יישומים נפוצים עבור מדריכי מסילות ליניאריות

מסילות ליניאריות הן עמוד השדרה של יישומים תעשייתיים רבים, ומספקות הנחיה בחיכוך נמוך וקשיחות גבוהה לעומסים שיכולים לנוע בין גרמים בודדים ועד אלפי קילוגרמים. מגוון הגדלים, רמות הדיוק והעומסים המקדימים שלהן הופכים את המסילות הליניאריות למתאימות כמעט לכל דרישת ביצועים.

הסיבות לשימוש במסילות ליניאריות הן רבות, אך היתרונות הברורים ביותר שלהן על פני סוגים אחרים של מובילים הם כושר עומס, דיוק מהלך וקשיחות. לדוגמה, מובילי פיר עגול יכולים לעמוד רק בעומסים כלפי מטה או התרוממות, בעוד שמובילי מסילות ליניאריות יכולים לעמוד הן בעומסים כלפי מטה/התרוממות והן בעומסי מומנט. ובניגוד למובילי גלילים מוצלבים, שמהלך שלהם מוגבל לעתים קרובות למטר אחד או פחות, מסילות ליניאריות יכולות לספק אורכי מהלך ארוכים מאוד. בהשוואה למובילי מיסב רגיל, למסילות ליניאריות יש קשיחות וקשיחות גבוהות יותר, ולעתים קרובות יש להן מאפייני עומס/אורך חיים טובים יותר.

מובילים ליניאריים מספקים גם רמת דיוק גבוהה של מהלך, הודות לעיבוד מדויק של קצה אחד או שני קצוות המסילה, המשמשים כמשטחי ייחוס. ועם שתיים, ארבע או שש שורות של אלמנטים מתגלגלים - כדורים כדוריים או גלילים גליליים - הקשיחות גבוהה והסטייה של בלוק המיסב מינימלית. כל התכונות הללו משתלבות יחד כדי לספק מערכת מובילים ליניאריים המתאימה באופן מושלם ליישומים הדורשים דיוק גבוה, קשיחות גבוהה ואורך חיים ארוך.

【יישומי מסילה יחידה】

מכיוון שלמסילות ליניאריות יש כדורים (או גלילים) תומכי עומס בכל צד של המסילה, הן יכולות לעמוד בעומסים תלויים, אפילו כאשר משתמשים במסילה אחת בלבד. (לעומת זאת, יש להשתמש במדריכים ליניאריים בעלי ציר עגול בזוגות כאשר קיימים עומסים תלויים.) בשל תכונה זו, יישומים רבים משתמשים במסילה ליניארית אחת, כדי לחסוך מקום או כדי למנוע בעיות של חוסר יישור בין רכיבים אחרים במערכת. הנה כמה דוגמאות ליישומים המשתמשים במסילה ליניארית אחת...

מפעילים ליניאריים – מסילות ליניאריות הן לרוב מנגנון ההנחיה המועדף עבור מפעילים המונעים באמצעות רצועות, ברגים או צילינדרים פנאומטיים, בשל יכולתם לעמוד בעומסי מומנט. הם יכולים גם להתאים למהירויות נסיעה של עד 5 מטר לשנייה, דבר חשוב במערכות המונעות על ידי רצועות או פנאומטיות.

מערכות הובלה עיליות – כאשר עומסים ממורכזים מתחת למסילה ולבלוק המיסב, כפי שקורה לעתים קרובות במערכות הובלה עיליות, מסילות ליניאריות הן בחירה טובה להנחיה. קיבולת העומס הגבוהה שלהן מאפשרת הובלת עומסים כבדים, וקשיחות המסילה הליניארית מסייעת להקשיח את המערכת כולה.

רובוטי גנטרי – המאפיין המובהק של גנטרי הוא שיש לו שני צירי X (ולפעמים שני צירי Y ושני צירי Z). הצירים השונים משלבים בדרך כלל מסילה ליניארית אחת ומונעים על ידי בורג או מערכת רצועה וגלגלת. כאשר שני צירים פועלים במקביל (X ו-X', לדוגמה), מושגות קיבולות מומנט טובות מאוד, למרות שלכל ציר יש רק מסילה ליניארית אחת.

