Una fase lineare ad asse singolo sposta un carico in una direzione controllata, mentre un sistema di movimento lineare multiasse combina due o più assi per posizionare il carico in uno spazio piano o tridimensionale. La differenza non è semplicemente nel numero di moduli lineari. Le apparecchiature multiasse richiedono inoltre un controllo coordinato, una rigidità strutturale sufficiente, una gestione dei cavi e un'attenta considerazione degli errori di posizionamento accumulati.
Per gli acquirenti la questione pratica è se l'applicazione necessiti solo di un movimento indipendente o di un posizionamento coordinato nelle direzioni X, Y e Z. Questa guida mette a confronto le principali strutture del sistema e spiega quali informazioni devono essere confermate prima della selezione.
La differenza fondamentale
UNstadio lineare ad asse singoloproduce un movimento controllato lungo un percorso rettilineo. A seconda della direzione di installazione, tale percorso può essere descritto come asse X, Y o Z. Una fase ad asse singolo può essere utilizzata per alimentare, spingere, sollevare, posizionare, erogare o trasferire un pezzo.
UNsistema di movimento lineare multiasseè un insieme di due o più assi di movimento. Gli assi sono montati insieme in modo che l'utensile finale, l'attrezzatura o il pezzo possano raggiungere diverse posizioni in un'area di lavoro bidimensionale o tridimensionale.
In altre parole, un sistema multiasse normalmente non è un tipo di modulo lineare completamente diverso. Si tratta di una struttura di movimento creata combinando assi opportunamente selezionati con piastre di montaggio, motori, sensori, cavi e un controller di movimento.
Sistema di movimento lineare ad asse singolo o multiasse
| Confronto | Stadio ad asse singolo | Sistema multiasse |
|---|---|---|
| Movimento | Una direzione lineare | Due o più direzioni coordinate |
| Strutture tipiche | Asse X, Y o Z | XY, XZ, XYZ o portale |
| Progettazione meccanica | Installazione e allineamento relativamente semplici | Richiede il montaggio dell'asse, controlli di rigidità e ortogonalità |
| Controllare | Un motore e un canale di movimento | Motori multipli e controllo del movimento coordinato |
| Calcolo del carico | Il carico utile e le forze esterne agiscono su uno stadio | Gli assi inferiori possono trasportare il carico utile più gli assi superiori, i motori e gli utensili |
| Precisione | Interessato principalmente dall'asse selezionato e dalla sua installazione | Influenzato anche da errori di montaggio, perpendicolarità e deflessione strutturale |
| Costo del sistema | Costi inferiori di componenti e integrazione | Maggiori costi meccanici, elettrici e di messa in servizio |
| Applicazioni tipiche | Alimentazione, pressatura, sollevamento e trasferimento lineare | Erogazione, ispezione, pick-and-place e posizionamento CNC |
Configurazioni multiasse comuni
Sistema di movimento lineare XY
Un sistema XY sposta un carico su un piano orizzontale. Un asse è montato e trasportato dall'altro, quindi l'asse inferiore deve supportare la massa in movimento dell'asse superiore, del motore, della piastra di montaggio, del pezzo e dell'utensileria. Le applicazioni tipiche includono l'ispezione, la marcatura, l'erogazione e il posizionamento dei componenti.
Sistema di movimento lineare XZ
Un sistema XZ combina la corsa orizzontale con il sollevamento verticale. L'asse verticale richiede particolare attenzione perché la gravità agisce continuamente sul carico. È necessario considerare la coppia di tenuta del motore, la frenatura, il rischio di retroazionamento della vite a ricircolo di sfere e la protezione contro una caduta incontrollata.
Sistema di movimento lineare XYZ
Un sistema XYZ può posizionare un utensile o un pezzo in lavorazione in tre dimensioni. È adatto per attività automatizzate di assemblaggio, misurazione, erogazione e pick-and-place. L'asse di base normalmente trasporta la massa in movimento totale maggiore, mentre gli assi superiori devono rimanere sufficientemente compatti per ridurre l'inerzia e la deflessione strutturale.
Sistema a portale
Un sistema a portale supporta un asse trasversale da due lati ed è spesso selezionato per un'area di lavoro più ampia o per un carico che crea un grande momento di ribaltamento. Se vengono utilizzati due assi di azionamento paralleli, devono rimanere sincronizzati per evitare travasi, legature o carichi irregolari delle guide.
Fattori che influenzano la scelta del sistema di movimento lineare
1. Percorso di movimento richiesto
Inizia con il processo reale anziché con il numero di assi desiderato. Un componente che si muove solo tra due posizioni può richiedere un asse. Una testa erogatrice che deve coprire un'area di lavoro piana normalmente richiede un movimento XY, mentre un processo che necessita anche di sollevamento o regolazione della profondità può richiedere un movimento XYZ.
2. Corsa effettiva e spazio di installazione
La corsa effettiva è la corsa utile richiesta dall'applicazione. Non corrisponde alla lunghezza complessiva del modulo. È inoltre necessario riservare spazio al motore, al giunto o al riduttore, ai sensori, al passaggio dei cavi e all'accesso per la manutenzione.
3. Carico, forza e momento
Non selezionare un modulo solo in base al peso del carico utile. Il calcolo dovrebbe includere attrezzature, attrezzature, assi superiori, motori, forze di accelerazione e forze di processo. Un carico sfalsato crea momenti di beccheggio, rollio o imbardata che possono sovraccaricare i blocchi guida anche quando il carico utile totale appare accettabile.
