EN
RYCHLÉ ODKAZY
Malé lineární vodítko MGN3 je systém vodící lišty široký 3 mm — blok s čtyřřadým kuličkovým oběhem běžící na profilové liště o šířce 3 mm — a jeho výhodou je nejmenší rozměr v celé řadě MGN, který přesto zvládá užitečnou zátěž: dynamická únosnost 0,29 kN, statická únosnost 0,44 kN, statický moment 0,7 N·m, hmotnost bloku 1 g, hmotnost lišty 50 g na metr. Inženýři jej vybírají, je-li osa krátká, zátěž nízká a konstrukce omezena prostorem spíše než silou. Pro větší průhyb, delší dráhu pohybu nebo delší životnost zvolte větší rozměr — MGN5 nebo MGN7.
To je stručná odpověď. Zbytek tohoto článku uvádí číselné údaje, aplikace, ve kterých je MGN3 správnou volbou, a případy, kdy tomu tak není.
Všechny hodnoty jsou katalogové hodnocení pro jeden blok miniaturního lineárního vedení MGN3, převzaté z publikované tabulky specifikací MGN výrobcem.
Vedení MGN3 je valivý prvek lineární ložisko : kalená nerezová lišta se dvěma broušenými dráhami a blok obsahující čtyři řady ocelových kuliček, které se při pohybu bloku znovu uvádějí do oběhu. Kuličky se dotýkají dráhy pod úhlem 45°, takže je blok předpínán proti oběma lištovým hranám a odolává zatížení shora, zdola i z obou stran se stejnou tuhostí.
Číslice „3“ v kódu součásti označuje šířku kolejnice v milimetrech — ne šířku bloku ani zdvih. Kolejnice řady MGN3 má šířku 3 mm, což je právě to, co činí tuto řadu zajímavou: při této šířce lze kolejnici umístit uvnitř pouzdra, za optickou dráhou nebo vedle miniaturizovaného upínače, kde kolejnice o šířce 5 mm či 7 mm prostě nevyhoví. Řada MGN2 (2 mm) existuje i pod ní, avšak nosnost klesá na úroveň, která vyhovuje pouze nejlehčím mechanismům; proto je MGN3 obvykle praktickým minimem pro poháněnou osu.
Blok o hmotnosti 1 g a kolejnice o hmotnosti 50 g/m znamenají, že hmotnost pohybující se části se udává v gramech, nikoli v kilogramech. U osy, která mění směr stovkykrát za sekundu — např. hlava dávkovače, skenovací zařízení pro kontrolu nebo optický závěr — je rychlostní limit určen setrvačností, nikoli nosností. Zmenšení pohybující se hmotnosti na polovinu přibližně snižuje požadovaný krouticí moment motoru na polovinu při stejném zrychlení.
Protože jsou čtyři řady kuliček uspořádány symetricky, má blok MGN3 stejnou tuhost vůči zatížení směrem dolů, nahoru i bočně. To je důležité u přístrojů, které se montují v jedné orientaci a následně provozují v jiné – například u sondové hlavy zavěšené vodorovně nebo u stolku namontovaného na svislé stěně – protože konstruktér nemusí blok znovu hodnotit pro jiný směr zatížení.
0,29 kN dynamického zatížení na 3 mm kolejnici odpovídá přibližně 30 kg spojitého zatížení za ideálních podmínek. Bezpečnostní mez umožňuje hladký chod předpínacího bloku: při provozním zatížení 50–100 N zůstávají kuličky v elastickém rozsahu a opakovatelnost je zachována.
Posuvné vodítky a zejména špatně mazané klínové vodítky střídají při nízkých posuvových rychlostech mezi zaseknutím a skokem. Kuličkové vodítko tomu tak není: koeficient tření zůstává kolem 0,003–0,005 a přechod ze statického do pohybového stavu je hladký. U zařízení, které se pohybuje rychlostí několika mikrometrů za sekundu, je to rozdíl mezi čistým signálem a pilovitým průběhem.
Blok MGN3 má malou výšku průřezu. Dvě nebo tři osy lze navrstvit, aniž by byla překročena obálka zařízení, což je důvod, proč se tento rozměr používá u křížových stolů a konstrukcí typu 'most v krabici'.
