Лінійні модулі

Лінійні модулі - це точний електромеханічний інтегрований девик, який може перетворити обертальний рух у лінійний рух. Лінійні модулі - це інтегрована лінійна система руху, яка інтегрує компоненти передачі, керівництва та приводу в модульні одиниці за допомогою стандартизованої конструкції, що дозволяє точного лінійного управління переміщенням. Лінійні модулі широко використовуються в галузі автоматизації і є ефективним рішенням для заміни традиційних децентралізованих лінійних механізмів руху. Основна його особливість полягає у спрощенні процесу проектування обладнання, підвищення точності та стабільності руху, одночасно зменшуючи витрати на встановлення та обслуговування.

Оскільки корпорація THK вперше досягла комерціалізації в Японії в 1980 -х, розробка лінійних модулів пройшла три етапи:

1). Етап механічної передачі (1980-2000): зосереджений навколо кульових гвинтів та ковзаючих путівників

2). Етап Mechatronics (2000-2015): Інтегрована конструкція корпусу двигуна та модуля приводу

3). Інтелектуальна стадія IoT (2015- подарунок): інтелектуальний модуль, що інтегрує датчики та інтерфейси комунікації

До 2023 року глобальний розмір ринку досягне 6,2 мільярда доларів США (за даними Qyresearch), а Китай стане найбільшим ринком виробництва та застосувань, що становить 38%.

1. Основа структура та принцип роботи лінійних модулів

а. Система передачі:

Кульовий гвинт: Діаметр 6-50 мм, ведучий 1-20 мм, рівень точності C3-C7

Синхронний ремінь: поліуретановий матеріал, ширина 10-100 мм, максимальна швидкість 5 м/с

Лінійний двигун: тяга типу беззахиски може досягти 3000n, тоді

б. Система керівництва:

Кульова направляюча рейка: чотири рядкову кульку, номінальне динамічне навантаження 1-50KN

Посібник з роликів: жорсткість збільшена на 3 рази, придатна для важких - митних додатків

Перехресний ролик -направляючий рейка: BI - Напрямка однаково жорстка, використовується для точного вимірювального обладнання

2. Контроль приводу лінійних модулів:

Сервомотор: Специфікація фланця 23-130, поєднана з 17/23-бітним абсолютним кодером

Кроковий двигун: кут кроку 1,8 градусів, підрозділ до 25600 імпульсів/об.

Контроль закритого циклу: повторюваність позиціонування ± 0,005 мм, коливання швидкості<1%

3. Компенсація ключових технічних параметрів лінійних модулів.

4. Інноваційні технологічні прориви в лінійних модулях

а. Гібридна технологія приводу:

Композитний модуль "гвинта+лінійний двигун", розроблений TM, поєднує високу точність (± 1 мкм) та високу швидкість (2 м/с)

Магнітний модуль левітації TM знижує стійкість до тертя на 90%

б. Інтелектуальна система моніторингу:

Інтегрований вібраційний датчик серії ILM THK може передбачити стан зносу свинцевих гвинтів

Розумний модуль Hiwin оснащений компенсацією температури, зменшуючи помилку термічної деформації на 60%

c. Застосування нових матеріалів у лінійних модулях:

Пупер -рейка з вуглецевого волокна (вага зменшується на 40%)

Керамічні кулькові підшипники (життя збільшувалося на 3 рази)

5. Поглиблений аналіз галузевих застосувань лінійних модулів

а. Напівпровідникове виробництво:

Літографічна машина Workbench: Використання повітряних підшипників та лінійних модулів двигуна з точністю позиціонування ± 1 нм

Поводження з вафлями: Модуль 1 класу чистоти, вивільнення частинок<5/ft ³

б. Нові енергетичні акумулятори:

Полярне різання: лінійний модуль у поєднанні з зоровою системою, швидкість різання 120 м/хв

Укладання комірки: зв'язок модуля шести осі, точність укладання ± 0,1 мм

c. Медичне обладнання:

Хірургічний робот: модуль нано -рівня досягає 0,1 градусів спільного контролю

Секвенування генів: 96 -канальний модуль піпетування, потік збільшувався на 50 разів

д. Новий дисплей:

OLED випаровування: Multi - Груповий синхронний контроль, помилка позиціонування<3 μ m

