Γραμμικές ενότητες

Οι γραμμικές μονάδες είναι μια ηλεκτρομηχανική ολοκληρωμένη απόρριψη ακριβείας που μπορεί να μετατρέψει την περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση. Οι γραμμικές μονάδες είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα γραμμικής κίνησης που ενσωματώνει τα εξαρτήματα μετάδοσης, καθοδήγησης και κίνησης σε αρθρωτές μονάδες μέσω τυποποιημένου σχεδιασμού, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο γραμμικής μετατόπισης. Οι γραμμικές μονάδες χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα της αυτοματοποίησης και αποτελούν αποτελεσματική λύση για την αντικατάσταση των παραδοσιακών αποκεντρωμένων μηχανισμών γραμμικής κίνησης. Το βασικό χαρακτηριστικό του είναι να απλοποιήσει τη διαδικασία σχεδιασμού εξοπλισμού, να βελτιώσει την ακρίβεια και τη σταθερότητα της κίνησης, μειώνοντας παράλληλα το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης.

Δεδομένου ότι η THK Corporation πέτυχε για πρώτη φορά την εμπορευματοποίηση στην Ιαπωνία τη δεκαετία του 1980, η ανάπτυξη γραμμικών μονάδων έχει περάσει από τρία στάδια:

1). Στάδιο μηχανικής μετάδοσης (1980-2000): επικεντρωμένο γύρω από βίδες μπάλας και ολισθαίνους οδηγούς

2). Στάδιο Mechatronics (2000-2015): Ολοκληρωμένος σχεδιασμός του κινητήρα κίνησης και του σώματος της μονάδας

3). Intelligent IoT Stage (2015- παρόν): Ευφυείς αισθητήρες ενσωμάτωσης ενότητας και διεπαφές επικοινωνίας

Μέχρι το 2023, το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς θα φτάσει τα 6,2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ (σύμφωνα με τα στοιχεία της Qyresearch), με την Κίνα να γίνεται η μεγαλύτερη αγορά παραγωγής και εφαρμογών, αντιπροσωπεύοντας το 38%.

1. Δομή πυρήνα και αρχή λειτουργίας των γραμμικών μονάδων

ένα. Σύστημα μετάδοσης:

Βίδα μπάλας: διάμετρος 6-50mm, μολύβδου 1-20mm, επίπεδο ακρίβειας C3-C7

Σύγχρονη ζώνη: Υλικό πολυουρεθάνης, πλάτος 10-100mm, μέγιστη ταχύτητα 5m/s

Γραμμικός κινητήρας: Η ώθηση του τύπου χωρίς ακρίβεια μπορεί να φτάσει τα 3000N, ενώ ο τύπος χωρίς ακύρωση μπορεί να φτάσει τα 20k

σι. Σύστημα καθοδήγησης:

Rail Guide Rail: Τέσσερις δομές μπάλας, βαθμολογημένο δυναμικό φορτίο 1-50kn

Roller Guide Rail: Η ακαμψία αυξήθηκε κατά 3 φορές, κατάλληλο για βαρύ - εφαρμογές εργασίας

Σιδηροδρομικός οδηγός κυλίνδρων: BI - κατευθυντική εξίσου άκαμπτη, που χρησιμοποιείται για εξοπλισμό μέτρησης ακριβείας

2. Έλεγχος κίνησης γραμμικών μονάδων:

Servo Motor: 23-130 Προδιαγραφές φλάντζας, σε συνδυασμό με απόλυτο κωδικοποιητή 17/23 bit

Βαθητής βηματοδότησης: Γωνία βήματος 1,8 βαθμών, υποδιαίρεση έως 25600 παλμούς/rev

Έλεγχος κλειστού βρόχου: Τοποθέτηση επαναληψιμότητας ± 0.005mm, διακύμανση ταχύτητας<1%

3. Συγκέντρωση βασικών τεχνικών παραμέτρων γραμμικών μονάδων.

