線形モジュール

線形モジュールは、回転運動を線形運動に変換できる精度の電気機械統合デビックです。線形モジュールは、標準化された設計を介して伝送、ガイダンス、およびコンポーネントをモジュラーユニットに駆動する統合された線形モーションシステムであり、正確な線形変位制御を可能にします。線形モジュールは、自動化の分野で広く使用されており、従来の分散型線形運動メカニズムを置き換える効率的なソリューションです。その中心的な機能は、機器の設計プロセスを簡素化し、モーションの精度と安定性を改善しながら、設置とメンテナンスコストを削減することです。

 

 

THK Corporationは1980年代に日本で最初に商業化を達成して以来、線形モジュールの開発は3つの段階を経ました。

1）。機械伝送段階（1980-2000）：ボールネジとスライドガイドを中心に

2）。メカトロニクスステージ（2000-2015）：ドライブモーターとモジュールボディの統合設計

3）。インテリジェントIoTステージ（2015-現在）：インテリジェントモジュール統合センサーと通信インターフェイス

 

2023年までに、世界の市場規模は62億米ドル（Qyresearchデータによると）に達し、中国は最大の生産およびアプリケーション市場になり、38％を占めています。

1。線形モジュールのコア構造と作業原理

a。トランスミッションシステム：

ボールスクリュー：直径6〜50mm、リード1-20mm、精度レベルC3-C7

同期ベルト：ポリウレタン材料、幅10〜100mm、最高速度5m/s

線形モーター：コアレスタイプのスラストは3000nに達することがありますが、コアレスタイプは20knに達することがあります

b。ガイダンスシステム：

ボールガイドレール：4列のボール構造、定格動的荷重1-50kn

ローラーガイドレール：重い-デューティアプリケーションに適した剛性が3回増加しました

クロスローラーガイドレール：bi -方向等間剛性、精密測定機器に使用される

 

2。線形モジュールの駆動制御：

サーボモーター：23-130フランジ仕様、17/23ビット絶対エンコーダーとペア

ステッパーモーター：1.8度のステップ角、最大25600パルス/Revまでの区画

クローズドループ制御：位置決めの再現性±0.005mm、速度の変動<1%

 

3.線形モジュールの主要な技術パラメーターの比較。

パラメーター	ボールスクリュー線形モジュール	タイミングベルト線形モジュール	線形モーター線形モジュール
最大速度	1.5m/s	3m/s	5m/s
加速速度	10m/s²	15m/s²	50m/s²
再現性の精度を配置します	±0.01mm	±0.04mm	±0.001mm
最大旅行	3m	10m	無限
定格ペイロード	500kg	200kg	300kg
寿命	10000km	5000km	50000km

 

4.線形モジュールの革新的な技術的ブレークスルー

a。ハイブリッドドライブテクノロジー：

TMによって開発された「ネジ+線形モーター」の複合モジュールは、高精度（±1μm）と高速（2m/s）を組み合わせています

TMの磁気浮揚モジュールは、摩擦抵抗を90％削減します

b。インテリジェント監視システム：

THKのILMシリーズ統合振動センサーは、リードネジの摩耗状態を予測できます

Hiwinのスマートモジュールには温度補償が装備されており、熱変形誤差が60％減少します

c。線形モジュールでの新しい材料の適用：

カーボンファイバーガイドレール（重量が40％減少）

セラミックボールベアリング（生活は3回増加しました）

 

5。線形モジュールの業界アプリケーションの詳細な分析

a。半導体製造：

リソグラフィマシンワークベンチ：±1nmの位置決め精度で、エアベアリングと線形モーターモジュールを使用してください

ウェーハの取り扱い：清浄度クラス1モジュール、粒子リリース<5/ft ³

b。新しいエネルギーバッテリー：

極切断：視覚システムと組み合わせた線形モジュール、速度120m/min

セルスタッキング：6軸モジュールリンケージ、スタッキング精度±0.1mm

c。医療機器：

手術ロボット：Nanoレベルモジュールは0.1度の関節制御を達成します

遺伝子シーケンス：96チャネルピペッティングモジュール、フラックスは50倍増加しました

d。新しいディスプレイ：

OLED蒸発：Multi -モードグループの同期制御、位置決めエラー<3 μ m

ガラス切断：2Gの加速度のガントリーモジュールシステム

 

