מפעיל ליניארי מניע עומס, שיכול להיות מכלול, רכיבים או מוצר מוגמר, בקו ישר. הוא ממיר אנרגיה לתנועה או כוח וניתן להפעילו על ידי נוזל או אוויר בלחץ, כמו גם חשמל. הנה פירוט של מפעילים ליניאריים נפוצים, היתרונות שלהם והחסרונות שלהם.

איך הם עובדים?

• מפעילים ליניאריים פניאומטיים מורכבים מבוכנה בתוך צילינדר חלול. לחץ ממדחס חיצוני או משאבה ידנית מזיז את הבוכנה בתוך הצילינדר. ככל שהלחץ עולה, הגליל נע לאורך ציר הבוכנה, ויוצר כוח ליניארי. הבוכנה חוזרת למיקומה המקורי על ידי כוח קפיצי אחורה או נוזל המסופק לצד השני של הבוכנה.

• מפעילים לינאריים הידראוליים פועלים בדומה למפעילים פנאומטיים, אך נוזל בלתי דחוס ממשאבה ולא אוויר בלחץ מזיז את הצילינדר.

• מפעיל ליניארי חשמלי ממיר אנרגיה חשמלית למומנט. מנוע חשמלי המחובר מכנית מסובב בורג עופרת. עופרת הברגה או אום כדורי עם הברגה מתאימה התואמת לאלה של הבורג מונעת להסתובב עם הבורג. כאשר הבורג מסתובב, האום ננעץ לאורך החוטים. כיוון התנועה של האום תלוי באיזה כיוון מסתובב הבורג וגם מחזיר את המפעיל למקומו המקורי.

【מפעילים פניאומטיים】

יתרונות

• היתרונות של מפעילים פנאומטיים נובעים מהפשטות שלהם. לרוב מפעילי האלומיניום הפנאומטיים יש דירוג לחץ מרבי של 150 psi עם גדלי קדחת הנעים בין ? עד 8 אינץ', שמתורגמים לכ-30 עד 7,500 פאונד של כוח. מפעילי פלדה הם בעלי דירוג לחץ מרבי של 250 psi עם גדלי קדח הנעים בין ? עד 14 אינץ', והם מייצרים כוחות הנעים בין 50 ל-38,465 lbf.

• מפעילים פניאומטיים מייצרים תנועה ליניארית מדויקת על ידי מתן דיוק, למשל, בטווח של 0.1 אינץ' וחזרה בטווח של 0.001 אינץ'.

• מפעילים פניאומטיים יישומים טיפוסיים כוללים אזורים של טמפרטורות קיצוניות. טווח טמפרטורות טיפוסי הוא -40°F עד 250°F. מבחינת בטיחות ובדיקה, על ידי שימוש באוויר, מפעילים פנאומטיים נמנעים משימוש בחומרים מסוכנים. הם עומדים בדרישות הגנה מפני פיצוץ ובטיחות מכונות מכיוון שהם אינם יוצרים הפרעות מגנטיות עקב היעדר מנועים.

• בשנים האחרונות, הפניאומטיקה ראתה התקדמות רבה במזעור, חומרים ואינטגרציה עם אלקטרוניקה וניטור מצב. העלות של מפעילים פנאומטיים נמוכה בהשוואה למפעילים אחרים. לפי Bimba Manufacturing, למשל, מפעיל פנאומטי ממוצע עולה 50 עד 150 דולר. מפעילים פנאומטיים הם גם קלים, דורשים תחזוקה מינימלית, ויש להם רכיבים עמידים שהופכים את הפנאומטיקה לשיטה חסכונית של תנועה ליניארית.

חסרונות

• הפסדי לחץ ויכולת הדחיסה של האוויר הופכים את הפנאומטיקה ליעילה פחות משיטות תנועה ליניארית אחרות. מגבלות מדחס ואספקת אוויר אומרות שלפעולות בלחצים נמוכים יהיו כוחות נמוכים יותר ומהירויות איטיות יותר. מדחס חייב להפעיל לחץ מתמשך גם אם שום דבר לא זז.