4. Καινοτόμες τεχνολογικές ανακαλύψεις σε γραμμικές ενότητες

ένα. Τεχνολογία υβριδικής κίνησης:

Η σύνθετη μονάδα του "Screw+Linear Motor" που αναπτύχθηκε από την TM συνδυάζει υψηλή ακρίβεια (± 1 μm) και υψηλή ταχύτητα (2m/s)

Η μονάδα μαγνητικής αφαίρεσης της TM μειώνει την αντίσταση τριβής κατά 90%

σι. Έξυπνο σύστημα παρακολούθησης:

Ο ενσωματωμένος αισθητήρας δόνησης της σειράς ILM της THK μπορεί να προβλέψει την κατάσταση φθοράς των βιδών μολύβδου

Η έξυπνη μονάδα του Hiwin είναι εξοπλισμένη με αντιστάθμιση θερμοκρασίας, μειώνοντας το σφάλμα θερμικής παραμόρφωσης κατά 60%

ντο. Εφαρμογή νέων υλικών σε γραμμικές μονάδες:

Οδηγός από ανθρακονήματα (βάρος μειώνεται κατά 40%)

Κεραμικά ρουλεμάν (Η ζωή αυξήθηκε κατά 3 φορές)

5. Σε βάθος ανάλυση των βιομηχανικών εφαρμογών γραμμικών μονάδων

ένα. Κατασκευή ημιαγωγών:

Lithography Machine Workbench: Χρήση ρουλεμάν αέρα και γραμμικές μονάδες κινητήρα, με ακρίβεια τοποθέτησης ± 1Nm

Χειρισμός πλακιδίων: Μονάδα Κατηγορίας Κατηγορίας 1, απελευθέρωση σωματιδίων<5/ft ³

σι. Νέες ενεργειακές μπαταρίες:

Polar Cutting: Γραμμική μονάδα σε συνδυασμό με οπτικό σύστημα, ταχύτητα κοπής 120m/min

Κυτταρική στοίβαξη: Σύνδεση μονάδας έξι άξονα, ακρίβεια στοίβαξης ± 0,1mm

ντο. Ιατρικός εξοπλισμός:

Χειρουργικό ρομπότ: Η μονάδα Nano Level επιτυγχάνει έλεγχο άρθρωσης 0,1 βαθμών

Μονάδα αλληλουχίας γονιδίων: Μονάδα πιπέτας 96 καναλιών, η ροή αυξήθηκε κατά 50 φορές

ρε. Νέα οθόνη:

OLED εξάτμιση: Multi - Mode Group Syrchronous Control, σφάλμα τοποθέτησης<3 μ m

Κοπή γυαλιού: Σύστημα μονάδων γερανού με επιτάχυνση 2G

6. Μέθοδολογία της μηχανικής επιλογής γραμμικών μονάδων

ένα. Ανάλυση φόρτωσης: Στατικό φορτίο μικρότερο ή ίσο με φορτίο ονομαστικού φορτίου 50%,

Τα δυναμικά φορτία απαιτούν υπολογισμό αντιστοίχισης αδράνειας (αναλογία αδράνειας<30:1)

σι. Επαλήθευση ακρίβειας: Εξετάστε την εκκαθάριση πίσω (<0.05mm) and walking parallelism (<0.02mm/300mm)

Αποζημίωση θερμικής παραμόρφωσης (0,5 μm/ βαθμός)

ντο. Υπολογισμός ζωής: Φόρμουλα για τη διάρκεια ζωής της βίδας μπάλας: l 10= (c/p) ^ 3 × 10 ^ 6 περιστροφές ανά λεπτό

Οδηγός της σιδηροτροχιάς: l =50 × (c/p) ^ (10/3) × 10 ^ 3km

7. Οι τάσεις ανάπτυξης των γραμμικών μονάδων

ένα. Μινιατούρα: Μονάδα επιπέδου Nano (εγκεφαλικό επεισόδιο 50mm, ακρίβεια 10nm)

σι. Intelligence: Μονάδα αυτο -ρυθμιστικής ενσωμάτωσης αλγορίθμων AI

ντο. Πράσινο: Σύστημα κίνησης ενέργειας ανάκτησης ενέργειας (εξοικονόμηση ενέργειας 30%)

