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Die MGN3-Miniatur-Linearführung ist ein 3 mm breites Schienensystem – ein vierreihiger Kugelumlaufblock, der auf einer 3-mm-Profil-Schiene läuft – und zeichnet sich dadurch aus, dass es die kleinste Ausführung innerhalb der MGN-Baureihe ist, die dennoch eine nutzbare Last tragen kann: 0,29 kN dynamisch, 0,44 kN statisch, 0,7 N·m statisches Moment, bei einem Blockgewicht von 1 g auf einer Schiene mit einem Gewicht von 50 g pro Meter. Ingenieure wählen sie, wenn die Achse kurz ist, die Nutzlast gering und der Entwurf durch den verfügbaren Platz statt durch die auftretenden Kräfte begrenzt wird. Wählen Sie für Fälle, in denen Durchbiegung, Hublänge oder Lebensdauer maßgeblich sind, stattdessen die Größen MGN5 oder MGN7.
Das ist die kurze Antwort. Der Rest dieses Artikels liefert die zugrundeliegenden Zahlen, beschreibt Anwendungen, bei denen MGN3 die richtige Wahl ist, sowie Fälle, in denen dies nicht zutrifft.
Alle Werte sind Katalogwerte pro Block für die MGN3-Miniatur-Linienführung und stammen aus der vom Hersteller veröffentlichten MGN-Spezifikationstabelle.
Eine MGN3-Linienführung ist ein Wälzkörper lineares Lager : eine gehärtete Edelstahl-Schiene mit zwei geschliffenen Laufbahnen und ein Block mit vier Reihen von Stahlkugeln, die sich beim Verschieben des Blocks zirkulieren. Die Kugeln berühren die Laufbahn unter einem Winkel von 45°, wodurch der Block gegen beide Schienenflanken vorgespannt wird und Lasten von oben, unten sowie von beiden Seiten mit gleicher Steifigkeit aufnimmt.
Die „3“ in der Teilenummer bezeichnet die Schienenbreite in Millimetern – nicht die Blockbreite, nicht den Hub. Eine MGN3-Schiene ist 3 mm breit, was die Serie interessant macht: Bei dieser Breite passt die Schiene in ein Gehäuse, hinter einen optischen Strahlengang oder neben einen Miniaturgreifer, wo eine 5-mm- oder 7-mm-Schiene einfach nicht Platz findet. MGN2 (2 mm) existiert darunter, doch die Tragfähigkeiten sinken auf ein Niveau, das nur für die leichtesten Mechanismen geeignet ist; daher stellt MGN3 üblicherweise die praktische Untergrenze für eine angetriebene Achse dar.
Ein 1-g-Block und eine 50-g/m-Schiene bedeuten, dass die hin- und herbewegte Masse in Gramm – nicht in Kilogramm – gemessen wird. Für eine Achse, die sich hundertmal pro Sekunde umkehrt – etwa ein Dosierkopf, ein Inspektions-Scan oder ein optischer Verschluss – bestimmt die Trägheit, nicht die Tragfähigkeit, die Geschwindigkeitsgrenze. Wenn man die bewegte Masse halbiert, verringert sich das für dieselbe Beschleunigung erforderliche Motordrehmoment annähernd um die Hälfte.
Da die vier Kugelreihen symmetrisch angeordnet sind, weist ein MGN3-Block dieselbe Steifigkeit gegenüber nach unten, nach oben und seitlich wirkenden Lasten auf. Das ist entscheidend bei Geräten, die in einer Orientierung montiert und dann in einer anderen betrieben werden – beispielsweise ein seitlich hängender Tastkopf oder eine an einer senkrechten Wand montierte Plattform – denn der Konstrukteur muss den Block nicht für eine andere Lastrichtung neu bewerten.
0,29 kN dynamische Tragzahl bei einer 3-mm-Schiene entsprechen bei idealen Bedingungen einer kontinuierlichen Lastkapazität von etwa 30 kg. Die Sicherheitsreserve ermöglicht einen gleichmäßigen Lauf eines vorgespannten Blocks: Bei einer Betriebslast von 50–100 N bleiben die Kugeln im elastischen Bereich, und die Wiederholgenauigkeit bleibt erhalten.
Gleitführungen – insbesondere schlecht geschmierte Schwalbenschwanzführungen – wechseln bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten zwischen Haften und Ruckeln. Eine Kugelführung tut dies nicht: Der Reibungskoeffizient liegt konstant bei etwa 0,003–0,005, und der Übergang von Ruhe zu Bewegung verläuft glatt. Für ein Instrument, das mit wenigen Mikrometern pro Sekunde kriecht, macht dies den Unterschied zwischen einem sauberen Signal und einer Sägezahnkurve aus.
Ein MGN3-Block ist in seinem Querschnitt kurz. Zwei oder drei Achsen lassen sich stapeln, ohne die Abmessungen des Instruments zu überschreiten – daher findet diese Größe Anwendung in Kreuztisch- und Gantry-in-a-Box-Konstruktionen.