4. Velocità, accelerazione e tempo ciclo
Un'accelerazione elevata aumenta la richiesta di coppia del motore e il carico dinamico applicato al modulo. Per un sistema multiasse veloce potrebbe essere necessaria una struttura dell'asse superiore più leggera. Quando l'applicazione prevede una corsa lunga o un'elevata velocità di traslazione, è necessario controllare anche la velocità critica della vite a ricircolo di sfere, la disposizione del supporto della vite e il tipo di azionamento.
5. Precisione di posizionamento e ripetibilità
La precisione del posizionamento descrive quanto il tavolino raggiunge la coordinata comandata. La ripetibilità descrive la coerenza con cui ritorna nella stessa posizione. Un sistema multiasse deve inoltre controllare la perpendicolarità tra gli assi, la precisione della superficie di montaggio, la deflessione strutturale e l'errore di calibrazione.
Pertanto, la selezione di diversi moduli monoasse accurati non garantisce automaticamente la stessa precisione nel punto centrale dell'utensile dopo l'assemblaggio.
6. Ambiente operativo
Polvere, trucioli metallici, nebbia d'olio, umidità e altri contaminanti influiscono sulla struttura di protezione richiesta. I moduli aperti consentono un accesso più semplice, mentre i moduli semichiusi o chiusi forniscono una migliore protezione per la vite a ricircolo di sfere e i componenti della guida. Le catene portacavi e la protezione dei sensori dovrebbero essere pianificate nella fase di progettazione del sistema.
7. Metodo motore e controllo
Un'applicazione ad asse singolo può utilizzare un dispositivo di controllo passo-passo o servocomando relativamente semplice. L'interpolazione multiasse coordinata richiede normalmente un controller di movimento compatibile, azionamenti adatti e feedback correttamente configurato. Il tipo di motore, le dimensioni della flangia, i requisiti del freno e la disposizione dell'encoder devono essere confermati prima di finalizzare l'interfaccia meccanica.
Quale struttura è adatta alla tua applicazione?
| Requisito dell'applicazione | Possibile struttura | Preoccupazione principale per la selezione |
|---|---|---|
| Spostare una parte tra due posizioni fisse | Asse singolo | Requisiti di corsa, velocità, carico e posizionamento |
| Erogare o ispezionare su un'area piana | Sistema XY | Area di lavoro, massa dell'asse superiore e perpendicolarità dell'asse |
| Muoversi orizzontalmente e sollevare un carico | Sistema XZ | Carico verticale, freno di stazionamento e prevenzione cadute |
| Posiziona uno strumento in uno spazio di lavoro 3D | Sistema XYZ | Carico accumulato, rigidità, controllo e calibrazione del sistema |
| Coprire un'ampia campata o trasportare un grande carico sfalsato | Sistema a portale | Rigidità delle traverse e assi paralleli sincronizzati |
Informazioni richieste per la selezione del modulo lineare
Per selezionare unmodulo lineare monoasse o multiasse, fornire le seguenti informazioni per ciascun asse:
- Disposizione degli assi richiesta: asse singolo, XY, XZ, XYZ o portale
- Corsa effettiva di ciascun asse
- Installazione orizzontale, verticale o inclinata
- Massa totale in movimento, compresi utensili e assi superiori
- Posizione del baricentro del carico e dell'eventuale carico sospeso
- Velocità, accelerazione e tempo ciclo richiesti
- Requisiti di precisione e ripetibilità del posizionamento
- Tipologia motore, potenza e dimensioni flangia
- Ambiente operativo e custodia richiesta
- Spazio di installazione disponibile
Fornire solo la corsa e il carico utile è spesso insufficiente per un sistema multiasse. Un disegno di layout che mostra l'orientamento dell'asse, la direzione di montaggio e la posizione del carico aiuta DLY a valutare la struttura in modo più accurato.
Domande frequenti
È possibile combinare moduli lineari ad asse singolo in un sistema XY o XYZ?
SÌ. Tuttavia, i moduli non dovrebbero essere selezionati in modo indipendente. L'asse inferiore deve essere dimensionato per la massa in movimento combinata e l'interfaccia di montaggio, la rigidità, l'orientamento del motore, i sensori e il percorso dei cavi devono essere pianificati per l'assemblaggio completo.
Un sistema multiasse necessita sempre di servomotori?
No. I motori passo-passo possono essere adatti per alcune attività di posizionamento a velocità moderata. I servomotori sono generalmente preferiti quando l'applicazione richiede velocità più elevata, feedback ad anello chiuso, accelerazione più rapida o movimento coordinato più impegnativo. La decisione dovrebbe basarsi sul profilo di movimento completo.
Quale asse deve essere selezionato per primo in un sistema XYZ?
Il processo di selezione dovrebbe iniziare con lo strumento in movimento e l'asse più in alto, quindi procedere verso il basso. Ciascun asse inferiore deve essere ricalcolato dopo aver aggiunto la massa di tutti i componenti installati sopra di esso.
La precisione di un sistema XYZ è uguale alla precisione di ciascun modulo?
Non necessariamente. La precisione finale del punto utensile è influenzata anche dall'allineamento degli assi, dalla perpendicolarità, dalla precisione della superficie di montaggio, dalla deflessione strutturale, dalla disposizione del feedback e dalla calibrazione.
DLY fornisce moduli lineari con viti a ricircolo di sfere e stadi di movimento lineare per applicazioni monoasse e multiasse combinate. Inviaci la disposizione degli assi, la corsa, il carico, la velocità, la precisione, il motore e i requisiti di installazione per la selezione del modello.
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