מאמר זה יסביר את יסודות תכנון מערכת ליניארית, כולל מערכת תמיכה מבנית, טכנולוגיית הנחיה, טכנולוגיית הנעה ואיטום, שימון ואביזרים. ראשית, יידון ביתרונות ובחסרונות של טכנולוגיות שונות כגון הנעות בורג מוביל, הנעות בורג כדורי, הנעות רצועות, מובילי כדור, מובילי הזזה ומובילי גלגלים. לאחר מכן, המאמר יבחן את היתרונות והחסרונות של תכנון ובניית מערכת ליניארית משלך לעומת הגדרת מערכת מאבני בניין סטנדרטיות. לבסוף, המאמר יתאר תהליך מבוסס אינטרנט שלב אחר שלב לקביעת גודל ובחירת מערכת ליניארית המבוסס על רכיבים סטנדרטיים חסכוניים.

אבני הבניין של מערכת ליניארית הן מערכת התמיכה המבנית, מערכת ההנעה, מערכת ההנחיה, האיטום, הסיכה ואביזרים. הרכיב העיקרי של מערכת התמיכה המבנית הוא בדרך כלל פרופיל אלומיניום שזמין באורכים של עד 12 מטרים. ניתן לעבד את משטח ההרכבה של הבסיס עבור יישומים הדורשים מיקום מדויק. פרופילי בסיס עבור יישומים מסוג הובלה בעלי דיוק נמוך יותר בדרך כלל אינם מעובדים. בסיסים המשמשים ביישומי הובלה מותאמים לעמידות בפני כיפוף תחת עומס ועיוות במהלך תהליך השיחול, מה שמאפשר תמיכה במערכת בקצוות בלבד.

הסוגים העיקריים של מדריכים הם מדריכי כדורים, מדריכי גלגלים ומדריכי הזזה או פריזמה. מדריכי כדורים תומכים בעומסים גבוהים של עד 38,000 ניוטון (N) ובעומסי מומנט גבוהים של עד 27.60 ניוטון מטר (Nm). יתרונות נוספים של מדריכי כדורים כוללים חיכוך נמוך וקשיחות גבוהה. מדריכי כדורים זמינים בתצורות של מסילה אחת או כפולה. החסרונות של מדריכי כדורים כוללים עלות גבוהה יחסית ורמות רעש גבוהות. יתרון מרכזי של מדריכי גלגלים הוא יכולתם לפעול במהירויות גבוהות במיוחד, עד 10 מטרים לשנייה (מ/ש). מדריכי גלגלים מציעים גם חיכוך נמוך וקשיחות גבוהה מאוד. מצד שני, למדריכי גלגלים יש עמידות נמוכה יחסית לעומסי הלם. מדריכי הזזה משתמשים בתותבים פולימריים בצורת פריזמה הפועלים ישירות על פני הפרופיל כדי לספק פעולה שקטה מאוד ולעמוד בעומסי הלם גבוהים. יתרון מרכזי של מדריכי הזזה הוא יכולתם לפעול בסביבות מזוהמות. למדריכי הזזה יש מהירות וקיבולת עומס נמוכים יותר מאשר למדריכי כדורים או גלגלים.

טכנולוגיות ההנעה הפופולריות ביותר הן הנעות בורג כדורי, הנעות בורג מוביל והנעות רצועה. הנעת הבורג הכדורי מורכבת מבורג כדורי ואום כדורי עם מיסבי כדורי מחזור. בורגי כדורי טחונים וטעונים מראש מספקים דיוק מיקום גבוה במיוחד. העומס על הבורג הכדורי מחולק על פני מספר רב של מיסבי כדורי כך שכל כדור נתון לעומס נמוך יחסית. התוצאה היא דיוק מוחלט גבוה של 0.005 מ"מ, קיבולת דחף גבוהה של עד 40 קילו-טון וקשיחות גבוהה. דיוק מוחלט מוגדר כשגיאה המקסימלית בין המיקום הצפוי למיקום בפועל. הנעות בורג כדורי מספקות בדרך כלל יעילות מכנית של 90%, כך שעלותן הגבוהה יותר מקוזזת לעתים קרובות על ידי דרישות הספק מופחתות. המהירות הקריטית של בורג כדורי נקבעת על ידי קוטר שורש הבורג, אורך שאינו נתמך ותצורת תמיכת הקצה. תומכי בורג כדורי מאפשרים שימוש ביחידות מונעות בורג עד 12 מטרים של מהלך ומהירות כניסה של 3,000 סל"ד. הנעות בורג מוביל אינן יכולות להתאים לדיוק המיקום המוחלט של הנעות בורג כדורי, אך הן מספקות חזרתיות מצוינת של 0.005 מ"מ. חזרתיות מוגדרת כיכולתה של מערכת מיקום לחזור למיקום במהלך הפעולה כאשר היא מתקרבת מאותו כיוון באותה מהירות וקצב האטה. הנעות בורג מוביל משמשות ביישומי מיקום בעלי מחזור עבודה נמוך עד בינוני ופועלות ברמות רעש נמוכות. הנעות רצועות משמשות ביישומי הובלה במהירות גבוהה ובתפוקה גבוהה עם מהירויות של עד 10 מטר/שנייה ותאוצה של עד 40 מטר/שנייה רבוע. גם מערכת ההנחיה וגם מערכת ההנעה דורשות בדרך כלל שימון. גישה נוחה לאביזרי שימון מפשטת תחזוקה מונעת. גישה יעילה אחת היא שימוש באביזרי Zerk על הגררה המזינים רשת שדרכה משומנים גם בורג הכדור וגם מערכת המיסבים הליניאריים במהלך ההתקנה ובמרווחי תחזוקה תקופתיים. מערכת ההנחיה של הפריזמה אינה דורשת תחזוקה. בנוסף לשימון הטבוע בפולימר, ישנם מגבי לבד משומנים הממלאים מחדש את חומר הסיכה בכל משיכה. טכנולוגיית איטום חשובה ביישומים רבים. אטם פס מגנטי מורכב מפס מגנטי מפלדת אל-חלד טעון קפיץ כדי לשמור על מתח. שני הקצוות קבועים ללוחות הקצה של המערכת ופס הכיסוי או פס האיטום מנותב דרך חלל בגררה. כאשר הקרונות חוצים את אורך המערכת, הרצועה מורמת מהמגנטים כדי לאפשר ללכרכרה לעבור.

