ביצוע מספר הנחיות פשוטות לתכנון מערכות תנועה ליניארית יכול לשפר את ביצועי המערכת ואת חיי המפעיל.

מכונות אוטומטיות רבות מסתמכות על רכיבי הנחיה ליניארית, כגון מסילה פרופילית, מסילה עגולה או מבני מיסב גלגול או הזזה אחרים, כדי להנחות ולתמוך באלמנטים הנעים של הציוד. בנוסף, פעמים רבות אלמנטים נעים אלה מונעים על ידי סוג כלשהו של התקן מפעיל ליניארי.

אחת הבעיות הנפוצות ביותר במערכות ליניאריות מכל סוג היא חוסר יישור. חוסר יישור יכול להוביל למגוון בעיות כגון תוצאות תנועה ליניאריות לא עקביות, קיצור חיי מערכת המיסבים הליניאריים, בלאי או כשל מוקדמים של מערכת המפעילים, ותנועה לא יציבה כגון שינויי מהירות או תנודות.

עם זאת, ישנן כמה דרכים נפוצות לשיפור ביצועי המערכת הכוללים על ידי אופטימיזציה של יישור המדריך הליניארי והמפעיל.

מפעילים ומדריכים

בעוד שישנן מספר דרכים להעביר תנועה לאיבר מכונה מונחה, חלק מהנפוצות ביותר מתחלקות לשתי קטגוריות. הראשונה היא מפעילים בסגנון מוט. מפעילים בסגנון מוט יכולים להיות מונעי נוזל, כגון הידראוליים או פנאומטיים, או חשמליים כגון ברגי מוביל או ברגי כדור.

השני הוא מפעילים ללא מוט. גם אלה יכולים להיות מונעים על ידי נוזל או חשמליים באמצעות בורג מוביל, בורג כדורי, רצועה או מנוע ליניארי. שני סגנונות המפעילים נמצאים בשימוש במערכות מונחות. עם זאת, לכל אחד מהם יש הבדלים דקים באופן שבו הוא משמש בצורה הטובה ביותר כדי למקסם את ביצועי המערכת ואת אורך החיים.

רכיבי ההנחיה עצמם, בין אם מדובר במסילה פרופילית, מסילה עגולה או מערכות גלגול או הזזה אחרות, חייבים להיות בגודל ובבחירה מתאימים בשלב התכנון, ולהתקין אותם בהתאם להמלצות היצרן, תוך מתן תשומת לב מיוחדת לתהליך היישור. פעולה זו מבטיחה שהביצועים של מערכת ההנחיה שנבחרה יהיו מרביים עבור היישום הספציפי.

חשיבותם של חברי תקן הציות

מפעילים בסגנון מוט, המאופיינים בכך שמוט הבוכנה או מוט המפעיל נמתחים ונסוגים עם כל מחזור, מציעים בדרך כלל מספר אפשרויות הרכבה. אפשרויות הרכבה כגון חורים קדוחים ומחוררים במכשיר, רגלי הרכבה, מפרקי מוט כדוריים, מצמדי יישור, בורגים או בורגים מוצעות בדרך כלל על ידי רוב ספקי המפעילים בסגנון מוט. כאשר משתמשים במנגנון מונחה, יש לוודא שכל תת-מערכת, מפעיל ומכלול מנחה מסוגלים לתנועה חלקה ובלתי מוגבלת. מערכות המנסות לחבר באופן קשיח את רכיב ההנעה לרכיב המונע עלולות להציג ביצועים לא עקביים כאשר שני רכיבים אלה מנסים לנוע במישורים נפרדים כאשר אחת או שתי תת-המערכות עמוסות מעבר ליכולתן.

מפעיל בסגנון מוט במערכת כזו מומלץ להשתמש עם רכיב גמישות כלשהו בין רכיב ההנעה (מפעיל) לבין הרכיב המונע (מערכת ההנחיה). לדוגמה, קצה מוט כדורי המותקן על מוט המפעיל מאפשר לנקודת ההרכבה להסתובב סביב המפרק הכדורי. סוג זה של חיבור במדריך מומלץ להשתמש בשילוב עם בורג או קלוי בקצה הנגדי של המפעיל, שם הוא מתחבר לרכיב שלדת המכונה. סכמת הרכבה כזו מאפשרת גמישות בחיבור מבלי להוסיף לחץ מיותר על הרכיב ההנעה (מפעיל) או על הרכיב המונע (מערכת ההנחיה).

מפעילים בסגנון ללא מוט, המאופיינים בכך שהמהלך שלהם מוגבל לאורכם הכולל, יכולים להכיל גם מערכת הנחיה מובנית בתוך המפעיל. מפעילים ללא מוט, כאשר משתמשים בהם בשילוב עם מערכת הנחיה נפרדת, יצטרכו לכלול גם רכיב תואם בחיבור בין רכיב ההנעה לרכיבים המונעים. רוב ספקי המפעילים מציעים מגוון של תושבות המיועדות לסוג זה של התקנה, כגון סוגריים צפים.

