כשמדובר במפעילים ליניאריים, מכשירים אלקטרו-מכניים הופכים לאפשרות הבחירה על פני בני דודיהם הפנאומטיים בשל מהירותם, דיוקם וגודלם.

בשנים האחרונות, גברו הדרישות מצד מנהלי מפעלים וחברות להשתמש ביותר מפעילים חשמליים בסגנון מוט ופחות מפעילים פנאומטיים בציוד אוטומציה של מפעלים. מספר גורמים מניעים את ההמרה הזו, אך המשמעותיים ביותר כוללים את הצרכים הגוברים ל:

• שפרו את ביצועי המכונה בעזרת מפעילים אלקטרומכניים המסוגלים לדיוק גבוה יותר.
• הפחיתו את גודל הציוד בעזרת מפעילים אלקטרומכניים הדורשים רק כרבע מהשטח כדי לספק את אותו דחף כמו מפעילים פנאומטיים.
• ניצול אנרגיה בצורה יעילה יותר, מכיוון שמפעילים אלקטרומכניים אינם זקוקים למדחסי אוויר הפועלים 24/7 ושומרים על לחץ.
• הפחתת תחזוקה ועלות הבעלות הכוללת, מכיוון שמפעילים אלקטרומכניים משתמשים בפחות רכיבים, אינם דורשים מדחסים ואינם סובלים מדליפות אוויר.

לאחר שהוחלט להחליף מפעילים פנאומטיים בסוגים אלקטרומכניים, השלב הבא הוא לבחור את המפעילים האלקטרומכניים המתאימים מבין המותגים הרבים. למרות שמפרטי הדחף הבסיסיים עשויים להיות דומים, קיימים הבדלים משמעותיים בתחומי ביצועי מחזור החיים, תחזוקה ועמידות סביבתית.

באופן כללי, ככל שקוטר בורג הכדור גדול יותר, כך פוטנציאל הדחף גדול יותר. עם זאת, השגת מטרה זו דורשת חיבור נכון של מיסב הדחף וכל נקודות הקיבוע, כולל צינור ההארכה, אום הכדור הפנימי, בית המיסב ובית המגב. אחרת, כל עלייה בדחף תבוא על חשבון חיי המערכת. רכיב חלש מדי מכדי להתמודד עם העומס שלו יתבלה הרבה יותר מהר או אפילו יינזק.

יכולים להיות שני מפעילים, שכל אחד מהם מצויד בבורג כדורי בקוטר 16 מ"מ ומספק דחף של 750 ניוטון, ואחד, למשל, עשוי להיות בעל אורך חיים של 2,000 ק"מ, בעוד שהשני מספק 8,000 ק"מ של מהלך. ההבדל טמון ביעילות שבה בורג הכדור ורכיבים אחרים מחוברים זה לזה.

יתר על כן, עקב קוטר גדול יותר של בורגי כדורים, המתואם עם העלות והשטח הרחב, התאמה נכונה של בורג הכדורים ורכיבים אחרים מפחיתה את שניהם. כדי לעמוד בדרישת יישום של 3,200 ניוטון של כוח, ספק אחד עשוי להשתמש בבורג כדורים בקוטר של 20 מ"מ, בעוד שספק אחר, עם רכיבים מחוברים כראוי, עשוי להשיג את אותה דחף עם בורג בקוטר 12 מ"מ. לפיכך, ניתן להקטין את גודל בורג הכדורים האחרון מבלי להתפשר על הביצועים.

התאמה נכונה של ברגי כדור עם רכיבים אחרים משפיעה באופן משמעותי על חיי המפעיל, וכאשר משולבים עם תכנון המפעיל, שני הגורמים משפיעים במידה הרבה ביותר על הדיוק וקיבולת העומס. מטרה נוספת של תכנון המפעיל היא להפחית את המהפך החופשי הרדיאלי והצדדי. גורמים המשפיעים על כך הם קוטר גוף המפעיל, שטח המגע והשימוש ברגלי תמיכה. גוף מפעיל גדול יותר, לדוגמה, תומך בעומסים רדיאליים חיצוניים גדולים יותר על ידי מקסום שטח המגע במצבי עומס צדדי. היכולת להעמיס צדדית על מפעילים חשמליים מעלה את הביצועים, הדיוק והקומפקטיות לרמה שאינה ניתנת להשגה עם מפעילים פנאומטיים או הידראוליים.