ρε. Τυποποίηση: ISO 18758-2 Διεθνές πρότυπο επιταχύνει τη διάδοση

Σύμφωνα με την πρόβλεψη της Boston Consulting Group, η παγκόσμια αγορά γραμμικών μονάδων αναμένεται να υπερβαίνει τα 10 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2028, με ετήσιους ρυθμούς ανάπτυξης στους τομείς των ιατρικών και των ημιαγωγών που παραμένουν πάνω από 18%. Με την εφαρμογή του "14ου πενταετούς σχεδίου" της Κίνας για την ανάπτυξη της ευφυούς κατασκευής, οι εγχώριες ενότητες κινούνται προς το επίπεδο ακρίβειας των 0,5 μm και η ταχύτητα αντικατάστασης των εισαγωγών επιταχύνεται.

Είστε ευπρόσδεκτοι να παρακολουθήσετεπερισσότερα έργαή επισκεφθείτε τη γκαλερί βίντεο απόYouTube:https://www.youtube.com/@tallmanrobotics

Γραμμικές μονάδες βιδών για γενικό περιβάλλον από το ρομπότ Tallman έχουν τις ακόλουθες σειρές:

Γραμμική μονάδα βιδών για το καθαρό περιβάλλον από το ρομπότ Tallman έχουν μετά από σειρά TM - s - CR

Γραμμική μονάδα Long Stroke για γενικό περιβάλλον TM - SL - cm

Κάλυμμα οργάνωνΒίδα μολύβδου νερού γραμμικήΜονάδα μέτρησηςTM - SF

Γραμμική μονάδα ζώνης χρονισμού για γενικό περιβάλλον TM - b - cm

Γραμμική μονάδα ζώνης χρονισμού για σκόνη - Περιβάλλον απόδειξης TM - b - CR

Κάλυμμα οργάνωνΓραμμική ζώνη χρονοδιαγράμματος νερούΜονάδα μέτρησηςTM - bf

Ευρωπαϊκή μονάδα ζώνης χρονισμού TM - EB

Ποιες είναι οι ταξινομήσεις των γραμμικών μονάδων;

Οι γραμμικές μονάδες μπορούν να ταξινομηθούν με βάση διαστάσεις όπως ο τρόπος μετάδοσης, ο τύπος κίνησης και η δομική μορφή. Οι διαφορετικοί τύποι έχουν σημαντικές διαφορές στις επιδόσεις και στα εφαρμοστέα σενάρια. Οι συγκεκριμένες ταξινομήσεις έχουν ως εξής:

1. Ταξινομείται με μέθοδο μετάδοσης πυρήνα (συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη μέθοδος ταξινόμησης)

1). Γραμμική μονάδα για βίδα

Χρησιμοποιώντας μια βίδα ως συστατικό μετάδοσης πυρήνα, η περιστροφική κίνηση μετατρέπεται σε γραμμική κίνηση μέσω της συμπίεσης της βίδας και του παξιμάτου.

Τύπος υποδιαίρεσης:

Μονάδα βιδών μπάλας: Η μπάλα χρησιμεύει ως ενδιάμεσο μέσο, ​​με απόδοση μετάδοσης 85% -95% και υψηλή ακρίβεια (σφάλμα τοποθέτησης μικρότερο ή ίσο με ± 0,01mm), κατάλληλο για σενάρια ακρίβειας όπως εξοπλισμός ημιαγωγών και όργανα δοκιμών.

Τραπέζο μονάδα βιδωμάτων: μεταφορά συρόμενης τριβής, απόδοση 20% - 40%, χαμηλού κόστους και εαυτός - κλειδώματος (ισχύς - Off anti Fall), κατάλληλη για βαρύ φορτίο χαμηλής ταχύτητας (όπως πλατφόρμες ανύψωσης και πολιτικός εξοπλισμός).

