла

Ускорение определяет, насколько быстро нагрузка достигает рабочей скорости. Это сильно влияет на крутящий момент двигателя, структурную вибрацию, натяжение ремня, нагрузку на винт, нагрузку на подшипник и время стабилизации.

Высокое ускорение может сократить время цикла, но также может увеличить перерегулирование, вибрацию, нагрузку на компоненты и требования к техническому обслуживанию.

Анализ цикла движения должен включать

• Исходное положение
• Фаза ускорения
• Фаза постоянной скорости
• Фаза замедления
• Время урегулирования
• Время задержки процесса
• Возвратное движение
• Всего циклов в минуту

Реалистичный профиль движения более полезен, чем одно значение максимальной скорости. Инженеры должны подтвердить, может ли выбранный модуль поддерживать требуемый цикл непрерывно, не перегреваясь.

Шаг 7: Определите требования к точности

Требования к точности должны быть определены тщательно, поскольку точность позиционирования, повторяемость, разрешение, люфт и прямолинейность — это разные параметры.

Точность позиционирования

Точность позиционирования характеризует, насколько близко каретка достигает заданного абсолютного положения.

Повторяемость

Повторяемость описывает, насколько последовательно каретка возвращается в одно и то же положение во время повторяющихся циклов.

Разрешение

Разрешение описывает наименьшее движение, которым контроллер и система обратной связи могут управлять или обнаруживать.

Люфт и потерянное движение

Люфт и потеря хода описывают разницу в положении, которая может возникнуть при реверсе направления из-за механического зазора, упругой деформации или податливости трансмиссии.

Прямолинейность и параллельность

Прямолинейность и параллельность описывают геометрическое качество пути каретки относительно опорных поверхностей модуля.

Многие приложения требуют хорошей повторяемости, но не требуют чрезвычайно высокой абсолютной точности позиционирования. Определение чрезмерных требований к точности может значительно увеличить затраты на модуль, двигатель, энкодер, установку, калибровку и техническое обслуживание.

Типичные приоритеты точности в зависимости от применения

Приложение	Основное требование к точности
Передача упаковки	Надежная повторяемость
Выбор и размещение	Повторяемость и стабильность стабилизации
Визуальный осмотр	Точность позиционирования и прямолинейность
Точное дозирование	Точность траектории и устойчивость на низких скоростях
Подача с ЧПУ	Жесткость, точность позиционирования и контроль люфта
Полупроводниковое оборудование	Высокая точность, повторяемость и чистота движения
Сортировочное оборудование	Скорость и надежная повторяемость положения

Шаг 8: Рассчитайте моментные нагрузки

Полезная нагрузка, установленная вдали от центра каретки, создает моментные нагрузки. Эти моменты могут быть более критичными, чем общая масса полезной нагрузки.

Три основных направления момента — это тангаж, рыскание и крен.

Моментная нагрузка зависит от

• вес полезной нагрузки
• Расстояние от центра тяжести груза до каретки
• Вылет инструмента
• Ширина и длина каретки
• Расстояние между направляющими
• Количество направляющих блоков
• Направление ускорения
• Внешние технологические силы

Легкий груз, установленный далеко от каретки, может создать большой момент. Это может привести к неравномерной загрузке направляющих, снижению точности, увеличению трения, вибрации или преждевременному износу.

Способы улучшения моментной способности

• Выбрать модуль большего размера
• Используйте более длинную каретку
• Уменьшить вылет инструмента
• Переместите центр нагрузки ближе к каретке
• Используйте два параллельных модуля
• Добавьте внешние направляющие
• Увеличьте расстояние между точками поддержки.

Шаг 9: Подтвердите ориентацию установки

Ориентация монтажа изменяет силы, действующие на модуль, и может существенно повлиять на грузоподъемность и требования к двигателю.

Горизонтальная установка

В горизонтальном применении модуль в основном преодолевает инерцию, трение и внешнюю технологическую силу. Направляющая система поддерживает вес полезной нагрузки.

