تطبيق فعال من حيث التكلفة لتصميمك الخاص.

رغم استخدام المحركات الخطية الخالية من الحديد في تطبيقات أشباه الموصلات والإلكترونيات لأكثر من عقد من الزمان، إلا أن العديد من المصممين ومصنعي المعدات الأصلية لا يزالون يعتبرونها منتجات متخصصة. إلا أن النظرة السائدة للمحركات الخطية كحل مكلف لتطبيقات فريدة تتغير ببطء، حيث تعتمدها المزيد من الصناعات كبديل للبراغي الكروية في تطبيقات التعبئة والتغليف والتجميع وتحميل الأجزاء. وبينما انخفضت تكلفة تقنية المحركات الخطية خلال العقد الماضي، يجب أن يأخذ الاختيار بين المحرك الخطي والبرغي الكروي في الاعتبار متطلبات أداء التطبيق والتكلفة الإجمالية للملكية على مدار عمر الآلة أو النظام. فيما يلي بعض المعايير الرئيسية التي يجب مراعاتها عند مقارنة واختيار المحركات الخطية والبراغي الكروية.

حيث تتفوق المحركات الخطية

المحرك الخطي هو في الأساس محرك سيرفو "غير ملفوف"، حيث يصبح الدوار ذو المغناطيس الدائم هو الجزء الثابت (ويُسمى أيضًا الثانوي)، ويصبح الجزء الثابت هو الجزء المتحرك (ويُسمى أيضًا الأساسي أو القسري)، مع ملفات مغلفة بالإيبوكسي. الميزة الأكثر شهرة للمحركات الخطية هي عدم وجود أجزاء متحركة، مما يمكّنها من تحقيق دقة تحديد موضع وقابلية تكرار أعلى بكثير من البراغي الكروية. يتم توفير فائدة أخرى في دقة تحديد الموضع من خلال المشفر. بينما تستخدم البراغي الكروية عادةً مشفرًا دوارًا مثبتًا على المحرك لتغذية راجعة لتحديد الموضع، تستخدم المحركات الخطية مقياسًا خطيًا مغناطيسيًا أو بصريًا لتغذية راجعة لتحديد الموضع. يقيس المقياس الخطي الموضع عند الحمل، مما يعطي قراءة أكثر دقة للموضع الفعلي. بالنسبة للتطبيقات عالية الدقة للغاية، يمكن أن تعني تغذية الموضع الأكثر دقة هذه الفرق بين الجزء الذي يلبي المواصفات والآخر الذي يتطلب إعادة العمل أو الخردة.

محرك خطي دوار

في مقال سابق، ناقشنا التوازن بين السرعة ومسافة الحركة في تطبيقات اللولب الكروي. وهذا مجال آخر تُقدم فيه المحركات الخطية ميزة. طول حركة المحركات الخطية المسموح به غير محدود نظريًا، حيث تُحدد مكونات النظام الأخرى - المحامل الخطية، وإدارة الكابلات، والمشفرات - أقصى حركة. وبالمثل، فإن أقصى سرعة وتسارع للمحركات الخطية أعلى بكثير من أقصى سرعة وتسارع للولب الكروي، حيث تصل المعدلات النموذجية إلى سرعة 10 م/ث وتسارع 10 ج، طالما أن مكونات النظام الأخرى مُصممة بشكل صحيح لتلبية هذه المواصفات. على الرغم من القيود التي تفرضها مكونات النظام الأخرى، لا تزال المحركات الخطية تتفوق على اللولب الكروي في التطبيقات التي تتطلب طول حركة طويلًا وسرعة عالية. كما تتميز بميزة السماح بوجود عربات مُدارة بشكل مستقل (أساسية) على نفس الجزء الثانوي. وهذا مفيد بشكل خاص في بعض تطبيقات التغليف، حيث يجب ضغط المادة المراد تغليفها قبل إدخالها في وسيط التغليف (مثل الحفاضات المُعبأة داخل كيس بلاستيكي).

عوامل التكلفة الإجمالية للملكية

الصيانة والموثوقية معياران مهمان في تحليل التكلفة الإجمالية للملكية، وتوفر المحركات الخطية مزايا عديدة على مدار عمر النظام. أولًا، نظرًا لعدم احتوائها على أجزاء ميكانيكية متحركة، فإن المحركات الخطية نفسها لا تحتاج إلى صيانة. محامل الدعم الخطية فقط هي التي تحتاج إلى تزييت دوري، والعديد من المحامل متوفرة الآن مع خيارات تزييت "طويل الأمد" أو "مُشحَنة مدى الحياة". كما أن غياب الأجزاء المتحركة في نظام التشغيل يُحسّن الموثوقية، إذ لا توجد عناصر دوارة أو مسارات محامل أو أختام قابلة للتآكل وتتطلب استبدالًا بمرور الوقت.

في أي نظام خطي، من المهم مراعاة البيئة والحاجة إلى أختام وأغطية واقية. المحركات الخطية ليست استثناءً، إذ قد يكون إغلاقها وحمايتها أصعب من تجميعات اللولب الكروي التقليدية. مع ذلك، في كثير من الحالات، طالما أن المحامل الخطية محكمة الإغلاق لبيئة العمل، فإن المحركات الخطية قادرة على تحمل تلوث أشد من اللولب الكروي.

بالنسبة للمحركات الخطية، تُعدّ درجة الحرارة العامل البيئي الأكثر أهمية. ولأن مادة الإيبوكسي المستخدمة لتغليف ملفات المحرك الخطي الخالي من الحديد لا تُبدّد الحرارة بسهولة، فقد يلزم التبريد - إما بالهواء القسري أو الماء - للحفاظ على درجة حرارة تشغيل مناسبة لكلٍّ من المحرك وهيكل التركيب. يستخدم بعض المصنّعين مواد إيبوكسي ذات قدرة عالية على تبديد الحرارة، ولكن من المهم التحقق من التبديد الحراري للمحرك وتأثير درجة الحرارة على قوة الدفع المتاحة له.

تتطلب المزيد من الصناعات والتطبيقات أطوال سفر طويلة، وسرعات عالية، ودقة عالية في تحديد المواقع. وبينما تلبي العديد من أنواع الأنظمة الخطية اثنين من هذه المعايير الثلاثة، تُعد المحركات الخطية التقنية الوحيدة التي توفرها جميعها دون أي تنازلات. ومع تحول الإنتاجية والتكلفة الإجمالية للملكية إلى عاملين حاسمين في اختيار التقنية، أصبح المصممون ومصنعو المعدات الأصلية أكثر دراية بتقنيات المحركات الخطية، مما ساعدها على الانتقال من كونها متخصصة إلى كونها شائعة، إلى جانب الأحزمة، والرفوف المسننة، وحتى البراغي الكروية.