מנועים ומפעילים ליניאריים תחרותיים כיום מבחינת עלות בהשוואה לבורגי כדור והנעת רצועות, ומציעים גמישות ורוחב פס מעולים באופן מובהק עבור יישומי מיקום מתקדמים. מיקרו-מנועים ומפעילים חדשים מסייעים להפוך משימות לאוטומטיות שלא היו אפשריות בעבר. הנעות ליניאריות ישירות מחליפות יותר ויותר צילינדרים פנאומטיים הנשלטים על ידי סרוו, ותורמות לאמינות ובקרה, ללא העלות, הרעש והתחזוקה של מדחסי אוויר.

בהתבסס על דרישות תעשיית המוליכים למחצה, יצרני מנועים ליניאריים הגדילו בהתמדה את הדיוק, הורידו מחירים, פיתחו סוגי מנועים מרובים ופישטו את האינטגרציה בציוד אוטומציה. מנועים ליניאריים מודרניים מספקים תאוצה שיא של 20 גרם ומהירות של 10 מטרים לשנייה, מספקים גמישות דינמית שאין שני לה, ממזערים תחזוקה ומגדילים את זמן הפעילות. הם עברו מעבר לשימוש מיוחד בתעשיית המוליכים למחצה כדי לספק ביצועים מתקדמים במגוון רחב של יישומים.

עם מהירות וחיי פעולה גבוהים פי עשרה מברג כדורי, טכנולוגיית הנעה ישירה לינארית היא לעתים קרובות הפתרון היחיד לאוטומציה לשיפור הפרודוקטיביות.

עליונות דינמית

הביצועים הדינמיים של מנגנוני מיקום קונבנציונליים מוגבלים על ידי ברגי מוביל, גלגלי שיניים, הנעות רצועות וצימודים גמישים, המייצרים היסטרזיס, חופש פעולה ובלאי. באופן דומה, מפעילים פנאומטיים סובלים ממסת בוכנה ומחיכוך בוכנה-צילינדר, כמו גם דחיסות אוויר, מה שיוצר מורכבות בקרת סרוו. מנועים ומפעילים ליניאריים משילים את המסה והאינרציה של מפעילי מיקום קונבנציונליים, ומשוחררים ממגבלות בסיסיות אלו, מספקים קשיחות דינמית שאין שני לה.

יצירת כוח הנעה ישיר מאפשרת למנועים ולמפעילים ליניאריים להשיג רוחב פס בלולאה סגורה שאינו זמין עם מנגנוני מיקום חלופיים. המנוע והמפעיל מסוגלים לנצל את מלוא היתרונות של בקרים מודרניים. בקרים אלה מכוונים לפעולה עם הגבר בלולאה גבוהה, ומשיגים בקרת רוחב פס רחב, ייצוב מהיר והתאוששות מהירה מהפרעות חולפות.

מנועים ומפעילים ליניאריים מצטיינים בביצוע תנועות במרחק מילימטרים הפועלות באזור החיכוך הסטטי. המסה הנמוכה שלהם והחיכוך הסטטי המינימלי ממזערים את כוח ההנעה הדרוש להתחלת התנועה, ומפשטים את משימת מערכת הבקרה במניעת חריגה מהרגיל בעת עצירה. תכונות אלו מאפשרות למנועים ומפעילים בהנעה ישירה לסרוק שקופיות מיקרוסקופ, למשל, ולשרטט את מיקומי ה-XY של חפצים במרחק מילימטרים בלבד זה מזה.

יישומים הדורשים תנועה חוזרת ונשנית מהירה יכולים לנצל את רוחב הפס הגבוה של המפעיל הליניארי כדי להכפיל את התפוקה של בורגי כדור או הנעות רצועות. מכונות שחותכות גלילי חומר לאורך (נייר, פלסטיק, אפילו חיתולים) ממקסמות את התפוקה על ידי פעולה מבלי לעצור את זרימת החומר. כדי לחתוך תוך כדי תנועה, מכונות כאלה מאיצות את להב החיתוך כדי להסתנכרן עם זרימת החומר, נעות במהירות החומר למיקום החיתוך ולאחר מכן מתחילות את החיתוך. לאחר החיתוך, הלהב מוחזר לנקודת ההתחלה שלו כדי להמתין למחזור החיתוך הבא.

סוגי מנועים ליניאריים

קיימות שלוש תצורות בסיסיות של מנוע ליניארי: מנוע שטוח, מנוע בצורת תעלת U ומנועים צינוריים. לכל מנוע יתרונות ומגבלות מהותיים.

מנועי משטח שטוח, למרות שהם מציעים מהלך בלתי מוגבל וכוח הנעה מקסימלי, מפעילים משיכה מגנטית ניכרת ולא רצויה בין הכוח נושא העומס לבין מסילת המגנט הקבוע של המנוע. כוח משיכה זה דורש מיסבים התומכים בעומס הנוסף.

למנוע בעל תעלת ה-U, עם ליבה נטולת ברזל, יש אינרציה נמוכה, ולכן זריזות מרבית. עם זאת, הסלילים המגנטיים נושאי העומס של המנוע נעים עמוק בתוך מסגרת תעלת ה-U, ומגבילים את סילוק החום.