Вертикальная установка

При вертикальном применении система привода должна постоянно преодолевать силу тяжести при движении вверх и безопасно контролировать нагрузку при движении вниз.

Может потребоваться тормозной двигатель, противовес, механический замок или устройство для предотвращения падения.

Боковая установка

Боковая установка меняет направление нагрузки, действующей на направляющие блоки, и может снизить допустимую полезную нагрузку или момент.

Инвертированная установка

При перевернутой установке полезная нагрузка размещается под кареткой. Крепежи, коэффициенты безопасности, предварительная нагрузка направляющих, смазка и защита от загрязнения требуют тщательной оценки.

Наклонная установка

Наклонная ось содержит как горизонтальную, так и вертикальную составляющие силы. Составляющая силы тяжести вдоль направления движения должна учитываться в расчетах тяги.

Шаг 10: Выберите метод привода

Метод привода определяет многие рабочие характеристики модуля.

Линейный модуль шариковинтовой передачи

Модули шариковых винтов подходят для применений, требующих высокой точности позиционирования, высокой осевой жесткости, хорошей повторяемости, контролируемого движения на низкой скорости и умеренного хода.

Типичные преимущества

• Высокая точность позиционирования
• Хорошая повторяемость
• Высокая осевая жесткость
• Высокая эффективность передачи
• Подходит для точного сервоуправления.
• Хорошая тяговая способность

Типичные ограничения

• Критические ограничения скорости при длинных ходах
• Требует смазки
• Обычно более высокая стоимость, чем ременная передача.
• Может генерировать шум при высокой скорости вращения.

Линейный модуль ремня ГРМ

Модули ремня ГРМ подходят для длинноходной, высокоскоростной транспортировки и быстрого перемещения от точки к точке.

Типичные преимущества

• Высокая скорость передвижения
• Высокое ускорение
• Подходит для длинных ударов.
• Меньшая движущая инерция
• Относительно простая структура
• Конкурентоспособная стоимость

Типичные ограничения

• Более низкая осевая жесткость
• Эластичность ремня влияет на позиционирование
• Требуется проверка натяжения ремня
• Менее подходит для сильного нажатия.

Линейный модуль реечной передачи

Реечные модулиподходят для дальних поездок, тяжелых грузов, больших портальных систем и осей промышленного транспорта.

Типичные преимущества

• Подходит для очень длинных ходов
• Высокая грузоподъемность и тяговая способность
• Нет ограничения на длинный вращающийся винт.
• Подходит для больших портальных систем.

Типичные ограничения

• Контроль люфта требует тщательного проектирования
• Может потребоваться смазка шестерни
• Шум может быть выше
• Точность зависит от качества стойки и предварительной нагрузки

Модуль линейного двигателя

Модули линейных двигателей подходят для высокоскоростных, высокоскоростных, высокоточных и высокодинамичных приложений.

Типичные преимущества

• Отсутствие люфта механической передачи
• Очень высокое ускорение
• Высокоскоростной
• Реакция прямого привода
• Подходит для точного управления с обратной связью.

Типичные ограничения

• Более высокая первоначальная стоимость
• Требуется обратная связь от линейного энкодера
• Требуется терморегулирование
• Могут потребоваться соображения безопасности, связанные с магнитными силами.

Шаг 11. Оцените операционную среду

Окружающая среда может определить, требуется ли открытый, полузакрытый или полностью закрытый модуль.

Пыль и частицы

Пыль, металлическая стружка, частицы древесины, абразивный порошок и упаковочный мусор могут попасть в направляющие блоки, шариковые гайки, ремни, шкивы и подшипники.

Могут потребоваться защитные крышки, уплотнительные ленты, сильфоны, воздух с положительным давлением или полностью закрытые конструкции.

