إذا كنتَ تُصنّع الآلات، فمن المُرجّح أنك تعمل مع المُشغّلات ومنصات تحديد المواقع يوميًا. ولكن هل تحصل حقًا على أفضل أداء أو أقل تكلفة امتلاك من أجهزة الحركة هذه؟ قد لا تكون الإجابة كما تتوقع.

في كثير من الأحيان، يظن المهندسون أن المراحل أو المحركات مجرد عنصر آخر في قائمة المواد. ما دام جهاز الحركة يلبي متطلبات الموقع والقوة والحمولة والسرعة والتكلفة المطلوبة، فهو جاهز للاستخدام.

مع متطلبات حركة بسيطة، قد يُسفر هذا النهج لاختيار المرحلة أو المُشغِّل عن نتائج مقبولة. ومع ذلك، ستستفيد الآلات ذات متطلبات الحركة الميكانيكية المُعقَّدة من استراتيجية تصميم حركة مُدمجة. فبدلاً من مجموعة من المكونات الكهروميكانيكية، التي قد تعمل معًا بشكل جيد أو لا تعمل، تعمل أنظمة الحركة المُدمجة كأنظمة فرعية للآلات تعمل بنظام التوصيل والتشغيل.

صُممت أنظمة الحركة المُدمجة لتناسب مساحة مادية مُحددة مسبقًا على الآلة، وتتصل بنظام التحكم في الحركة الخاص بها، لتكون جاهزة لتلقي الأوامر من واجهة حاسوبية عالية المستوى، أو بطاقة تحكم، أو وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC). في أبسط صورها، قد تتكون أنظمة الحركة المُدمجة من منصة أو مُشغل مُتصل لتسهيل التركيب. أما في أعقد صورها، فتمتد أنظمة الحركة الفرعية هذه من توصيلات التوصيل إلى الحمولة. وهي لا تشمل جهاز الحركة نفسه فحسب، بل تشمل أيضًا كل ما يحمله.

بالمقارنة مع نهج مكون بمكون لحركة الآلة، توفر الحركة المضمنة بعض المزايا المقنعة:

الأداء الميكانيكي

حتى عند استخدام نفس المنصة أو المُشغِّل، عادةً ما تتفوق أنظمة الحركة المُدمجة على أنظمة الحركة المُدمجة. ويعود ذلك إلى الخبرة في التطبيق والتجميع. يمتلك مُورِّد أنظمة الحركة المُدمجة الجيد سنوات من الخبرة في حل مشاكل تحديد المواقع الصعبة، ومجموعة من وحدات بناء الحركة المُجرّبة التي يُمكن تخصيصها للمهمة المُراد تنفيذها. كما يتمتع بفهم دقيق لكيفية تأثير ديناميكيات المنصة، وبنية التحكم في الحركة، وبيئة التشغيل على متطلبات تحديد المواقع.

أما فيما يتعلق بالتجميع، فإن العديد من مصنعي الآلات يفتقرون إلى الفنيين المهرة، والتجهيزات المتخصصة، وأجهزة قياس التداخل بالليزر وغيرها من أنظمة القياس اللازمة لمحاذاة المراحل متعددة المحاور الأكثر دقة - والتي غالبًا ما يكون لها تحمّلات محاذاة من محور إلى محور يتم قياسها بالميكرون.

خبرة في الضوابط

قد تُشحن أنظمة الحركة المُدمجة مع أدوات تحكم في الحركة أو لا، وذلك حسب متطلبات العميل. ولكن يجب أن تكون استراتيجية التحكم جزءًا لا يتجزأ من معادلة الحركة المُدمجة. يمتلك مُورّد أنظمة الحركة المُدمجة الجيد معرفةً واسعةً بكيفية تفاعل منصات التحكم في الحركة المختلفة وقدراتها الحركية مع أنظمة الحركة الميكانيكية. تُمكّننا هذه المعرفة من تجاوز حدود الإمكانيات الديناميكية، مثل نسب عدم التوافق المقبولة للقصور الذاتي.

مصداقية

عند تشغيل نظام حركة جديد، تحدث بعض المشاكل الأكثر شيوعًا بسبب تعطل بعض المكونات الفردية، التي تبدو ثانوية، أو عدم عملها بشكل صحيح مع بعضها البعض. على سبيل المثال، قد يؤدي عطل في موصل واحد أو سلك خاطئ إلى توقف حتى أفضل منصات الحركة عن الحركة. تتجنب أنظمة الحركة المدمجة هذا النوع من الأعطال لأنها تُجمّع وتُختبر كنظام متكامل قبل دمجها في آلة الإنتاج. أما في أنظمة الحركة المكونة من مكونات فردية، فقد لا تُكتشف الأعطال الصغيرة وعدم التوافق حتى يتم تجميع آلة الإنتاج.

