מודולים לינאריים

מודולים לינאריים הם דבקה משולבת אלקטרומכנית מדויקת שיכולה להמיר תנועה סיבובית לתנועה ליניארית. מודולים לינאריים הם מערכת תנועה לינארית משולבת המשלבת רכיבי שידור, הנחיות ומניעה ליחידות מודולריות באמצעות תכנון סטנדרטי, המאפשרת בקרת תזוזה לינארית מדויקת. מודולים לינאריים נמצאים בשימוש נרחב בתחום האוטומציה והם פיתרון יעיל להחלפת מנגנוני תנועה לינאריים מסורתיים מבוזרים. תכונת הליבה שלה היא לפשט את תהליך תכנון הציוד, לשפר את דיוק התנועה ויציבות, תוך הפחתת עלויות ההתקנה והתחזוקה.

מאז ש- THK Corporation השיגה לראשונה מסחור ביפן בשנות השמונים, פיתוח מודולים ליניאריים עבר שלושה שלבים:

1). שלב הילוכים מכני (1980-2000): מרוכזים סביב ברגי כדור ומדריכי הזזה

2). שלב Mechatronics (2000-2015): תכנון משולב של מנוע כונן ומודול גוף

3). שלב IoT אינטליגנטי (2015- הווה): מודול אינטליגנטי המשלב חיישנים וממשקי תקשורת

עד שנת 2023, גודל השוק העולמי יגיע ל -6.2 מיליארד דולר אמריקאי (על פי נתוני Qyresearch), כאשר סין תהפוך לשוק הייצור והיישומים הגדול ביותר, המהווה 38%.

1. מבנה ליבה ועקרון עבודה של מודולים לינאריים

א. מערכת הילוכים:

בורג כדור: קוטר 6-50 מ"מ, עופרת 1-20 מ"מ, רמת דיוק C3-C7

חגורה סינכרונית: חומר פוליאוריטן, רוחב 10-100 מ"מ, מהירות מקסימאלית 5 מ '/שניות

מנוע לינארי: דחף הסוג הבלתי -לא יכול להגיע ל 3000N, ואילו הסוג הבלתי נלאה יכול להגיע ל -20KN

ב. מערכת הדרכה:

מעקה מדריך הכדור: מבנה כדור ארבע שורות, עומס דינמי מדורג 1-50KN

רכבת מדריך הרים: קשיחות גדלה 3 פעמים, מתאימה ליישומי חובה- כבדים

רכבת מדריך גלילה חוצה: BI - כיוונית נוקשה באותה מידה, המשמשת לציוד מדידת דיוק

2. בקרת כונן במודולים לינאריים:

מנוע סרוו: מפרט אוגן 23-130, בשילוב עם מקודד מוחלט של 17/23 סיביות

מנוע צעד: זווית צעד של 1.8 מעלות, חלוקת משנה עד 25600 קטניות/Rev

בקרת לולאה סגורה: מיקום החזרה על יכולת החזרה ± 0.005 מ"מ, תנודת מהירות<1%

3. השוואה של פרמטרים טכניים מרכזיים של מודולים לינאריים.

4. פריצות דרך טכנולוגיות חדשניות במודולים לינאריים

א. טכנולוגיית כונן היברידי:

המודול המורכב של "בורג+מנוע ליניארי" שפותח על ידי TM משלב דיוק גבוה (± 1 מיקרומטר) ומהירות גבוהה (2 מ '/שניות)

מודול הריחוף המגנטי של TM מפחית את עמידות החיכוך ב- 90%

ב. מערכת ניטור חכמה:

חיישן הרטט המשולב של סדרת ILM של THK יכול לחזות את מצב הבלאי של ברגי עופרת

המודול החכם של היווין מצויד בפיצוי טמפרטורה, ומפחית את שגיאת העיוות התרמית ב- 60%

ג. יישום חומרים חדשים במודולים לינאריים:

מעקה מדריך סיבי פחמן (המשקל מופחת ב- 40%)

מיסבי כדור קרמיקה (החיים גדלו 3 פעמים)

5. ניתוח מעמיק של יישומים בתעשייה של מודולים לינאריים

א. ייצור מוליכים למחצה:

ספסל עבודה של מכונת ליטוגרפיה: שימוש במיסבי אוויר ומודולי מנוע ליניאריים, עם דיוק מיקום של ± 1nm

טיפול בגלישה: מודול ניקיון 1, שחרור חלקיקים<5/ft ³

ב. סוללות אנרגיה חדשות:

חיתוך קוטב: מודול לינארי בשילוב מערכת חזותית, מהירות חיתוך 120 מ '/דקה

ערימת תאים: שישה קישור מודול ציר, דיוק ערמה ± 0.1 מ"מ

ג. ציוד רפואי:

רובוט כירורגי: מודול ברמת ננו משיג 0.1 מעלות בקרת מפרקים

רצף גנים: 96 מודול פיפט ערוצים, שטף גדל ב 50 פעמים

ד. תצוגה חדשה:

אידוי OLED: Multi - בקרה סינכרונית בקבוצת המצב, שגיאת מיקום<3 μ m

חיתוך זכוכית: מערכת מודול גנטרי עם תאוצה של 2 גרם

6. מתודולוגיה של הנדסת בחירה של מודולים לינאריים

א. ניתוח עומס: עומס סטטי פחות או שווה לעומס מדורג של 50%,

עומסים דינמיים דורשים חישוב התאמת אינרציה (יחס אינרציה<30:1)

ב. אימות דיוק: שקול פינוי גב (<0.05mm) and walking parallelism (<0.02mm/300mm)

פיצוי עיוות תרמי (0.5 מיקרומטר/ תואר)

ג. חישוב חיים: נוסחה לתוחלת החיים של בורג הכדור: l 10= (c/p) ^ 3 × 10 ^ 6 סיבובים לדקה

מדריך תוחלת חיים של מעקה: l =50 × (c/p) ^ (10/3) × 10 ^ 3 ק"מ

7. מגמות פיתוח עמותות של מודולים לינאריים

א. מיניאטוריזציה: מודול ברמת ננו (שבץ 50 מ"מ, דיוק 10 ננומטר)

ב. אינטליגנציה: מודול ויסות עצמי בשילוב אלגוריתמי AI

ג. ירוק: מערכת כונן התאוששות אנרגיה (חסכון של 30% אנרגיה)

ד. סטנדרטיזציה: ISO 18758-2 תקן בינלאומי מאיץ את הפופולריזציה

על פי התחזית של קבוצת הקונסרטון בוסטון, שוק המודולים הליניאריים העולמיים צפוי לעלות על 10 מיליארד דולר עד שנת 2028, עם שיעורי הצמיחה השנתיים בענפי הרפואה והמוליכים למחצה שנותרו מעל 18%. עם יישום "תוכנית החמש השנים ה -14" של סין לפיתוח ייצור אינטליגנטי, מודולים מקומיים מתקדמים לעבר שכבת הדיוק של 0.5 מיקרומטר, ומהירות החלפת היבוא מואצת.

אתם מוזמנים לצפותפרויקטים נוספיםאו לבקר בגלריית הווידיאו שלנו על ידיYouTube:https://www.youtube.com/@tallmanrobotics

מודולים לינאריים של בורג הכדור לסביבה כללית מרובוט טאלמן יש סדרות הבאות:

מודול ליניארי של בורג עופרת לסביבה נקייה מ- Tallman Robot יש סדרה הבאה TM - S - CR

שבץ שבץ מוחי ארוך מודול לינארי לסביבה כללית TM - SL - ס"מ

כיסוי איבריםהוכחת מים בורג ליניארימודולTm - sf

מודול ליניארי לחגורת תזמון לסביבה כללית TM - B - ס"מ

חגורת תזמון מודול ליניארי לאבק - סביבת הוכחה tm - b - cr

כיסוי איבריםחגורת תזמון הוכחת מים ליניאריתמודולTm - bf

מודול חגורת תזמון אטום אבק אטום אירופאי TM - EB

מהם הסיווגים של מודולים לינאריים?