Масло и охлаждающая жидкость

Масляный туман и охлаждающая жидкость могут повлиять на ремни, уплотнения, смазку, датчики и соединения двигателя. Совместимость материалов должна быть проверена.

Влага и смывка

Влажная среда требует использования устойчивых к коррозии материалов, герметичных двигателей, защищенных датчиков и подходящего дренажа. Стандартные открытые модули обычно непригодны для прямой промывки.

Применение в чистых помещениях

Для модулей чистых помещений может потребоваться смазка с низким содержанием частиц, герметичные направляющие системы, компоненты из нержавеющей стали, вакуумная вытяжка, специальные кабели и материалы с низким уровнем выбросов.

Применение вакуума

Для модулей, совместимых с вакуумом, требуются специальные смазочные материалы, материалы с низким выделением газов, подходящие компоненты двигателя и датчика, а также тщательное термическое проектирование.

Высокая и низкая температура

Температура влияет на вязкость смазки, натяжение ремня, расширение винта, зазор подшипника, уплотнения, производительность двигателя и точность позиционирования.

Коррозионная или химическая среда

Для химического воздействия может потребоваться нержавеющая сталь, специальные покрытия, стойкие ленты, совместимые уплотнения и защитные кожухи.

Шаг 12: Подтвердите уровень защиты

Уровень защиты следует выбирать в соответствии с фактическим воздействием, а не внешним видом.

Модуль с крышкой все равно может пропускать пыль или влагу через отверстие подвижной каретки. Необходимо оценить всю сборку, включая двигатель, датчики, кабели, разъемы и подвижные уплотнения.

Возможные варианты защиты

• Открытая структура
• Верхняя крышка
• Стальная уплотнительная лента
• Полностью закрытый профиль
• Защитный сильфон
• Продувка воздухом положительного давления
• Коррозионностойкие компоненты
• Внешний защитный кожух

Шаг 13: Оцените рабочий цикл

Рабочий цикл описывает, как часто и как долго работает модуль.

Информация о рабочем цикле должна включать

• Часы работы в день
• Циклов в минуту
• Расстояние за цикл
• Частота ускорения и замедления
• Время на максимальной скорости
• Время задержки процесса
• Непрерывная или прерывистая работа
• Ожидаемое годовое расстояние поездки

Для модуля, периодически работающего при высокой нагрузке, может потребоваться конструкция, отличная от модуля, постоянно работающего при умеренной нагрузке.

Среднеквадратичный крутящий момент двигателя, температура винта, усталость ремня, срок службы подшипников, срок службы направляющих, интервал смазки и производительность контроллера должны проверяться с использованием полного рабочего цикла.

Шаг 14: Оцените срок службы

Ожидаемый срок службы должен определяться расстоянием поездки, часами работы или общим количеством циклов.

Срок службы направляющих и шариковых винтов можно оценить по номинальным динамическим нагрузкам, но фактический срок службы зависит от установки, смазки, загрязнения, ударов, вибрации, температуры и технического обслуживания.

Факторы, сокращающие срок службы

• Чрезмерная полезная нагрузка
• Высокая моментная нагрузка
• Недостаточная смазка
• Загрязнение
• Неправильное выравнивание
• Ударная нагрузка
• Чрезмерное ускорение
• Неправильное натяжение ремня
• Эксплуатация за пределами номинальной скорости
• Высокая температура

Шаг 15: Выберите двигатель и привод

Двигатель должен обеспечивать достаточный пиковый и непрерывный крутящий момент для полного цикла движения.

Выбор двигателя должен учитываться

• Требуемая тяга
• Максимальная скорость
• Ускорение
• Инерция нагрузки
• Передаточное число
• Шаг винта или диаметр шкива
• Вертикальная гравитационная нагрузка
• Рабочий цикл
• Требование к тормозу
• Эффективность позиционирования

Сервомотор

Серводвигатели обеспечивают управление с обратной связью, высокую динамическую реакцию, точное позиционирование, контроль крутящего момента и гибкие профили движения.

