تشرح هذه المقالة أساسيات تصميم النظام الخطي بما في ذلك نظام الدعم الهيكلي وتكنولوجيا التوجيه وتكنولوجيا القيادة والختم والتشحيم والملحقات. ستناقش أولاً إيجابيات وسلبيات التقنيات المختلفة مثل المحركات اللولبية الرصاصية، والمحركات اللولبية الكروية، ومحركات الحزام، والموجهات الكروية، والموجهات المنزلقة، وموجهات العجلات. ستتناول المقالة بعد ذلك مزايا وعيوب تصميم وبناء النظام الخطي الخاص بك مقابل تكوين نظام من كتل البناء القياسية. أخيرًا، ستصف المقالة عملية قائمة على الويب خطوة بخطوة لتحديد حجم واختيار نظام خطي يعتمد على المكونات القياسية الاقتصادية.

اللبنات الأساسية للنظام الخطي هي نظام الدعم الهيكلي ونظام القيادة ونظام التوجيه والختم والتشحيم والملحقات. عادة ما يكون المكون الرئيسي لنظام الدعم الهيكلي عبارة عن سحب من الألومنيوم متوفر بأطوال تصل إلى 12 مترًا. يمكن تشكيل سطح التركيب للقاعدة للتطبيقات التي تتطلب تحديد المواقع بدقة. عادةً لا يتم تشكيل عمليات البثق الأساسية لتطبيقات النقل ذات الدقة المنخفضة. تم تحسين القواعد المستخدمة في تطبيقات النقل لمقاومة الانحناء تحت الحمل والتشوه أثناء عملية البثق، مما يسمح بدعم النظام عند الأطراف فقط.

الأنواع الرئيسية من الأدلة هي الأدلة الكروية، وأدلة العجلات، وأدلة الشرائح أو المنشور. تدعم الموجهات الكروية حمولات عالية تصل إلى 38000 نيوتن (N) وأحمال عزم دوران عالية تصل إلى 27.60 نيوتن متر (Nm). تشمل المزايا الأخرى للموجهات الكروية احتكاكًا منخفضًا وصلابة عالية. تتوفر أدلة الكرة إما في تكوينات السكك الحديدية الفردية أو المزدوجة. تشمل نقاط الضعف في أدلة الكرة التكلفة العالية نسبيًا ومستويات الضوضاء العالية. الميزة الرئيسية لموجهات العجلات هي قدرتها على العمل بسرعات عالية بشكل استثنائي، تصل إلى 10 أمتار في الثانية (م/ث). توفر أدلة العجلات أيضًا احتكاكًا منخفضًا وصلابة عالية جدًا. من ناحية أخرى، تتمتع موجهات العجلات بمقاومة منخفضة نسبيًا لتحميل الصدمات. تستخدم الأدلة المنزلقة بطانات بوليمر على شكل منشور تعمل مباشرة على سطح الملف الشخصي لتوفير تشغيل هادئ للغاية وتحمل أحمال الصدمات العالية. الميزة الرئيسية لأدلة الشرائح هي قدرتها على العمل في البيئات الملوثة. تتميز الأدلة المنزلقة بسرعة وقدرة تحميل أقل من الأدلة الكروية أو العجلات.

