מאמר זה יסביר את היסודות של תכנון מערכת ליניארית כולל מערכת התמיכה המבנית, טכנולוגיית הנחייה, טכנולוגיית הנעה ואיטום, שימון ואביזרים. תחילה הוא ידון ביתרונות ובחסרונות של הטכנולוגיות השונות כגון כונני ברגים עופרת, כונני בורג כדורי, כונני רצועות, מובילי כדור, מובילי החלקה ומובילי גלגלים. לאחר מכן המאמר יבחן את היתרונות והחסרונות של תכנון ובניית מערכת ליניארית משלך לעומת הגדרת מערכת מאבני בניין סטנדרטיות. לבסוף, המאמר יתאר תהליך מבוסס אינטרנט שלב אחר שלב לשינוי גודל ובחירת מערכת ליניארית המבוססת על רכיבי תקן חסכוניים.

אבני הבניין של מערכת לינארית הם מערכת התמיכה המבנית, מערכת ההנעה, מערכת ההנחיה, האיטום, הסיכה והאביזרים. המרכיב העיקרי של מערכת התמיכה המבנית הוא בדרך כלל שחול אלומיניום הזמין באורכים של עד 12 מטר. ניתן לעבד את משטח ההרכבה של הבסיס עבור יישומים הדורשים מיקום מדויק. שחול בסיס עבור יישומים מסוג הובלה דיוק נמוך יותר אינם מעובדים בדרך כלל. הבסיסים המשמשים ביישומי הובלה מותאמים לעמידות בפני כיפוף בעומס ועיוות במהלך תהליך האקסטרוזיה, ומאפשרים לתמוך במערכת בקצוות בלבד.

סוגי המנחים העיקריים הם מובילי כדור, מובילי גלגל ומובילי מגלשה או מנסרה. מובילי כדור תומכים בעומסים גבוהים של עד 38,000 ניוטון (N) ועומסי מומנט גבוהים עד 27.60 ניוטון מטר (Nm). יתרונות נוספים של מובילי כדור כוללים חיכוך נמוך וקשיחות גבוהה. מובילי כדור זמינים בתצורות מסילה אחת או כפולה. נקודות התורפה של מדריכי כדור כוללות עלות גבוהה יחסית ורמות רעש גבוהות. יתרון מרכזי של מובילי גלגלים הוא יכולתם לפעול במהירויות גבוהות במיוחד, עד 10 מטר לשנייה (מ/ש). מובילי גלגלים מציעים גם חיכוך נמוך וקשיחות גבוהה מאוד. מצד שני, למובילי גלגלים יש עמידות נמוכה יחסית לעומס זעזועים. מובילי החלקה משתמשים בתותבי פולימר בצורת פריזמה הפועלים ישירות על משטח הפרופיל כדי לספק פעולה שקטה מאוד ולעמוד בעומסי זעזועים גבוהים. יתרון מרכזי של מובילי שקופיות הוא יכולתם לפעול בסביבות מזוהמות. למובילי החלקה יש מהירות ויכולת עומס נמוכים יותר ממובילי כדור או גלגל.

טכנולוגיות ההנעה הפופולריות ביותר הן כונני בורג כדורי, כוננים עם בורג עופרת והנעי רצועה. כונן בורג הכדור מורכב מבורג כדורי ואום כדורי עם מיסבים כדוריים חוזרים. ברגי כדור הארץ והטעונים מראש מספקים דיוק מיקום גבוה במיוחד. העומס על בורג הכדור מתחלק על פני מספר רב של מיסבים כדוריים כך שכל כדור נתון לעומס נמוך יחסית. התוצאה היא דיוק מוחלט גבוה עד 0.005 מ"מ, קיבולת דחף גבוהה עד 40 KN וקשיחות גבוהה. דיוק מוחלט מוגדר כשגיאה המקסימלית בין המיקום הצפוי למיקום בפועל. כוננים עם ברגים כדוריים מספקים בדרך כלל יעילות מכנית של 90% כך שעלותם הגבוהה יותר מקוזזת לרוב על ידי דרישות הספק מופחתות. המהירות הקריטית של בורג כדורי נקבעת על פי קוטר השורש של הבורג, אורך לא נתמך ותצורת תמיכת הקצה. תומכי בורג כדוריים מאפשרים שימוש ביחידות מונעות ברגים של עד 12 מטר מהלך ומהירות כניסה של 3,000 סל"ד. כונני בורג עופרת אינם יכולים להתאים לדיוק המיקום המוחלט של כונני בורג כדוריים, אך הם מספקים יכולת חזרה מעולה של 0.005 מ"מ. יכולת החזרה מוגדרת כיכולת של מערכת מיקום לחזור למקום במהלך הפעולה כאשר מתקרבים מאותו כיוון באותה מהירות וקצב האטה. כונני ברגים עופרת משמשים ביישומי מיקום במחזור עבודה נמוך עד בינוני ופועלים ברמות רעש נמוכות. כונני רצועות משמשים ביישומי הובלה במהירות גבוהה ותפוקה גבוהה עם מהירויות של עד 10 מ"ש ותאוצה של עד 40 מ"ש. הן מערכת ההובלה והן מערכת ההנעה דורשות בדרך כלל שימון. גישה נוחה לאביזרי סיכה מפשטת תחזוקה מונעת. גישה יעילה אחת היא השימוש באביזרי Zerk על הכרכרה המזינים רשת שדרכה משומנים גם הבורג הכדורי וגם מערכת המסבים הליניאריים במהלך ההתקנה ובמרווחי תחזוקה תקופתיים. מערכת מנחה הפריזמה נטולת תחזוקה. בנוסף לסיכה המובנית של הפולימר ישנם מגבי לבד משומנים הממלאים את חומרי הסיכה בכל מהלך. טכנולוגיית איטום חשובה ביישומים רבים. אטם רצועה מגנטית מורכבת מרצועה מגנטית מנירוסטה המופעלת בקפיצים כדי לשמור על מתח. שני הקצוות מקובעים ללוחות הקצה של המערכת ורצועת הכיסוי או פס האיטום מנותבים דרך חלל בגררה. כשהקרונות חוצים את אורך המערכת, הרצועה מורמת מהמגנטים כדי לאפשר לכרכרה לעבור.