Шаговый двигатель

Шаговые двигатели могут стать более дешевым решением для приложений с умеренной скоростью и средней точностью. Однако системы с разомкнутым контуром могут потерять положение при перегрузке.

Тормозной двигатель

Тормоз двигателя обычно требуется для вертикальных осей или систем, которые должны сохранять положение во время потери мощности.

Шаг 16. Подтвердите требования к датчику

Для линейных модулей могут потребоваться домашние датчики, датчики положительного и отрицательного пределов, датчики промежуточного положения или внешние линейные энкодеры.

Общие функции датчика

• Обнаружение исходного положения
• Защита в конце путешествия
• Предотвращение перебега
• Подтверждение позиции
• Обнаружение присутствия продукта
• Внешняя обратная связь с обратной связью
• Мониторинг безопасности

Перед заказом необходимо подтвердить места установки датчиков, поскольку некоторые модульные конструкции имеют ограниченное пространство для последующей установки.

Шаг 17: Подумайте о прокладке кабелей

Перемещение кабелей, воздушных трубок, вакуумных шлангов и проводов датчиков может создавать значительное сопротивление и влиять на точность движения.

Кабельный держатель следует выбирать в зависимости от радиуса изгиба, длины хода, ускорения, количества кабелей и места для установки.

Рекомендации по прокладке кабелей

• Радиус изгиба кабеля
• Собственный вес кабельного носителя
• Движущаяся сила сопротивления
• Срок службы гибкого кабеля
• Требования к давлению и вакууму в трубке
• Взаимодействие с соседними структурами
• Требования к чистоте помещения или низкому содержанию частиц

Шаг 18: Оцените требования безопасности

Требования безопасности особенно важны для вертикальных осей, тяжелых грузов, высокоскоростных систем и машин, доступных для операторов.

Возможные меры безопасности

• Моторный тормоз
• Механические концевые упоры
• Положительные и отрицательные датчики предельных значений
• Система аварийной остановки
• Защитный корпус
• Устройство для предотвращения падения
• Предохранительная гайка или механический замок
• Контроль крутящего момента и перегрузки
• Безопасный контроль скорости
• Обнаружение столкновений

Механическая безопасность не должна зависеть только от ограничений программного обеспечения.

Шаг 19: Оцените бюджет и общую стоимость

Самый дешевый модуль не всегда является самым дешевым решением. Общая стоимость включает проектирование, двигатель, контроллер, кронштейны, монтаж, ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание, запасные части, энергопотребление, время простоя и качество продукции.

Общая стоимость может включать

• Цена покупки линейного модуля
• Сервопривод или шаговый двигатель
• Привод и контроллер
• Монтажные кронштейны и рама
• Датчики и кабели
• Кабельный носитель
• Защитная крышка
• Монтажные работы
• Программирование и ввод в эксплуатацию
• Смазка и техническое обслуживание
• Запасные ремни, винты, подшипники или уплотнения.
• Простой производства
• Дефекты продукции, вызванные недостаточной точностью

Для простой транспортировки высокоточный модуль может оказаться ненужным. Недорогой модуль может оказаться дорогим в долгосрочной перспективе, если он вызывает нестабильное позиционирование или частое обслуживание.

Выбор линейного модуля в зависимости от применения

Выбор станка с ЧПУ

Приложения с ЧПУ требуют высокой жесткости, низкого люфта, сильной тяги и стабильного движения подачи. Обычно предпочтительными являются модули шариковых винтовых пар или специальные ступени шариковых винтовых пар.

Важные параметры включают силу резания, жесткость оси, термическую стабильность, точность позиционирования, предварительный натяг направляющей и смазку.

Выбор места и места

Приложения по захвату и размещению требуют короткого времени цикла, быстрого ускорения, надежной повторяемости и малой движущейся массы.