למרות שמקסום שטחי הפנים משפר את קיבולת העומס הרדיאלית והרוחבית, זה לא בהכרח מסייע ליציבות. לעיתים קרובות ניתן לטפל בכך על ידי נעילת רגליים מורמות לתוך תעלות מחורצות (שלוש בתמונה למעלה). רגלי תמיכה אלו מפחיתות רעידות, אשר יכולות להוסיף רעש ולתרום לבלאי. רוב העיצובים משתמשים באחד או שניים מרווחים כאלה, ובכך מסירים חלק מהמשחק, אך הם עלולים לייצר צלילי נקישה ככל שהמערכת מתחילה להישחק עם הזמן. עם זאת, שימוש בארבע רגליים במקום שתיים מצמצם את הבלאי והרעש, ומספק הגנה יעילה ועמידה יותר מפני סיבוב. בנוסף, הרגליים הנוספות מבטיחות תנועת חזרה ללא היצמדות, מה שמפחית עוד יותר את המשחק עקב בלאי.

בנוסף, עיקול רגלי המנשא כלפי חוץ יוצר עומס מקדים רדיאלי, מה שמפחית משחק בצינור הדחיפה. זה גם מרכז את גוף המנשא ואת אום הכדור, מבטל את הצורך לחבר את המנשא לחוט השחול ומפצה על בלאי לאורך חיי המכשיר. שמירה על יישור הכל מצמצמת את מספר הפעמים שיש לכייל את המפעיל לקבלת מומנט סרק עקבי.

טולרנסים צפופים הם קריטיים להפחתת בלאי ולהפחתת רעש. אבל אם אין כלל מרווח אוויר, הלחץ מצטבר כאשר המפעילים פועלים במהירויות גבוהות. זה גורם להתחממות יתר, מה שתורם לבעיות שימון ובעיות עמידות אחרות. כדי לטפל בכך, יש להפוך שניים ממאפייני המפתח הזכריים על רגלי הנשא לנמוכים יותר משתיים הנותרות - זוהי הגישה שת'ומסון נוקטת ברבים מהמפעילים שלה. זה מספק מרווח מספיק כדי למנוע הצטברות לחץ. כפי שניתן לראות בתמונה למעלה, שניים ממאפייני המפתח הזכריים הממוקמים אורתוגונליים על רגלי הנשא נמוכים יותר משתיים הנותרות.

תחזוקה

קלות התחזוקה משפיעה על ביצועי מחזור החיים ותורמת ליתרונות הפרודוקטיביות. מפעילים אלקטרומכניים נבדלים זה מזה בשימון ובטיפול במנוע. רוב המפעילים נסוגים כדי לחשוף חלקים ב-60% עד 70% לצורך שימון. טכנאים מסירים את המכסים, מאתרים חלקים הזקוקים לשימון, מוסיפים גריז, וייתכן שיהיה צורך לחזור על תהליך זה.

גישה טובה יותר, עם זאת, היא להאריך או למשוך את הצינור לחלוטין, ולחשוף את כל הרכיבים לחשיפה מקסימלית. זה מאפשר לחברות להשתמש בסיכה אוטומטית. בנוסף, שימוש בפטמת סיכה יבטל את הצורך להסיר את המכסה, מה שמפשט עוד יותר את התחזוקה.

ניתן לזרז את התחזוקה גם אם מבטלים את הזמן הדרוש לחיבור המנוע עם המפעיל המכני. באופן מסורתי, הרכבת המנוע בתצורה מקבילה אורכת 20 עד 25 דקות. לאחר הרכבת המנוע, טכנאי חייב להשתמש במגוון כלים כדי לכוונן אותו למתח רצועה ויישור נכונים. זה דורש לפחות 12 שלבים.

עם זאת, אם המפעיל מגיע עם פתרון מקבילי מורכב מראש, ניתן למתוח מראש את הרצועה במהלך ההרכבה, מה שמבטל את הצורך בהתאמות מתח רב-שלביות - ניתן לחבר את המנוע עם ברגים וליצור בו שימוש בשלושה שלבים בלבד. עבור הרכבה בקו, היתרונות של פתרון מורכב מראש דומים, אם כי לא דרמטיים באותה מידה.

בנוסף, שימוש במסבים מסוג "straddle mount" מבטל את הסיכון לחוסר יישור. הוא גם מגן על ציר המנוע מפני עומסים רדיאליים, מה שמפחית רעש ומאריך עוד יותר את חיי המפעיל.

