مراحل وجداول متعددة المحاور

لقد ولت الأيام التي كان فيها على مصممي وبناة الآلات الاختيار بين إنشاء نظام خطي خاص بهم من الصفر أو القبول بمجموعة محدودة من الأنظمة المجمعة مسبقًا والتي، في معظم الحالات، لم تكن مناسبة تمامًا لتطبيقاتها. تقدم الشركات المصنعة اليوم أنظمة تعتمد على مجموعة من آليات القيادة - البراغي الكروية، والأحزمة، والجريدة المسننة والتروس، والمحركات الخطية، وعلم الخصائص الهوائية - مع خيارات التوجيه والإسكان لتناسب أي تطبيق أو بيئة أو قيود مساحة تقريبًا. إن المعضلة التي يواجهها المهندسون الآن لا تتعلق بإيجاد نظام مناسب لتطبيقاتهم، بل تتعلق باختيار الحل الأفضل من بين مجموعة واسعة من التكوينات المتاحة.

تم إنشاء العديد من الأدوات المساعدة للمساعدة في عملية الاختيار هذه. وتأخذ هذه عادةً شكل جدول يوضح معلمات التطبيق الرئيسية مقابل نوع النظام، مع رموز لتقييم مدى ملاءمة كل نظام لكل معلمة. على الرغم من أن هذا التخطيط يوفر مرجعًا مرئيًا سريعًا، إلا أنه يفتقد بعض النقاط الدقيقة لقدرات كل نظام ونقاط ضعفه. في محاولة للتعمق أكثر، ينظر المخطط التالي إلى نقاط القوة والقيود المحددة للأنواع الأكثر شيوعًا للأنظمة الخطية المجمعة مسبقًا.

【أنظمة يحركها الحزام】

من المحتمل أن يتم التعرف على أنظمة الدفع بالحزام بشكل أفضل لقدرتها على السفر لمسافات طويلة. كما أنها قادرة على تحقيق سرعات عالية، نظرًا لأن آليات الدفع بالحزام لا تستخدم عناصر إعادة التدوير. عند إقرانها بأدلة غير قابلة لإعادة التدوير، مثل بكرات الكامات أو العجلات، يمكن للأحزمة عادةً تحقيق سرعات تصل إلى 10 م/ث. تعتبر أنظمة تشغيل الحزام أيضًا مناسبة تمامًا للبيئات القاسية، نظرًا لعدم وجود عناصر متدحرجة يمكن أن تتضرر بسبب الحطام، ويمكن لمادة حزام البولي يوريثين أن تتحمل معظم أنواع التلوث الكيميائي الشائعة.

العيب الأساسي للأنظمة المدفوعة بالحزام هو أن الأحزمة تمتد. حتى الأحزمة المقواة بالفولاذ، والتي تستخدمها معظم الشركات المصنعة للأنظمة، ستشهد في النهاية بعض التمدد، مما يقلل من التكرار ودقة السفر. تتمتع الأنظمة المدفوعة بالحزام أيضًا بصدى أكبر من الأنواع الأخرى من المحركات، وذلك بسبب مرونة الحزام. في حين أن ضبط محرك الأقراص المناسب يمكن أن يعوض ذلك، فإن التطبيقات ذات معدلات التسارع والتباطؤ العالية و/أو الأحمال الثقيلة قد تواجه أوقات استقرار غير مرغوب فيها.

【أنظمة مدفوعة بالكرة اللولبية】

بالنسبة للأحمال الدفعية العالية والدقة العالية في تحديد المواقع، فإن الأنظمة التي تعمل باللوالب الكروية هي الاختيار الأول بشكل عام. ولسبب وجيه. مع الصواميل المحملة مسبقًا، توفر البراغي الكروية حركة خالية من ردود الفعل العكسية ويمكن أن تحقق دقة تحديد موضع عالية جدًا وقابلية تكرار. تتيح أيضًا الوصلات التي تتراوح من 2 مم إلى 40+ مم، للأنظمة اللولبية الكروية تلبية مجموعة واسعة من متطلبات السرعة ويمكن أن تمنع القيادة الخلفية في التطبيقات الرأسية.