Die beiden Bausteine teilen sich die gleiche Schiene. Die H-Variante ist länger und überträgt daher bei demselben 3-mm-Profil eine höhere Last und ein höheres Moment:
Der Kompromiss betrifft Masse und Länge, nicht Steifigkeit. Wählen Sie den H-Block, wenn die Last außerhalb der Schienenachse angreift, wenn der Kopf übersteht oder wenn eine einzelne Schiene das Biegemoment aufnimmt; wählen Sie den C-Block, wenn der Einbauraum eng ist und die Last zentriert wirkt.
Die grundlegende Nennlebensdauer eines MGN3-Miniatur-Linienführungsblocks folgt der Standard-Beziehung für Wälzlager und ist für Linearführungen in ISO 14728-1 veröffentlicht sowie in der L10-Form von allen namhaften Herstellern genutzt. linearführung hersteller:
L10 = (C / P)³ × 50 km
dabei ist C die grundlegende dynamische Tragzahl und P die pro Block wirkende Belastung.
Betrachten Sie eine Messachse, bei der jeder der beiden Blöcke 100 N trägt (P = 0,1 kN):
Zwei Dinge ergeben sich aus der Kubik-Regel. Erstens ist die Lebensdauer äußerst empfindlich gegenüber der Belastung: Eine Verdopplung der Belastung verringert die Nennlebensdauer um den Faktor acht; daher läuft ein Konstrukt, das bei 30 % von C betrieben wird, etwa 37-mal länger als eines, das bei C betrieben wird. Zweitens: Wenn ein Konstrukt hinsichtlich der Lebensdauer unzureichend ist, erhöht der Wechsel vom C-Block zum H-Block auf derselben Führungsschiene die Lebensdauer um etwa den Faktor 2,4 – bei nur einem zusätzlichen Gramm bewegter Masse; dies ist in der Regel kostengünstiger als ein Wechsel zu einer größeren Führungsschienen-Größe, der sämtliche Paarteile betrifft.
Die Lebensdauer ist eine Angabe nach Norm, keine Garantie. Verschmutzung, Schmierintervall, Geradheit der Führungsschiene und Montagefehler verringern alle die verfügbare Reserve – und bei einer 3-mm-Führungsschiene geschieht dies schneller als bei einer 15-mm-Führungsschiene, weil die Dichtungen und der Schmierstoffvorrat im Verhältnis kleiner sind.
Wafer-Handhabung, Die-Bonding, Wire-Bonding und Prüfstationen verwenden MGN3, wo der Kopf in ein kleines Arbeitsvolumen eindringen muss. Die Führung wird aufgrund ihrer Einbaumaße und Laufruhe – nicht aufgrund ihrer Tragfähigkeit – ausgewählt, und die geringe Partikelbildung einer abgedichteten Kugelführung ist in einem Reinraum entscheidend. Unser eigenes Gehäusematerial für diese Größe – MGN3 in Halbleiterausrüstung – behandelt Wafer-Handhabung, Die-Attach und AOI-Metrologie ausführlicher.
Eine Messachse benötigt konstante Reibung mehr als Tragfähigkeit. MGN3-Gleitblöcke weisen nur geringe Reibungsschwankungen auf; daher tritt bei einem Scan mit konstanter Geschwindigkeit keine Positionsrippel auf – der Grund, warum diese Größe in Profilprojektoren, Vision-Plattformen und Oberflächen-Messvorrichtungen zum Einsatz kommt.
Spritzenpumpen, Probensysteme, Objektträgerzuführer und Mikroskop-Plattformen nutzen MGN3 wegen ihrer geringen Bauhöhe und geräuscharmen Laufeigenschaft. In einem Analysator mit Dutzenden paralleler Achsen hält eine bewegte Masse im Gramm-Bereich Antriebsleistung und Wärmeentwicklung niedrig.
Die Ausrichtung einer Faser mit einem Wellenleiter oder einer Linse mit einer Diode erfordert eine Justierung im Submikrometerbereich über einige Millimeter Hub. Die MGN3 mit Feingewinde bietet diese Bewegung in einem Gehäuse, das auf einer optischen Bank Platz findet, ohne den Strahlengang zu behindern.
Miniaturgreifer, Dosierer, Pick-Köpfe und Mikromanipulatoren nutzen die MGN3 als lineares Gelenk, da der Block direkt in den Werkzeugkörper integriert werden kann und die vierseitige Tragfähigkeitsbewertung bedeutet, dass dasselbe Bauteil von oben oder von der Seite eingesetzt werden kann.
Für eine Komponente, die einmal positioniert und dann verriegelt wird, bieten MGN3-Schienen eine geradere und wiederholgenauere Führung als eine Schwalbenschwanzführung – bei geringeren Montagekosten als eine maßgeschneiderte Flexur.
