מפעיל ליניארי מזיז עומס, שיכול להיות מכלול, רכיבים או מוצר מוגמר, בקו ישר. הוא ממיר אנרגיה לתנועה או כוח ויכול להיות מופעל על ידי נוזל או אוויר בלחץ, כמו גם על ידי חשמל. להלן פירוט של מפעילים ליניאריים נפוצים, יתרונותיהם וחסרונותיהם.

איך הם עובדים?

• מפעילים ליניאריים פנאומטיים מורכבים מבוכנה בתוך גליל חלול. לחץ ממדחס חיצוני או משאבה ידנית מזיז את הבוכנה בתוך הגליל. ככל שהלחץ עולה, הגליל נע לאורך ציר הבוכנה, ויוצר כוח ליניארי. הבוכנה חוזרת למיקומה המקורי באמצעות כוח קפיצי או נוזל המסופק לצד השני של הבוכנה.

• מפעילים ליניאריים הידראוליים פועלים באופן דומה למפעילים פנאומטיים, אך נוזל בלתי דחיס ממשאבה ולא אוויר בלחץ מזיז את הצילינדר.

• מפעיל ליניארי חשמלי ממיר אנרגיה חשמלית למומנט. מנוע חשמלי המחובר מכנית מסובב בורג מוביל. אום מוביל או כדורי עם הברגות תואמות התואמות לאלה של הבורג נמנע מלהסתובב עם הבורג. כאשר הבורג מסתובב, האום מונע לאורך ההברגות. כיוון התנועה של האום תלוי בכיוון הסיבוב של הבורג וגם מחזיר את המפעיל למקומו המקורי.

【מפעילים פנאומטיים】

יתרונות

• היתרונות של מפעילים פנאומטיים נובעים מפשטותם. לרוב המפעילים הפנאומטיים מאלומיניום יש דירוג לחץ מרבי של 150 psi עם קדחים הנעים בין ¾ ל-8 אינץ', המתורגמים לכ-30 עד 7,500 ליברות של כוח. למפעילים מפלדה יש ​​דירוג לחץ מרבי של 250 psi עם קדחים הנעים בין ¾ ל-14 אינץ', והם מייצרים כוחות הנעים בין 50 ל-38,465 ליברות רגל (lbf).

• מפעילים פנאומטיים מייצרים תנועה ליניארית מדויקת על ידי מתן דיוק, למשל, בתוך 0.1 אינץ' וחזרתיות בתוך 0.001 אינץ'.

• יישומים אופייניים של מפעילים פנאומטיים כוללים אזורים עם טמפרטורות קיצוניות. טווח טמפרטורות אופייני הוא -40°F עד 250°F. מבחינת בטיחות ובדיקה, באמצעות שימוש באוויר, מפעילים פנאומטיים נמנעים משימוש בחומרים מסוכנים. הם עומדים בדרישות הגנה מפני פיצוץ ובטיחות מכונות מכיוון שהם אינם יוצרים הפרעות מגנטיות עקב היעדר מנועים.

• בשנים האחרונות, פנאומטיקה חוותה התקדמות רבה בתחומי המזעור, החומרים והשילוב עם אלקטרוניקה וניטור מצב. עלותם של מפעילים פנאומטיים נמוכה בהשוואה למפעילים אחרים. על פי Bimba Manufacturing, לדוגמה, מפעיל פנאומטי ממוצע עולה 50 עד 150 דולר. מפעילים פנאומטיים הם גם קלים משקל, דורשים תחזוקה מינימלית, ויש להם רכיבים עמידים שהופכים את הפנאומטיקה לשיטה חסכונית לתנועה ליניארית.

חסרונות

• הפסדי לחץ ודחיסות האוויר הופכים את הפנאומטיקה לפחות יעילה בהשוואה לשיטות תנועה ליניאריות אחרות. מגבלות על אספקת המדחס ואוויר גורמות לכך שלפעולה בלחצים נמוכים יותר יהיו כוחות נמוכים יותר ומהירויות נמוכות יותר. מדחס חייב להפעיל לחץ פעולה רציף גם אם שום דבר לא זז.

