Mòduls lineals

Els mòduls lineals són un Devic integrat electromecànic de precisió que pot convertir el moviment de rotació en moviment lineal. Els mòduls lineals són un sistema de moviment lineal integrat que integra els components de transmissió, orientació i unitat en unitats modulars mitjançant un disseny normalitzat, permetent un control de desplaçament lineal precís. Els mòduls lineals s’utilitzen àmpliament en el camp de l’automatització i són una solució eficient per substituir els mecanismes de moviment lineal descentralitzat tradicionals. La seva característica principal és simplificar el procés de disseny d’equips, millorar la precisió i l’estabilitat del moviment, alhora que redueix els costos d’instal·lació i manteniment.

Des que THK Corporation va aconseguir la comercialització per primera vegada al Japó a la dècada de 1980, el desenvolupament de mòduls lineals ha passat per tres etapes:

1). Etapa de transmissió mecànica (1980-2000): centrat al voltant dels cargols de boles i guies lliscants

2). Etapa de mecatrònica (2000-2015): Disseny integrat del motor i del cos del mòdul

3). Etapa IoT intel·ligent (2015- present): mòdul intel·ligent que integra sensors i interfícies de comunicació

El 2023, la mida del mercat global arribarà a 6.2 mil milions de dòlars americans (segons dades de Qyresearch), i la Xina es va convertir en el major mercat de producció i aplicació, representant el 38%.

1. Estructura bàsica i principi de funcionament dels mòduls lineals

a. Sistema de transmissió:

Cargol de bola: diàmetre 6-50mm, plom 1-20mm, nivell de precisió C3-C7

Cinturó síncron: material de poliuretà, amplada de 10-100 mm, velocitat màxima 5m/s

Motor lineal: l’empenta del tipus sense cor pot arribar a 3000N, mentre que el tipus sense cor pot arribar a 20 kN

b. Sistema d’orientació:

Rail Guia de boles: Estructura de boles de quatre fila, càrrega dinàmica nominal 1-50Kn

Guia de corrons Rail: la rigidesa va augmentar 3 vegades, adequada per a les aplicacions de servei pesades -

Guia de corrons creuats Rail: Bi - Directional igualment rígid, utilitzat per a equips de mesura de precisió

2. Control de la unitat de mòduls lineals:

Servo Motor: especificació de brides 23-130, combinada amb codificador absolut de 17/23 bits

Motor pas a pas: angle de pas de 1,8 graus, subdivisió fins a 25600 polsos/rev

Control de bucle tancat: Repetibilitat de posicionament ± 0,005 mm, fluctuació de velocitat<1%

3. Comparació de paràmetres tècnics clau dels mòduls lineals.

4. Innovatius avenços tecnològics en mòduls lineals

a. Tecnologia de la unitat híbrida:

El mòdul compost de "cargol+motor lineal" desenvolupat per TM combina una alta precisió (± 1 μ m) i alta velocitat (2m/s)

El mòdul de levitació magnètica de TM redueix la resistència a la fricció en un 90%

b. Sistema de control intel·ligent:

El sensor de vibració integrat de la sèrie ILM de THK pot predir l'estat de desgast dels cargols de plom

El mòdul intel·ligent de Hiwin està equipat amb una compensació de temperatura, reduint un 60% l'error de deformació tèrmica

c. Aplicació de nous materials en mòduls lineals:

Ferrocarril de guia de fibra de carboni (pes reduït en un 40%)

Coixinets de boles de ceràmica (la vida augmentava 3 vegades)

5. Anàlisi en profunditat de les aplicacions de la indústria dels mòduls lineals

a. Fabricació de semiconductors:

Treball de màquines de litografia: utilitzant els coixinets d’aire i els mòduls del motor lineal, amb una precisió de posicionament de ± 1nm

Manipulació de les hòsties: mòdul de neteja de la classe 1, alliberament de partícules<5/ft ³

b. Noves bateries energètiques:

Tall polar: mòdul lineal combinat amb el sistema visual, velocitat de tall 120m/min

Apilament de cel·les: enllaç de mòduls de sis eixos, precisió de l’apilament ± 0,1 mm

c. Equipament mèdic:

Robot quirúrgic: el mòdul de nivell nano aconsegueix un control articular de 0,1 graus

Seqüenciació de gens: mòdul de canalització del canal de 96, el flux va augmentar 50 vegades

d. Nova pantalla:

Evaporació OLED: Multi - Mode Control síncron, error de posicionament<3 μ m

Tall de vidre: sistema de mòduls de gantry amb acceleració de 2G

6. Metodologia de la selecció Enginyeria de Mòduls Lineals

a. Anàlisi de càrrega: càrrega estàtica inferior o igual a un 50% de càrrega nominal,

Les càrregues dinàmiques requereixen el càlcul de la coincidència amb inèrcia (relació d’inèrcia<30:1)

b. Verificació de precisió: considereu la autorització de l'esquena (<0.05mm) and walking parallelism (<0.02mm/300mm)

Compensació de deformació tèrmica (0,5 μ m/ grau)

c. Càlcul de la vida: fórmula per a la vida útil del cargol de bola: L 10= (c/p) ^ 3 × 10 ^ 6 revolucions per minut

Guia la vida útil del ferrocarril: l =50 × (c/p) ^ (10/3) × 10 ^ 3km

7. Tendències de desenvolupament de mòduls lineals

a. Miniaturització: mòdul de nivell nano (Stroke 50mm, precisió 10nm)

b. Intel·ligència: mòdul auto -regulador que integra els algoritmes d’AI

c. Greening: sistema de recuperació d'energia (estalvi del 30% d'energia)

d. Estandardització: ISO 18758-2 International Standard accelera la popularització

Segons la predicció de Boston Consulting Group, es preveu que el mercat global del mòdul lineal superi els 10.000 milions de dòlars el 2028, amb les taxes de creixement anuals dels sectors mèdics i semiconductors que queden per sobre del 18%. Amb la implementació del "14è Pla de cinc anys" de la Xina per al desenvolupament de la fabricació intel·ligent, els mòduls domèstics es dirigeixen cap al nivell de precisió de 0,5 μ m i la velocitat de substituir les importacions s'està accelerant.

Us convidem a veureMés projecteso visiteu la nostra galeria de vídeos perYouTube:https://www.youtube.com/@tallmanrobotics

Els mòduls lineals de cargol de boles per a entorns generals de Tallman Robot tenen sèries següents:

Mòdul lineal de cargol de plom per a un entorn net de Tallman Robot té la següent sèrie tm - s - cr

Mòdul lineal de cargol de tir llarg per a entorn general TM - SL - cm

Coberta d’òrgansCargol de plom a prova d'aigua linealMòdulTm - sf

Mòdul lineal de cinturó de sincronització per a entorn general tm - b - cm

Mòdul lineal de cinturó de sincronització per a la pols - entorn de prova tm - b - cr

Coberta d’òrgansCinturó de sincronització a prova de l'aigua linealMòdulTm - bf

Mòdul de cinturó de sincronització europeu a prova de pols tm - eb

Quines són les classificacions dels mòduls lineals?

Els mòduls lineals es poden classificar en funció de dimensions com ara el mode de transmissió, el tipus de unitat i la forma estructural. Diferents tipus tenen diferències significatives en el rendiment i els escenaris aplicables. Les classificacions específiques són les següents:

1. Classificat pel mètode de transmissió bàsica (mètode de classificació més utilitzat)

1). Mòdul lineal per a la unitat de cargol

Utilitzant un cargol com a component de transmissió del nucli, el moviment de rotació es converteix en moviment lineal a través del malla del cargol i la femella.

Tipus de subdivisió:

Mòdul de cargol de bola: la bola serveix de medi intermedi, amb una eficiència de transmissió del 85% -95% i alta precisió (error de posicionament inferior o igual a ± 0,01 mm), adequada per a escenaris de precisió com ara equips de semiconductors i instruments de prova.

Mòdul de cargol trapezoïdal: transmissió de fricció lliscant, eficiència del 20% - 40%, baix cost i auto - bloqueig (Power - fora de la caiguda), adequat per a una càrrega pesada de baixa velocitat (com ara plataformes de vida i equipament civil).

Característiques: capacitat de càrrega forta (fins a diverses tones), velocitat moderada (normalment inferior o igual a 1m/s) i precisió controlable.

2). Mòdul lineal de la unitat de cinturó síncron

Composat per un cinturó, politja i guia síncrona, el motor condueix la politja a girar i el cinturó síncron condueix el control lliscant per moure's en línia recta.

Característiques: velocitat ràpida (fins a 2 - 5m/s), viatges llargs (es pot empalmar fins a 10 m o més), un cost inferior als mòduls de cargol, però menor precisió (error de posicionament ± 0,1-0,5 mm), adequat per a transmissió d'alta velocitat (com ara màquines de classificació, equips de tall làser).