Модули с ременным приводом подходят для высокоскоростной передачи с длинным ходом. Модули шариковых винтов подходят, когда требуется более высокая точность или большая жесткость.

Выбор упаковочной машины

Упаковочное оборудование часто отдает предпочтение скорости, длинному ходу, простоте обслуживания и конкурентоспособной стоимости. Обычно выбираются модули с ременным приводом.

Выбор точного дозирования

Приложения для дозирования требуют точности траектории, плавного движения на низкой скорости, стабильной скорости и минимальной вибрации. Обычно подходят модули с шарико-винтовой парой или линейным двигателем.

Выбор визуального контроля

Системы визуального контроля требуют стабильного позиционирования, низкой вибрации, прямолинейного перемещения и повторяемого выравнивания камеры. Модули шариковых винтов и линейных двигателей являются распространенным выбором.

Выбор полупроводникового оборудования

Полупроводниковое оборудование может требовать высокой точности, совместимости с чистыми помещениями, низкого образования частиц, компактной конструкции и обратной связи с энкодером.

В зависимости от требований к скорости и точности можно использовать шариковый винт, линейный двигатель и модули, предназначенные для чистых помещений.

Выбор производителя аккумуляторов

Оборудование для производства аккумуляторов часто требует высокой скорости, длительного времени работы, контроля за пылью и устойчивости к технологическому загрязнению.

При выборе следует учитывать уплотнение, прокладку кабелей, смазку, частоту циклов и доступ для обслуживания.

Выбор длинноходового портала

Портальные системы с длинным ходом требуют тщательного контроля прямолинейности, синхронизации, распределения нагрузки и жесткости конструкции.

Обычно выбираются модули с ременным или реечным приводом. Для систем с двумя приводами может потребоваться электронная синхронизация гентри.

Выбор вертикальной загрузки и разгрузки

Системы вертикальной загрузки требуют достаточной тяги, тормозной способности, предохранительных устройств и контролируемого замедления.

Модули с шариковыми винтами часто выбираются из соображений точности и жесткости, тогда как ременные модули могут использоваться для высокоскоростного подъема с длинным ходом при соответствующей защите.

Распространенные ошибки выбора линейного модуля

Выбор только по полезной нагрузке

Полезная нагрузка не включает момент, ускорение, внешнюю силу или эффекты рабочего цикла.

Игнорирование центра тяжести

Груз в пределах допустимого веса все же может превышать допустимый момент, если он установлен далеко от каретки.

Совместное использование максимальных значений каталога

Максимальная скорость, максимальная полезная нагрузка, максимальный ход и максимальное ускорение обычно не могут быть достигнуты одновременно.

Путаница между точностью и повторяемостью

Система может последовательно возвращаться в одно и то же положение, сохраняя при этом абсолютную ошибку положения.

Игнорирование качества поверхности установки

Плохая монтажная поверхность может деформировать модуль и снизить точность и срок службы.

Игнорирование сопротивления кабеля

Кабельные держатели и шланги могут создавать значительное сопротивление движению и моментную нагрузку.

Игнорирование защиты окружающей среды

Открытый модуль может преждевременно выйти из строя в пыльной, влажной или абразивной среде.

Предполагая, что шарико-винтовые пары являются самоконтрящимися

Вертикальные оси с шарико-винтовой парой могут иметь обратный ход и требуют тормоза или устройства для предотвращения падения.

Завышенная точность

Ненужная точность увеличивает стоимость продукта и интеграции.

Сравнивая только покупную цену

Следует учитывать полную стоимость системы и срок ее службы.