עמידות סביבתית

מפעילים אלקטרומכניים נבדלים ביכולתם לעמוד בתנאים קשים, בסביבה ובשטיפות תכופות בלחץ גבוה. זה תלוי בפרופיל החיצוני, בבחירת החומר ובשיטות האיטום.

פרופילים בעלי משטחים חלקים נקיים יותר ממשטחים מחורצים מכיוון שהם אינם צוברים אבק ונוזלים. לכן, הם מתאימים יותר לסביבות קשות כאשר נדרשות שטיפות תכופות. עם זאת, ייתכן שיש חיסרון למראה חיצוני חלק. אם משתמשים בהם ביישומים הדורשים חיבורי חיישנים, ייתכן שיהיה צורך בתוספת פלסטיק נוספת לחיבור החיישן.

עמידות סביבתית תלויה גם בהרכב החומר של צינור ההארכה. רוב המערכות משתמשות בפלדת כרום, אך נירוסטה היא בחירה טובה בהרבה לסביבות קשות.

מדד מרכזי לעמידות לסביבה הוא קוד הגנה מפני חדירת מים (IP). דירוג IP של 65, לדוגמה, פירושו שהמכשיר אטום לאבק ומוגן מפני סילוני מים בלחץ נמוך מכל כיוון, כפי שניתן למצוא בפעולת שטיפה בתעשיית המזון והמשקאות. רק מעט מפעילים חשמליים עומדים בדירוג זה, אך בסביבות קורוזיביות, זהו תחום קריטי. דירוג IP של 54 מספק הגנה מסוימת מפני מים מותזים והגנה פחות מ-100% מפני אבק, מה שהופך אותו למקובל עבור יישומי שטיפה מסוימים, אך לא אם מעורב לחץ. דירוג IP של 40, שהוא נפוץ בקרב מפעילים ליניאריים, מרמז שאין הגנה מפני אבק או נוזלים.

דירוגי IP גבוהים יותר תלויים בעיקר בשימוש באטמים טובים יותר. תומסון, לדוגמה, אוטמת כל תא, כולל תושבות מנוע, במפעילים האלקטרומכניים שלה. כל האטמים צריכים להיות אטומים גם כן ולהגיע עד המנוע ולא להיעצר בצלחת ההרכבה.

הדור הבא של בקרת תנועה

ככל שדרישות השוק גוברות לפרודוקטיביות גבוהה יותר, זמני החלפה קצרים יותר, אמינות מוגברת, חיסכון גדול יותר באנרגיה ועלויות תחזוקה ותפעול נמוכות יותר, יותר ויותר מתכננים ומשתמשי קצה עוברים למפעילים אלקטרומכניים על פני פנאומטיים. עבור מכונות הדורשות בקרת תנועה מתוחכמת, מפעילים אלקטרומכניים הם למעשה האלטרנטיבה היחידה. אבל אפילו עבור משימות תנועה ליניאריות פשוטות, מתכנני ומשתמשי בקרת תנועה נוטים לכיוון הפעלה חשמלית עקב תחזוקה פחותה ו/או קלה יותר, חיסכון מוגבר באנרגיה ותפעול נקי יותר.

יתרונות גדולים אף יותר אפשריים על ידי השוואה מדוקדקת בין מותגים שונים של מפעילים חשמליים. יש תמיד לפרש "יכולת נשיאת עומס" בהקשר של אורך החיים ודרישות השטח של המערכת. ישנם פשרות של ממש בתחומים אלה. תכנון המנשא משפיע על הדיוק כמו גם על יכולות נשיאת העומס הצידיות והסיבוביות, לכן שימו לב היטב לאופן שבו המנשא מאובטח בתעלה, ולצורה ולגודל של כל מנגנון ההנחיה.

מנגנונים וחלקים משופרים כגון רגלי תמיכה ועיצובים של רגליים, הניתנים לעיקול לאחיזה טובה יותר, ישפרו את הדיוק והבלאי. והפרופיל החיצוני המתאים, בחירת החומרים ואסטרטגיית האיטום הם גורמים מרכזיים לעמידות סביבתית. פרופילים חלקים יותר, חומרי נירוסטה ודירוגי IP גבוהים יותר נוטים להציע את ההגנה הטובה ביותר.