فيما يلي بعض الأسئلة التي يجب على المهندسين والمصممين طرحها قبل اختيار المحركات الخطية.

يجب أن يكون لدى المصممين الذين يستعدون لاختيار مشغل خطي لجهاز أو آلة معينة قائمة من الأسئلة الجاهزة لطرحها على الموردين والمصنعين لتلك الأجهزة. تحتوي هذه القوائم عادة على الأسئلة الشائعة (الأسئلة المتداولة)، ومعظم الشركات التي تبيع المحركات مستعدة لها. لكن هؤلاء الموردين، في كثير من الحالات، يتوقعون من المشترين المحتملين أن يطرحوا أسئلة أخرى، ربما أكثر استقصاءً وكشفًا: ما يسمى بالأسئلة غير المتكررة (iFAQs).

فيما يلي زوج من الأسئلة التي يجب على المهندسين طرحها عند التفكير في تحديد المحركات الخطية.

س: أحتاج إلى السرعة والدقة على مسافة طويلة. ما نوع المشغل الذي يجب أن أستخدمه؟

ج: هذا سؤال ذكي يجب طرحه. يبالغ العديد من مهندسي التصميم في تقدير مدى دقة المحركات والمشغلات التقليدية خلال فترات السفر الطويلة. إنهم يعتقدون خطأً أنه إذا كان المشغل يعمل بشكل جيد على المدى القصير، فإنه سيعمل بشكل جيد على المدى الطويل. على الرغم من أن العديد من أنواع الأنظمة الخطية تلبي اثنين من المتطلبات الثلاثة التي يريدها المهندسون عادةً (أطوال السفر الطويلة، والسرعة العالية، والدقة العالية في تحديد المواقع)، إلا أن مشغلات المحرك الخطي هي الوحيدة التي توفر هذه المتطلبات الثلاثة دون أي تنازلات. غالبًا ما يتم استخدامها في تصنيع أشباه الموصلات وفحص الإلكترونيات الاستهلاكية والتطبيقات الطبية وعلوم الحياة والأدوات الآلية وتطبيقات الطباعة والتغليف.

لتوفير خلفية بسيطة، دعونا نحدد المحركات الخطية. في الأساس، المحرك الخطي هو محرك دوار تم فكه ووضعه بشكل مسطح. إنه يتيح للزوجين المحرك مباشرة إلى الحمل الخطي. في المقابل، تستخدم التصميمات الأخرى محركًا دوارًا وتقرنه من خلال الميكانيكا، مما قد يؤدي إلى حدوث رد فعل عنيف، وفقدان الكفاءة، وأخطاء أخرى. تميل المحركات الخطية أيضًا إلى الحصول على سرعات قصوى أعلى مقارنة بالمسامير الكروية التي لها نفس طول الحركة.

يتم استخدام ثلاثة أنواع رئيسية من المحركات الخطية اليوم. الأول هو اللب الحديدي، الذي يحتوي على ملفات ملفوفة حول الأسنان مصنوعة من مواد حديدية وملفوفة بالصفائح. تتمتع هذه المحركات بأعلى قوة لكل حجم ونقل جيد للحرارة، وهي عمومًا الأقل تكلفة. ومع ذلك، يؤدي الحديد الموجود في المحرك إلى زيادة التسنن (عزم الدوران بسبب التفاعلات بين مغناطيسات المحرك)، لذلك غالبًا ما تكون أقل دقة إلى حد ما من النوع الثاني، المحركات الخطية الخالية من الحديد.

كما يوحي الاسم، فإن المحركات الخطية الخالية من الحديد لا تحتوي على أي حديد بالداخل. القوة عبارة عن صفيحة إيبوكسي يتم فيها إدخال ملفات نحاسية مجروحة بإحكام. ينزلق بين صفين من المغناطيس يواجهان بعضهما البعض. (يُعرف هذا أيضًا باسم الطريقة المغناطيسية على شكل حرف U.) ويربطهم شريط فاصل أسفل أحد جانبي المغناطيس ببعضهم البعض. المزايا الرئيسية للمحركات الخالية من الحديد هي انخفاض قوى الجذب وعدم وجود تروس. وهذا يجعلها أكثر دقة من المحركات ذات النواة الحديدية. ومع ذلك، فإن وجود صفين من المغناطيس يجعل الوحدات غير الحديدية أكثر تكلفة من الإصدارات ذات النواة الحديدية. قد تكون إدارة نقل الحرارة أمرًا صعبًا أيضًا، لذا من المهم أن نفهم مبكرًا ما إذا كان تطبيق معين سيتعرض لخطر ارتفاع درجة الحرارة. تتميز أحدث المحركات غير الحديدية بملفات متداخلة توفر المزيد من الاتصال السطحي لتبديد الحرارة. يتيح هذا التصميم أيضًا للمحرك الحصول على كثافة قوة أعلى.

