يؤثر اختيار المكونات وتصميم الماكينة على دقة النظام وإمكانية تكراره.

قبل أن نجيب على هذا السؤال، دعونا نحدد الدقة والقدرة على التكرار للأنظمة الخطية.

【دقة】

في الحركة الخطية، هناك فئتان عامتان للدقة: دقة تحديد الموقع ودقة الحركة. تُحدد دقة تحديد الموقع الفرق بين الموضع المستهدف للنظام والموضع الفعلي الذي وصل إليه. أما دقة الحركة فتُحدد الأخطاء التي تحدث أثناء الحركة - بمعنى آخر، هل يتحرك النظام في خط مستقيم، أم يتحرك لأعلى ولأسفل أو جنبًا إلى جنب أثناء حركته؟

تُحسب الدقة بناءً على قيمة أو مرجع "حقيقي" أو مقبول. بالنسبة لدقة تحديد الموقع، تكون القيمة المرجعية هي موضع الهدف. أما بالنسبة لدقة السفر، فتُحسب القيمة المرجعية على مستوى حركة محدد في كلٍّ من الاتجاه الرأسي (أي استواء السفر) والاتجاه الأفقي (أي استقامة السفر). تجدر الإشارة إلى أن الدقة تتعلق بمدى قرب الوصول إلى موضع الهدف عند الاقتراب من أيٍّ من الاتجاهين.

【إمكانية التكرار】

تُحدد قابلية التكرار مدى قرب عودة النظام إلى نفس الموضع عبر محاولات متعددة. يمكن تحديد قابلية التكرار إما أحادية الاتجاه، مما يعني أن المواصفات صالحة عند الوصول إلى الموضع من نفس الاتجاه، أو ثنائية الاتجاه، مما يعني أن المواصفات صالحة عند الوصول إلى الموضع من أي اتجاه.

السؤال: "أصمم نظام حركة خطية جديدًا. هل أصممه بدقة عالية أم لإمكانية التكرار؟ أم كليهما؟"

تتكون الأنظمة الخطية من أربعة مكونات أساسية - هيكل القاعدة أو التركيب، والدليل الخطي (أو الأدلة)، وآلية التشغيل، والمحرك - ولكل منها دور في دقة النظام أو قابليته للتكرار. كما تؤثر المكونات الثانوية، مثل الوصلات والموصلات وألواح التركيب والمستشعرات وأجهزة التغذية الراجعة، على أداء النظام. وحتى العوامل التي يصعب التحكم فيها، مثل تقلبات درجات الحرارة واهتزازات الآلة، تؤثر على دقة النظام ومواصفات قابليته للتكرار.

عند العمل على تعظيم دقة تحديد المواقع، ينبغي عادةً التركيز على آلية التشغيل. تُعتبر براغي الكرة الخيار الأمثل لتحقيق دقة عالية في تحديد المواقع، والتي يُحددها تصنيف خطأ التوصيل، أو درجة التسامح. لكن براغي التوصيل ذات الصواميل المُحمّلة مسبقًا وأنظمة الرف والترس عالية الدقة قادرة أيضًا على توفير دقة عالية في تحديد المواقع. قد يُؤدي انحناء النظام واهتزازه إلى انخفاض دقة تحديد المواقع، لذا فإن صلابة هيكل التركيب، والدليل الخطي، والوصلات بين المكونات مهمة أيضًا للأنظمة التي تتطلب دقة عالية في تحديد المواقع.

في المقابل، تعتمد دقة حركة النظام بشكل شبه كامل على هيكل التركيب ونظام التوجيه الخطي. تُحدد معظم الأدلة الخطية المعاد تدويرها بفئة الدقة، التي تُحدد أقصى انحرافات في الارتفاع والتوازي والاستقامة أثناء الحركة. إلا أن دقة الدليل الخطي تقتصر على السطح المُثبّت عليه، لذا يُعد هيكل التركيب عاملاً مهمًا. يؤدي تركيب دليل خطي دقيق على قاعدة غير مُشغّلة أو على قالب من الألومنيوم إلى تقليل دقة حركة الدليل.

تُحدَّد قابلية تكرار النظام الخطي بشكل أساسي من خلال آلية التشغيل - أي دقة توصيل المسمار، وانحراف زاوية السن، وأقصى امتداد للسير، أو رد الفعل العكسي في نظام الجريدة والترس. أفضل طريقة لتحسين قابلية التكرار هي إزالة الفراغ، أو التخليص، في آلية التشغيل. غالبًا ما تُحدَّد براغي الكرة بحمل مسبق للتخلص من رد الفعل العكسي، كما أن العديد من تصميمات براغي التوصيل لا توفر أي رد فعل عكسي. تتميز أنظمة الجريدة والترس بطبيعتها بردّ فعل عكسي بين رف التروس وأسنان الترس، لكن تصميمات الترس المزدوج والترس المنفصل تُزيل هذا الرد الفعل العكسي.

إذا تعرض النظام لتقلبات كبيرة في درجة الحرارة، فإن تمدد المكونات وتقلصها نتيجةً للتأثيرات الحرارية قد يُقلل أيضًا من قابلية تكرار النظام. بخلاف دقة تحديد المواقع أو الحركة، لا يمكن تحسين قابلية تكرار النظام من خلال التغذية الراجعة والتحكم. الطريقة الوحيدة لتحسين قابلية تكرار النظام الخطي هي استخدام محرك ذي قابلية تكرار أعلى.

يعتمد اهتمام المصمم أو المهندس بالدقة أو التكرار على نوع التطبيق. في تطبيقات تحديد المواقع، مثل الالتقاط والوضع أو التجميع، غالبًا ما تكون دقة الموقع والتكرار من أهم العوامل. أما في تطبيقات مثل التوزيع والقطع واللحام، حيث يكون اتساق ودقة العملية أثناء الحركة أمرًا بالغ الأهمية، فيجب أن تكون دقة الحركة هي المحور الرئيسي.