Mekaanisten automaatiojärjestelmien haasteena on aiemmin ollut sähkö- tai mekaanisten moottoreiden pyörimisliikkeen onnistunut muuntaminen hyödyllisiksi lineaariliikkeiksi. Läpimurto tässä suhteessa oli kuljetinhihnajärjestelmä, joka edusti yhtä ensimmäisistä hyödyllisistä pyörimisliikkeen muuntamisen lineaariliikkeeksi toteutuksista tuotantoympäristössä. Nämä järjestelmät pystyvät kuljettamaan monenlaisia ​​raaka-aineita ja työkappaleita paljon tehokkaammin kuin aiemmin voitiin saavuttaa raaoilla mekaanisilla voimilla, ja ne ovat erittäin hyödyllisiä tuotantoympäristöissä.

Nykyään merkittävä insinöörityö pyörimisliikkeen muuntamisen alalla on tuottanut monipuolisen luokan lineaarimekaanisia toimilaitteita, jotka ovat hyödyllisiä monenlaisissa edistyneissä automaatiosovelluksissa. Haasteena on valita sopiva toimilaite halutulle toiminnolle, olipa kyseessä sitten raaka-aineen siirtäminen valmistusympäristössä tai edistyneempien liikejärjestelmien rakentaminen, jotka on suunniteltu siirtämään työkaluja tarkkoihin paikkoihin.

Oikean lineaarisen mekaanisen toimilaitteen valitsemiseksi on otettava huomioon joitakin tärkeitä näkökohtia, kuten haluttu kuormituskapasiteetti eli työntövoima ja tarvittava iskunpituus. Vaikka nämä ovat ensisijaisia ​​​​näkökohtia, muillakin, kuten huoltotarve, on varmasti tärkeä rooli.

Kaksi laajalti käytettyä mekaanista lineaaritoimilaitetta erotetaan toisistaan ​​käyttömekanismiensa perusteella: hihnakäyttöiset ja kuularuuvikäyttöiset toimilaitteet. Molempia tyyppejä käytetään samankaltaisissa sovelluksissa, mutta niiden toiminnot eroavat toisistaan ​​merkittävästi. Kummallakin tyypillä on ainutlaatuisia vahvuuksia ja tärkeitä rajoituksia, jotka on otettava huolellisesti huomioon toimilaitetta valittaessa.

Hihnakäyttöiset toimilaitteet

Hihnakäyttöinen toimilaite toimii samoilla periaatteilla kuin kuljetinhihnajärjestelmä. Hihnakäyttö muuntaa pyörimisliikkeen lineaariliikkeeksi kahden pyöreän hihnapyörän väliin kytketyn hammashihnan avulla. Hammashihna on yleensä valmistettu kuituvahvisteisesta elastomeeristä, mutta vaativampiin sovelluksiin on saatavilla monia muita hihnamateriaaleja. Hihna sisältää hampaita, jotka ovat yhteydessä roottorin hihnapyöriin siirtääkseen tehokkaasti vääntömomenttia ja estääkseen luistamisen. Hihnakäyttö on alumiinirungon sisällä, ja vaunu kulkee sen päällä, ja vetoakselin rajapinta sijaitsee tyypillisesti kohtisuorassa toimilaitteen sivuun nähden.

Kuularuuvikäyttöiset toimilaitteet

Kuularuuvikäyttöisen toimilaitteen perusperiaate on pohjimmiltaan parannus johtoruuvikäyttöiseen järjestelmään verrattuna. Kuularuuvikäyttöisissä toimilaitteissa kuularuuvin pyöriminen pyörittää kuulamutteria/kiinnitettyä vaunua, koska tapin ja kuularuuvin välinen rajapinta on pohjimmiltaan kuulalaakerijärjestelmä, jossa mutterin karkaistut teräskuulat vierivät tapin vierintärataa pitkin. Samoin kuin hihnakäyttöisessä toimilaitteessa, kuularuuvikäyttöisen toimilaitteen käyttökomponentit on suljettu alumiinirunkoon, kun taas vaunu liikkuu sen päällä. Toisin kuin hihnakäyttöisissä toimilaitteissa, vetoakselin rajapinta sijaitsee kuularuuvin linjassa toimilaitteen päässä.