خفض التكاليف

عادةً ما تكون تكلفة أنظمة الحركة المدمجة أقل بنسبة تتراوح بين 25% و50% من نظيراتها القائمة على المكونات. ويعود هذا التوفير جزئيًا إلى إمكانية تقليل عدد القطع، على سبيل المثال، من خلال التصميم باستخدام حوامل وموصلات ومكونات أخرى. ويمكن أن يتجاوز هذا التخفيض الهائل في التكلفة 50% عند احتساب جميع عناصر التكلفة الخفية المرتبطة ببناء وتركيب نظام الحركة، بما في ذلك تكاليف هندسة التصميم، والمخزون، ووقت طرح المنتج في السوق، وغيرها.

يمكن للعديد من أنواع التطبيقات الاستفادة من الحركة المدمجة. وقد طبقنا هذا النهج على عشرات من آلات أشباه الموصلات، وآلات الاختبار الرطب، والقطع بالليزر، والتغليف، وأتمتة المختبرات.

التكاليف الخفية لأنظمة الحركة

تحتوي أنظمة الحركة المبنية على مكونات على عدد من التكاليف المخفية التي يمكن القضاء عليها من خلال نهج الحركة المضمنة، بما في ذلك:

1. تكاليف وقت طرح المنتج في السوق. أنظمة الحركة المدمجة، التي تدعم بطبيعتها الهندسة المتزامنة، قادرة على اختصار أسابيع أو حتى أشهر من وقت تطوير آلة معقدة.
2. تكاليف إدارة البرامج والإنتاج والمواد. تُشحن أنظمة الحركة المدمجة كبند واحد في قائمة المواد، مما يُغني عن طلب مئات القطع وجردها وتجميعها.
3. تكاليف الإنتاج. تتطلب أنظمة الحركة الدقيقة فنيي تجميع ماهرين ومعدات إنتاج متخصصة، وقد يصعب تبرير تكلفتها عند عدم استخدامها بالكامل.
4. الضمان وتكاليف الأعطال. يضمن مورد أنظمة الحركة المدمجة الجيد أنظمته ضد الأعطال ويدعم عمله، مما يقلل من مخاطر الشركة المصنعة للمعدات الأصلية.

تتميز هذه الآلة غير التقليدية ذات التحكم الرقمي (CNC) بجميع خصائص تطبيقات الحركة المدمجة المثالية. وتتطلب:

1. كل من الضوابط والخبرة الميكانيكية.تطلب دمج النظام الميكانيكي مع أدوات التحكم والمضخمات التي تدعم الحركية المعقدة للحركة القطبية نهجًا نظاميًا وأشهرًا من الاختبارات. كما كان علينا تطوير مجموعة من تقنيات وأدوات المحاذاة لبناء نظام CNC الجديد هذا.

2. تصميم مضغوط، سهل التكامل.كانت المساحة محدودة في هذه الآلة ذات الحجم المكتبي ذات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC). سمح لنا تصميم وحدة سيرفو من شركة روتاري، المزودة بفتحة مرور كبيرة غير مسدودة، باستغلال المساحة المتاحة بكفاءة. سهّلت الفتحات المرورية بقطر 100 مم توصيل إمداد الهواء مباشرةً إلى المغزل، وتثبيت مُفهرس المواد على جانب قطعة العمل، وإجراء جميع توصيلات الطاقة اللازمة.

3. احتواء التكاليف.من الجوانب المثيرة للاهتمام في نظام الحركة المدمج هذا أنه ليس أكثر تعقيدًا مما ينبغي. كان المتطلب الوظيفي الرئيسي يتعلق بتشطيب السطح، وليس بدقة تحديد المواقع. في الواقع، احتياجات تحديد المواقع متواضعة جدًا، على الأقل وفقًا لمعاييرنا. لذا، تمكنا من الاستغناء عن مُشفِّرات القراءة المباشرة وتشغيل النظام بأكمله في وضع الحلقة المفتوحة. وقد وفّر ذلك على عميلنا آلاف الدولارات لكل جهاز.

البدء باستخدام الحركة المضمنة

قد يبدو الانتقال من أنظمة الحركة المُدمجة إلى أنظمة الحركة المُدمجة قفزةً إيمانية. ففي النهاية، ستُسند التحكم في الحركة إلى مُورّد.

إذا اخترتَ المورد المناسب، فستُؤتي الاستعانة بمصادر خارجية ثمارها من خلال تحسين الأداء والموثوقية. ستنخفض التكاليف أيضًا مع وصول أنظمة الحركة الفرعية إلى مصنعك مُختبرة بالكامل ومشمولة بالضمان وجاهزة للتركيب في جهازك.