干货 | 线性轴和平面双轴解决方案大揭秘(上)

在自动化生产的“生死竞速”中，效率与精度是企业存亡的关键。可当下，诸多企业被运动控制难题狠狠卡住：单轴直线运动时，传统装置精度差，次品率飙升;速度慢，生产效率大打折扣。面对精准定位、复杂加工、高效搬运等多维度任务，更是部件协调混乱、轨迹偏差大，生产流程受阻、质量堪忧。如何打破困局，实现高效精准的运动控制，成了企业火烧眉毛的痛点。

线性轴和平面双轴解决方案对自动化意义重大，其设计形式多样。本文将聚焦定义、应用领域、省时在线工具及应用案例等关键方面为您介绍。

线性轴和平面双轴解决方案概览

■ 功能：线性轴适用于沿单轴进行的一维运动。平面双轴解决方案(和三轴解决方案)是一种 XY(Z) 系统，适用于复杂的多维度运动，比如定位、加工和搬运任务。

■ 设计和配置：item MotionDesigner® 是一款完全免费的选择和配置软件，它可以处理复杂的计算，并在短时间内提供包括线性装置、电机和控制器在内的整套解决方案。

■ 技术和趋势：在工业领域，对精密的小型线性轴的需求不断增长，其中以同步皮带和滚珠丝杠传功装置最受欢迎。

■ 模块化：item 线性系统极具灵活性，既可根据用户需求搭配组合，也可轻松修改。

■ 文档和订购：MotionDesigner® 会自动生成完整的零件清单和项目文档。您还可以通过 item 在线目录直接订购解决方案。

什么是线性轴?

线性轴又称线性模块，是一种机械系统，适用于工业自动化应用中精准的直线运动。它的作用是沿单轴移动或定位各种工具和工件。

线性轴通常由滚珠丝杠传动装置、同步皮带传动装置或直线电机驱动，它将旋转运动转变为直线运动。它通常由导轨型材和移动滑块组成。根据不同的要求，比如是否侧重于速度、负载或精度，用户可以选择不同的传动装置。

线性轴的应用领域有哪些?

一般来说，线性轴可用于所有的自动化流程，比如制造或搬运零件等。线性轴的应用范围非常广泛。

线性轴应用案例

线性轴的应用取决于其种类，下面列举一些典型的应用案例：

■ 提升零部件

■ 将零件放在输送带上或移除零件

■ 3D 打印机：移动打印头

■ CNC(数控机床)加工：移动工具刀头加工工件

■ 定位传感器或摄像头系统

如何选择合适的线性轴?

选择线性轴时，最重要的考虑因素有以下几个方面：

■ 负载：您要移动的物体有多重?

■ 动态性能：物体的移动速度和移动方向?

所需精度和环境条件(温度、灰尘积聚等)等因素也应考虑在内。根据这些信息，可以计算出加速度。线性导轨和线性传动装置需要多大的功率?哪种电机和减速机搭配组合最合适?

您无需亲自完成这项复杂的设计工作。我们为此专门开发了 item MotionDesigner® 配置软件。这款免费的在线工具能根据您提供的数据，在短短几秒内找到线性装置、电机和控制器的最佳组合。

举个例子，如果您想在 5 秒内将 10 公斤的物体移动 3 米，MotionDesigner® 会自行计算：

■ 作用在线性轴上的力是多少

■ 需要哪一种导轨

■ 需要哪一种传动装置

它在配置过程中通常还会考虑其它参数，比如：

■ 环境：线性轴是否位于洁净室、钢铁厂或防爆区域?不同的环境会有不同的要求。

线性轴适合模块化扩展吗?

是的，线性轴可以模块化扩展。虽然安装后扩展大多比较困难，但在设计阶段有很多选择。比如，如果您发现负载高于预期，您可以将原有的同步皮带更换为更宽的同步皮带。

线性轴的长度是可以扩展的。item 线性轴的长度由多个齿段构成，每一段的长度可以扩展。理论上来说，齿条轴的长度甚至可以无限扩展。原则上，您可以不断添加新的齿段。齿条传动装置的电机位于滑块上方，这意味着导轨的长度没有限制。

这正是将 item 线性系统设计成模块化线性技术装配组件系统的优势所在。您可以根据具体需求，配置和组合所需的零部件，从而设计出完全符合您任务需求的线性轴。比如，如果水平导轨承受来自上方的负载较大，则需要相应强度的线性导轨，但高速不是必要的条件。在这种情况下，使用小型的同步皮带就足够了。

如何配置线性轴?

item MotionDesigner® 是一款免费工具，非常适合选择和配置线性轴。通过对话框，您可以逐步完成定义运输任务的整个过程，从而获得由理想零部件组成的定制解决方案。

这款在线工具功能非常强大。它在后台运行时，会根据以下问题计算线性装置中每个轴承的性能：

■ 轴承的功能是什么?

■ 它的惯性矩是多少?

■ 可能承受哪些负载?

MotionDesigner® 可在数秒内完成数千次计算。这些计算比手动计算精确得多。除了获得计算结果，您还可以提出更详细的问题：

■ 电机需要多大的扭矩?

■ 预计使用寿命是多久?

如何为精确定位任务找到合适的线性轴?

item 为您提供两种高效的方法，帮助您找到合适的线性轴，轻松满足精确定位任务的需求：

■ 您可以免费使用 item MotionDesigner® 软件。

■ 您可以在 item 在线目录中查看产品数据。

相关数据均基于最不利的应用场景——也就是说，这些数据是在线性轴处于最恶劣环境、承受最大负载与最大加速度的情况下测定的。如此一来，便能确保线性轴从投入使用之初就具备极高精度，并且使用多年后依然不受影响。

（item依诺信）