【经验】直线模组的高精度、高刚性、长寿命是如何实现的？

时间： 2023-06-16 来源：银光VINKO公众号

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滑台直线模组（单轴机械手、电动滑台、XY-table，Actuator）是自动化设备重要的执行传动单元，随着半导体、晶圆、面板显示、光电等高端应用领域的发展，对模组的高精度、高刚性、长寿命提出了更高的要求。

怎样评价模组产品的好坏呢？
直线模组的高精度、高刚性、长寿命是如何实现的呢？
配置相同，产品的性能就相同吗？
用户在选择产品时，存在哪些显而易见的误区呢？
为何你的供应商总是出问题呢?
滑台模组真的谁都可以做好么？

带着以上问题，银光技术团队为大家带来干货分享：

直线滑台模组说起来可简单了，不就是两个导轨加一个丝杠了，还有什么可说的呢？你如果这样想，那就真的有些外行了。要生产高精度，高稳定性，高耐用的直线滑台，还真的没有这么容易的。

1、高精度（high precision）

模组的精度一般指模组的传动精度。主要指标有定位精度、重复定位精度、行走直线度、行走平行度、轴向间隙等。

模组的传动精度由本体精度、主传动件（滚珠丝杠、直线导轨、轴承）、以及联轴方式（联轴器，转向同步轮机构）的机械精度和安装精度构成。

【本体精度】

模组本体的精度受制于模组安装面的平面加工精度和应力变形量。本体的精度不佳或稳定性差，会严重影响传动件的运行精度和摩擦力，进而影响模组使用寿命。提高本体精度，是提升模组使用寿命有效的方法之一。

内应力：

模组的本体主要分为铝本体模组和钢本体模组，在通过热加工成型后，都会存在内应力。因此，为了获得高精度的模组本体，需要对材料进行时效处理以进行应力释放。有些低质的模组为何使用一段时间后直线度会变形，可能与模组本体材料热应力未完全消除有关。

本体结构：

模组铝本体一般采用挤压铝型材加工，钢本体一般采用铸造或冷拉工艺。型材截面结构设计不合理，腔体的壁厚和腔体设计均会影响本体的稳定性和精度。

加工精度：

加工精度不佳会使导轨安装精度变差，导致行走直线度不佳。导轨和丝杠长期在弯曲变形的情形下使用，会急剧缩短模组的使用寿命。

【主传动件精度】

滚珠丝杠模组的主传动件有滚珠丝杠，直线导轨，轴承支座。

主传动件精度由滚珠丝杠、直线导轨、轴承的精度等级、预压等级、加工精度和安装精度决定。

常用滚珠丝杠的精度等级有C0~C10，等级数值越大，精度越低。一般自动化设备以C7转造级和C5，C3研磨级丝杠为主。

直线导轨的精度等级有普通级C级，高级H级，精密级P级，超精密级UP级等。

轴承精度等级常用的有P5，P4，P3级。数值越大，精度越低。

预压等级是滚动体和滚道的间隙大小范围指标。常用的预压等级有无预压，零预压，轻预压，中预压，重预压。

预压越大，刚性越强，重复精度越高。预压越大，滚动体负载越大，寿命会降低。

加工精度和安装精度也是影响传动件精度的重要因素。

【联轴方式】

常用的联轴方式有联轴器和同步轮折返传动方式。联轴器方式可以获得更高的刚性和响应。

2、高刚性（Hign rigid）

刚性是传动体在受到负载的时候，模组本体或运动部分的变形量。刚性对重复精度和定位精度影响巨大。

刚性的影响因素：本体的强度、导轨的类型和结构、导轨的预压等级。

本体结构强度：银光本体铝材壁厚比普通的厚度有增加20%以上，因此可以获得更高的强度。

四列圆弧导轨结构: 四列圆弧导轨结构各向承载受力均匀，消除滚动体差动摩擦，即使在高预压下依然可以保持优良的顺畅性。而普通的哥德式在预压增大时，阻力会明显增加。

3、长寿命（Long lifetime）

对高耐用性设备而言，直线模组的寿命至关重要。

模组的寿命不是单纯由零部件的品牌决定，而是多重因素集中反馈的结果。若加工和安装不规范，相同的配置可能会有截然不同的寿命。

本体的精度：本体精度越高，可大幅降低滚动体的阻力，这是获得长寿命的基础。
滚动体和滚动沟道的硬度和耐磨性能：滚动体和沟道的硬度和耐磨性能由材质和热处理工艺决定，耐磨性是衡量滚动部件（丝杠，导轨，轴承等）的首要指标。
载荷能力：单位滚动体的受力负载越小，寿命越长。
安装精度：导轨，滚珠丝杠，轴承的安装精度不佳，将会严重影响模组寿命。
润滑状况：劣质润滑油脂容易老化和失效，推荐使用优质的润滑油脂。润滑周期和定期维护是延长模组寿命的有效途径。
超载、超速的影响：一般滚动部件的寿命与负载是三次比的关系，也就是说：负载超载1倍，寿命缩短为原来的八分之一。负载为额定负载的80%，寿命可以延长到原来的2倍。
杂质和粉尘：杂质渗入滚动沟道内部，将急剧损坏滚动沟道，造成急剧报废。
温度。过高或过低温度，也会影响模组的使用寿命。

银光（VINKO）致力于研发和制造高品质、高可靠性的单轴机械手、电动滑台、智能电缸等电动执行部件。我们不断改善、持续优化，让产品更精密、更稳定、更耐久。近年银光产品逐步打入日韩市场，成为国产优质品牌的代表。

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