6.線形モジュールの選択工学の測定学

a。負荷分析：静的負荷は50％定格負荷以下、

動的荷重には、慣性マッチング（慣性比率）の計算が必要です<30:1)

b。精度の確認：バッククリアランスを検討してください（<0.05mm) and walking parallelism (<0.02mm/300mm)

熱変形補償（0.5μm/度）

c。寿命計算：ボールスクリューの寿命の式：l 10=（c/p） ^ 3×10 ^ 6革命あたりの回転

ガイドレール寿命：l =50×（c/p） ^（10/3）×10 ^ 3km

 

7.線形モジュールの開発動向

a。小型化：ナノレベルモジュール（ストローク50mm、精度10nm）

b。インテリジェンス：AIアルゴリズムを統合する自己規制モジュール

c。緑化：エネルギー回収駆動システム（30％のエネルギーの節約）

d。標準化：ISO 18758-2国際標準は普及を加速します

 

ボストンコンサルティンググループの予測によると、世界の線形モジュール市場は2028年までに100億ドルを超えると予想されており、医療および半導体セクターの年間成長率は18％を超えています。インテリジェント製造の開発に関する中国の「14年目5年計画」の実施により、国内モジュールは0.5μmの精密層に向かって移動し、輸入の交換速度が加速しています。

 

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Tallman Robotの一般的な環境向けのボールスクリュー線形モジュールには、次のシリーズがあります。

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
tm - s45-cm	45	10	800	±0.01/±0.005	スクリュー	50/100	一般的な
tm - s62-cm	62	20	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	一般的な
tm - s65-cm	65	30	800	±0.01/±0.005	スクリュー	50/100	一般的な
tm - s85-cm	85	50	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	一般的な
tm - s100-cm	100	65	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	一般的な
tm - s100l - cm	100	80	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	一般的な
tm - s135-cm	135	110	1250	±0.01/±0.005	スクリュー	200/400/750	一般的な
tm - s150-cm	150	120	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	400/750	一般的な
tm - s170-cm	170	130	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	400/750	一般的な
tm - s220-cm	220	150	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	750	一般的な

 

Tallman Robotのクリーン環境用のリードネジ線形モジュールは、シリーズTM - s - crに続いています

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）		アプリケーション環境
tm - s45-cr	45	10	800	±0.01/±0.005	スクリュー	50/100	きれいな環境
tm - s62-cr	62	20	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	きれいな環境
tm - s65-cr	65	30	800	±0.01/±0.005	スクリュー	50/100	きれいな環境
tm - s85-cr	85	50	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	きれいな環境
tm - s100-cr	100	65	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	きれいな環境
tm - s135-cr	135	110	1250	±0.01/±0.005	スクリュー	200/400/750	きれいな環境
tm - s150-cr	150	120	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	400/750	きれいな環境
tm - s170-cr	170	130	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	400/750	きれいな環境
tm - s220-cr	220	150	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	750	きれいな環境

 

一般環境の長いストロークネジ線形モジュールtm {- sl - cm

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
TM - SL135-CM	135	80	2200	±0.01/±0.005	スクリュー	200/400/750	一般的な
tm - sl170-cm	170	110	2200	±0.01/±0.005	スクリュー	400/750	一般的な
TM - SL220-CM	220	150	2400	±0.01/±0.005	スクリュー	750	一般的な

 

オルガンカバー水プルーフ鉛ねじ線形モジュールtm - sf

モデル番号		体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
tm - sf100-cr	140		65	1050	±0.01/±0.005	スクリュー	100/200/400	water - proof/dust -証明
tm - sf135-cr	171		80	1250	±0.01/±0.005	スクリュー	200/400/750	water - proof/dust -証明
tm - sf170-cr	206		110	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	400/750	water - proof/dust -証明
tm - sf220-cr	256		150	1500	±0.01/±0.005	スクリュー	750	water - proof/dust -証明

