ولّت أيام كان على مصممي وبناة الآلات الاختيار بين بناء نظامهم الخطي بأنفسهم من الصفر أو الاكتفاء بمجموعة محدودة من الأنظمة المُجمّعة مسبقًا، والتي كانت في معظم الحالات غير مُلائمة تمامًا لتطبيقاتهم. يُقدّم المُصنّعون اليوم أنظمةً تعتمد على مجموعة من آليات الدفع - براغي كروية، وأحزمة، ورفوف وتروس، ومحركات خطية، وأنظمة هوائية - مع خيارات توجيه وغطاء تُناسب تقريبًا أي تطبيق أو بيئة أو مساحة. لا تكمن مُعضلة المهندسين الآن في إيجاد نظام يُناسب تطبيقاتهم، بل في اختيار الحل الأمثل من بين مجموعة واسعة من التكوينات المُتاحة.

تم إنشاء العديد من الأدوات المساعدة للمساعدة في عملية الاختيار هذه. عادةً ما تكون هذه الأدوات على شكل جدول يوضح معاملات التطبيق الرئيسية مقارنةً بنوع النظام، مع رموز لتقييم مدى ملاءمة كل نظام لكل معامل. مع أن هذا التصميم يوفر مرجعًا بصريًا سريعًا، إلا أنه يغفل بعض النقاط الدقيقة لإمكانيات ونقاط ضعف كل نظام. في محاولة للتعمق أكثر، يتناول المخطط التالي نقاط القوة والضعف المحددة لأكثر أنواع الأنظمة الخطية المُجمّعة مسبقًا شيوعًا.

【أنظمة تعمل بالحزام】

تُعرف أنظمة السير المُدارة على الأرجح بقدرتها على السير لمسافات طويلة. كما أنها قادرة على تحقيق سرعات عالية، نظرًا لعدم استخدام آليات السير المُدارة عناصر إعادة تدوير. عند استخدامها مع أدلة غير إعادة تدوير، مثل بكرات الكامات أو العجلات، يمكن للأحزمة عادةً تحقيق سرعات تصل إلى 10 أمتار في الثانية. كما أن أنظمة السير المُدارة مناسبة تمامًا للبيئات القاسية، نظرًا لعدم وجود عناصر دوارة قد تتلف بسبب الحطام، ولأن مادة سير البولي يوريثان تتحمل معظم أنواع التلوث الكيميائي الشائعة.

العيب الرئيسي في أنظمة السير هو تمددها. حتى السيور المقواة بالفولاذ، والتي يستخدمها معظم مصنعي الأنظمة، قد تتعرض في النهاية لبعض التمدد، مما يُضعف قابلية التكرار ودقة الحركة. كما تتميز أنظمة السير بتردد رنين أعلى من أنواع المحركات الأخرى، وذلك بفضل مرونة السير. في حين أن ضبط المحرك بشكل صحيح يُمكن أن يُعوّض ذلك، إلا أن التطبيقات ذات معدلات التسارع والتباطؤ العالية و/أو الأحمال الثقيلة قد تُعاني من أزمنة استقرار غير مرغوب فيها.

【أنظمة تعمل بالبراغي الكروية】

بالنسبة لأحمال الدفع العالية ودقة التموضع العالية، تُعدّ أنظمة اللولب الكروي الخيار الأمثل عادةً. ولسبب وجيه. بفضل الصواميل المُحمّلة مسبقًا، تُوفّر اللوالب الكروية حركةً خاليةً من الارتداد، وتُحقق دقةً عاليةً في التموضع وقابليةً للتكرار. كما تُمكّن أقطار الأسلاك التي تتراوح بين 2 مم و40 مم فأكثر أنظمة اللولب الكروي من تلبية مجموعة واسعة من متطلبات السرعة، كما تُمكّنها من منع الارتداد في التطبيقات الرأسية.

طول الحركة هو الحدّ الأساسي لأنظمة الدفع اللولبي الكروي. مع زيادة طول اللولب، تنخفض السرعة المسموح بها، بسبب ميل اللولب للترهل تحت وطأة وزنه وتعرضه للاهتزاز.

【أنظمة تعمل بالرف والترس】

تُنتج أنظمة الرف والترس قوى دفع عالية، ويمكنها تحقيق ذلك بأطوال حركة غير محدودة تقريبًا. كما يسمح تصميمها باستخدام عربات متعددة على النظام نفسه، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تتطلب عربات تتحرك بشكل مستقل، مثل أنظمة الرافعات الجسرية الكبيرة في صناعات التعبئة والتغليف والسيارات.

على الرغم من توفر أنظمة رف وترس عالية الجودة ومنخفضة رد الفعل، إلا أن دقة تحديد المواقع فيها أقل عمومًا من خيارات الدفع الأخرى. وبناءً على شكل الأسنان وجودة التشغيل، قد تُصدر أنظمة رف وترس عالية الضوضاء مقارنةً بالأنظمة الخطية الأخرى.

【أنظمة تشغيل بمحرك خطي】

كانت المحركات الخطية تُعتبر باهظة الثمن في معظم التطبيقات، لكنها تُستخدم الآن في مهام تحديد المواقع والمناولة في صناعات مثل التعبئة والتغليف والتجميع. وقد ساهم انخفاض التكاليف في هذا التوجه، ولكن بالنسبة للمهندسين، فإن ما يميز المحركات الخطية هو سرعتها العالية ودقتها العالية في تحديد المواقع ومتطلبات صيانتها المنخفضة. كما توفر المحركات الخطية، مثل أنظمة الرف والترس، القدرة على دمج عدة عربات مستقلة في نظام واحد.

نظرًا لعدم احتوائها على مكونات ميكانيكية تمنع الحمل من السقوط في حالة فقدان الطاقة، لا يُنصح عمومًا باستخدام المحركات الخطية في التطبيقات الرأسية. كما أن تصميمها المفتوح، بالإضافة إلى وجود مغناطيسات قوية، يجعلها عرضة للتلوث والحطام، وخاصةً الرقائق المعدنية والقصاصات.

【أنظمة تعمل بالهواء المضغوط】

عندما يكون الهواء هو مصدر نقل الطاقة المفضل، تُعدّ الأنظمة الخطية الهوائية الخيار الأمثل. للحركة البسيطة من نقطة إلى نقطة، تُعدّ الأنظمة الهوائية الخيار الأكثر اقتصادًا وسهولة في التركيب. تُغلّف معظم الأنظمة الخطية الهوائية بغلاف من الألومنيوم، مما يسمح بتركيب مخمدات طرفية وأغطية واقية.

تتمتع الأنظمة الهوائية بأقل قدر من الدقة والصلابة من الأنواع التي تمت مناقشتها هنا، ولكن الحد الرئيسي لها هو عدم القدرة على التوقف في المواضع الوسيطة.

【نصائح مهمة】

بغض النظر عن تطبيقك، عند دراسة الخيارات المتاحة بين الأنظمة الخطية المُجمّعة مسبقًا، ابدأ بمعايير التطبيق الأساسية الأربعة: الشوط، والحمل، والسرعة، والدقة. بمجرد تحديد حجم هذه المعايير وأهميتها، يمكن لمعايير أخرى، مثل الضوضاء، والصلابة، والعوامل البيئية، أن تُساعد في تضييق نطاق الخيارات وجعل التحديد النهائي للحجم والاختيار أسرع.