Χαρακτηριστικά: Ισχυρή χωρητικότητα φορτίου (έως και αρκετοί τόνοι), μέτρια ταχύτητα (συνήθως μικρότερη ή ίση με 1m/s) και ελεγχόμενη ακρίβεια.

2). Γραμμική μονάδα σύγχρονης ζώνης

Αποτελείται από μια σύγχρονη ζώνη, τροχαλία και οδηγό, ο κινητήρας οδηγεί την τροχαλία να περιστρέφεται και ο σύγχρονος ιμάντας οδηγεί το ρυθμιστικό για να μετακινηθεί σε ευθεία γραμμή.

Χαρακτηριστικά: γρήγορη ταχύτητα (έως 2 - 5m/s), μακρά διαδρομή (μπορεί να συναρμολογηθεί έως και 10m ή περισσότερο), χαμηλότερο κόστος από τις μονάδες βιδών, αλλά χαμηλότερη ακρίβεια (σφάλμα τοποθέτησης ± 0,1-0,5mm), κατάλληλο για μεταφορά υψηλής ταχύτητας (όπως μηχανήματα διαλογής, εξοπλισμός κοπής λέιζερ).

3). Γραμμική μονάδα γραμμικής κίνησης κινητήρα

Χωρίς εξαρτήματα μηχανικής μετάδοσης, η γραμμική κίνηση οδηγείται άμεσα από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη του στάτη και του ρότορα.

Χαρακτηριστικά: υψηλή ακρίβεια (σφάλμα τοποθέτησης μικρότερο ή ίσο με ± 0,001mm), μεγάλη επιτάχυνση (έως 50m/s ²), χωρίς φθορά, μακρά διάρκεια ζωής και υψηλό κόστος (3 - 5 φορές εκείνη των βιδωτών μονάδων), που απαιτεί ένα σύστημα υποστήριξης, κατάλληλο για σενάρια υψηλής ποιότητας όπως ημιαγωγούς και ακρίβεια.

4). Γραμμική μονάδα για μετάδοση rack και pinion

Ο κινητήρας οδηγεί το γρανάζι για να περιστρέφεται και τα γρανάζια με το ράφι για να επιτύχουν γραμμική κίνηση.

Χαρακτηριστικά: Σχεδόν άπειρα ταξίδια (rack μπορεί να συναρμολογηθεί), ισχυρή χωρητικότητα φορτίου (κατάλληλη για φορτία επιπέδου τόνου), αλλά χαμηλή ακρίβεια (± 0,1mm), κατάλληλο για βαρύ εξοπλισμό (όπως άξονα μετάφρασης εργαλείων, μεγάλα μηχανήματα αποθήκευσης).

2. ταξινομείται ανά τύπο ισχύος οδήγησης

1). Ηλεκτρικές γραμμικές ενότητες

Χρησιμοποιώντας κινητήρες (Servo Motors, Stepper Motors, DC Motors) ως ισχύς και ταχύτητα ελέγχου και θέση μέσω ηλεκτρικών σημάτων είναι η κύρια επιλογή για τον βιομηχανικό αυτοματισμό.

Πλεονεκτήματα: Ισχυρή δυνατότητα ελέγχου, ικανή να επιτευχθεί κλειστή - ακριβής τοποθέτηση βρόχου και ευρεία προσαρμοστικότητα.

2). Πνευματικές γραμμικές ενότητες

Τροφοδοτείται με πεπιεσμένο αέρα και οδηγείται από έναν κύλινδρο για να μετακινήσει το ρυθμιστικό, έχει μια απλή δομή και χαμηλό κόστος.

Μειονεκτήματα: Χαμηλή ακρίβεια (εξαρτάται από την πίεση πηγής αερίου, σφάλμα τοποθέτησης ± 1 - 5mm), ανεξέλεγκτη ταχύτητα, κατάλληλα για σενάρια χαμηλής τεχνολογίας (όπως απλές δράσεις ώθησης και διακόπτη).

3). Υδραυλικές γραμμικές ενότητες

Με το υδραυλικό έλαιο, εξάγει υψηλή ώθηση (μέχρι δεκάδες τόνους) μέσω υδραυλικών κυλινδρικών, κατάλληλων για σενάρια εξαιρετικά βαρέων φορτίων, όπως μεταλλουργικός εξοπλισμός και βαριά μηχανήματα.

