מנועים ליניאריים ומפעילים הם כעת תחרותיים בעלות עם ברגים כדוריים והנעי רצועה ומציעים זריזות ורוחב פס מעולים באופן מובהק עבור יישומי מיקום מתקדמים. מיקרו-מנועים ומפעילים חדשים עוזרים לבצע אוטומציה של משימות שלא היו ניתנות לביצוע בעבר. כוננים לינאריים ישירים מחליפים יותר ויותר צילינדרים פנאומטיים הנשלטים על ידי סרוו, תורמים אמינות ושליטה, ללא עלות, רעש ותחזוקה של מדחסי אוויר.

מונעים על ידי דרישות תעשיית המוליכים למחצה, יצרני מנועים לינאריים הגדילו בהתמדה את הדיוק, הורידו מחירים, פיתחו סוגי מנועים מרובים ופשטו את האינטגרציה בציוד אוטומציה. מנועים ליניאריים מודרניים מספקים תאוצה שיא של 20 גרם ומהירות של 10 מטר/שנייה, מספקים זריזות דינמית ללא תחרות, ממזערים את התחזוקה ומכפילים את זמן הפעולה. הם עברו מעבר לשימוש מיוחד בתעשיית המוליכים למחצה כדי לספק ביצועים מתקדמים במגוון יישומים.

עם פי עשרה מהמהירות וחיי הפעולה של ברגים כדוריים, טכנולוגיית הנעה ישירה ליניארית היא לרוב הפתרון היחיד לאוטומציה משפרת פרודוקטיביות.

עליונות דינמית

הביצועים הדינמיים של מנגנוני מיקום קונבנציונליים מוגבלים על ידי ברגים עופרת, רכבות גלגלי שיניים, כונני רצועות וצימודים גמישים, המייצרים היסטרזיס, נגיעה ובלאי. באופן דומה, מפעילים פנאומטיים סובלים ממסת בוכנה וחיכוך בוכנה-צילינדר, כמו גם דחיסות אוויר, אשר מייצרת מורכבות בקרת סרוו. מנועים ומפעילים ליניאריים משירים את המסה והאינרציה של המנחים הקונבנציונליים, ומשוחררים מהמגבלות היסודיות הללו, מספקים קשיחות דינמית שאין כמותה.

יצירת כוח הנעה ישיר מאפשרת למנועים ולניאריים ולמפעילים להשיג רוחב פס בלולאה סגורה שאינו זמין עם מנגנוני מיקום חלופיים. המנוע והמפעיל מסוגלים לנצל את מלוא היתרונות של הבקרים המודרניים. בקרים אלה מכוונים לפעולת רווח לולאה גבוה, משיגים בקרת רוחב פס רחב, התמקמות מהירה והתאוששות מהירה מהפרעות חולפות.

מנועים ומפעילים ליניאריים מצטיינים בביצוע מהלכי מרחק של מילימטר הפועלים באזור החיכוך הסטטי. המסה הנמוכה והחיכוך הסטטי המינימלי שלהם ממזערים את כוח ההנעה הדרוש לתחילת הנסיעה, ומפשטות את משימת מערכת הבקרה במניעת חריגה בעת עצירה. תכונות אלה מאפשרות למנועי הנעה ישירה ולמפעילים לסרוק שקופיות מיקרוסקופ, למשל, ולשרטט את מיקומי ה-XY של חפצים רק במילימטרים זה מזה.

יישומים הדורשים תנועה מהירה שחוזרת על עצמה יכולים לנצל את רוחב הפס הגבוה של המפעיל הליניארי כדי להכפיל את התפוקה של ברגי כדורים או כונני רצועה. מכונות שפורסות גלילי חומר לאורכם (נייר, פלסטיק, אפילו חיתולים) ממקסמות את התפוקה על ידי הפעלה מבלי לעצור את זרימת החומר. כדי לחתוך תוך כדי תנועה, מכונות כאלה מאיצים את להב החיתוך כדי להסתנכרן עם זרימת החומר, נוסעות במהירות החומר למקום החיתוך, ואז מתחילות את החיתוך. לאחר החיתוך, הלהב מוחזר לנקודת ההתחלה שלו כדי להמתין למחזור החיתוך הבא הלוך ושוב.

סוגי מנוע לינארי

שלוש תצורות בסיסיות של מנוע ליניארי זמינות: מיטה שטוחה, ערוץ U ומנועים צינוריים. לכל מנוע יש יתרונות ומגבלות מהותיים.

מנועי מיטה שטוחה, תוך שהם מציעים תנועה בלתי מוגבלת וכוח הנעה גבוה ביותר, מפעילים משיכה מגנטית ניכרת ובלתי רצויה בין כוח נשיאת העומס למסלול המגנט הקבוע של המנוע. כוח משיכה זה דורש מיסבים התומכים בעומס הנוסף.