 

一般環境のタイミングベルト線形モジュールtm - b - cm

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
tm - b45-cm	45	4	800	±0.04	ベルト	50/100	一般的な
tm - b62-cm	62	16	2000	±0.04	ベルト	100/200/400	一般的な
tm - b65-cm	65	4	800	±0.04	ベルト	50/100	一般的な
tm - b85-cm	85	16	2000	±0.04	ベルト	100/200/400	一般的な
tm - b100-cm	100	40	3500	±0.04	ベルト	100/200/400	一般的な
tm - b135-cm	135	42	3500	±0.04	ベルト	200/400	一般的な
tm - b150-cm	150	75	3500	±0.04	ベルト	400/750	一般的な
tm - b170-cm	170	75	3500	±0.04	ベルト	400/750	一般的な
tm - b220-cm	220	75	3500	±0.04	ベルト	750	一般的な

 

ダストのタイミングベルト線形モジュール-証明環境tm - b - cr

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
tm - b45-cr	45	4	800	±0.04	ベルト	50/100	きれいな環境
tm - b62-cr	62	16	2000	±0.04	ベルト	100/200/400	きれいな環境
tm - b65-cr	65	4	800	±0.04	ベルト	50/100	きれいな環境
tm - b85-cr	85	16	2000	±0.04	ベルト	100/200/400	きれいな環境
tm - b100-cr	100	40	3500	±0.04	ベルト	100/200/400	きれいな環境
tm - b135-cr	135	42	3500	±0.04	ベルト	200/400	きれいな環境
tm - b150-cr	150	75	3500	±0.04	ベルト	400/750	きれいな環境
tm - b170-cr	170	75	3500	±0.04	ベルト	400/750	きれいな環境
tm - b220-cr	220	75	3500	±0.04	ベルト	750	きれいな環境

 

オルガンカバー防水タイミングベルト線形モジュールtm - bf

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
tm - bf100-cr	140	40	3500	±0.04	ベルト	100/200/400	water - proof/dust -証明
tm - bf135-cr	171	40	3500	±0.04	ベルト	100/200/400	water - proof/dust -証明
tm - bf170-cr	206	75	3500	±0.04	ベルト	750	water - proof/dust -証明
tm - bf220-cr	256	75	3500	±0.04	ベルト	750	water - proof/dust -証明

 

ヨーロッパのダストプルーフタイミングベルトモジュールTM - EB

モデル番号	体の幅（mm）	最大ペイロード（kgs）	マックスストローク（mm）	再現性（mm）	ドライブ	モーターパワー（W）	アプリケーション環境
tm - eb 65 - cr	65	65	5500	±0.1	ベルト	200/400/750	きれいな環境
tm - eb80-cr	80	80	5500	±0.1	ベルト	200/400/750	きれいな環境

線形モジュールの分類は何ですか？

線形モジュールは、送信モード、ドライブタイプ、構造形式などの寸法に基づいて分類できます。さまざまなタイプには、パフォーマンスと適用可能なシナリオに大きな違いがあります。特定の分類は次のとおりです。

1。コア伝送法（最も一般的に使用される分類方法）によって分類

1）。ネジ駆動用の線形モジュール

ネジをコア伝送成分として使用すると、回転運動はネジとナットのメッシュを介して線形運動に変換されます。

区画タイプ：

ボールスクリューモジュール：ボールは中間媒体として機能し、85％-95％の伝送効率と高精度（±0.01mm以下の位置決め誤差）を備えた、半導体機器やテスト機器などの精度シナリオに適しています。

台形ネジモジュール：スライド摩擦伝達、20％- 40％の効率、低コスト、自己-ロック（パワー{-は、リフティングプラットフォームや民間装備など）に適しています。

機能：強い負荷容量（最大数トン）、中程度の速度（通常は1m/s以下）、制御可能な精度。

2）。同期ベルト駆動線形モジュール

同期ベルト、プーリー、ガイドレールで構成されているモーターは、プーリーをドライブして回転させ、同期ベルトはスライダーを直線で動かします。

機能：高速（最大2 - 5m/s）、長い移動（最大10m以上）、ネジモジュールよりも低いコストが低いが、より低い精度（配置誤差±0.1-0.5mm）、高速コンベインに適している（ソート機、レーザー切断装置など）。