Kunkin vahvuudet ja rajoitukset

Hihnakäyttöisiä toimilaitteita suositaan yleensä sovelluksissa, jotka vaativat pitkiä liikematkoja, mikä voidaan saavuttaa kustannustehokkaammin kuin samanpituisella kuularuuvikäyttöisellä toimilaitteella. Lisäksi hihnakäyttöinen toimilaite on yleensä tehokkaampi, sillä siinä on vähemmän kriittisiä liikkuvia osia, mikä tekee huollosta vähemmän työlästä. Tästä huolimatta hihnan riittävä kireys on ratkaisevan tärkeää vääntömomentin asianmukaisen siirron varmistamiseksi, ja hihnan uudelleenkiristys säännöllisin huoltojaksoin on yleensä tarpeen.

Vaihtoehtoisesti kuularuuviyksikkö muistuttaa läheisesti vierintäkuulalaakerijärjestelmää ja pystyy siten kantamaan suurempia kuormia ja saavuttamaan suuremman työntövoiman. Tästä syystä kuularuuvikäyttöiset toimilaitteet sopivat ihanteellisesti sovelluksiin, joissa suurten ja raskaiden kuormien asemointi on tarpeen erittäin tarkasti. Kuularuuvin säännöllinen voitelu voi olla tarpeen toimilaitteen rakenteesta riippuen.

Kahden toimilaitetyypin vertailu paljastaa hihnakäyttöisen toimilaitteen lisähaittoja sen yksinkertaisuudesta ja tehokkuudesta huolimatta. Suurempiin kuormitus-/työntövoimavaatimuksiin tarvitaan huomattavasti paksumpia hihnoja. Hihnat ovat myös alttiita iskukuormille, vaikka tätä huolta voidaan jossain määrin lieventää hihnamateriaalien huolellisella valinnalla, joka voi lisätä lujuutta joustavuuden kustannuksella. Lisäksi hihnan venymisen alttiuden vuoksi kuularuuvitoimilaitteiden paikannustarkkuus on yleensä parempi kuin hihnakäyttöisten toimilaitteiden. Tästä syystä kuularuuvikäyttöisiä toimilaitteita suositaan sovelluksissa, jotka vaativat korkeaa luotettavuutta ja toistettavuutta pitkien ajanjaksojen ajan. Kuularuuvikäyttöiset toimilaitteet ovat ensisijainen valinta suurille kiihtyvyyksille ja suurille työntövoimavaatimuksille, koska hihnapyörä on altis luistamiselle roottorin kohdalla tällaisten toistuvien vaatimusten alla.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kuularuuvikäyttöiset toimilaitteet ovat parempi valinta sovelluksissa, joissa vaaditaan suuria kuormitus- ja/tai työntövoimia sekä erittäin tarkkaa paikannusta. Korkean hyötysuhteensa ja yksinkertaisuutensa ansiosta hihnakäyttöiset toimilaitteet ovat kuitenkin edelleen parempi valinta sovelluksiin, joissa kuormitus on pienempi, erityisesti silloin, kun tarvitaan suurempia nopeuksia. Hihnakäyttöiset toimilaitteet voivat olla myös kustannustehokas ratkaisu pitkän iskunpituuden sovelluksissa. Vaikka hihnakäyttöisten ja kuularuuvikäyttöisten mekaanisten toimilaitteiden välillä valitseminen saattaa tuntua vaikealta, ensi silmäyksellä kunkin rakenteen vahvuudet ja heikkoudet tarjoavat selkeitä valintoja jokaiseen ainutlaatuiseen sovellukseen.