طول السفر هو القيد الأساسي للأنظمة التي تعتمد على اللولب الكروي. مع زيادة طول المسمار، تنخفض السرعة المسموح بها، بسبب ميل المسمار إلى الترهل تحت وزنه وتجربة الجلد. يمكن أن تساعد دعامات الكرة اللولبية في مواجهة هذا التأثير، ولكن على حساب المساحة والتكلفة الإجمالية للنظام.

【أنظمة مدفوعة بالجريدة المسننة والترس】

تنتج أنظمة الجريدة المسننة والترس قوى دفع عالية ويمكنها القيام بذلك بأطوال سفر غير محدودة تقريبًا. يسمح تصميمها أيضًا باستخدام عربات متعددة على نفس النظام، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تتطلب عربات متحركة بشكل مستقل، مثل أنظمة القنطرية الكبيرة في صناعات التعبئة والتغليف والسيارات.

على الرغم من توفر أنظمة الجريدة المسننة والتروس عالية الجودة ومنخفضة الارتداد العكسي، إلا أنها بشكل عام تتمتع بدقة تحديد موضع أقل من خيارات محرك الأقراص الأخرى. واعتمادًا على شكل السن وجودة المعالجة، يمكن للأنظمة التي تعمل بالجريدة المسننة والترس أن تنتج مستوى عالٍ من الضوضاء مقارنةً بالأنظمة الخطية الأخرى.

【أنظمة المحرك الخطي】

كانت المحركات الخطية تعتبر تقليديًا باهظة الثمن بالنسبة لمعظم التطبيقات، ولكنها تُستخدم الآن لتحديد المواقع والتعامل مع المهام في صناعات مثل التعبئة والتغليف والتجميع. وقد ساهم انخفاض التكاليف في هذا الاتجاه، ولكن بالنسبة للمهندسين، فإن الخصائص الجذابة للمحركات الخطية هي قدرتها العالية على السرعة، ودقة تحديد المواقع العالية، ومتطلبات الصيانة المنخفضة. توفر المحركات الخطية أيضًا القدرة، مثل أنظمة الجريدة المسننة والترس، على دمج عربات متعددة ومستقلة في نظام واحد.

نظرًا لعدم احتوائها على مكونات ميكانيكية لمنع سقوط الحمل في حالة فقدان الطاقة، لا يُنصح عمومًا باستخدام المحركات الخطية في التطبيقات الرأسية. كما أن تصميمها المفتوح، إلى جانب وجود مغناطيسات قوية، يجعلها عرضة للتلوث والحطام، وخاصة الرقائق المعدنية والنشارة.

【أنظمة مدفوعة بالهواء المضغوط】

عندما يكون مصدر نقل الطاقة المفضل هو الهواء، فإن الأنظمة الخطية الهوائية تناسب الفاتورة. بالنسبة للحركة البسيطة من نقطة إلى نقطة، يمكن أن تكون الأنظمة التي تعمل بالهواء المضغوط هي الخيار الأكثر اقتصادية وسهولة في التكامل. يتم وضع معظم الأنظمة الخطية الهوائية في غلاف من الألومنيوم، مما يسمح بدمج المخمدات الطرفية والأغطية الواقية.

تتمتع الأنظمة الهوائية بأقل دقة وصلابة من الأنواع التي تمت مناقشتها هنا، ولكن القيد الرئيسي لها هو عدم القدرة على التوقف عند المواضع المتوسطة.

بغض النظر عن التطبيق الخاص بك، عند النظر في الخيارات بين الأنظمة الخطية المجمعة مسبقًا، ابدأ بمعلمات التطبيق الأساسية الأربعة - الشوط، والحمل، والسرعة، والدقة. بمجرد تحديد حجم وأهمية هذه المعايير، يمكن أن تساعد المعلمات الأخرى، مثل الضوضاء والصلابة والعوامل البيئية، في تضييق المجال وجعل التحجيم النهائي والاختيار أقل استهلاكًا للوقت.