ניתן לסווג מודולים לינאריים על פי מידות כמו מצב העברה, סוג כונן וצורה מבנית. לסוגים שונים יש הבדלים משמעותיים בביצועים ותרחישים ישימים. הסיווגים הספציפיים הם כדלקמן:

1. מסווג בשיטת העברת ליבה (שיטת סיווג נפוצה ביותר)

1). מודול ליניארי לכונן בורג

בעזרת בורג כרכיב העברת הליבה, תנועה סיבובית מומרת לתנועה ליניארית דרך רזן הבורג והאגוז.

סוג חלוקת משנה:

מודול בורג הכדור: הכדור משמש כמדיום ביניים, עם יעילות הילוכים של 85% -95% ודיוק גבוה (שגיאת מיקום פחות או שווה ל- ± 0.01 מ"מ), המתאימה לתרחישים מדויקים כמו ציוד מוליכים למחצה ומכשירי בדיקה.

מודול בורג טרפזואידי: העברת חיכוך הזזה, יעילות של 20% - 40%, עלות נמוכה ועצמי - נעילה (כוח - הנפילה נגד נפילה), המתאימה לעומס כבד נמוך (כגון הרמה וציוד אזרחי).

תכונות: יכולת עומס חזקה (עד מספר טון), מהירות בינונית (בדרך כלל פחות או שווה ל -1 מ '/שניות) ודיוק לשליטה.

2). מודול ליניארי כונן חגורה סינכרוני

המנוע המורכב מחגורה סינכרונית, גלגלת ומסילה מדריך, המנוע מניע את הגלגלת להסתובב, והחגורה הסינכרונית מניעה את המחוון לנוע בקו ישר.

תכונות: מהירות מהירה (עד 2 - 5 מ '/שניות), נסיעה ארוכה (ניתן לשחרר עד 10 מ' ומעלה), עלות נמוכה יותר ממודולי בורג, אך דיוק נמוך יותר (שגיאת מיקום ± 0.1-0.5 מ"מ), מתאימה לשיטור במהירות גבוהה (כגון מכונות מיון, ציוד חיתוך בלייזר).

3). מודול לינארי מנוע ליניארי

ללא רכיבי שידור מכניים, תנועה לינארית מונעת ישירות על ידי הכוח האלקטרומגנטי של הסטטור והרוטור.

תכונות: דיוק גבוה (שגיאת מיקום פחות או שווה ל ± 0.001 מ"מ), תאוצה גדולה (עד 50 מ '/שניות ²), ללא בלאי, חיי שירות ארוכים, אך עלות גבוהה (3 - פי 5 מזה של מודולי בורג), הדורשת מערכת קירור תומכת, המתאימה לתרחישים גבוהים כגון מוליכים סמית ומדידים.

4). מודול ליניארי להעברת מתלה וניוניון

המנוע מניע את ההילוכים להסתובב, וההילוכים מתרוצצים עם המתלה כדי להשיג תנועה לינארית.

תכונות: נסיעות כמעט אינסופיות (ניתן לשחוק מתלה), קיבולת עומס חזקה (מתאימה לעומסי מפלס טון), אך דיוק נמוך (± 0.1-1 מ"מ), המתאים לציוד כבד (כגון ציר תרגום כלי מכונה, מכונות אחסון גדולות).

2. סיווג לפי סוג כוח הנהיגה

1). מודולים לינאריים חשמליים

השימוש במנועים (מנועי סרוו, מנועי צעד, מנועי DC) ככוח ושליטה על מהירות ומיקום באמצעות אותות חשמליים הוא הבחירה המרכזית לאוטומציה תעשייתית.

