שלבים וטבלאות רב צירים

חלפו הימים שבהם מתכנני ובוני מכונות נאלצו לבחור בין בניית מערכת ליניארית משלהם מאפס או להסתפק במגוון מצומצם של מערכות מורכבות מראש, שברוב המקרים לא התאימו בצורה מושלמת ליישום שלהן. היצרנים מציעים היום מערכות המבוססות על מגוון מנגנוני הנעה - ברגים כדוריים, חגורות, מתלים, מנועים לינאריים ופנאומטיקה - עם אפשרויות מנחה ומגורים שיתאימו למעשה לכל יישום, סביבה או מגבלת מקום. הדילמה של המהנדסים כעת היא פחות על מציאת מערכת שתתאים ליישום שלהם, ויותר על בחירת הפתרון הטוב ביותר מתוך מגוון רחב של תצורות זמינות.

עוזרים רבים נוצרו כדי לעזור בתהליך הבחירה הזה. אלה בדרך כלל לובשים צורה של טבלה המציגה פרמטרים מרכזיים של יישום לעומת סוג מערכת, עם סמלים לדירוג ההתאמה של כל מערכת לכל פרמטר. בעוד שהפריסה הזו מספקת התייחסות חזותית מהירה, היא מחמיצה כמה מהנקודות העדינות של היכולות והחולשות של כל מערכת. בניסיון לחפור קצת יותר לעומק, המתווה הבא בוחן את החוזקות והמגבלות הספציפיות של הסוגים הנפוצים ביותר של מערכות ליניאריות מורכבות מראש.

【מערכות מונעות חגורה】

מערכות הנעה של רצועות מוכרות ככל הנראה בזכות יכולתן לנסוע לאורך זמן. הם גם מסוגלים להשיג מהירויות גבוהות, מכיוון שמנגנוני הנעת רצועה אינם משתמשים באלמנטים מחזירים. בשילוב עם מובילים שאינם חוזרים במחזוריות, כגון גלילי פקה או גלגלים, חגורות יכולות בדרך כלל להגיע למהירויות של עד 10 מ"ש. מערכות מונעות חגורה מתאימות גם לסביבות קשות, מכיוון שאין אלמנטים מתגלגלים שייפגעו מפסולת, וחומר חגורת הפוליאוריתן יכול לעמוד במרבית הסוגים הנפוצים של זיהום כימי.

החיסרון העיקרי של מערכות מונעות חגורה הוא שהחגורות נמתחות. אפילו חגורות מחוזקות בפלדה, המשמשות את רוב יצרני המערכות, יחוו בסופו של דבר מתיחה מסוימת, אשר פוגעת בחזרתיות ובדיוק הנסיעה. למערכות מונעות רצועות יש גם יותר תהודה מאשר סוגים אחרים של כוננים, בשל גמישות הרצועה. בעוד שכוונון כונן נכון יכול לפצות על כך, יישומים עם קצבי האצה והאטה גבוהים ו/או עומסים כבדים עלולים לחוות זמני שקיעה לא רצויים.

【מערכות מונעות בורג】

לעומסי דחף גבוהים ודיוק מיקום גבוה, מערכות מונעות בורג בכדור הן בדרך כלל הבחירה הראשונה. ומסיבה טובה. עם אגוזים טעונים מראש, ברגים כדוריים מספקים תנועה נטולת חזרות ויכולים להשיג דיוק מיקום גבוה מאוד וחזרה. מובילים הנעים בין 2 מ"מ ל-40+ מ"מ, מאפשרים גם למערכות בורג כדור לעמוד במגוון רחב של דרישות מהירות ויכולות למנוע נהיגה לאחור ביישומים אנכיים.

אורך הנסיעה הוא המגבלה הבסיסית של מערכות מונעות בבורג. ככל שאורכו של הבורג גדל, המהירות המותרת יורדת, עקב נטיית הבורג לצנוח תחת משקלו העצמי ולהתנסות בהצלפות. תומך בורג כדורי יכול לעזור להתמודד עם האפקט הזה, אבל על חשבון המקום ועלות המערכת הכוללת.

【מערכות מונעות מתלים】

מערכות מתלים מייצרות כוחות דחף גבוהים ויכולות לעשות זאת עם אורכי נסיעה כמעט בלתי מוגבלים. העיצוב שלהם גם מאפשר שימוש במספר קרונות על אותה מערכת, דבר שימושי עבור יישומים הדורשים תנועה עצמאית של קרונות, כגון מערכות גב גדולות בתעשיות האריזה והרכב.

אמנם זמינות מערכות מתלה ופיניון איכותיות עם נגיעה נמוכה, אך באופן כללי, יש להן דיוק מיקום נמוך יותר מאשר אפשרויות הנעה אחרות. ובהתאם לפרופיל השן ולאיכות העיבוד, מערכות מונעות מתלים יכולות לייצר רמה גבוהה של רעש בהשוואה למערכות ליניאריות אחרות.

【מערכות מונעות מנוע ליניארי】

באופן מסורתי נחשבים כיקרים מדי עבור רוב היישומים, מנועים ליניאריים משמשים כעת למשימות מיקום וטיפול בתעשיות כמו אריזה והרכבה. עלויות נמוכות יותר תרמו למגמה זו, אך עבור מהנדסים, המאפיינים המושכים של מנועים ליניאריים הם יכולת המהירות הגבוהה שלהם, דיוק המיקום הגבוה ודרישות התחזוקה הנמוכות שלהם. מנועים ליניאריים מציעים גם את היכולת, כמו מערכות מתלים, לשלב מספר קרונות עצמאיים במערכת אחת.

מכיוון שאין להם רכיבים מכניים כדי למנוע מהעומס ליפול במצב של אובדן כוח, לרוב לא מומלץ להשתמש במנועים ליניאריים ביישומים אנכיים. העיצוב הפתוח שלהם, יחד עם נוכחותם של מגנטים רבי עוצמה, הופכים אותם גם לרגישים לזיהומים ולפסולת, במיוחד שבבי מתכת ושבבים.

【מערכות מונעות פניאומטיות】

כאשר מקור העברת הכוח המועדף הוא אוויר, מערכות ליניאריות פניאומטיות מתאימות לחשבון. לתנועה פשוטה מנקודה לנקודה, מערכות מונעות פנאומטיות יכולות להיות האפשרות החסכונית והפשוטה ביותר לשילוב. רוב המערכות הלינאריות הפנאומטיות סגורות במארז אלומיניום, המאפשר לשלב בולמים וכיסויי הגנה.

למערכות פניאומטיות יש את הדיוק והקשיחות הנמוכים ביותר מבין הסוגים הנידונים כאן, אך המגבלה העיקרית שלהן היא חוסר היכולת לעצור בעמדות ביניים.

ללא קשר ליישום שלך, כאשר בוחנים את האפשרויות בין מערכות ליניאריות שהורכבו מראש, התחל עם ארבעת הפרמטרים העיקריים של היישום - מהלך, עומס, מהירות ודיוק. לאחר קביעת גודל וחשיבות הקריטריונים הללו, פרמטרים אחרים, כגון רעש, קשיחות וגורמים סביבתיים, יכולים לעזור לצמצם את השדה ולהפוך את הגודל והבחירה הסופיים פחות זמן רב.