Μειονεκτήματα: Το σύστημα είναι πολύπλοκο (που απαιτεί υδραυλικές αντλίες και αγωγούς), επιρρεπής σε διαρροές και έχει υψηλό κόστος συντήρησης.

3. ταξινομείται με δομική μορφή

1). Γραμμικές ενότητες ενός άξονα

Μονή κατευθυντική γραμμική κίνηση, συμπαγής δομή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνη της ή σε συνδυασμό σε ένα σύστημα πολλαπλών άξονα (όπως ο πίνακας διασταυρούμενης διαφάνειας XY, XYZ Gantry δομή).

Εφαρμογή: τροφοδοσία ενός άξονα για εκτυπωτές 3D και μηχανές διανομής.

2). Μονάδες συνδυασμού πολλαπλών άξονα

Οι γραμμικές μονάδες πολλαπλών άξονα συνδυάζονται μέσω των συνδετήρων για να επιτευχθούν επίπεδες (XY) ή χωρική (XYZ) κίνηση, όπως ένα ρομπότ συντεταγμένων καρτεσιανών.

Εφαρμογή: Διαχείριση πολλαπλών κατευθυντικών υλικών για αυτοματοποιημένες γραμμές συναρμολόγησης και έλεγχο τροχιάς για ρομπότ συγκόλλησης.

3). Ενσωματωμένες γραμμικές ενότητες

Η μετάδοση, η καθοδήγηση και τα εξαρτήματα οδήγησης είναι εξαιρετικά ενσωματωμένα και η περίοδος περιβλήματος είναι κλειστός (με επίπεδο προστασίας IP54 ή παραπάνω), κατάλληλο για σκληρά περιβάλλοντα (όπως σκόνη και υγρές σκηνές).

Χαρακτηριστικά: Εύκολη εγκατάσταση, χαμηλή συντήρηση, που χρησιμοποιείται συνήθως στην επεξεργασία τροφίμων και στον υπαίθριο εξοπλισμό.

4. Ταξινομημένο από επίπεδο ακρίβειας

Επίπεδο ακρίβειας: ακρίβεια τοποθέτησης μικρότερη ή ίση με ± 0,01mm, επαναλαμβανόμενη ακρίβεια τοποθέτησης μικρότερη ή ίση με ± 0,005mm, όπως γραμμικές μονάδες κινητήρα και μονάδες βιδών σφαιρών (επίπεδο C3), που χρησιμοποιούνται σε ημιαγωγούς και οπτικό εξοπλισμό.

Βιομηχανικός βαθμός: ακρίβεια τοποθέτησης ± 0.01-0.1mm, όπως οι συνηθισμένες μονάδες βιδών σφαιρών (βαθμολογία C5) και σύγχρονες μονάδες ζώνης, που χρησιμοποιούνται για αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής και εργαλειομηχανές.

Αμαχή βαθμού: ακρίβεια τοποθέτησης μεγαλύτερη ή ίση με ± 0,1mm, όπως τραπεζοειδείς μονάδες βιδών και πνευματικές μονάδες, που χρησιμοποιούνται σε σενάρια χαμηλής ακρίβειας όπως έπιπλα, πόρτες και παράθυρα.

Ο πυρήνας των διαφορετικών μεθόδων ταξινόμησης είναι να ταιριάζει με τις απαιτήσεις της σκηνής: Υψηλή- Ο γραμμικός κινητήρας ακριβείας ή οι μονάδες βιδών μπάλας επιλέγονται, επιλέγεται υψηλός-. Η ενότητα έχει επιλεγεί. Σε πρακτικές εφαρμογές, οι πολλαπλές διαστάσεις ταξινόμησης των γραμμικών μονάδων συνδυάζονται συχνά για επιλογή (όπως η "μονάδα μονού άξονα ηλεκτρικής σφαίρας βιομηχανικού βαθμού".