Классификация линейных модулей: руководство по промышленному применению
2025-12-17
Линейные модули являются основными компонентами систем автоматизации. Их классификация основана, главным образом, на методе передачи, конструкции, грузоподъемности и сочетании этих факторов. Ниже представлен четкий и целенаправленный анализ классификации, который поможет вам понять и выбрать подходящую модель.
1.Классификация по методу передачи
Метод передачи напрямую определяет точность, скорость и требования к техническому обслуживанию линейного модуля, что делает его наиболее важным фактором при выборе.
1.1 Линейные модули с шарико-винтовой передачей (например, модули KK)
Основные компоненты: шарико-винтовая передача + линейная направляющая
Преимущества основных компонентов: Высокая точность позиционирования (обычно ±0,005 мм ~ ±0,02 мм), хорошая повторяемость, плавная передача и высокая осевая грузоподъемность.
Ограничения основных компонентов: Скорость ограничена (обычно ≤1 м/с, зависит от скорости винта и шага резьбы); при больших перемещениях винт может деформироваться, что требует дополнительных опорных конструкций.
Типичные области применения: высокоточные процессы, такие как автоматизированная сборка, тестирование электронных компонентов, обработка изделий 3C и прецизионное измерительное оборудование.
1.2 Линейный модуль с ременным приводом
Основные компоненты: зубчатый ремень (например, полиуретановый зубчатый ремень) + шкив + линейная направляющая
Основные преимущества: высокая рабочая скорость (до 5 м/с и более), низкий уровень шума, адаптация к большим ходам (отсутствие проблем с прогибом ходового винта), более низкая стоимость.
Основные ограничения: более низкая точность позиционирования (обычно ±0,1 мм ~ ±0,5 мм); ремни склонны к ослаблению после длительного использования, что требует регулярного обслуживания; меньшая грузоподъемность.
Типичные области применения: высокоскоростные процессы с большим ходом и низкими требованиями к точности, например, в сфере транспортировки материалов, упаковочного оборудования и неточного позиционирования секций оборудования для лазерной резки.
1.3 Линейный модуль с ходовым винтом типа T
Основные компоненты: ходовой винт типа T (трапецеидальный ходовой винт) + линейная направляющая или каретка
Основные преимущества: самоблокировка (предотвращает обратное движение без дополнительных тормозов), простая конструкция, низкая стоимость, подходит для вертикального подъёма.
Основные ограничения: низкий КПД передачи (высокое трение между ходовым винтом и гайкой), низкая скорость и быстрый износ (меньший срок службы по сравнению с шарико-винтовыми парами).
Типичные области применения: низкоскоростные и низкочастотные перемещения, например, в подъёмных платформах, простых зажимных механизмах и устройствах вертикальной регулировки с небольшой нагрузкой.
1.4 Линейный модуль с оптической осью
Основные компоненты: оптическая ось (полированный круглый вал) + линейный подшипник + опорное основание
Основные преимущества: чрезвычайно низкая стоимость, простота установки, высокая устойчивость к радиальным нагрузкам; лёгкая замена компонентов.
Основные ограничения: низкая точность позиционирования (зависит от посадки подшипника, точность обычно составляет ±0,5 мм и выше); Слабая устойчивость (подверженность лёгким колебаниям во время движения).
Типичные области применения: Низкоточные системы с малой нагрузкой, такие как простые конвейерные системы, устройства автоматизации дверей и окон, а также вспомогательные направляющие для оборудования с низкими требованиями.
2.Классификация по конструктивному исполнению
Конструктивное исполнение влияет на адаптируемость модуля к окружающей среде и гибкость монтажа.
2.1 Открытый линейный модуль
Конструктивные особенности: Компоненты трансмиссии (ходовой винт/ремень, направляющая) открыты и не имеют защитного кожуха.
Основные преимущества: Простая конструкция, низкая стоимость, удобство обслуживания и замены компонентов.
Основные ограничения: Отсутствие защиты от пыли, стружки и масла; подверженность воздействию загрязнений окружающей среды.
Типичные области применения: Чистые среды (например, чистые помещения при производстве полупроводников) или помещения, свободные от пыли и мусора.
2.2 Закрытый линейный модуль
Конструктивные особенности: Компоненты трансмиссии заключены в металлический корпус (например, из алюминиевого сплава); Некоторые модели оснащены гофрированным кожухом или пылезащитной накладкой.
Основные преимущества: Надежная защита от пыли, стружки и масла; подходит для тяжелых условий эксплуатации.
Основные ограничения: Немного более высокая стоимость; некоторые конструкции требуют больше места для обслуживания.
Типичные области применения: цеха механической обработки (содержащие металлическую стружку), линии штамповки металла, наружное оборудование, содержащее песок и пыль.
3. Классификация по грузоподъемности и форме комбинирования
Эта классификация фокусируется на грузоподъемности, стабильности движения и многокоординатной комбинированной способности линейных модулей, адаптируясь к потребностям автоматизации различной сложности.
3.1 Линейный модуль повышенной прочности
Конструктивные особенности: Использует усиленный корпус, утолщенные направляющие и высоконагруженные подшипники, часто в сочетании с шарико-винтовыми передачами большого диаметра или сверхпрочными ремнями для повышения жесткости конструкции.
Основные параметры: Грузоподъемность варьируется от сотен килограммов до нескольких тонн, что позволяет работать в тяжелых условиях.
