האתגר שעמד בפני מערכות אוטומציה מכניות בעבר היה המרה מוצלחת של תנועה סיבובית ממנועים חשמליים או מכניים לצורות שימושיות של תנועה ליניארית. מערכת המסוע, פריצת דרך בהקשר זה, ייצגה את אחד המימושים השימושיים הראשונים של המרה מתנועה סיבובית לתנועה ליניארית לשימוש בסביבת ייצור. מערכות אלו מסוגלות להעביר מגוון רחב של חומרי גלם וחומרי עבודה בצורה יעילה בהרבה ממה שניתן היה להשיג בעבר באמצעות כוחות מכניים ברוטליים, והן שימושיות ביותר בסביבות ייצור.

כיום, עבודות הנדסיות משמעותיות בתחום המרת תנועה סיבובית הניב סוג מגוון של מפעילים מכניים ליניאריים, שימושיים עבור מגוון רחב של יישומי אוטומציה מתקדמים. האתגר הוא בחירת מפעיל מתאים לפונקציונליות הרצויה, בין אם מדובר בתנועת חומר גלם בסביבת ייצור או בבניית מערכות תנועה מתקדמות יותר שנועדו להזיז כלים למיקומים מדויקים.

על מנת לבחור את המפעיל המכני הליניארי המתאים, יש לקחת בחשבון מספר שיקולים חשובים, כגון קיבולת העומס הרצויה, או כוח הדחף, ומרחק המהלך הנדרש. בעוד שאלה שיקולים עיקריים, אחרים כמו עומס התחזוקה בהחלט ממלאים תפקיד חשוב גם כן.

שני סוגים נפוצים של מפעילים ליניאריים ממוכנים נבדלים זה מזה במנגנוני ההנעה שלהם - מפעילים מונעי רצועה ומפעילים מונעי בורג כדוריים. שני הסוגים משמשים בסוגים דומים של יישומים, אך השניים נבדלים באופן משמעותי בתפקודם. לכל סוג חוזקות ייחודיות ומגבלות חשובות שיש לקחת בחשבון בקפידה בבחירת מפעיל.

מפעילים מונעי חגורה

מפעיל מונע רצועה פועל תחת אותם עקרונות כמו מערכת המסוע. הנעת הרצועה מתרגמת תנועה סיבובית לתנועה ליניארית באמצעות רצועת תזמון המחוברת בין שתי גלגלות מעגליות. רצועת התזמון עשויה בדרך כלל מאלסטומר מחוזק בסיבים, אך חומרי רצועה רבים אחרים זמינים עבור יישומים תובעניים יותר. הרצועה מכילה שיניים המתממשקות עם גלגלות הרוטור כדי להעביר מומנט ביעילות ולמנוע החלקה. הנעת הרצועה סגורה בתוך גוף אלומיניום בעוד שהגררה נוסעת מעל, וממשק גל ההינע ממוקם בדרך כלל בניצב לצד המפעיל.

מפעילים מונעי בורג כדוריים

העיקרון הבסיסי מאחורי מפעיל המונע על ידי בורג כדורי הוא למעשה שיפור לעומת מערכת המונעת על ידי בורג מוביל. במפעילים המונעים על ידי בורג כדורי, סיבוב בורג הכדור מניע את אום הכדור/הגררה המותקנת עקב העובדה שהממשק בין הבורג לבורג הכדורי הוא למעשה מערכת מיסבים כדוריים, שבה כדורי פלדה מוקשים באום מתגלגלים לאורך מסלול הבורג. בדומה למפעיל המונע על ידי רצועה, רכיבי ההנעה של המפעיל המונע על ידי בורג הכדורי סגורים בתוך גוף אלומיניום בעוד שהגררה נעה למעלה. בניגוד למפעילים המונעים על ידי רצועה, ממשק גל ההינע ממוקם בקו אחד עם בורג הכדור, מחוץ לקצה המפעיל.

חוזקות ומגבלות של כל אחד מהם

מפעילים מונעי רצועה עדיפים בדרך כלל עבור יישומים הדורשים מרחקי מהלך ארוכים, דבר שניתן להשיג בצורה חסכונית יותר מאשר עם מפעיל מונעי בורג כדוריים באורך דומה. בנוסף, המפעיל המונע על ידי רצועה הוא בדרך כלל יעיל יותר, בעל פחות חלקים נעים קריטיים, ובכך מפחית את הצורך בתחזוקה עתירת עבודה. למרות זאת, מתח נאות של הרצועה הוא קריטי על מנת להבטיח העברה נכונה של מומנט, ובדרך כלל יש צורך במתיחה מחדש של הרצועה בתקופות תחזוקה תקופתיות.

לחלופין, יחידת בורג הכדור דומה מאוד למערכת מיסבים כדוריים מתגלגלים ולכן מסוגלת לשאת עומסים גבוהים יותר ולהשיג כוח דחף גבוה יותר. מסיבה זו, מפעילים מונעי בורג כדוריים אידיאליים ביישומים שבהם מיקום של עומסים גדולים וכבדים עשוי להיות נחוץ ברמת דיוק גבוהה. ייתכן שיידרש שימון תקופתי של בורג הכדור בהתאם לתכנון המפעיל הספציפי.

השוואה נוספת בין שני סוגי המפעילים מגלה חסרונות נוספים למפעיל המונע על ידי רצועה, למרות פשטותו ויעילותו. רצועות עבות יותר נדרשות באופן משמעותי עבור דרישות עומס/דחף גבוהות יותר. הרצועות רגישות גם לעומסי הלם, אם כי ניתן להפחית דאגה זו במידה מסוימת על ידי בחירה מדוקדקת של חומרי הרצועה שיכולים להוסיף חוזק על חשבון גמישות. בנוסף, בשל פגיעות הרצועה להתארכות, דיוק המיקום של מפעילי בורג כדורי נוטה להיות עדיף על זה של מפעילים המונעים על ידי רצועה. מסיבה זו, מפעילים המונעים על ידי בורג כדורי עדיפים עבור יישומים הדורשים דרגות גבוהות של אמינות וחזרתיות לאורך תקופות זמן ממושכות. מפעילים המונעים על ידי בורג כדורי הם הבחירה המועדפת עבור תאוצה גבוהה ודרישות דחף גבוהות, מכיוון שגלגלת הנעת הרצועה פגיעה להחלקה ברוטור תחת דרישות חוזרות ונשנות כאלה.

לסיכום, מפעילים מונעי ברגים הם הבחירה הטובה יותר ביישומים בהם נדרשים כוחות עומס ו/או דחף גבוהים, יחד עם מיקום מדויק ביותר. עם זאת, בשל יעילותם הגבוהה ופשטותם, מפעילים מונעי רצועה נותרים הבחירה הטובה יותר עבור יישומים עם עומסים נמוכים יותר, במיוחד כאשר נדרשות מהירויות גבוהות יותר. מפעילים מונעי רצועה יכולים להיות גם פתרון חסכוני עבור יישומים בעלי מהלך ארוך. למרות שמשימת הבחירה בין מפעילים מכניים מונעי רצועה למפעילים מונעי ברגים עשויה להיראות מרתיעה, במבט ראשון, נקודות החוזק והחולשה של כל עיצוב מספקות אפשרויות ברורות עבור כל יישום ייחודי.