למנוע U-channel, עם הליבה נטולת הברזל שלו, יש אינרציה נמוכה, ומכאן זריזות מרבית. עם זאת, העומס הנושא סלילים מגנטיים של הכוח נע עמוק בתוך מסגרת ערוץ ה-U, ומגביל את הסרת החום.

מנועים ליניאריים צינוריים הם קשוחים, יעילים מבחינה תרמית והפשוטים ביותר להתקנה. הם מספקים תחליפים נפולים עבור בורג כדור ומציבים פנאומטיים. המגנטים הקבועים של המנוע הצינורי עטופים בצינור נירוסטה (מוט דחף), הנתמך בשני קצותיו. ללא תמיכת מוט דחף נוספת, תנועת העומס מוגבלת ל-2 עד 3 מטרים, תלוי בקוטר מוט הדחף.

מכל שלושת סוגי המנועים, מנועים צינוריים מצוידים בצורה הטובה ביותר לשימוש תעשייתי מיינסטרים. מנועים ליניאריים צינוריים זכו ליתרונות עמוקים מחידוש הנדסי בסיסי. המנועים הליניאריים של Copley Controls מחליפים את המקודד הליניארי החיצוני המסורתי בחיישני הול אינטגרליים. מעגל מגנטי מוגן בפטנט מאפשר לחיישני אפקט הול להשיג שיפור כמעט פי עשרה ברזולוציה ובחזרה.

מכיוון שמקודדים ליניאריים יכולים לעלות כמעט כמו המנוע הליניארי עצמו, ביטולם מהווה הפחתה משמעותית בעלויות. זה גם מפשט את שילוב המנוע ליניארי במערכות אוטומציה, מכיוון שאין מקודד קפדני לתמיכה וליישור. יתרונות נוספים כוללים קשיחות, אמינות וחופש מהצורך של מקודד בסביבות מוגנות.

ניתן להפוך מנועים ליניאריים צינוריים למפעילים ליניאריים בעלי הנעה ישירה עוצמתיים ורב-תכליתיים. בגלגול מפעיל, הכוח נשאר נייח (מוברג למסגרת המכונה), בעוד מוט הדחף של מיקום העומס נע על מיסבים נטולי שימון בחיכוך נמוך, המותקן בתוך הכוח. מלבד ביצועים טובים יותר של ברגים כדוריים והנעי רצועה, המפעיל הליניארי הוא חלופה בעלת ביצועים גבוהים יותר למערכות מיקום סרוו-פניאומטיות הניתנות לתכנות.

מנועים ליניאריים צינוריים מתאימים ליישומים להכפלת פרודוקטיביות עם שני כוחנים עצמאיים הפועלים על מוט דחף אחד. לכל כוח יש כונן סרוו משלו, והוא יכול לנסוע באופן עצמאי לחלוטין מהאחר. כוח אחד יכול אז לטעון, למשל, בעוד השני פורק. הטכניקה יכולה להכפיל את התפוקה על ידי הרמת פריטים שניים בכל פעם ממסוע הנוסע במהירות והצבתם בדיוק על מסוע שני.

באופן דומה, כוחות מרובים הפועלים על מוט דחף בודד יכולים להכפיל, לשלש או אפילו לארבעה את כוח ההנעה. ניתן להפעיל את הכוחות על ידי בקר בודד.

הכוח נושא עומס המנוע הליניארי נע על מיסבי מסילה בודדים ארוכי חיים. לעומת זאת, מנגנוני המרה של בורג כדורי-ליניארי כרוכים במקורות בלאי נוספים הפוגעים בביצועים ומקצרים חיים.

מוט הדחף הליניארי של המפעיל גולש על מיסבים נטולי שימון בעלי חיים ארוכים המורכבים בכוח. הפשטות המהותית הזו מאפשרת למפעיל לספק 10 מיליון מחזורי פעולה. מיסבי המפעיל מתאימים את עצמם, ומקלים על ההתקנה. כוח ההנעה של המפעיל מופעל ישירות על מוט הדחף, ומשפר את התאוצה וההיענות.

כאשר המקודד החיצוני מוחלף על ידי חיישן מצב מוצק משולב בכוח, מנועי הנעה ישירה ומפעילים הופכים להתקנים דו-רכיביים פשוטים מאוד. הכוח ומוט הדחף הם שניהם מרכיבים חזקים מאוד מטבעם, המאפשרים למנוע ולמפעיל להתאים לדירוג השטיפה הבינלאומי IP67.

היעדר גלגלי שיניים ובורג עופרת סוער מעניק למנועים ומפעילים ליניאריים את הכשירות החיונית יותר ויותר של פעולת רעש נמוך. OSHA עוקבת מקרוב אחר קודים תעשייתיים אירופאים, שמציבים כללים מחמירים יותר ויותר לגבי רעש במקום העבודה. פעולה שקטה כבר קריטית בסביבות מעבדה ובתי חולים; דאגה זו תהפוך לנפוצה יותר ויותר ככל ש-OSHA תרחיב את פסיקתה לסביבות ייצור אחרות.