Типичные области применения: перемещение тяжёлого оборудования (например, перемещение автомобильных деталей), позиционирование крупногабаритных пресс-форм, мощные складские конвейеры, линии сборки тяжёлого оборудования.
Удлинённые наконечники: могут комбинироваться с высокожёсткими направляющими или многоточечными опорными конструкциями для эффективного снижения вибрации при перемещениях с большой длиной хода, что дополнительно повышает повторяемость и точность позиционирования.
3.2 Одно-/двух-/портальные модули
Одноосный модуль: независимый линейный модуль перемещения, обеспечивающий перемещение только в одном направлении, с простейшей конструкцией.
Типичные области применения: простые толкающе-тянущие механизмы, однонаправленная транспортировка материалов, подъём и регулировка лёгкого оборудования.
Двухосный модуль: состоит из двух одноосных модулей (обычно с осью X и осью Y), образующих двумерную подвижную структуру в плоскости. Дополнительная монтажная рама не требуется, что экономит пространство.
Типичные области применения: перемещение материалов в плоскости, системы Pick & Place, небольшие лазерные маркираторы.
Портальный модуль: состоит из конструкции в форме «ворот», образованной двумя параллельными направляющими и поперечиной. Поперечина плавно перемещается по направляющим, обеспечивая высокую общую устойчивость, хорошую устойчивость к опрокидыванию и грузоподъемность, превосходящую обычные двухкоординатные модули.
Типичные области применения: крупноформатная лазерная гравировка/резка, обработка листового металла, высотные складские системы, позиционирование крупногабаритных заготовок.
3.3 Расширенные комбинированные формы (дополнительные)
Трехкоординатный модуль (модуль XYZ): состоит из трех однокоординатных модулей, расположенных по вертикальным осям X, Y и Z, что обеспечивает произвольное позиционное перемещение в трехмерном пространстве. Это базовая структура для многостепенной автоматизации.
Области применения: оборудование для 3D-печати, системы 3D-сборки, оборудование для 3D-сканирования и контроля, небольшие станки с ЧПУ.
Параллельные линейные модули: используют несколько параллельных направляющих для синхронного привода одного и того же ползуна или балки, повышая общую несущую способность и жесткость за счет распределения нагрузки и уменьшая деформацию отдельных направляющих.
Области применения: крупноформатные обрабатывающие центры, тяжелое оборудование для обработки материалов, приводы балок в крупномасштабных автоматизированных производственных линиях.
Гибридные последовательно-параллельные модули: сочетая преимущества последовательных одноосевых модулей и параллельных модулей, эти модули создают сложные траектории движения (например, «линейные + дуговые» и «многонаправленные координаты»), обеспечивая баланс гибкости и стабильности.
Области применения: прецизионная лазерная резка (требующая сложных траекторий), многопозиционные клеевые системы и сборочное оборудование для заготовок сложной формы.
Гибридные поворотно-линейные модули: интеграция поворотной оси (например, сервоповоротного стола) в линейный модуль обеспечивает одновременное линейное перемещение и вращательное движение, расширяя возможности перемещения.
Области применения: рабочие органы роботов (требующие взаимодействия «движение + вращение»), ротационное дозирующее оборудование и ротационные измерительные платформы.
Планарный XY-стол: интегрированный модуль, предназначенный для высокоточного плоскостного перемещения, с интегрированным основанием и прецизионной передаточной структурой. Он обеспечивает более высокую точность позиционирования, чем обычные двухкоординатные модули, и более компактный размер.
Области применения: промышленный визуальный контроль (требующий высокоточного плоскостного позиционирования), сборка микрокомпонентов и прецизионная лазерная маркировка.
Синхронизированные многоточечные модули: эти модули объединяют несколько ползунов на одном наборе направляющих. Синхронное управление обеспечивает синхронизированное или дифференциальное перемещение этих ползунов, что позволяет одновременно обрабатывать несколько заготовок и повышать эффективность.
Области применения: автоматизированные сборочные линии (многопозиционная синхронная работа), многоточечная обработка крупногабаритных заготовок (например, обработка стекла/листовых материалов), многоканальная транспортировка материалов.
4.Рекомендации по выбору и применению
Требования к точности: Для высокоточных применений рекомендуются модули с шарико-винтовой передачей; для неточных операций можно выбрать модули с ременным приводом или линейным двигателем.
Требования к скорости: Для высокоскоростных применений с большим ходом штока подходят модули с ременным приводом или линейным двигателем.
Грузоподъемность: Для тяжелых условий эксплуатации требуются усиленные модули или утолщенные шарико-винтовые передачи.
Факторы окружающей среды: В пыльных или масляных средах рекомендуются закрытые модули; открытые модули подходят для чистых сред.
Комбинированные варианты: Для многокоординатных совместных операций рекомендуются двухкоординатные, трехкоординатные, портальные, многопараллельные или гибридные модули.
Техническое обслуживание и срок службы: Регулярно проверяйте смазку, предварительную нагрузку и зазор; при необходимости добавляйте защитные кожухи или опорные основания.
Резюме: Выбор линейных модулей зависит не только от метода передачи, но и от комплексного анализа конструкции, грузоподъёмности, точности, скорости, хода, условий окружающей среды и формы комбинирования. Понимание характеристик различных модулей может помочь инженерам и специалистам по закупкам добиться эффективного, точного и стабильного линейного перемещения в системах автоматизации.
