Дополнительная информация

Линейные модули: правильный выбор системы привода

Эксплуатационные характеристики линейного модуля напрямую зависят от того, какой системой привода оснащён модуль. Как же выбрать систему привода, оптимально соответствующую специфике стоящей перед проектировщиком конкретной прикладной задачи? В этой статье мы рассмотрим этот вопрос на трёх примерах, относящихся к трём различным сценариям использования линейного модуля.

Вопрос о выборе подходящей системы привода линейного модуля является первым вопросом, который должен задать себе проектировщик системы линейного перемещения. При этом выбор осуществляется из трёх вариантов привода: ременной, с передачей рейка-шестерня, или с шарико-винтовой передачей (ШВП).  У каждого из этих вариантов имеются свои особенности, которые необходимо учитывать при решении задачи, связанной с линейным перемещением.

В ассортименте компании «Rollon» присутствует широчайший выбор линейных модулей самых различных типов и модификаций, включая модули с различными вариантами выполнения систем привода каждого из вышеупомянутых трёх типов. Ниже нами будет рассмотрено три различных сценария использования линейных модулей, на примере которых мы попытаемся сформулировать характерные для каждого из этих сценариев технические требования и, отталкиваясь от них, постараемся подобрать тип линейного модуля с приводом, наилучшим образом пригодным для решения каждой из этих трёх задач. Очевидно, что оптимальный подбор линейного модуля позволит не только обеспечить максимально возможные эксплуатационные характеристики того оборудования, частью которого должен стать соответствующий модуль, но и, в конечном итоге, достичь существенной экономии средств.

Пример № 1: высокопроизводительная упаковочная система

Высокие эксплуатационные характеристики, и, прежде всего, производительность и безопасность - вот что критично для упаковочного оборудования. От оборудования, задействованного в упаковочном секторе, требуется высокая скорость работы, соответственно минимальная длительность рабочих циклов, поскольку в данном секторе указанные преимущества непосредственным и ощутимым образом конвертируются в экономические результаты.

Там, где требуется высокая производительность при перемещениях на большие расстояния, наиболее удачным выбором будут решения с ременным приводом.

Они позволяют одновременно обеспечить и высокие ускорения, и большие - достигающие 10 - 12 метров - длины хода. Одновременно с этим грузоподъёмность систем с ременным приводом не назовёшь низкой: трёхосевая система перемещения портального типа, построенная на базе линейных модулей с ременным приводом, способна перемещать грузы массой порядка 150 - 200 кг. Дополнительным преимуществом именно ременных систем по сравнению с системами привода иных типов является тот факт, что ремни не требуют смазывания, что позволяет уменьшить объёмы техобслуживания, требующегося оборудованию, в котором используются линейные модули с ременным приводом, соответственно сократить дорогостоящие простои этого оборудования. Применение линейных модулей с системами привода других типов для решения рассматриваемой задачи является менее предпочтительным, поскольку в аналогичных условиях эти приводы окажутся неспособными выдать сравнимые с ременными эксплуатационные характеристики: так, например, системы с шариковым ходовым винтом не смогут обеспечить ни требуемой скорости перемещений, ни сравнимых больших длин хода...

Специально под решение задач, типичных для упаковочного сектора, компанией «Rollon» была разработано семейство «Plus System» линейных модулей, отличающихся высокими эксплуатационными характеристиками и высокой механической прочностью. В конструкции этих линейных модулей использован экструдированный алюминиевый профиль, которым обеспечивается высокая степень защиты подвижных элементов модуля, включая его систему привода. В ассортименте компании также присутствуют линейные модули семейства «Smart System», отличающиеся простотой конструкции и обладающие высокими эксплуатационными характеристиками в сочетании с конкурентоспособной ценой.

Линейные модули обоих вышеназванных семейств приводятся в действие приводами с зубчатыми ременными передачами. В конструкции модулей применены линейные направляющие с системами рециркуляции шариков, позволяющие достигать при перемещениях ускорений в 50 м/с2 и максимальные значения скорости в 5 м/с. В каждом из названных семейств имеются линейные модули, специально предназначенные для реализации вертикальных перемещений в качестве Z осей.