【יישומי מסילה כפולה】

כאשר קיימים עומסי מומנט גבוהים, ניתן להשתמש במסילות ליניאריות בזוגות, מה שמאפשר לפזר את עומס המומנט לכוחות על בלוקי המיסב. בתצורה זו, ניתן להרכיב את מנגנון ההנעה בין המסילות הלינאריות, מה שהופך את המערכת כולה לקומפקטית מאוד. יישומים של מסילות ליניאריות כפולות כוללים:

שלבים ליניאריים – שלבים הם בדרך כלל מערכות מדויקות מאוד, כלומר דיוק מהלך גבוה וסטייה מינימלית הם בעלי חשיבות עליונה. גם אם העומס מרוכז על השלב עם עומס מומנט מועט או ללא עומס מומנט כלל, מסילות ליניאריות כפולות משמשות לעתים קרובות כדי להבטיח קשיחות וחיי מיסב מקסימליים.

מכונות כלים – בדומה למדרגות, מכונות כלים דורשות רמות גבוהות מאוד של דיוק וקשיחות מהלך, כדי להבטיח שהכלי ייצר חלקים באיכות גבוהה. שימוש בשתי מסילות במקביל – בדרך כלל עם שני בלוקי מיסבים לכל מסילה – מבטיח שהסטייה תמוזער. מכונות כלים חוות גם עומסים גבוהים מאוד, כך שפריסת העומס על פני ארבעה בלוקי מיסבים מסייעת למקסם את חיי המיסב.

רובוטים קרטזיים – מכיוון שרובוטים קרטזיים משתמשים בדרך כלל במערכת ליניארית אחת בלבד לכל ציר, חשוב שכל ציר יוכל לעמוד בעומסי מומנט גבוהים. זו הסיבה שרוב צירי הרובוט הקרטזיים בנויים ממפעילים ליניאריים המשלבים שני מדריכים ליניאריים במקביל.

יחידות הובלת רובוטים – רובוטים בעלי שישה צירים מספקים תנועה גמישה עבור יישומים הדורשים טווח וסיבוב בכיוונים רבים. אך אם הרובוט צריך לעבור לתחנה או אזור עבודה אחר, מערכות בעלות שני מסילות יכולות לשמש כ"ציר שביעי", ולהוביל את הרובוט כולו למיקום חדש. יתרון משמעותי של מסילות ליניאריות ביישומים אלה הוא היכולת לחבר מספר מסילות לאורכי נסיעה ארוכים מאוד – לעתים קרובות מעל 15 מטרים.

כמובן, מסילות ליניאריות אינן הפתרון המושלם לכל יישום. לדוגמה, מסילות ליניאריות אינן מתאימות בדרך כלל ליישומים בתחום הצרכנים - כגון מסילות דלתות ומסילות מגירות - לעתים קרובות בגלל העלות. ומסילות ליניאריות דורשות משטחי הרכבה מדויקים מאוד, לא רק כדי לנצל את דיוק התנועה הגבוה שלהן, אלא גם כדי למנוע היתקעות של בלוק המיסב, מה שעלול להוביל לקיצור אורך החיים. הן חייבות להיות נתמכות במלואן, בניגוד למערכות פיר ליניארי, שניתן לתמוך בהן רק בקצה. משמעות הדבר היא שלא רק שהעלות הראשונית של מסילה ליניארית גבוהה בדרך כלל מזו של מערכת פיר עגול או מיסבים פשוטים, גם עלות ההכנה וההרכבה גבוהה יותר.

מסילות ליניאריות יכולות להיתפס גם כפחות חלקות, או "מחורצות", בתכונות הריצה שלהן בהשוואה לסוגי מיסבים אחרים. הסיבה לכך היא המגע המתרחש בין הכדורים (או הגלילים) נושאי העומס לבין מסילות המסילה. טעינה מוקדמת של מערכת מסילות ליניאריות, שלעתים קרובות נעשית כדי להגביר את הנוקשות, יכולה להחריף את תחושת ה"מחורצות" כאשר בלוק המיסב מזיז לאורך המסילה. (אפקט זה נעלם כאשר מופעל עומס על המיסב, אך לעתים קרובות התחושה נשארת.)

עבור יישומים שאינם דורשים את קיבולת העומס, הנוקשות או דיוק התנועה של מסילה ליניארית, מדריכים ליניאריים אחרים - כגון מערכות פיר עגול, מדריכים עם מיסבים פשוטים או אפילו גלילי גליל מוצלבים - עשויים להתאים ויהיו זולים יותר.