Die MGN3-Miniatur-Linienführung ist ein Präzisionsbauteil mit einer fest vorgegebenen Tragfähigkeitsobergrenze. Wählen Sie eine größere Baugröße, sobald einer dieser Punkte zutrifft:
Die 3-mm-Führungsleiste ist für ihre Größe steif, jedoch nicht absolut: Bei einer Spannweite von 300 mm kann die Durchbiegung unter einer Seitenlast die Genauigkeit überschreiten, die das Messgerät halten soll. Das ist eine strukturelle Grenze; die Lösung ist daher ein größerer Querschnitt, nicht ein besserer Gleitblock.
Fünf Angaben bestimmen Preis, Lieferzeit und Realisierbarkeit einer MGN3-Miniatur-Führungsleiste:
Senden Sie diese fünf Angaben als Zeichnung (PDF, DWG oder STEP) – KGT liefert innerhalb von 24 Stunden eine Bearbeitungsprüfung, einen Preis, die Mindestbestellmenge (MOQ) und die Lieferzeit. KGT fertigt die MGN-Baureihe in einem nach ISO 9001 zertifizierten Werk in Wenzhou, Zhejiang; vor der Zuordnung von Kästen zu Schienen erfolgt die Prüfung der Laufparallelität, der Höhentoleranz und des Spiels gemäß der bestellten Genauigkeitsklasse.
Ein MGN3C-Kasten weist eine dynamische Tragfähigkeit (C) von 0,29 kN, eine statische Tragfähigkeit (C₀) von 0,44 kN und ein statisches Moment (Mᵣ) von 0,7 N·m auf. Der Langkasten MGN3H weist 0,39 kN, 0,68 kN bzw. 1,0 N·m auf. Die Angaben beziehen sich jeweils auf einen einzelnen Kasten; bei einer zweikästigen Laufeinheit verdoppelt sich die vertikale Tragfähigkeit, nicht jedoch die Momenttragfähigkeit im selben Verhältnis.
C ist der Standardblock und H ist der längere Block mit derselben Schienenbreite. H ist keine Genauigkeitsklasse und auch keine breitere Schiene – sie verwendet dieselbe 3-mm-Schiene, fügt 1 g Blockmasse hinzu und erhöht die dynamische Last um etwa 34 % sowie das statische Moment um etwa 43 %.
Verwenden Sie L10 = (C/P)³ × 50 km. Bei 100 N pro Block ergibt ein MGN3C eine Nennlebensdauer von etwa 1.220 km und ein MGN3H von etwa 2.966 km. Die tatsächliche Lebensdauer hängt von Schmierung, Kontamination und Montagegenauigkeit ab; daher sollte eine Konstruktion, die innerhalb von 20 % des Zielwerts liegt, überprüft und nicht einfach akzeptiert werden.
Edelstahlvarianten sind für die größeren MGN-Größen veröffentlicht, die in feuchten Umgebungen und Reinräumen eingesetzt werden. Für MGN3 klären Sie bitte vor der Festlegung in einer Zeichnung Verfügbarkeit und Lieferzeit mit dem Lieferanten ab – ein späterer Austausch ist kostspielig.
Ja. Die Schienen werden entsprechend der Zeichnung zugeschnitten und bearbeitet, einschließlich Lochabstand, Gewindebohrung an den Enden und Markierung der Verbindungsstellen; die Gleitblöcke werden als abgestimmte Sätze für die bestellte Genauigkeitsklasse geliefert. Senden Sie die Zeichnung zur Prüfung der Bearbeitung.
Die Standardklasse (N) reicht aus, wenn ein Servoantrieb mit Encoder die Positionsrückführung schließt. Wählen Sie die hohe Klasse (H) oder die Präzisionsklasse (P), wenn zwei Schienen parallel laufen, wenn die Achse einen Messfühler antreibt oder wenn das Fehlerbudget des Instruments bereits vor dem Einbau der Führung sehr eng ist.
Der MGN3-Gleitblock und die Schiene verwenden M1.6-Schrauben der Festigkeitsklasse; die Schiene wird an einer bearbeiteten Bezugsfläche (Anschlag) befestigt. Das Anpressen der Schiene gegen diesen Anschlag – statt allein auf die Schrauben für die Lagefixierung zu vertrauen – bewahrt die Geradheit, für die die gewählte Genauigkeitsklasse bezahlt wurde.
Die MGN3-Miniatur-Linienführung ist so dimensioniert, dass eine Präzisionsachse dort Platz findet, wo eine herkömmliche Linearführung nicht mehr passt: eine 3-mm-Schiene, ein 1-g-Gleitblock, eine dynamische Tragzahl von 0,29 kN und gleiche Steifigkeit in vier Richtungen. Sie ist die richtige Wahl für Geräte mit kurzen Hubwegen und geringen Lasten in Halbleiter-, Messtechnik-, Medizin- und Photonik-Anwendungen – und die falsche Wahl, sobald Last, Moment oder Schienenlänge zum limitierenden Faktor werden; in diesem Fall sind MGN5 oder MGN7 kostengünstiger als eine Nachkonstruktion einer zu klein dimensionierten Lösung.