3). Mòdul lineal de tracció lineal

Sense components de transmissió mecànica, el moviment lineal és directament impulsat per la força electromagnètica de l'estator i el rotor.

Característiques: alta precisió (error de posicionament inferior o igual a ± 0,001 mm), gran acceleració (fins a 50m/s ²), sense desgast, vida de servei llarga, però un cost elevat (3 - 5 vegades que els mòduls de cargol), requerint un sistema de refrigeració de suport, adequat per a escenaris de gamma alta com ara semiconductors i mesura de precisió.

4). Mòdul lineal per a la transmissió de bastidors i pinyons

El motor condueix l’engranatge per girar i l’engranatge es mou amb el bastidor per aconseguir un moviment lineal.

Característiques: viatges gairebé infinits (es pot empalmar el cremallera), una capacitat de càrrega forta (adequada per a càrregues de nivell de tona), però baixa precisió (± 0,1-1mm), adequada per a equips pesats (com ara eix de traducció a màquines-eina, gran maquinària d’emmagatzematge).

2. classificat per tipus de potència de conducció

1). Mòduls lineals elèctrics

L'ús de motors (servo motors, motors pas a pas, motors de corrent continu) com a potència i la velocitat de control i la posició a través de senyals elèctrics és l'opció principal per a l'automatització industrial.

Avantatges: controlabilitat forta, capaç d’aconseguir tancament - posicionament precís del bucle i àmplia adaptabilitat.

2). Mòduls lineals pneumàtics

Alimentat per l’aire comprimit i impulsat per un cilindre per moure el control lliscant, té una estructura senzilla i un baix cost.

Desavantatges: baixa precisió (depenent de la pressió de la font de gas, error de posicionament ± 1 - 5mm), velocitat incontrolable, adequada per a escenaris de gamma baixa (com ara accions de push i commutador simples).

3). Mòduls lineals hidràulics

Alimentat per oli hidràulic, produeix una elevada empenta (fins a desenes de tones) a través de cilindres hidràulics, adequats per a escenaris de càrrega ultra pesada com ara equips metal·lúrgics i maquinària pesada.

Desavantatges: el sistema és complex (requereix bombes hidràuliques i canonades), propens a fuites i té elevats costos de manteniment.

3. classificat per forma estructural

1). Mòduls lineals d'un sol eix

La unitat de moviment lineal únic, l'estructura compacta, es pot utilitzar sola o combinar -se en un sistema de múltiples eixos (com ara la taula de diapositives de creu XY, l'estructura de gantry xyz).

Aplicació: pinso d'un sol eix per a impressores 3D i màquines de distribució.

2). Mòduls de combinació de múltiples eixos

Es combinen múltiples mòduls lineals d’eix mitjançant connectors per aconseguir un moviment pla (XY) o espacial (XYZ), com ara un robot de coordenades cartesianes.

Aplicació: manipulació de materials multies direccional per a línies de muntatge automatitzades i control de trajectòria per a robots de soldadura.

3). Mòduls lineals integrats

La transmissió, l’orientació i els components de conducció estan molt integrades i l’allotjament s’inclou (amb un nivell de protecció d’IP54 o superior), adequat per a entorns durs (com ara pols i escenes humides).

Característiques: Fàcil d'instal·lar, baix manteniment, que s'utilitza habitualment en processament d'aliments i equips a l'aire lliure.

4. Classificat per nivell de precisió

Nivell de precisió: precisió de posicionament inferior o igual a ± 0,01 mm, precisió de posicionament repetida inferior o igual a ± 0,005 mm, com els mòduls del motor lineal i els mòduls de cargol de bola (nivell C3), utilitzats en equips semiconductors i òptics.

Grau industrial: precisió de posicionament ± 0,01-0,1 mm, com els mòduls de cargol ordinari de boles (grau C5) i mòduls de cinturó síncron, utilitzats per a línies de producció automatitzades i màquines-eina.

Grau civil: precisió de posicionament superior o igual a ± 0,1 mm, com ara mòduls de cargol trapezoïdal i mòduls pneumàtics, utilitzats en escenaris de baixa precisió com mobles, portes i finestres.

El nucli de diferents mètodes de classificació és coincidir amb els requisits de l'escena: es selecciona High - Mòduls de cargol lineal o cargol de bol Es selecciona el mòdul de cargol trapezoïdal. En aplicacions pràctiques, sovint es combinen múltiples dimensions de classificació dels mòduls lineals per a la selecció (com ara "mòdul de cargol de boles elèctriques de grau industrial".