Контрольный список выбора линейного модуля

• Тип заявки подтвержден
• Эффективный ход подтвержден
• Рассчитана общая движущая нагрузка
• Тяга рассчитана
• Скорость и ускорение подтверждены
• Оценено время цикла
• Определены точность и повторяемость
• Рассчитаны моментные нагрузки
• Ориентация монтажа подтверждена
• Выбран тип привода
• Окружающая среда оценена
• Выбрана структура защиты
• Рабочий цикл подтвержден
• Расчетный срок службы
• Двигатель и тормоз выбраны
• Датчики подтверждены
• Выбран кабельный оператор
• Меры безопасности подтверждены
• Место для установки проверено
• Общая оцененная стоимость

Часто задаваемые вопросы

Каков первый шаг при выборе линейного модуля?

Первым шагом является определение приложения и цикла движения, включая то, что должно двигаться, как далеко оно должно перемещаться, как быстро оно должно двигаться и какая точность или сила требуются.

Какой линейный модуль лучше всего обеспечивает высокую точность?

Модули шариковых винтов и линейных двигателей обычно выбираются для высокоточных приложений. Окончательный выбор зависит от хода, скорости, нагрузки, окружающей среды и бюджета.

Какой линейный модуль лучше всего подходит для высокой скорости?

Ремень ГРМ и модули линейного двигателя обычно обеспечивают максимальную скорость и ускорение.

Какой модуль подходит для длинного хода?

Ремень ГРМ, реечная шестерня и модули линейного двигателя, как правило, больше подходят для длинных ходов, чем обычные модули с шарико-винтовой передачей.

Как выбрать линейный модуль для вертикальной установки?

Рассчитайте гравитационную нагрузку, силу ускорения, тормозную способность, требования к удержанию и меры по предотвращению падения. Не предполагайте, что винт самоблокируется.

Какой коэффициент безопасности следует использовать?

Коэффициент безопасности зависит от неопределенности нагрузки, ударов, рабочего цикла, окружающей среды и последствий отказа. Он должен быть разумным и ориентированным на приложение, а не чрезмерно большим.

Могу ли я выбрать модуль, используя только максимальное значение полезной нагрузки?

Нет. Также необходимо учитывать скорость, ускорение, моментную нагрузку, ход, направление установки, осевое усилие и срок службы.

Какой тип привода наиболее экономически эффективен?

Модули ремня ГРМ часто экономически эффективны для высокоскоростного длинноходного транспорта. Модули шариковых винтов обеспечивают большую ценность, когда точность и жесткость имеют решающее значение.

Все ли линейные модули нуждаются в смазке?

Большинство направляющих систем требуют смазки. Модули с шариковыми винтами также требуют смазки винтов, тогда как ремни обычно не требуют смазки.

Когда следует использовать внешний линейный энкодер?

Внешний энкодер может быть полезен, когда требуется высокая абсолютная точность, необходимо компенсировать погрешность механической передачи или необходима прямая обратная связь по положению каретки.

Заключение

Обучениекак выбрать линейный модультребует большего, чем просто сравнение спецификаций каталога продукции. Правильное решение должно быть выбрано в соответствии со всем приложением.

Начните с определения задачи движения, хода, движущейся нагрузки, тяги, скорости, ускорения, времени цикла, точности, моментной нагрузки, направления установки, окружающей среды, рабочего цикла, срока службы, требований безопасности и бюджета.

Выбирайте модуль ШВП, когда точность, жесткость, стабильность на низких скоростях и тяга являются основными приоритетами. Выберитемодуль ремня ГРМкогда более важны высокая скорость, длинный ход, быстрое ускорение и более низкие первоначальные затраты. Выбирайте модуль с реечным приводом для длинноходовых систем с большими нагрузками и выбирайте модуль с линейным двигателем для высокодинамичных, высокоскоростных и высокоточных приложений.

Лучший линейный модуль – это не модель с наивысшими характеристиками. Это модуль, который надежно обеспечивает требуемую производительность без ненужных затрат, сложности, размера или обслуживания.

Следуя структурированному рабочему процессу выбора на основе приложения, инженеры могут снизить проектные риски, избежать превышения размеров, повысить стабильность оборудования и создать более эффективную и экономичную систему линейного перемещения.