ביצוע מספר הנחיות פשוטות לתכנון מערכות תנועה ליניאריות יכול לשפר את ביצועי המערכת ואת חיי המפעיל.

מכונות אוטומטיות רבות מסתמכות על רכיבי הנחיה ליניארית, כגון מסילה צדודית, מסילה עגולה או מבנים אחרים של מיסבים מתגלגלים או הזזה, כדי להנחות ולתמוך באלמנטים הנעים של הציוד. בנוסף, פעמים רבות האלמנטים הנעים הללו מונעים על ידי סוג כלשהו של מכשיר מפעיל ליניארי.

אחת הבעיות הנפוצות ביותר במערכות ליניאריות מכל סוג היא חוסר יישור. חוסר יישור יכול להוביל לשורה של בעיות כמו תוצאות לא עקביות של תנועה ליניארית, קיצור אורך החיים של מערכת המיסבים הליניאריים, בלאי מוקדם או כשל של מערכת ההפעלה, ותנועה לא יציבה כמו שינוי מהירות או תנודות.

עם זאת, ישנן כמה דרכים נפוצות לשפר את ביצועי המערכת הכוללים על ידי אופטימיזציה של היישור של המנחה הליניארי והמפעיל.

מפעילים ומדריכים

אמנם ישנן מספר דרכים להקנות תנועה לאיבר מכונה מונחה, אך חלק מהדרכים הנפוצות ביותר מתחלקות לשתי קטגוריות. הראשון הוא מפעילים בסגנון מוט. מפעילים בסגנון מוט יכולים להיות מונעים על ידי נוזלים, כגון הידראוליים או פנאומטיים, או חשמליים כגון ברגי עופרת או ברגים כדוריים.

השני הוא מפעילים ללא מוטות. גם אלה יכולים להיות מונעים באמצעות נוזל או חשמליים באמצעות בורג עופרת, בורג כדורי, חגורה או מנוע ליניארי. שני הסגנונות של מפעילים מוצאים יישום במערכות מונחות. עם זאת, לכל אחד מהם יש הבדלים עדינים בצורה הטובה ביותר להשתמש בו כדי למקסם את ביצועי המערכת ואת חייו.

האלמנטים המכוונים עצמם, בין אם מסילה פרופילית, מסילה עגולה או מערכות גלגול או הזזה אחרות, חייבים להיות בגודלם ובחירתם כראוי בשלב התכנון ולהתקין בהתאם להמלצות היצרן, תוך שימת לב מיוחדת לתהליך היישור. פעולה זו מבטיחה שהביצועים של מערכת ההדרכה שנבחרה יהיו מקסימליים עבור היישום המסוים.

חשיבות חברי הציות

מפעילים בסגנון מוט, המאופיינים בכך שמוט הבוכנה או מוט המפעיל נמשכים ונסוגים עם כל מחזור, מציעים בדרך כלל מספר אפשרויות הרכבה. אפשרויות הרכבה כגון חורים קדוחים וחורים במכשיר, רגליות הרכבה, חיבורי מוט כדוריים, מחברי יישור, סדקים או רצועות מוצעות בדרך כלל על ידי רוב הספקים של מפעילים בסגנון מוט. כאשר משתמשים במנגנון מונחה, ודא שכל תת-מערכת, מפעיל ומכלול מנחה מסוגלים לתנועה חלקה ללא הפרעה. מערכות המנסות לחבר בצורה נוקשה את אלמנט ההנעה לאלמנט המונע יכולות להפגין ביצועים לא עקביים שכן שני האלמנטים הללו מנסים לנוע במישורים נפרדים כאשר אחת מתת המערכות או שתיהן עמוסות מעבר ליכולתה.

מפעיל בסגנון מוט במערכת כזו עדיף להשתמש עם איבר תאימות כלשהו בין איבר ההנעה (המפעיל) והמונע (מערכת ההנחיה). לדוגמה, קצה מוט כדורי המותקן על מוט המפעיל מאפשר לנקודת ההרכבה להסתובב סביב המפרק הכדורי. סוג זה של חיבור במדריך משמש בצורה הטובה ביותר בשילוב עם חוט או סדק בקצה הנגדי של המפעיל שבו הוא מתחבר לאלמנט מסגרת המכונות. ערכת הרכבה כזו מאפשרת תאימות בחיבור מבלי להוסיף לחץ מיותר על הכונן (מפעיל) או המונע (מערכת המדריך).

מפעילים בסגנון נטולי מוט, המאופיינים בכך שהמהלך שלהם נכלל באורך הכולל שלהם, יכול להכיל גם מערכת מנחה המובנית במפעיל. מפעילים ללא מוט, כאשר משתמשים בהם בשילוב עם מערכת הנחייה נפרדת, יצטרכו לכלול גם איבר תואם בחיבור בין הכונן לאיברים המונעים. רוב ספקי המפעילים מציעים מגוון תושבות המיועדות לסוג זה של התקנה, כגון סוגרים צפים.

