ضع في اعتبارك الدعامات، والموجهات، والمحركات، والمانعات عند تصميم نظام خطي. حدد متطلبات الدقة، والتكرارية، والحمل، والبيئة قبل البدء في تصميم النظام الخطي.

تدعم موجهات الكرات منخفضة الاحتكاك وعالية الصلابة قضيبًا واحدًا (أعلى) أو اثنين (أسفل). ويترتب على هذا الأداء تكلفة أعلى وضوضاء أكبر.

أقصر مسار بين نقطتين هو خط مستقيم. ولكن إذا كنت تصمم نظام حركة خطية، فسيتعين عليك مراعاة الدعم الهيكلي، والموجهات، والمحركات، والأختام، والتشحيم، والملحقات بين النقطتين أ و ب.

سواء قررت تصميم وبناء نظامك من الصفر باستخدام أجزاء قياسية أو شراء نظام مصمم خصيصًا لك، فإن اتخاذ الخيارات الصحيحة منذ البداية سيساعد في الحفاظ على سير الأمور بسلاسة على المدى الطويل.

الدعم والتوجيه

إن بناء نظام خطي يعني حرفياً البدء من الصفر - بنظام دعم هيكلي. المكون الرئيسي لنظام الدعم عادةً ما يكون مقطعاً من الألومنيوم.

يمكنك تشكيل سطح تثبيت قاعدة البثق والسطح الذي يُثبّت عليه الدليل الخطي بدقة عالية للتطبيقات التي تتطلب تحديد المواقع بدقة. أما بالنسبة للتطبيقات الأقل دقة، مثل تطبيقات النقل، فيُفضّل تحسين القواعد لمقاومة الانحناء تحت الحمل ومنع التشوه أثناء عملية البثق.

تتيح القاعدة المتينة للنظام الاستناد على دعامات طرفية فقط. أما القطع المبثوقة الأخف وزناً فقد تحتاج إلى دعامات متقطعة على طولها.
تُثبّت الموجهات على القاعدة لتسهيل الحركة. الأنواع الرئيسية هي الموجهات الكروية، والموجهات ذات العجلات، والموجهات المنزلقة أو الموشورية.
تتحمل الموجهات الكروية أثقل الأحمال وتتميز بأعلى صلابة. تتحرك تكويناتها أحادية أو ثنائية السكة بسلاسة مع احتكاك منخفض. أما عيوبها فتتمثل في ارتفاع تكلفتها ومستوى الضوضاء الذي تُصدره.

تعمل موجهات العجلات بسرعة تصل إلى 10 أمتار في الثانية مع احتكاك منخفض وصلابة عالية. ومع ذلك، يمكن أن تتسبب أحمال الصدمات في تلفها.
في الموجهات المنزلقة، تتحرك جلبات بوليمرية موشورية الشكل على سطحها الجانبي. يساعد البوليمر هذه الجلبات على الحركة بهدوء وتحمل أحمال الصدمات العالية. كما أنها تتحمل البيئات الملوثة بالأوساخ والحصى والغبار والزيوت والمواد الكيميائية، ولكنها تعمل بسرعة أبطأ وتحت أحمال أخف من الموجهات الكروية أو العجلات، كما هو موضح في تصنيف PV الخاص بها، وهو حاصل ضرب الضغط والسرعة التي تتحملها.

تُعدّ البراغي الكروية والأحزمة من بين تقنيات الدفع المتاحة للأنظمة الخطية. تتميز محركات الأحزمة بهدوئها وملاءمتها للتطبيقات ذات الإنتاجية العالية والدقة المنخفضة. أما محركات البراغي الكروية، الأكثر تكلفة، فتُوفر كفاءة ودقة وصلابة عاليتين.

القوة الدافعة

تقوم المحركات بتحريك العربة إلى المواضع المطلوبة. ومن أكثر تقنيات المحركات شيوعاً محركات اللولب الكروي، ومحركات اللولب الرئيسي، ومحركات السيور.

في نظام الدفع اللولبي الكروي، تتحرك الكرات المعدنية على طول الأخاديد الموجودة في عمود ملولب - وهو اللولب الكروي - وتدور عبر صامولة كروية. ولأن المحامل تتشارك في تحمل الحمل، فإن أنظمة الدفع اللولبي الكروي تتمتع بقدرة دفع عالية نسبيًا.

والنتيجة هي دقة مطلقة، تُعرَّف بأنها أقصى خطأ بين الموضع المتوقع والموضع الفعلي، يصل إلى 0.005 مم. وتُعد الأنظمة المزودة ببراغي كروية مصقولة ومحمّلة مسبقًا هي الأكثر دقة.

تتمتع هذه الأنظمة بقدرة دفع تصل إلى 40 كيلو نيوتن وصلابة عالية. وتُحدد سرعتها الحرجة بقطر جذر البرغي، وطوله غير المدعوم، وتكوين دعامة النهاية. وبفضل دعامة برغي مبتكرة، يمكن للوحدات التي تعمل بالبرغي أن تتحرك لمسافة تصل إلى 12 مترًا وتستقبل سرعات إدخال تصل إلى 3000 دورة في الدقيقة. توفر محركات البرغي الكروي كفاءة ميكانيكية تصل إلى 90%، لذا غالبًا ما يتم تعويض تكلفتها المرتفعة بانخفاض متطلبات الطاقة.

عادة ما تكون دعامات النظام الخطي عبارة عن مقاطع ألومنيوم مبثوقة يمكن تشكيلها بدقة إضافية.