3）。線形モーター駆動線形モジュール

機械的透過成分がなければ、線形運動は、ステーターとローターの電磁力によって直接駆動されます。

特徴：高精度（±0.001mm以下±0.001mm以下）、大きな加速（最大50m/s²）、摩耗と裂傷なし、長いサービス寿命はありますが、高コスト（ネジモジュールの5倍の5倍）が必要です。

4）。ラックおよびピニオントランスミッション用の線形モジュール

モーターはギアを駆動して回転させ、ギアはラックとメッシュして線形動作を実現します。

機能：ほぼ無限の移動（ラックをスプライスできます）、強い負荷容量（トンレベルの負荷に適しています）が、重機（工作機械翻訳軸など）に適した精度（±0.1-1mm）が低い（±0.1-1mm）。

 

2.運転力の種類によって分類されます

1）。電気線形モジュール

モーター（サーボモーター、ステッピングモーター、DCモーター）を電力と制御速度と位置を電気信号で使用することは、産業用自動化の主流の選択です。

利点：閉じた-ループの正確な位置決め、および幅広い適応性を達成できる強力な制御可能性。

2）。空気圧線形モジュール

圧縮空気を搭載し、シリンダーによって駆動されてスライダーを移動すると、単純な構造と低コストがあります。

短所：低精度（ガス源圧力、位置決め誤差±1 - 5mm）、制御不能な速度、ローエンドシナリオ（単純なプッシュやスイッチのアクションなど）に適しています。

3）。油圧線形モジュール

油圧オイルを搭載し、冶金機器や重機などの超重量荷重シナリオに適した油圧シリンダーを介して高推力（最大数トン）を出力します。

短所：システムは複雑で（油圧ポンプとパイプラインが必要です）、漏れがちで、メンテナンスコストが高くなります。

 

3.構造形式で分類されます

1）。単軸線形モジュール

単一の方向線形モーションユニットであるコンパクト構造は、単独で使用するか、多軸システム（XYクロススライドテーブル、XYZガントリー構造など）に組み合わせることができます。

アプリケーション：3Dプリンターおよび分配機用の単一軸フィード。

2）。多軸の組み合わせモジュール

複数の軸線形モジュールがコネクタを介して組み合わされて、カチュン座座標ロボットなどの平面（XY）または空間（XYZ）モーションを実現します。

アプリケーション：自動化された組み立てライン用の多様な材料処理と溶接ロボットの軌道制御。

3）。統合された線形モジュール

トランスミッション、ガイダンス、および運転コンポーネントは高度に統合されており、ハウジングは（IP54以上の保護レベルを使用して）囲まれており、過酷な環境（ほこりや湿度の高いシーンなど）に適しています。

機能：設置が簡単で、メンテナンスが少なく、食品加工や屋外機器で一般的に使用されています。

 

4。精度レベルによって分類されます

精度レベル：±0.01mm以下の位置決め精度は、半導体および光学機器で使用される線形モーターモジュールやボールスクリューモジュール（C3レベル）など、±0.005mm以下の繰り返しポジショニング精度を±0.005mm以下にします。

工業用グレード：自動化された生産ラインと工作機械に使用される、通常のボールスクリューモジュール（C5グレード）や同期ベルトモジュールなど、ポジショニング精度±0.01-0.1mm。

民間年グレード：家具、ドア、窓などの低精度のシナリオで使用される台形ネジモジュールや空気圧モジュールなど、±0.1mm以上の位置決め精度。

さまざまな分類方法のコアは、シーンの要件と一致することです。高{-精密線形モーターまたはボールスクリューモジュールが選択されます。モジュールが選択されています。実際のアプリケーションでは、線形モジュールの複数の分類寸法が選択のために組み合わされることがよくあります（「工業用グレードの電気ボールスクリュー単軸モジュール」など。