Пример № 2: системы перемещения и укладки c большим ходом перемещения

В данном примере мы рассмотрим крупноформатные портальные системы перемещения и укладки (Pick&Place) разного рода объектов. Подобными системами, интегрированными в различные технологические линии, может, например, осуществляться перемещение металлических листов между позициями обработки. Для таких систем наиболее критичными параметрами являются грузоподъёмность вкупе с высокой механической жёсткостью и их надёжность. Часто для подобных систем требуется реализация независимого перемещения нескольких вертикальных осей по оси Y, и возможность осуществления горизонтальных перемещений с чрезвычайно высокими длинами хода, в некоторых случаях превышающими 30 метров. В подобных условиях решения на основе ременного привода имеют ограничения. Поскольку ремни изготавливаются из полиуретана, то при эксплуатации в подобных условиях существует вероятность воздействия упругой деформации на полиуретановые ремни, которая в свою очередь привела бы к недопустимому снижению жёсткости системы, соответственно к снижению точности перемещений.

Кроме того, в ременной системе привода, как правило, используется один двигатель, от которого приводятся в движение все имеющиеся в системе ремни, и осуществляется синхронное перемещение всех кареток по их взаимопараллельным осям. Применительно к рассматриваемым крупноформатным портальным системам, такие особенности ременного привода делают его применимым разве что на вертикальных осях.

Для использования в составе оси Y рассматриваемых портальных систем с большими длинами хода гораздо лучше подойдёт привод рейка-шестерня, преимуществами которого являются высокая механическая жёсткость и способность обеспечивать независимое перемещение сразу нескольких кареток.

Под подобные задачи в ассортименте компании «Rollon» также найдётся специальная серия линейных модулей — это линейные модули семейства «Tecline», имеющие косозубые рейки из закалённой стали и два типа направляющих: профильные направляющие совместно с каретками со встроенной рециркуляцией шариков, либо призматические направляющие с роликами подшипниками. Необходимый вариант выбирается с учётом особенностей конкретной технической задачи. В конструкции подобных линейных модулей также применены экструдированные алюминиевые профили с сечениями различных - достигающих 360 мм - размеров. Масса грузов, перемещаемых подобными модулями, может достигать 1000 кг, причём в сочетании с ременными модулями семейства «Modline» модули данного семейства чрезвычайно хорошо пригодны для построения портальных систем.

Пример № 3: системы сборки полупроводниковых компонентов

Наиболее критичным параметром любой системы, предназначенной для работы с миниатюрными объектами - например, для монтажа полупроводниковых компонентов, что является типичной задачей, решаемой предприятиями полупроводниковой промышленности - без сомнения, является точность. Под точностью здесь понимается способность с высокой повторяемостью позиционировать перемещаемые объекты в заданные точки пространства - без этого было бы невозможно обеспечить эффективность и качество монтажа мелких компонентов в условиях долгосрочной эксплуатации.

При этом требования, предъявляемые к точности перемещений полупроводниковой промышленностью, можно без преувеличений назвать предельно высокими - речь идёт о сотых долях миллиметра. Для решения подобных задач оптимальным выбором станут оси с шарико-винтовой передачей (ШВП).

Линейные модули способные обеспечить необходимую высокую точность, объединены в составе семейства «Precision System», предлагаемых компанией «Rollon». В конструкции модулей использованы анодированные профили из экструдированного алюминия, профильные направляющие совместно с каретками со встроенной рециркуляцией шариков, а также системы привода на базе ШВП, за счёт чего удалось достичь точности перемещений порядка 10 микрон и повторяемости порядка ±5 микрон. Все монтажные и опорные поверхности старших (имеющих повышенные эксплуатационные характеристики) моделей семейства имеют специальную чистовую обработку.

Очевидно, что сравнимой точности перемещений нельзя достичь с использованием систем на основе других типов привода.