لا تُضاهي محركات اللولب الرصاصي دقة تحديد المواقع المطلقة لمحركات اللولب الكروي، لكن قدرتها على التكرار - أي قدرتها على العودة إلى موقع محدد أثناء التشغيل عند الاقتراب من نفس الاتجاه وبنفس السرعة ومعدل التباطؤ - تصل إلى 0.005 مم. تُستخدم هذه المحركات في تحديد المواقع ذات دورة التشغيل المنخفضة إلى المتوسطة، وتتميز بتشغيلها الهادئ.

تعمل محركات السيور في تطبيقات النقل عالية الإنتاجية بسرعات تصل إلى 10 م/ث وتسارع يصل إلى 40 م/ث².

التشحيم والختمs للأجهزة الخطية

تتطلب معظم أنظمة التوجيه وأنظمة القيادة التشحيم. يمكنك تبسيط الصيانة الوقائية المستقبلية من خلال ضمان سهولة الوصول إلى وصلات التشحيم. على سبيل المثال، يمكن لوصلات التشحيم المثبتة على العربة تغذية شبكة تشحيم تخدم كلاً من نظام برغي الكرات ونظام المحامل الخطية أثناء التركيب وفي فترات الصيانة الدورية.

تحتوي وحدة القيادة الخطية على مانع تسرب مغناطيسي. يرتفع الشريط المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أمام العربة مباشرةً ويعود ليغلق خلفها مباشرةً بفضل المغناطيسات والمثبتات الزنبركية الموجودة على الأغطية الطرفية.

لا تحتاج أدلة المنشور إلى صيانة. تتميز المادة البوليمرية للمنزلق بخاصية التشحيم الذاتية، كما تعمل ماسحات اللباد المشحمة على تجديد مادة التشحيم مع كل حركة.

تحافظ موانع التسرب على مواد التشحيم داخل القناة وتمنع دخول الملوثات. أحد أنواعها هو موانع التسرب الشريطية المغناطيسية، وهي عبارة عن أشرطة مغناطيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ تمتد من أحد طرفي القناة إلى الطرف الآخر. تُثبّت هذه الأشرطة على الأغطية الطرفية وتُزوّد ​​بنابض للحفاظ على شدّها. تمر هذه الأشرطة عبر تجويف في العربة، بحيث يرتفع الشريط عن المغناطيسات أمام العربة وخلفها مباشرةً أثناء مرورها عبر النظام.
تستخدم تقنية إحكام بديلة، وهي أشرطة الغطاء البلاستيكية، شرائط مطاطية مرنة تتشابك مع الجزء السفلي، مثل أكياس التجميد ذات السحاب. وتُشكل هذه الأشرطة، ذات التعشيق المتداخل، إحكامًا محكمًا يمنع دخول الجزيئات.

هناك اعتبار آخر وهو كيفية تركيب المحرك. يجب أن يتوافق غلاف المحرك والوصلة مع حجم البرغي وقطر دائرة البرغي على شفة المحرك، وقطر دليل المحرك، وقطر عمود المحرك وطوله.

تتوافق أبعاد العديد من المحركات مع معايير NEMA، بينما تختلف أبعاد محركات أخرى باختلاف الشركة المصنعة والطراز. في كلتا الحالتين، تُسهّل حوامل المحركات المرنة، المصنّعة من مواد خام شائعة، عملية تركيبها على أي محرك تقريبًا مع ضمان المحاذاة.

تعمل الأقفال المطاطية المتوافقة على تثبيت أشرطة الغطاء البلاستيكي بإحكام ومنع دخول الجزيئات.

امزج وطابق

لا يكون لكل تركيبة من المحركات والموجهات معنى. في التطبيقات العملية، من المرجح أن ترى براغي لولبية تقود موجهات كروية أو منزلقة؛ وبراغي كروية مقترنة بموجهات كروية أو منزلقة؛ وأحزمة تقود موجهات كروية أو منزلقة أو عجلات.

يجمع نظام الدفع اللولبي الكروي مع دليل كروي لحركة متكررة ونظام صلب يتحمل قوى وعزومًا عالية. تعمل هذه الأنظمة بكفاءة عالية في تطبيقات تحديد المواقع الدقيقة ذات الأحمال العالية ودورات التشغيل الطويلة، مثل تحميل وتفريغ قطع التروس الخام على آلات التشغيل.

تُستخدم الوحدات ذات التوجيه الكروي والمدفوعة بالسيور في التطبيقات عالية السرعة والتسارع مع الأحمال الثقيلة وعزوم الدوران العالية. تعمل هذه الوحدات على قواعد تمتد عبر فجوة، وتُدعم إما من الأطراف أو بشكل متقطع. وتُعدّ عملية رصّ العلب على المنصات أحد تطبيقاتها.
تُعدّ الأنظمة الخطية ذات التوجيه الانزلاقي والمدفوعة بالسيور وحدات منخفضة التكلفة، هادئة، ولا تحتاج إلى صيانة تُذكر. تعمل هذه الأنظمة بسرعات وتسارعات متوسطة، لكنها تتفوق في التعامل مع أحمال الصدمات. يُضفي إضافة غطاء مغناطيسي على هذا النوع من الأنظمة ملاءمةً للبيئات ذات المحتوى العالي من الجسيمات والتي تتطلب عمليات غسل متكررة، مثل معالجة الصفائح المعدنية بالرش.

نظراً لأن الموجهات ذات العجلات تحتاج إلى صيانة أقل من الموجهات الكروية، ولكن أكثر من الموجهات المنزلقة، فإن العجلات التي تعمل بالأحزمة تُعد خياراً آخر متوسط ​​التكلفة، ومنخفض الضوضاء، وقليل الصيانة. تحقق هذه الأنظمة سرعات خطية وتسارعات عالية، وغالباً ما توجد في آلات التعبئة والتغليف.