טכנולוגיית איטום חלופית, רצועות כיסוי פלסטיק משתמשות ברצועת גומי תואמת שמתחברת לשחול הבסיס, ומתנהגת כמו שקית Ziploc. פרופילי ה''לשון והחריץ'' המתואמים יוצרים אטם מבוך יעיל ביותר במניעת חדירת חלקיקים. תושבות מנוע גמישות מפשטות את השילוב של מערכות ליניאריות במכלולים אוטומטיים. משתמשים יכולים פשוט לבקש תושבת מנוע NEMA סטנדרטית או לספק מידע הרכבה ספציפי למנוע שלהם או לספק את שם יצרן המנוע ומספר חלק. הדיור והצימוד מעובדים מחסרים נפוצים כדי להתאים למאפייני המפתח של המנוע של הלקוח: גודל הבורג וקוטר עיגול הברגים על אוגן המנוע; קוטר טייס מנוע; וקוטר ואורך פיר מנוע. זה מאפשר למגלשות לעלות בקלות, אופקית, אנכית, משופעת או הפוכה, כמעט לכל מנוע, עם יישור מובטח.

לא כל שילוב של סוג כונן וסוג מדריך הגיוני. שבע קבוצות הטכנולוגיה המשמשות ביישומים מעשיים כוללות כונן בורג עופרת ומוביל כדור, כונן בורג עופרת ומוביל שקופיות, כונן בורג כדורי ומוביל כדור, כונן בורג כדורי ומוביל שקופיות, כונן רצועה ומוביל כדור, כונן רצועה ומוביל שקופיות , והנעת רצועה ומוביל גלגלים. דיאגרמות עכביש מתארות את החוזקות והחולשה היחסיות של כל אחת מהטכנולוגיות הללו. טכנולוגיית ההנעה של בורג הכדור ומוביל הכדור מציעה יכולת חזרה גבוהה, קשיחות גבוהה ויכולת להתמודד עם כוחות ומומנטים גבוהים. הוא משמש ביישומי מיקום מדויק עם עומסים גבוהים ומחזורי עבודה גבוהים, כגון המערכת הליניארית המשמשת לטעינה ולפריקה של חלקי ציוד במכונה. יחידות מונעות בחגורות, מונחות כדור מיועדות ליישומי מהירות והאצה גבוהים עם מטענים כבדים ועומסי רגע גבוהים. קבוצת טכנולוגיה זו מתאימה ליישומים המשתרעים על פער ונתמכים בקצוות או לסירוגין. יישום טיפוסי כולל פלטיזציה של פחיות. מערכות ליניאריות מונעות על ידי חגורה, מונחות החלקה מספקות מהירות מתונה ויכולת האצה. מובילי שקופיות יכולים לנהל עומסי פגיעה אך מוגבלים במקצת במהירויות הליניאריות שלהם. שילוב זה מספק פתרון חסכוני, נמוך רעש הדורש תחזוקה נמוכה. הוספת רצועת כיסוי מגנטית הופכת את הפתרון הזה לאידיאלי עבור סביבות עם תכולת חלקיקים גבוהה ודרישות שטיפה כגון יישום טיפול בתרסיס מתכת. יחידות מונחות גלגלים מונעות על ידי חגורה מספקות יכולות מהירות לינאריות ותאוצה גבוהות יחד עם עלות מתונה, רעש נמוך ודרישות תחזוקה נמוכות יחסית. יישום טיפוסי הוא מכונת האריזה והמילוי.

להכין או לקנות? כאשר שוקלים אם לייצר או לקנות מערכת ליניארית, חשוב להסתכל על הזמן ההנדסי והמומחיות הנדרשים לתכנון מערכת ליניארית. תכנון מערכת כולל חישובים הנדסיים כגון חיי מיסבים לינאריים ורדיאליים, חיי בורג כדורי, מהירות קריטית של בורג הכדור, סטיה של פרופיל התמיכה, בחירת שימון, עיצוב מכסה וכו'. הגישה של סופר-סייז של המערכת הליניארית כדי להפחית לזמן התכנון יש את החיסרון שהעלות והמעטפת גדלים ועדיין נדרשת הנדסה בסיסית כדי לוודא ששום דבר בסיסי לא הוחמצם. בקניית מערכות ליניאריות, יהיו מקרים שבהם מוצרי קטלוג סטנדרטיים אינם עומדים בדרישות האפליקציה. במקרה זה, שינויים משמעותיים במוצרים סטנדרטיים או בעיצובי גיליון לבנים הם חלופות ברות קיימא. שותף עם מגוון רחב של מוצרים ויכולות הנדסיות יכול לעבוד איתך כדי לפתור את הבעיה שלך תוך חיסכון בזמן וכסף והאצת מחזור הפיתוח.