Oba bloky používají stejnou kolejnici. Verze H je delší, proto přenáší větší dynamické zatížení i větší moment na stejné 3 mm profilové kolejnici:
Kompromis je mezi hmotností a délkou, nikoli tuhostí. Zvolte blok H, pokud je zatížení posunuto od osy kolejnice, pokud hlava přečnívá, nebo pokud jedna kolejnice přenáší moment; zvolte blok C, pokud je prostorový rozměr omezený a zatížení je centrické.
Základní životnost pro miniaturizovanou lineární vodítkovou soustavu MGN3 odpovídá standardnímu vztahu pro valivá ložiska, který je publikován pro lineární vodítkové soustavy v normě ISO 14728-1 a používán ve formě L10 všemi významnými výrobci lineární vodítko výrobce:
L10 = (C / P)³ × 50 km
kde C je základní dynamická únosnost a P je zatížení působící na jeden blok.
Uvažujme například nástrojovou osu, kde každý ze dvou bloků přenáší 100 N (P = 0,1 kN):
Z kubické závislosti vyplývají dvě věci. Za prvé je životní doba extrémně citlivá na zatížení: zdvojnásobení zatížení snižuje životní dobu o faktor osm, takže konstrukce pracující při 30 % hodnoty C má přibližně 37krát delší životní dobu než konstrukce pracující při plné hodnotě C. Za druhé, pokud konstrukce nesplňuje požadovanou životní dobu, přechod z řady C na řadu H u stejného kolejnice zvyšuje životní dobu přibližně 2,4krát za každý dodatečný gram pohyblivé hmotnosti – obvykle levněji než zvětšení rozměru kolejnice, které vyžaduje změnu všech souvisejících dílů.
Životní doba je hodnotou pro srovnání, nikoli zárukou. Kontaminace, intervaly mazání, rovnost kolejnice a chyby při montáži snižují bezpečnostní rezervu, a to u 3 mm kolejnice rychleji než u 15 mm kolejnice, protože těsnění a objem maziva jsou v poměru menší.
Zpracování waferů, přichycování čipů (die bonding), drátové připojení (wire bonding) a měřicí stanice (probe stations) využívají vedení MGN3, kde musí hlava dosáhnout do malého pracovního prostoru. Vedení je vybráno na základě jeho rozměrů a hladkosti chodu spíše než nosné kapacity, a nízká tvorba částic uzavřeného kuličkového vedení je důležitá v čistých prostorách. MGN3 v polovodičovém zařízení — podrobněji popisuje zpracování waferů, přichycování čipů (die attach) a metrologii optického kontrolování (AOI).
Měřicí osa vyžaduje stálé tření spíše než vysokou nosnou kapacitu. Bloky MGN3 vykazují velmi malou variabilitu tření, takže skenování konstantní rychlostí se neprojevuje jako pulzace polohy – právě proto se tato velikost používá v profilových projektorech, vizuálních stolcích a zařízeních pro měření povrchu.
Pumpy pro stříkačky, manipulátory vzorků, podavače sklíček a stolce mikroskopů využívají MGN3 pro jejich nízkou výšku průřezu a tichý chod. V analyzátoru s desítkami paralelních os umožňuje pohyblivá hmotnost v řádu gramů udržet výkon pohonu i tepelné zatížení na nízké úrovni.
Zarovnání optického vlákna ke vlnovodu nebo čočky k laserové diodě vyžaduje úpravu s přesností pod jednu mikrometr v rozsahu několika milimetrů. MGN3 s jemnou závitovou tyčí umožňuje tento pohyb v kompaktním provedení, které se vejde na optickou desku, aniž by zakrývalo optickou dráhu.
Miniaturizované kleště, dávkovače, upínací hlavy a mikro-manipulátory využívají MGN3 jako lineární kloub, protože blok lze integrovat přímo do těla nástroje a čtyřsměrné zatížení umožňuje použití stejné součásti shora i ze strany.
Pro součástku, která je umístěna jednou a poté zafixována, poskytují kolejnice MGN3 rovnější a opakovatelnější posuv než zámkové spojení (dovetail) a zároveň vyžadují nižší náklady na montáž než speciální pružné konstrukce.