יתרונות: יכולת שליטה חזקה, המסוגלת להשיג סגור - מיקום מדויק לולאה, ויכולת הסתגלות רחבה.

2). מודולים לינאריים פנאומטיים

מופעל על ידי אוויר דחוס ומונע על ידי צילינדר כדי להזיז את המחוון, יש לו מבנה פשוט ועלות נמוכה.

חסרונות: דיוק נמוך (תלוי בלחץ מקור הגז, שגיאת מיקום ± 1 - 5 מ"מ), מהירות בלתי נשלטת, המתאימה לתרחישים נמוכים (כגון פעולות דחיפה ומתג פשוטות).

3). מודולים לינאריים הידראוליים

מופעל על ידי שמן הידראולי, הוא מוציא דחף גבוה (עד עשרות טונות) דרך צילינדרים הידראוליים, המתאימים לתרחישים של עומס כבד במיוחד כמו ציוד מתכתי ומכונות כבדות.

חסרונות: המערכת מורכבת (הדורשת משאבות וצינורות הידראוליים), מועדת לדליפה ובעלות עלויות תחזוקה גבוהות.

3. מסומנים על ידי צורה מבנית

1). מודולים ליניאריים ציר יחיד

יחידת תנועה לינארית כיוונית יחידה, מבנה קומפקטי, ניתן להשתמש לבד או לשלב למערכת רב ציר (כמו שולחן שקופיות צולב XY, מבנה XYZ Gantry).

יישום: הזנת ציר יחיד למדפסות תלת מימד ומכונות מחלקה.

2). מודולי שילוב רב ציר

מודולים ליניאריים צרים מרובים משולבים באמצעות מחברים להשגת תנועה מישורית (XY) או מרחבי (XYZ), כמו רובוט קואורדינטות קרטזיות.

יישום: טיפול בחומרים מרובי כיוונים עבור קווי הרכבה אוטומטיים ובקרת מסלול לרובוטים ריתוך.

3). מודולים ליניאריים משולבים

רכיבי השידור, ההדרכה והנהיגה משולבים מאוד, והדיור סגור (עם רמת הגנה של IP54 ומעלה), המתאים לסביבות קשות (כמו אבק וסצינות לחות).

תכונות: קל להתקנה, תחזוקה נמוכה, הנפוצה לעיבוד מזון וציוד חיצוני.

4. מסווג לפי רמת דיוק

רמת דיוק: דיוק מיקום פחות או שווה ל- ± 0.01 מ"מ, דיוק מיקום חוזר ונשנה פחות או שווה ל- ± 0.005 מ"מ, כמו מודולי מנוע ליניארי ומודולי בורג כדור (רמת C3), המשמשים בציוד מוליכים למחצה ובציוד אופטי.

ציון תעשייתי: דיוק מיקום ± 0.01-0.1 מ"מ, כגון מודולי בורג כדור רגיל (כיתה C5) ומודולי חגורה סינכרוניים, המשמשים לקווי ייצור אוטומטיים וכלי מכונה.

ציון אזרחי: דיוק מיקום גדול או שווה ל ± 0.1 מ"מ, כמו מודולי בורג טרפזים ומודולים פנאומטיים, המשמשים בתרחישים דיוק נמוך כמו ריהוט, דלתות וחלונות.

הליבה של שיטות סיווג שונות היא להתאים את דרישות הסצנה: נבחר מודולי בורג מוטורי או כדור דיוק גבוה, נבחר - אורך מהירות {}}} מרחק של מודול חגורה סינכרוני נבחר, נבחר {}} {} כבד {3}. נבחר. ביישומים מעשיים, לעתים קרובות משולבים מידות סיווג מרובות של מודולים לינאריים לבחירה (כגון "מודול בורג ציר יחיד של הכדור החשמלי בכיתה תעשייתית".