• כדי להיות יעילים באמת, יש להתאים את גודלם של מפעילים פנאומטיים למשימה ספציפית. לכן, לא ניתן להשתמש בהם עבור יישומים אחרים. בקרה ויעילות מדויקות דורשות ווסתים ושסתומים פרופורציונליים, אך זה מעלה את העלויות והמורכבות.

• למרות שהאוויר זמין בקלות, הוא עלול להיות מזוהם על ידי שמן או חומרי סיכה, מה שמוביל להשבתות ולתחזוקה. חברות עדיין צריכות לשלם עבור אוויר דחוס, מה שהופך אותו למוצר מתכלה, והמדחס והצינורות מהווים בעיה נוספת בתחזוקה.

【מפעילים הידראוליים】

יתרונות

• מפעילים הידראוליים עמידים ומתאימים ליישומים בעלי כוח גבוה. הם יכולים לייצר כוחות גדולים פי 25 מאשר צילינדרים פנאומטיים בגודל שווה. הם פועלים גם בלחצים של עד 4,000 psi.

• למנועים הידראוליים יש יחס כוחות סוס למשקל גבוה ב-1 עד 2 כוחות סוס/ליברה יותר ממנוע פנאומטי.

• מפעיל הידראולי יכול לשמור על כוח ומומנט קבועים מבלי שהמשאבה תספק נוזל או לחץ נוספים עקב חוסר דחיסות הנוזלים

• ניתן למקם את המשאבות והמנועים של מפעילים הידראוליים במרחק ניכר עם אובדן כוח מינימלי.

חסרונות

• הידראוליקה דולפת נוזל. כמו מפעילים פנאומטיים, אובדן נוזל מוביל לירידה ביעילות. עם זאת, דליפות נוזל הידראולי מובילות לבעיות ניקיון ולנזק אפשרי לרכיבים ולאזורים הסובבים.

• מפעילים הידראוליים דורשים חלקים נלווים רבים, כולל מיכל נוזלים, מנועים, משאבות, שסתומי שחרור ומחלפי חום, יחד עם ציוד להפחתת רעש. זה יוצר מערכות תנועה ליניאריות גדולות וקשות להתאמה.

【מפעילים חשמליים】

יתרונות

• מפעילים חשמליים מציעים את בקרת המיקום הדיוק הגבוהה ביותר. דוגמה לטווח הדיוק היא +/- 0.000315 אינץ' וחזרתיות של פחות מ-0.0000394 אינץ'. ניתן להרחיב את ההגדרות שלהם לכל מטרה או דרישת כוח, והן שקטות, חלקות וניתנות לחזרה.

• ניתן לחבר ולתכנת מחדש במהירות מפעילים חשמליים. הם מציעים משוב מיידי לצורך אבחון ותחזוקה.

• הם מספקים שליטה מלאה בפרופילי תנועה ויכולים לכלול מקודדים לשליטה במהירות, מיקום, מומנט וכוח מופעל.

• מבחינת רעש, הם שקטים יותר ממפעילים פנאומטיים והידראוליים

• מכיוון שאין דליפות נוזלים, מפגעים סביבתיים מסולקים.

חסרונות

• עלות היחידה ההתחלתית של מפעיל חשמלי גבוהה יותר מזו של מפעילים פנאומטיים והידראוליים. לפי הדוגמה של Bimba Manufacturing, עלות מפעיל חשמלי יכולה לנוע בין 150 דולר ליותר מ-2,000 דולר, תלוי בעיצובו ובאלקטרוניקה שלו.

• מפעילים חשמליים אינם מתאימים לכל הסביבות, בניגוד למפעילים פנאומטיים, אשר בטוחים באזורים מסוכנים ודליקים

• מנוע הפועל ברציפות יתחמם יתר על המידה, מה שיגביר את הבלאי של גיר ההפחתה. המנוע יכול להיות גדול גם כן וליצור בעיות התקנה.

• המנוע שנבחר נועל את מגבלות הכוח, הדחף והמהירות של המפעיל להגדרה קבועה. אם רוצים ערכים שונים עבור כוח, דחף ומהירות, יש להחליף את המנוע.