מפעילים נטולי מוט הכוללים מערכת הנחייה יכולים לבצע את משימת ההנחיה והתמיכה בציוד תוך שהם תופסים את מקומה של מערכת הנחייה נפרדת. תכונה זו יכולה להיות שימושית במיוחד ופעמים רבות חוסכת לבונה המכונות זמן וכסף בתהליך. מפעילים ללא מוטות עם מובילים אינטגרליים יכולים להיות מובנים במכונות בשילובים כדי לענות על מגוון רחב של צרכי תנועה. תצורות מרובות צירים כגון xy או xyz יחד עם תצורות גאנטרי אפשריות עם גודל מתאים. בהתקנה של מפעילים ללא מוטות עם מובילים אינטגרליים, יישור חשוב לא פחות.

מקביליות וניצבות של אלמנטים מחוברים

מפעיל ללא מוטות עם מוביל אינטגרלי המשמש בתצורה של ציר אחד צריך רק לעמוד בציפיות המיקום. תהליך היישור הוא ישר קדימה כאשר המפעיל פועל באופן יחידי ומביא את העומס שלו למקומו ללא כל הנחייה חיצונית. דוגמאות לסוג זה של הגדרה כוללות עבודה מנקודת עבודה לנקודת עבודה או יישור לקיבוע על הציוד.

יישור מפעילים ללא מוטות בתצורות מרובות צירים הופך למאתגר יותר מכיוון שמספר מפעילים צריכים לעבוד יחד. אז בעת הרכבה של מפעילים אלה, יש לקחת בחשבון מקביליות וניצבות של כל ההתקנים המחוברים לביצועים מיטביים וחיי שירות מקסימליים.

מקביליות של אלמנטים משולבים

ישנם שלושה משתנים שיכולים להשפיע על מקביליות בעת הרכבה של מפעילים ליניאריים. שאילת ותשובות לשאלות אלו ימקסמו את ההקבלה ואת ביצועי המערכת.

1. האם המפעילים מותקנים עם הקרונות באותו גובה? חוסר יישור במישור זה יציב מומנט כיפוף לא חיובי של ציר Mx על מערכת המיסבים של אחת או שתי היחידות.

2. האם המפעילים מותקנים במרחק עקבי זה מזה מקצה אחד למשנהו? חוסר יישור במישור זה יפעיל עומס צד לא חיובי בציר ה-Fy על מערכת המיסבים ואם הוא חמור, עלול לגרום ליחידות להיצמד.

3. האם המפעילים מותקנים זה לזה? חוסר יישור זוויתי יחיל מומנט כיפוף לא חיובי בציר My על מערכת המיסבים של שתי היחידות.

ניצב של אלמנטים מחוברים

ישנם שני משתנים המשפיעים על הניצב בעת הרכבה של מפעילים ליניאריים.

1. במערכת XYZ, האם ציר Z מותקן בניצב לציר Y? חוסר יישור במישור זה יחיל מומנט כיפוף לא חיובי על מערכת המיסבים של ציר ה-Y בכל הצירים האפשריים או בכל הצירים האפשריים.

2. במערכת גאנטרי שבה נדרשים שני מפעילים לנוע בו זמנית בציר X או Y, האם הם נעים בו זמנית? חוסר יישור או ביצועי סרוו לא נאותים יחילו מומנט כיפוף לא רצוי בציר Mz על מערכת המיסבים.

סובלנות בפועל הקשורה להמלצות יישור והרכבה תלויות ביצרן המפעיל הספציפי וכן בסוג המיסב. עם זאת, כלל אצבע כללי הוא לשקול את סוג מערכת המיסבים. סוגי מיסבים בעלי ביצועים גבוהים כגון מערכות מסילות פרופיל נוטות להיות קשיחות למדי והיישור הוא קריטי יותר. למערכות ביצועים בינוניים המשתמשות בגלגלים או בגלגלים יש לעתים קרובות מרווחים המציעים מחילה מסוימת ביישור. למערכות מיסבים רגילים או הזזה יש לרוב מרווח גדול יותר ועשויות להיות אפילו יותר סלחניות.

בעת התקנת מערכות הרכבה של מפעילים ליניאריים, ישנם מספר כלי מדידה זמינים כדי להבטיח יישור תקין, החל מדידים ועד מערכות לייזר. לא משנה באיזה כלים משתמשים, צור תמיד ציר אחד כנקודת ייחוס עבור מישורי XY ו-Z והתקן את שאר ההתקנים ביחס לציר הייחוס. פעולה זו תעזור לקבל את הביצועים המרביים והחיים הארוכים ביותר ממערכת ההפעלה שלך.