النوع الثالث والأخير هو المحركات الخطية عديمة الفتحات، وهي في الأساس هجينة من النوعين الأولين. يحتوي المحرك بدون فتحة على صف واحد من المغناطيسات مثل قلب الحديد، مما يساعد على إبقاء سعره منخفضًا. يضمن الحديد الخلفي المصفح نقلًا جيدًا للحرارة، فضلاً عن قوى جذب وتروس أقل من المحركات ذات القلب الحديدي. توفر المحركات غير القابلة للفتح أيضًا ميزة المظهر الجانبي الأقل ارتفاعًا من المحركات غير الحديدية بالإضافة إلى سعرها الأقل. بالنسبة للمصممين الذين يعطون الأولوية للحفاظ على المكونات في أجهزتهم صغيرة قدر الإمكان، فإن كل ملليمتر من المساحة التي يتم توفيرها يمكن أن يكون أمرًا بالغ الأهمية.

س. كيف يمكنني معرفة ما إذا كان مشغل معين مناسبًا للاستخدام في بيئة معينة؟

ج: في كثير من الأحيان، يختار مهندسو التصميم المحركات بشكل منفصل ولا يفكرون في المكان الذي سيتم استخدامها فيه. تحتوي المحركات الخطية على أجزاء متحركة مهمة تعمل بشكل صحيح فقط في البيئات التي تم تصميمها وتصنيعها من أجلها. قد يؤدي استخدام مشغل خطي غير مناسب إلى حدوث مشكلات تتراوح من التشغيل غير السليم إلى تلف لا يمكن إصلاحه للمشغل نفسه. بالنسبة للتطبيقات "القذرة"، مثل أداة القطع التي تتخلص من الجزيئات والخردة، سيتطلب المشغل إحكام الإغلاق والحماية لحمايته من الملوثات.

ومن المنظور المعاكس، يمكن للمشغل دون الحماية المناسبة إدخال التلوث إلى بيئة نظيفة، مما يعرض التطبيق للخطر. سيؤدي التآكل العادي إلى توليد جزيئات على مراحل خطية بمرور الوقت. غالبًا ما تقتصر غرف الأبحاث أو البيئات الفراغية على استخدام المعدات التي لا تطلق أي جسيمات، لذلك من المهم بالنسبة للمحركات المستخدمة في هذه البيئات أن تكون مجهزة بأختام ودروع لمنع دخول الجسيمات إلى البيئة. بعض الأجهزة الميكانيكية التي توفر حركة خطية، كما هو الحال في معالجة أشباه الموصلات، تتحرك فقط ميكرونات في المرة الواحدة، لذلك حتى أقل قدر من التلوث يمكن أن يضر بالتطبيق ويدمره.

تعمل الأختام والدروع على حماية المكونات المهمة من التعرض للبيئات القاسية، مما يسمح للمشغلات الخطية بالعمل بالشكل الذي تم تصميمها به. بالنسبة للبيئات النظيفة، تعمل الأختام والدروع على حماية بيئة التطبيق من الملوثات المحتملة التي ينشئها المشغل - وليس المشغل نفسه. بالإضافة إلى الأختام والدروع، يمكن تصميم المشغلات الخطية المخصصة بمنافذ ضغط إيجابي تعمل على تطهير الملوثات داخل الوحدة، مما يحافظ على الأداء ودورة الحياة عند الحد الأقصى.

يجب مراعاة مجموعة متنوعة من العوامل البيئية عند اختيار المحركات الخطية. وتشمل هذه درجات الحرارة المحيطة، ووجود الرطوبة، والتعرض للمواد الكيميائية والغازات (بخلاف هواء الغرفة)، والإشعاع، ومستوى ضغط الهواء (للتطبيقات التي يتم إجراؤها في الفراغ)، والنظافة، والمعدات القريبة. على سبيل المثال، هل هناك قطعة من المعدات في المنطقة المجاورة يمكنها نقل الاهتزازات التي قد تؤثر على أداء المرحلة الخطية؟

يشير تصنيف حماية الدخول (IP) الخاص بالمرحلة الخطية، والذي يتم توفيره عادةً في مواصفاتها، إلى ما إذا كانت تتمتع بالحماية المناسبة من بيئات معينة. إن تصنيفات IP هي مستويات محددة لفعالية أختام العلبة ضد اختراق الأجسام الغريبة (الغبار والأوساخ) ومستويات مختلفة من الرطوبة.

تأخذ تصنيفات الضميمة شكل "IP-" متبوعًا برقمين. يشير الرقم الأول إلى درجة الحماية من الأجزاء المتحركة والأجسام الغريبة. يحدد الرقم الثاني مستوى الحماية ضد التعرض لمستويات مختلفة من الرطوبة (من القطرات إلى الرش إلى الغمر الكامل).

إن أخذ الوقت الكافي للتحقق من تصنيف IP للمشغل في وقت مبكر من عملية الاختيار يوفر طريقة سريعة وسهلة للتخلص من الوحدات غير المناسبة للبيئة. على سبيل المثال، لا يوفر المشغل ذو تصنيف IP30 أي حماية ضد الرطوبة، ولكنه سيمنع دخول الأجسام بحجم الإصبع. إذا كانت الحماية من الرطوبة ضرورية، فابحث عن مشغل ذو تصنيف أعلى، مثل IP54، الذي يحمي الغبار ورذاذ الماء. ومع ذلك، يمكن للمشغلات التي لا تحتوي على حماية من التطفل أو الرطوبة أن تقدم بدائل اقتصادية للبيئات التي لا تشكل فيها الملوثات مصدر قلق.