Скляне різання: Система модуля козла з прискоренням 2G

6. Методологія відбору інженерії лінійних модулів

а. Аналіз навантаження: статичне навантаження менше або дорівнює 50% номінальному навантаженню,

Динамічні навантаження потребують обчислення відповідності інерції (коефіцієнт інерції<30:1)

б. Перевірка точності: Розгляньте кліренс назад (<0.05mm) and walking parallelism (<0.02mm/300mm)

Компенсація термічної деформації (0,5 мкм/ град)

c. Розрахунок життя: Формула для тривалості життя кульового гвинта: L 10= (C/P) ^ 3 × 10 ^ 6 обертів на хвилину

Посібник з тривалістю рейки: L =50 × (C/P) ^ (10/3) × 10 ^ 3KM

7. Тенденції розвитку Future лінійних модулів

а. Мініатюризація: модуль нано -рівня (інсульт 50 мм, точність 10 нм)

б. Інтелект: Самогінний модуль, що інтегрує алгоритми AI

c. Зеленування: система приводу відновлення енергії (заощадження 30% енергії)

д. Стандартизація: ISO 18758-2 Міжнародний стандарт прискорює популяризацію

Згідно з прогнозуванням Boston Consulting Group, очікується, що глобальний ринок лінійних модулів до 2028 року перевищить 10 мільярдів доларів, при цьому щорічні темпи зростання в медичних та напівпровідникових секторах залишилися вище 18%. З впровадженням "14 -го п'ятирічного плану" Китаю щодо розробки інтелектуального виробництва, вітчизняні модулі рухаються до рівня точності 0,5 мкм, а швидкість заміни імпорту прискорюється.

Ви можете дивитисяБільше проектівабо відвідайте нашу відеогалереюYouTube:https://www.youtube.com/@tallmanrobotics

Лінійні модулі з кульовим гвинтом для загального середовища від Tallman Robot мають наступні серії:

Свинцевий гвинтовий лінійний модуль для чистого середовища від Tallman Robot має наступну серію TM - S - Cr

Довгий гвинтовий лінійний модуль для загального середовища tm - sl - см

ОбкладинкаВодяний свинцевий гвинт лінійнийМодульTm - sf

Лінійний модуль ременя для загального середовища tm - b - см

Лінійний модуль ременя синхронізації для пилу - Докрова середовище tm - b - cr

Обкладинкаводний ремінь синхронізації лінійнийМодульTm - bf

Європейський модуль ременя пилозахисту TM - EB

Які класифікації лінійних модулів?

Лінійні модулі можна класифікувати на основі розмірів, таких як режим передачі, тип приводу та структурна форма. Різні типи мають суттєві відмінності в продуктивності та застосовних сценаріях. Конкретні класифікації такі:

1. Класифіковано за методом передачі ядра (найпоширеніший метод класифікації)

1). Лінійний модуль для гвинтового приводу

Використовуючи гвинт як компонент перенесення ядра, обертальний рух перетворюється в лінійний рух через маху гвинта та гайки.

Тип підрозділу:

Модуль кульового гвинта: Куля служить проміжним середовищем, з ефективністю передачі 85% -95% та високою точністю (похибка позиціонування менше або дорівнює ± 0,01 мм), придатних для точних сценаріїв, таких як напівпровідникове обладнання та інструменти для тестування.

Модуль Trapezoidal гвинта: передача тертя ковзання, ефективність 20% - 40%, низька вартість і само - блокування (потужність - від антипаві), підходячи для великого навантаження з низьким рівнем швидкості (наприклад, платформи підйому та цивільне обладнання).

Особливості: сильна вантажопідйомність (до декількох тонн), помірна швидкість (як правило, менше або дорівнює 1 м/с) та керована точність.

2). Лінійний модуль синхронного ременя

Складається з синхронного пояса, шківа та направленої рейки, двигун приводить шків до обертання, а синхронний ремінь приводить повзунок рухатись по прямій лінії.

Особливості: Швидка швидкість (до 2 - 5 м/с), довга поїздка (може бути сплайсована до 10 м або більше), менша вартість, ніж гвинтові модулі, але нижча точність (помилка позиціонування ± 0,1-0,5 мм), придатна для високошвидкісного перевозування (наприклад, сортування машин, лазер-ріжучого обладнання).

3). Лінійний привід двигуна лінійного модуля

Без компонентів механічної передачі лінійний рух безпосередньо керується електромагнітною силою статора та ротора.

