Czym jest moduł liniowy?

Moduł liniowy to kompaktowe urządzenie mechaniczne, służące do realizacji precyzyjnych ruchów liniowych w jednej lub wielu osiach. W odróżnieniu od klasycznych prowadnic liniowych, moduły te są w stanie przenosić znacznie większe obciążenia i wykazują się dużą sztywnością konstrukcji. Zbudowane przeważnie z aluminiowego profilu oraz elementów napędowych i prowadzących, moduły liniowe umożliwiają tworzenie złożonych układów ruchu w konfiguracjach XY, XYZ czy nawet bardziej zaawansowanych. Jest to ciekawa pozycja do budowy systemów automatyzacji w grupie elementów wykonawczych.

Budowa modułu liniowego

Standardowy moduł liniowy składa się z:

• profilu nośnego (najczęściej z aluminium z uwagi na niską wagę, stosunkowo dużą sztywność oraz możliwość łatwego łączenia profilu z innymi elementami linii produkcyjnej lub stanowiska pracy),
• prowadnic liniowych lub wałków prowadzących,
• napędu – najczęściej jest to:
  • śruba kulowa,
  • pasek zębaty,
  • listwa zębata,
• wózka jezdnego,
• silnika (np. krokowego lub serwomotoru),
• sprzęgła,
• czujników krańcowych (np. optycznych, pojemnościowych),
• opcjonalnie: sterowników PLC, paneli HMI lub innych komponentów automatyki przemysłowej.

Typy napędów i ich zastosowania

Śruba kulowa

Najczęściej stosowane rozwiązanie, zapewniające bardzo wysoką precyzję pozycjonowania – nawet do setnych części milimetra. Idealne do zastosowań wymagających dokładności i dużych sił przesuwu, takich jak systemy pomiarowe, CNC czy precyzyjna automatyka przemysłowa.

Wady: ograniczona prędkość przesuwu, cena.

Pasek zębaty

Rozwiązanie tańsze i lżejsze, o bardzo dobrej prędkości przesuwu i praktycznie bezobsługowe. Sprawdza się w aplikacjach, gdzie ważna jest szybkość i długość przesuwu, np. przy pakowaniu, znakowaniu czy w lekkiej automatyzacji przemysłowej.

Wady: niższa precyzja i powtarzalność w porównaniu do śruby kulowej, w dużej mierze zależna od napięcia i stanu paska.

Listwa zębata

Typ napędu wykorzystywany przy dużych obciążeniach dynamicznych i większych długościach przesuwu. Często stosowany w ciężkiej automatyce, robotyce przemysłowej czy przenoszeniu dużych komponentów.

Wady: wymaga regularnego smarowania i konserwacji, cena.

Rodzaje modułów liniowych

1. Moduły jednoosiowe – realizujące ruch w jednej płaszczyźnie (X lub Y),
2. Moduły dwuosiowe (XY) – często montowane w układzie portalowym,
3. Moduły trójosiowe (XYZ) – używane w np. w aplikacjach 3D: druk 3D, pick-and-place,
4. Zintegrowane z napędem – z fabrycznie zamontowanym silnikiem i czujnikami,
5. Moduły specjalistyczne – z dodatkowymi funkcjami jak systemy samopoziomujące, kompensacja temperatury itp.

Przykładowe zastosowania

• Automatyka przemysłowa (linie montażowe, sortowanie, pakowanie)
• Robotyka (ramiona robotów, układy pick-and-place)
• CNC i drukarki 3D
• Systemy pomiarowe i laboratoryjne
• Produkcja elektroniki (transport płytek PCB)
• Logistyka (automatyczne systemy transportu)

Producenci modułów liniowych

Na rynku dostępnych jest wielu renomowanych producentów modułów liniowych, w tym:

• HIWIN – lider w dziedzinie precyzyjnych prowadnic i śrub kulowych,
• IKO, THK – znani producenci z Japonii, oferujący bardzo precyzyjne rozwiązania,
• Bosch Rexroth – producent modułów o dużej elastyczności zastosowania,
• FESTO – automatyka przemysłowa i mechatronika,
• Igus – moduły z tworzyw sztucznych o niskim tarciu, idealne do lekkich zastosowań,
• SBC, TBI Motion, CSK, PMI, Parker – inne cenione marki na rynku przemysłowym.