מפעילים ללא מוט הכוללים מערכת הנחיה יכולים לבצע את משימת ההנחיה והתמיכה בציוד תוך כדי שהם תופסים את מקומה של מערכת הנחיה נפרדת. תכונה זו יכולה להיות שימושית במיוחד ולעתים קרובות חוסכת לבונה המכונות זמן וכסף בתהליך. ניתן לבנות מפעילים ללא מוט עם מוליכים אינטגרליים בתוך המכונות בשילובים כדי לענות על מגוון רחב של צרכי תנועה. תצורות מרובות צירים כגון xy או xyz יחד עם תצורות גנטרי אפשריות כולן עם גודל נכון. בהתקנת מפעילים ללא מוט עם מוליכים אינטגרליים, היישור חשוב באותה מידה.

מקביליות וניצבות של אלמנטים מחוברים

מפעיל ללא מוט עם מוביל אינטגרלי המשמש בתצורת ציר יחיד צריך רק לעמוד בציפיות המיקום. תהליך היישור פשוט מכיוון שהמפעיל פועל באופן יחיד ומביא את העומס שלו למקומו ללא כל הנחיה חיצונית. דוגמאות לסוג זה של התקנה כוללות נקודת עבודה לנקודת עבודה או יישור למתקן בציוד.

יישור של מפעילים ללא מוט בתצורות מרובות צירים הופך למאתגר יותר מכיוון שמספר מפעילים צריכים לעבוד יחד. לכן, בעת הרכבת מפעילים אלה, יש לקחת בחשבון את המקבילות והניצב של כל ההתקנים המחוברים לקבלת ביצועים אופטימליים וחיי שירות מקסימליים.

מקביליות של אלמנטים מחוברים

ישנם שלושה משתנים שיכולים להשפיע על המקבילות בעת הרכבת מפעילים ליניאריים. שאילת שאלות אלו ומענה עליהן ימקסמו את המקבילות ואת ביצועי המערכת.

1. האם המפעילים מורכבים כך שהגררות נמצאות באותו גובה? חוסר יישור במישור זה יגרום למומנט כיפוף שלילי של ציר Mx למערכת המיסבים של אחת היחידות או של שתיהן.

2. האם המפעילים מותקנים במרחק קבוע זה מזה מקצה לקצה? חוסר יישור במישור זה יפעיל עומס צדדי לא רצוי בציר Fy על מערכת המיסבים, ואם הוא חמור, עלול לגרום ליחידות להיתקע.

3. האם המפעילים מורכבים בצורה ישרה זה ביחס לזה? חוסר יישור זוויתי יפעיל מומנט כיפוף לא רצוי בציר My על מערכת המיסבים של שתי היחידות.

ניצב של אלמנטים מחוברים

ישנם שני משתנים המשפיעים על הניצב בעת הרכבת מפעילים ליניאריים.

1. במערכת XYZ, האם ציר ה-Z מורכב בניצב לציר ה-Y? חוסר יישור במישור זה יפעיל מומנט כיפוף לא רצוי על מערכת המיסבים של מפעיל ציר ה-Y בכל הצירים האפשריים.

2. במערכת גנטרי שבה שני מפעילים נדרשים לנוע בו זמנית בציר X או Y, האם הם נעים בו זמנית? חוסר יישור או ביצועי סרוו לא מספקים יפעילו מומנט כיפוף לא רצוי בציר Mz על מערכת המיסבים.

סבולות בפועל הקשורות להמלצות יישור והרכבה תלויות ביצרן המפעיל הספציפי וכן בסוג המיסב. עם זאת, כלל אצבע כללי הוא לקחת בחשבון את סוג מערכת המיסב. סוגי מיסבים בעלי ביצועים גבוהים כגון מערכות מסילות פרופיל נוטים להיות קשיחים למדי והיישור הוא קריטי יותר. מערכות בעלות ביצועים בינוניים המשתמשות בגלילים או גלגלים לרוב בעלות מרווחים המציעים סלחנות מסוימת ביישור. מערכות מיסבים רגילים או הזזה לרוב בעלות מרווח גדול יותר ועשויות להיות אף סלחניות יותר.

בעת התקנת מערכות הרכבה של מפעילים ליניאריים, ישנם מספר כלי מדידה זמינים כדי לסייע להבטיח יישור נכון, החל ממדדים ועד מערכות לייזר. לא משנה מה הכלים בהם נעשה שימוש, יש ליצור תמיד ציר אחד כנקודת ייחוס עבור מישורי XY ו-Z ולהרכיב את שאר ההתקנים ביחס לציר הייחוס. פעולה זו תעזור להשיג את הביצועים המרביים ואת אורך החיים הארוך ביותר ממערכת המפעילים שלכם.