Mikro-lineární vedení MGN3 je přesná součást s pevně daným maximálním zatížením. Zvolte větší rozměr, pokud platí kterákoli z následujících podmínek:
3 mm kolejnice je tuhá ve vztahu ke svým rozměrům, ale ne absolutně: při rozpětí 300 mm může průhyb pod boční zátěží překročit přesnost, kterou přístroj snaží udržet. To je strukturální limit, proto řešením je větší průřez, nikoli lepší sanice.
Pět vstupních parametrů rozhoduje o ceně, dodací lhůtě a proveditelnosti miniaturizované lineární vodítkové dráhy MGN3:
Zašlete tyto pět položek jako výkres (PDF, DWG nebo STEP) a KGT do 24 hodin pošle zpět kontrolu obrábění, cenu, minimální objednací množství (MOQ) a dodací lhůtu. KGT vyrábí řadu MGN ve výrobním závodě certifikovaném podle ISO 9001 ve Wenzhou v provincii Che-ťiang; před párováním bloků s kolejnicemi se provádí kontrola rovnoběžnosti pohybu, tolerance výšky a vůle v souladu s objednanou třídou.
Blok MGN3C má hodnotu dynamické únosnosti 0,29 kN (C), statické únosnosti 0,44 kN (C₀) a statického momentu 0,7 N·m (Mᵣ). Delší blok MGN3H má hodnoty 0,39 kN, 0,68 kN a 1,0 N·m. Tyto hodnoty jsou uvedeny na jeden blok; vozík se dvěma bloky zdvojnásobí svislou únosnost, ale statický moment se nezvýší ve stejném poměru.
C je standardní blok a H je delší blok se stejnou šířkou kolejnice. H není třída přesnosti ani širší kolejnice – používá stejnou kolejnici o šířce 3 mm, zvyšuje hmotnost bloku o 1 g a zvyšuje dynamické zatížení přibližně o 34 % a statický moment přibližně o 43 %.
Použijte vzorec L10 = (C/P)³ × 50 km. Při zatížení 100 N na blok dosahuje MGN3C přibližně 1 220 km a MGN3H přibližně 2 966 km hodnoty životnosti. Skutečná životnost závisí na mazání, kontaminaci a přesnosti montáže, proto by měl být návrh, který spadá do rozmezí ±20 % cílové hodnoty, přezkoumán, nikoli automaticky přijat.
Verze z nerezové oceli jsou uvedeny pro větší rozměry MGN, které se používají ve vlhkých prostředích a čistých místnostech. U MGN3 potvrďte dostupnost a dodací lhůtu u dodavatele ještě před tím, než jej zadáte do výkresu – následná náhrada je nákladná.
Ano. Lišty jsou řezány a obráběny podle výkresu, včetně rozteče otvorů, závitování konců a označení spojů; bloky jsou dodávány jako sladěné sady pro objednanou třídu přesnosti. Pošlete prosím výkres ke kontrole obrábění.
Standardní třída (N) je dostačující, pokud je polohovací smyčka uzavřena servomotorem a enkodérem. Zvolte vyšší třídu (H) nebo přesnou třídu (P), pokud běží dvě lišty paralelně, pokud osa napájí měřicí sondou nebo pokud je chybový rozpočet přístroje již před instalací vedení velmi úzký.
Blok a lišta MGN3 používají upevňovací šrouby třídy M1.6; lišta je přišroubována k obráběné referenční hraně. Uchycení lišty proti hraně namísto spoléhání na polohu šroubů je to, co zachovává rovnost, pro niž byla zakoupena daná třída přesnosti.
Miniaturní lineární vodítko řady MGN3 má rozměry, které umožňují umístit přesnou osu tam, kde se běžné lineární vodítko nevejde: kolejnice o šířce 3 mm, jezdový blok o hmotnosti 1 g a dynamická únosnost 0,29 kN s rovnocennou tuhostí ve všech čtyřech směrech. Je to správná volba pro přístroje s krátkým zdvihem a nízkou zátěží používané v polovodičovém průmyslu, metrologii, medicíně a fotonice; avšak špatná volba v okamžiku, kdy se zátěž, moment nebo délka kolejnice stane rozhodujícím omezením – v takovém případě je ekonomičtější zvolit MGN5 nebo MGN7 než přepracovávat konstrukci, která byla původně poddimenzována.