מנועים ליניאריים צינוריים הם עמידים, יעילים תרמית, והפשוטים ביותר להתקנה. הם מספקים תחליפים מותאמים אישית למצבים פנאומטיים וברגי כדור. המגנטים הקבועים של המנוע הצינורי עטופים בצינור נירוסטה (מוט דחף), הנתמך בשני קצוותיו. ללא תמיכה נוספת במוט דחף, מהלך העומס מוגבל ל-2 עד 3 מטרים, בהתאם לקוטר מוט הדחף.

מבין שלושת סוגי המנועים, מנועים צינוריים מצוידים בצורה הטובה ביותר לשימוש תעשייתי מרכזי. מנועים ליניאריים צינוריים זכו ליתרונות משמעותיים בזכות חדשנות הנדסית בסיסית. המנועים הליניאריים של Copley Controls מחליפים את המקודד הליניארי החיצוני המסורתי בחיישני הול משולבים. מעגל מגנטי פטנטי מאפשר לחיישני אפקט הול להשיג שיפור כמעט פי עשרה ברזולוציה ובחזרתיות.

מכיוון שעלותם של אנקודרים ליניאריים יכולה להיות כמעט גבוהה כמו עלות המנוע הליניארי עצמו, ביטולם מהווה הפחתה משמעותית בעלויות. זה גם מפשט את שילוב המנוע הליניארי במערכות אוטומציה, מכיוון שאין צורך בתמיכה ויישור של אנקודר קפדני. יתרונות נוספים כוללים עמידות, אמינות וחופש מהצורך של אנקודר בסביבות מוגנות.

ניתן להמיר מנועים ליניאריים צינוריים למפעילים ליניאריים חזקים ורב-תכליתיים בעלי הנעה ישירה. בגרסה של המפעיל, המפעיל נשאר נייח (מחובר למסגרת המכונה), בעוד שמוט הדחיפה למיקום העומס נע על גבי מיסבים בעלי חיכוך נמוך וללא סיכה המותקנים בתוך המפעיל. מלבד ביצועים טובים יותר של ברגי כדור והנעת רצועות, המפעיל הליניארי הוא אלטרנטיבה בעלת ביצועים גבוהים יותר למערכות מיקום סרוו-פנאומטיות ניתנות לתכנות.

מנועים ליניאריים צינוריים מתאימים ליישומים להכפלת פרודוקטיביות עם שני מנועים עצמאיים הפועלים על מוט דחף יחיד. לכל מנוע יש מנוע סרוו משלו, והוא יכול לנוע באופן עצמאי לחלוטין מהשני. מנוע אחד יכול לאחר מכן לטעון, למשל, בעוד שהשני פורק. הטכניקה יכולה להכפיל את התפוקה על ידי הרמת שני פריטים בכל פעם ממסוע מהיר והנחתם בדיוק על מסוע שני.

באופן דומה, מספר כוחות דחיפה הפועלים על מוט דחף יחיד יכולים להכפיל, לשלש או אפילו לארבע את כוח ההנעה. ניתן להפעיל את הכוחות באמצעות בקר יחיד.

כוח נושא העומס של המנוע הליניארי נע על גבי מיסבים בעלי מסילה יחידה וארוכי חיים. לעומת זאת, מנגנוני המרה סיבובית לליניארית של בורג כדורים כרוכים במקורות בלאי נוספים הפוגעים בביצועים ומקצרים את תוחלת החיים.

מוט הדחיפה של המפעיל הליניארי מחליק על מיסבים ארוכי חיים וללא סיכה המותקנים במנגנון הכוח. פשטות מהותית זו מאפשרת למפעיל לבצע 10 מיליון מחזורי פעולה. מיסבי המפעיל מתיישבים מעצמם, מה שמקל על ההתקנה. כוח ההנעה של המפעיל מופעל ישירות על מוט הדחיפה, מה שמשפר את התאוצה והתגובה.

כאשר המקודד החיצוני מוחלף בחיישן מצב מוצק המשולב במפעיל, מנועים ומפעילים של הנעה ישירה הופכים להתקנים דו-רכיביים פשוטים מאוד. המפעיל ומוט הדחף שניהם רכיבים חזקים מאוד מטבעם, מה שמאפשר למנוע ולמפעיל לעמוד בדרישות IP67 הבינלאומיות לניקוי במים.

היעדר גלגלי שיניים טוחנים ובורגי מוביל מסתחררים מעניק למנועים ליניאריים ולמפעילים את ההסמכה החיונית יותר ויותר של פעולה דל רעש. OSHA עוקבת מקרוב אחר התקנים התעשייתיים האירופיים, אשר קובעים כללים מחמירים יותר ויותר לגבי רעש במקום העבודה. פעולה שקטה היא כבר קריטית בסביבות מעבדה ובתי חולים; דאגה זו תהפוך לנפוצה יותר ויותר ככל ש-OSHA תרחיב את פסיקתה לסביבות ייצור אחרות.