טכנולוגיית איטום חלופית, רצועות כיסוי מפלסטיק משתמשות ברצועת גומי גמישה המשתלבת עם בסיס הבליטה, ופועלת בדומה לשקית Ziploc. פרופילי ה"לשון והחריץ" המותאמים יוצרים אטם מבוך יעיל ביותר במניעת חדירת חלקיקים. תושבות מנוע גמישות מפשטות את שילובן של מערכות ליניאריות במכלולים אוטומטיים. משתמשים יכולים פשוט לבקש תושבת מנוע NEMA סטנדרטית או לספק מידע הרכבה ספציפי למנוע שלהם או לספק את שם יצרן המנוע ומספר החלק. המארז והצימוד מעובדים מחריצים נפוצים כדי להתאים למאפיינים המרכזיים של מנוע הלקוח: גודל בורג וקוטר מעגל בורג על אוגן המנוע; קוטר טייס המנוע; וקוטר ואורך ציר המנוע. זה מאפשר להרכיב בקלות את המסילות, אופקית, אנכית, נוטה או הפוכה, כמעט לכל מנוע, עם יישור מובטח.

לא כל שילוב של סוג הנעה וסוג מוביל הגיוני. שבע קבוצות הטכנולוגיה המשמשות ביישומים מעשיים כוללות הנעה בורג מוביל ומוביל כדור, הנעה בורג מוביל ומוביל החלקה, הנעה בורג כדור ומוביל כדור, הנעה בורג כדור ומוביל החלקה, הנעה רצועה ומוביל כדור, הנעה רצועה ומוביל החלקה, והנעת רצועה ומוביל גלגל. דיאגרמות עכביש מתארות את החוזקות והחולשות היחסיות של כל אחת מהטכנולוגיות הללו. טכנולוגיית הנעה בורג כדור ומובל הכדור מציעה חזרתיות גבוהה, קשיחות גבוהה ויכולת להתמודד עם כוחות ומומנטים גבוהים. היא משמשת ביישומי מיקום מדויקים עם עומסים גבוהים ומחזורי עבודה גבוהים, כגון המערכת הליניארית המשמשת לטעינה ופריקה של חלקי גלגל שיניים על כלי מכונה. יחידות מונחות רצועה ומונחות כדור מתוכננות ליישומים במהירות גבוהה ותאוצה עם מטענים כבדים ועומסי מומנט גבוהים. קבוצת טכנולוגיה זו מתאימה ליישומים המשתרעים על פני פער ונתמכים בקצוות או לסירוגין. יישום טיפוסי כרוך במשטחי פחיות. מערכות ליניאריות מונחות רצועה ומונחות החלקה מספקות מהירות ויכולת תאוצה מתונות. מוליכי החלקה יכולים להתמודד עם עומסי פגיעה אך מוגבלים במידה מסוימת במהירויות הליניאריות שלהם. שילוב זה מספק פתרון חסכוני, רעש נמוך הדורש תחזוקה מועטה. הוספת סרט כיסוי מגנטי הופכת פתרון זה לאידיאלי עבור סביבות עם תכולת חלקיקים גבוהה ודרישות שטיפה כגון יישום ריסוס מתכת. יחידות מונחות רצועה ומונחות גלגלים מספקות יכולות מהירות ותאוצה ליניאריות גבוהות יחד עם עלות מתונה, רעש נמוך ודרישות תחזוקה נמוכות יחסית. יישום טיפוסי הוא מכונות אריזה ומילוי.

ייצור או קנייה? כאשר שוקלים ייצור או קנייה של מערכת ליניארית, חשוב לבחון את זמן ההנדסה והמומחיות הנדרשים לתכנון מערכת ליניארית. תכנון מערכת כולל חישובים הנדסיים כגון אורך חיים של מיסבים ליניאריים ורדיאליים, אורך חיים של בורג הכדור, מהירות קריטית של בורג הכדור, סטייה של פרופיל התמיכה, בחירת סיכה, תכנון כיסוי וכו'. לגישה של הגדלת גודל המערכת הליניארית כדי להפחית את זמן התכנון יש את החיסרון בכך שהעלות והמעטפת עולות ועדיין נדרשת הנדסה בסיסית כדי לוודא ששום דבר בסיסי לא החמיץ. בעת רכישת מערכות ליניאריות, יהיו מקרים שבהם מוצרים סטנדרטיים בקטלוג לא יעמדו בדרישות היישום. במקרה זה, שינויים משמעותיים במוצרים סטנדרטיים או עיצובים של יריעות לבנות הם חלופות ריאליות. שותף עם מגוון רחב של מוצרים ויכולות הנדסיות יכול לעבוד איתך כדי לפתור את הבעיה שלך תוך חיסכון בזמן ובכסף והאצת מחזור הפיתוח.