חלפו הימים שבהם מתכנני ובוני מכונות נאלצו לבחור בין בניית מערכת ליניארית משלהם מאפס לבין הסתפקות במגוון מוגבל של מערכות מורכבות מראש, שברוב המקרים לא התאימו בצורה מושלמת ליישום שלהם. כיום, יצרנים מציעים מערכות המבוססות על מגוון מנגנוני הנעה - ברגי כדור, רצועות, מתלים וגלגלי שיניים, מנועים ליניאריים ופנאומטיקה - עם אפשרויות הנחיה ומארז שיתאימו כמעט לכל יישום, סביבה או אילוץ מקום. הדילמה של מהנדסים כיום היא פחות מציאת מערכת שתתאים ליישום שלהם, ויותר בחירת הפתרון הטוב ביותר מתוך מגוון רחב של תצורות זמינות.

עזרים רבים נוצרו כדי לסייע בתהליך הבחירה הזה. אלה בדרך כלל לובשים צורה של טבלה המציגה פרמטרי יישום מרכזיים לעומת סוג המערכת, עם סמלים לדירוג התאמתה של כל מערכת לכל פרמטר. בעוד שפריסה זו מספקת התייחסות חזותית מהירה, היא מפספסת כמה מהנקודות העדינות יותר של היכולות והחולשות של כל מערכת. בניסיון להעמיק מעט, הסקירה הבאה בוחנת את החוזקות והמגבלות הספציפיות של הסוגים הנפוצים ביותר של מערכות ליניאריות מורכבות מראש.

【מערכות הנעה באמצעות רצועה】

מערכות הנעת רצועות מוכרות בעיקר בזכות יכולתן לנוע אורכים ארוכים. הן גם מסוגלות להשיג מהירויות גבוהות, מכיוון שמנגנוני הנעת רצועות אינם משתמשים באלמנטים מחזוריים. בשילוב עם מדריכים שאינם מחזוריים, כגון גלילי זיזים או גלגלים, רצועות יכולות בדרך כלל להגיע למהירויות של עד 10 מטר לשנייה. מערכות הנעת רצועות מתאימות גם לסביבות קשות, מכיוון שאין אלמנטים מתגלגלים שעלולים להינזק מפסולת, וחומר רצועת הפוליאוריטן יכול לעמוד ברוב הסוגים הנפוצים של זיהום כימי.

החיסרון העיקרי של מערכות הנעות רצועות הוא שהרצועות נמתחות. אפילו רצועות מחוזקות פלדה, בהן משתמשים רוב יצרני המערכות, יחוו בסופו של דבר מתיחה מסוימת, מה שפוגע ביכולת החזרה ובדיוק התנועה. למערכות הנעות רצועות יש גם יותר תהודה מאשר לסוגים אחרים של הנעות, בשל גמישות הרצועה. בעוד שכיוונון נכון של ההינע יכול לפצות על כך, יישומים עם קצבי תאוצה והאטה גבוהים ו/או עומסים כבדים עלולים לחוות זמני התייצבות לא רצויים.

【מערכות מונעות על ידי בורג כדורי】

עבור עומסי דחף גבוהים ודיוק מיקום גבוה, מערכות מונעות על ידי ברגי כדור הן בדרך כלל הבחירה הראשונה. ומסיבה טובה. עם אומים טעונים מראש, ברגי כדור מספקים תנועה ללא חופש חוזר ויכולים להשיג דיוק מיקום וחזרתיות גבוהים מאוד. מרווחי תנועה הנעים בין 2 מ"מ ל-40+ מ"מ, מאפשרים גם למערכות ברגי כדור לעמוד במגוון רחב של דרישות מהירות ויכולים למנוע הנעה לאחור ביישומים אנכיים.

אורך התנועה הוא המגבלה הבסיסית של מערכות המונעות על ידי בורג כדורי. ככל שאורך הבורג גדל, המהירות המותרת יורדת, עקב נטייתו של הבורג לשקוע תחת משקלו ולחוות חבטות.

【מערכות הנעה באמצעות מדף וגלגל שיניים】

מערכות גלגלים וגלגלי שיניים מייצרות כוחות דחף גבוהים ויכולות לעשות זאת עם אורכי מהלך כמעט בלתי מוגבלים. העיצוב שלהן מאפשר גם שימוש במספר גררות באותה מערכת, דבר שימושי עבור יישומים הדורשים תנועה עצמאית של גררות, כגון מערכות גנטרי גדולות בתעשיות האריזה והרכב.

בעוד שמערכות גלגל שיניים וגלגל שיניים איכותיות ובעלות חופש גב נמוך זמינות, באופן כללי, יש להן דיוק מיקום נמוך יותר מאשר אפשרויות הנעה אחרות. ובהתאם לפרופיל השן ולאיכות העיבוד השבבי, מערכות הנעה באמצעות גלגל שיניים וגלגל שיניים יכולות לייצר רמת רעש גבוהה בהשוואה למערכות ליניאריות אחרות.

【מערכות מונעות על ידי מנוע ליניארי】

מנועים ליניאריים, שנחשבו באופן מסורתי יקרים מדי עבור רוב היישומים, משמשים כיום למשימות מיקום וטיפול בתעשיות כמו אריזה והרכבה. עלויות נמוכות תרמו למגמה זו, אך עבור מהנדסים, המאפיינים המושכים של מנועים ליניאריים הם יכולת המהירות הגבוהה שלהם, דיוק המיקום הגבוה ודרישות התחזוקה הנמוכות. מנועים ליניאריים מציעים גם את היכולת, כמו מערכות מתלה וגלגל שיניים, לשלב מספר גררות עצמאיות במערכת אחת.

מכיוון שאין להם רכיבים מכניים המונעים מהעומס ליפול במצב של אובדן חשמל, מנועים ליניאריים בדרך כלל אינם מומלצים לשימוש ביישומים אנכיים. העיצוב הפתוח שלהם, יחד עם נוכחותם של מגנטים רבי עוצמה, הופך אותם גם לרגישות לזיהום ופסולת, במיוחד שבבי מתכת ופריכות.

【מערכות מונעות פנאומטיות】

כאשר מקור העברת הכוח המועדף הוא אוויר, מערכות ליניאריות פנאומטיות מתאימות. לתנועה פשוטה מנקודה לנקודה, מערכות מונעות פנאומטיות יכולות להיות האפשרות החסכונית והפשוטה ביותר לשילוב. רוב המערכות הלינאריות הפנאומטיות סגורות בתוך מעטפת אלומיניום, המאפשרת שילוב של בולמי קצה וכיסויי מגן.

למערכות פנאומטיות יש את הדיוק והקשיחות הנמוכים ביותר מבין הסוגים שנדונו כאן, אך המגבלה העיקרית שלהן היא חוסר היכולת לעצור במיקומי ביניים.

【טיפים חשובים】

ללא קשר ליישום שלכם, כשאתם בוחנים את האפשרויות מבין מערכות ליניאריות מורכבות מראש, התחילו עם ארבעת פרמטרי היישום העיקריים - מהלך, עומס, מהירות ודיוק. לאחר קביעת גודל וחשיבות קריטריונים אלה, פרמטרים אחרים, כגון רעש, קשיחות וגורמים סביבתיים, יכולים לסייע בצמצום התחום ולהפוך את הבחירה הסופית לגודל ובחירה פחות גוזלות זמן.