Особливості: Висока точність (похибка позиціонування менше або дорівнює ± 0,001 мм), велике прискорення (до 50 м/с ²), без зносу, тривалий термін служби, але висока вартість (3 - 5 разів більше, ніж у гвинтових модулів), що вимагає опорної системи охолодження, що підходить для сценаріїв високого кінця, таких як напівпровідники та вимірювання точно.

4). Лінійний модуль для передачі стійки та шестерів

Двигун приводить передачу до обертання, а передача сітає з стійкою для досягнення лінійного руху.

Особливості: Майже нескінченна подорож (стійка може бути сплайсована), сильна вантажопідйомність (підходить для навантажень на рівні тонни), але низька точність (± 0,1-1 мм), що підходить для важкого обладнання (наприклад, вісь перекладу верстатів, велика машина для зберігання).

2. Класифіковано за типом водіння

1). Електричні лінійні модулі

Використання двигунів (сервомоторів, крокові двигуни, постійні двигуна) як потужність та контроль швидкості та положення через електричні сигнали - це основний вибір для промислової автоматизації.

Переваги: ​​сильна керованість, здатна досягти закритого - петлі точного позиціонування та широкої адаптивності.

2). Пневматичні лінійні модулі

Працюючи на стисненому повітрі та керований циліндром для переміщення повзунка, він має просту структуру та низьку вартість.

Недоліки: низька точність (залежна від тиску джерела газу, помилка позиціонування ± 1 - 5 мм), неконтрольована швидкість, придатна для сценаріїв низького класу (наприклад, простих дій натискання та перемикання).

3). Гідравлічні лінійні модулі

Працюючи від гідравлічної олії, вона виводить високу тягу (до десятків тонн) через гідравлічні циліндри, придатні для ультра важких сценаріїв навантаження, таких як металургійне обладнання та важкі машини.

Недоліки: система є складною (вимагає гідравлічних насосів та трубопроводів), схильна до витоку та має високі витрати на обслуговування.

3. Класифіковано за структурною формою

1). Лінійні модулі по одній осі

Одиночний блок лінійного руху, компактна структура, може бути використаний самостійно або об'єднати в систему мульти осі (наприклад, таблицю хрестового слайда XY, структура кісточок XYZ).

Застосування: подача одиничної осі для 3D -принтерів та машин для дасття.

2). Модулі комбінації мульти осі

Кілька лінійних модулів осі поєднуються за допомогою роз'ємів для досягнення планарного (xy) або просторового (xyz) руху, наприклад, декартового координатного робота.

Застосування: багаторічна обробка матеріалів для автоматизованих складальних ліній та керування траєкторією для зварювальних роботів.

3). Вбудовані лінійні модулі

Компоненти передачі, керівництва та водіння є високо інтегрованими, а корпус укладений (із рівнем захисту IP54 або вище), придатним для суворих середовищ (таких як пил та вологові сцени).

Особливості: Простий у встановленні, низьке обслуговування, зазвичай використовується в обробці харчових продуктів та обладнання на свіжому повітрі.

4. Класифіковано за рівнем точності

Рівень точності: точність позиціонування менше або дорівнює ± 0,01 мм, повторна точність позиціонування менше або дорівнює ± 0,005 мм, таких як лінійні модулі двигуна та кулькові гвинтові модулі (рівень C3), що використовуються в напівпровідниковому та оптичному обладнанні.

Промисловий сорт: точність позиціонування ± 0,01-0,1 мм, такі як звичайні модулі кульового гвинта (сорт C5) та синхронні модулі ременя, що використовуються для автоматизованих виробничих ліній та верстатів.

Цивільний ступінь: точність позиціонування, що перевищує або дорівнює ± 0,1 мм, наприклад, трапецієподібні гвинтові модулі та пневматичні модулі, що використовуються в сценаріях низької точності, таких як меблі, двері та вікна.

The core of different classification methods is to match scene requirements: high-precision linear motor or ball screw modules is selected, high-speed long-distance synchronous belt module is selected, heavy-duty gear or hydraulic module is selected, and low-cost pneumatic or trapezoidal screw Вибирається модуль. У практичних додатках для вибору часто поєднуються декілька розмірів класифікаційних лінійних модулів (наприклад, "модуль промислового класу промислового класу".