• כדי להיות יעילים באמת, מפעילים פנאומטיים חייבים להיות בגודל עבור עבודה ספציפית. לפיכך, לא ניתן להשתמש בהם עבור יישומים אחרים. בקרה ויעילות מדויקות דורשות ווסת ושסתומים פרופורציונליים, אך הדבר מגדיל את העלויות והמורכבות.

• למרות שהאוויר זמין בקלות, הוא עלול להיות מזוהם על ידי שמן או סיכה, מה שמוביל להשבתה ולתחזוקה. חברות עדיין צריכות לשלם עבור אוויר דחוס, מה שהופך אותו לחומר מתכלה, והמדחס והקווים הם נושא תחזוקה נוסף.

【מפעילים הידראוליים】

יתרונות

• מפעילים הידראוליים עמידים ומתאימים ליישומים בעוצמה גבוהה. הם יכולים לייצר כוחות גדולים פי 25 מאשר צילינדרים פנאומטיים בגודל שווה. הם פועלים גם בלחצים של עד 4,000 psi.

• למנועים הידראוליים יחס כוח סוס למשקל גבוה ב-1 עד 2 כ"ס/לב"מ יותר ממנוע פנאומטי.

• מפעיל הידראולי יכול להחזיק כוח ומומנט קבועים מבלי שהמשאבה תספק יותר נוזל או לחץ בגלל חוסר הדחיסה של נוזלים

• מפעילים הידראוליים יכולים למקם את המשאבות והמנועים שלהם במרחק ניכר עם אובדן כוח מינימלי.

חסרונות

• הידראוליקה תדלוף נוזל. כמו מפעילים פנאומטיים, אובדן נוזל מוביל ליעילות נמוכה יותר. עם זאת, דליפות נוזל הידראולי מובילות לבעיות ניקיון ולנזק אפשרי לרכיבים ואזורים שמסביב.

• מפעילים הידראוליים דורשים חלקים נלווים רבים, כולל מאגר נוזלים, מנועים, משאבות, שסתומי שחרור ומחלפי חום, יחד עם ציוד להפחתת רעש. זה יוצר מערכות תנועות ליניאריות שהן גדולות וקשות להכיל.

【מפעילים חשמליים】

יתרונות

• מפעילים חשמליים מציעים את המיקום הגבוה ביותר של בקרת דיוק. דוגמה לטווח הדיוק היא +/- 0.000315 אינץ' ויכולת חזרה של פחות מ-0.0000394 אינץ'. ההגדרות שלהם ניתנות להרחבה לכל מטרה או דרישה לכוח, והן שקטות, חלקות וניתנות לחזרה.

• ניתן לחבר מפעילים חשמליים לרשת ולתכנת מחדש במהירות. הם מציעים משוב מיידי לאבחון ותחזוקה.

• הם מספקים שליטה מלאה בפרופילי תנועה ויכולים לכלול מקודדים לשליטה במהירות, במיקום, במומנט ובכוח המופעל.

• מבחינת רעש, הם שקטים יותר ממפעילים פנאומטיים והידראוליים

• מכיוון שאין נזילות נוזלים, מבוטלים מפגעים סביבתיים.

חסרונות

• עלות היחידה הראשונית של מפעיל חשמלי גבוהה מזו של מפעילים פנאומטיים והידראוליים. לפי הדוגמה של Bimba Manufacturing, מפעיל חשמלי יכול לנוע בין 150 $ ליותר מ- $ 2,000 בהתאם לעיצוב שלו ולאלקטרוניקה.

• מפעילים חשמליים אינם מתאימים לכל הסביבות, בניגוד למפעילים פנאומטיים, שהם בטוחים באזורים מסוכנים ודליקים

• מנוע הפועל ברציפות יתחמם יתר על המידה, ויגדיל את הבלאי בגלגל ההפחתה. המנוע גם יכול להיות גדול וליצור בעיות התקנה.

• המנוע שנבחר נועל את מגבלות הכוח, הדחף והמהירות של המפעיל להגדרה קבועה. אם רוצים קבוצה שונה של ערכים עבור כוח, דחף ומהירות, יש להחליף את המנוע.