تقنيات القيادة الأكثر شيوعًا هي محركات الأقراص اللولبية الكروية، ومحركات الأقراص اللولبية الرصاصية، ومحركات الحزام. يتكون المحرك اللولبي الكروي من لولب كروي وصمولة كروية مع محامل كروية قابلة لإعادة التدوير. توفر البراغي الكروية الأرضية والمحملة مسبقًا دقة تحديد موضع عالية بشكل استثنائي. يتم توزيع الحمل على اللولب الكروي على عدد كبير من المحامل الكروية بحيث تتعرض كل كرة لحمل منخفض نسبيًا. والنتيجة هي دقة مطلقة عالية تصل إلى 0.005 مم، وقدرة دفع عالية تصل إلى 40 كيلو نيوتن وصلابة عالية. يتم تعريف الدقة المطلقة على أنها الحد الأقصى للخطأ بين الموضع المتوقع والفعلي. توفر المحركات اللولبية الكروية عادةً كفاءة ميكانيكية تصل إلى 90%، لذلك غالبًا ما يتم تعويض تكلفتها المرتفعة من خلال انخفاض متطلبات الطاقة. يتم تحديد السرعة الحرجة للمسمار الكروي من خلال قطر جذر المسمار والطول غير المدعوم وتكوين الدعم النهائي. تتيح الدعامات اللولبية الكروية استخدام وحدات مدفوعة لولبية تصل إلى 12 مترًا من الشوط وسرعة إدخال تبلغ 3000 دورة في الدقيقة. لا يمكن أن تتطابق محركات الأقراص اللولبية الرصاصية مع الدقة المطلقة لتحديد المواقع للمحركات اللولبية الكروية ولكنها توفر إمكانية تكرار ممتازة تبلغ 0.005 مم. يتم تعريف التكرار على أنه قدرة نظام تحديد المواقع على العودة إلى موقع ما أثناء التشغيل عند الاقتراب من نفس الاتجاه بنفس السرعة ومعدل التباطؤ. تُستخدم المحركات اللولبية الرصاصية في تطبيقات تحديد المواقع لدورة العمل المنخفضة إلى المتوسطة وتعمل عند مستويات ضوضاء منخفضة. تُستخدم محركات الحزام في تطبيقات النقل ذات السرعة العالية والإنتاجية العالية بسرعات تصل إلى 10 م/ث وتسارع يصل إلى 40 م/ث2. يتطلب كل من نظام التوجيه ونظام القيادة عادةً التشحيم. تعمل سهولة الوصول إلى تركيبات التشحيم على تبسيط أعمال الصيانة الوقائية. أحد الأساليب الفعالة هو استخدام تركيبات Zerk على الحامل التي تغذي الشبكة التي يتم من خلالها تشحيم كل من اللولب الكروي ونظام المحمل الخطي أثناء التثبيت وعلى فترات الصيانة الدورية. نظام دليل المنشور لا يحتاج إلى صيانة. بالإضافة إلى التشحيم المتأصل للبوليمر، توجد مساحات لباد مشحمة تعمل على تجديد مادة التشحيم في كل تمريرة. تكنولوجيا الختم مهمة في العديد من التطبيقات. يتكون ختم الشريط المغناطيسي من شريط مغناطيسي من الفولاذ المقاوم للصدأ يتم تحميله بنابض للحفاظ على التوتر. يتم تثبيت الطرفين على اللوحات الطرفية للنظام ويتم توجيه شريط الغطاء أو شريط الختم من خلال تجويف في الحامل. أثناء مرور العربات على طول النظام، يتم رفع الشريط عن المغناطيس للسماح للعربة بالمرور.

تستخدم أحزمة الغطاء البلاستيكية، وهي تقنية إغلاق بديلة، شريطًا مطاطيًا متوافقًا يتشابك مع بثق القاعدة، ويعمل بشكل يشبه إلى حد كبير حقيبة Ziploc. تعمل ملفات "اللسان والأخدود" المتزاوجة على إنشاء ختم متاهة فعال للغاية في منع دخول الجسيمات. تعمل حوامل المحرك المرنة على تبسيط عملية دمج الأنظمة الخطية في التجميعات الآلية. يمكن للمستخدمين ببساطة طلب تركيب محرك NEMA قياسي أو تقديم معلومات التركيب الخاصة بمحركهم أو تقديم اسم الشركة المصنعة للمحرك ورقم الجزء. يتم تشكيل الهيكل والوصلة من الفراغات الشائعة لتتوافق مع الخصائص الرئيسية لمحرك العميل: حجم الترباس وقطر دائرة الترباس على شفة المحرك؛ قطر طيار المحرك وقطر عمود المحرك وطوله. يسمح ذلك بتركيب الشرائح بسهولة، أفقيًا أو رأسيًا أو مائلًا أو مقلوبًا، على أي محرك تقريبًا، مع محاذاة مضمونة.

ليست كل تركيبة من نوع محرك الأقراص ونوع الدليل منطقية. تشتمل مجموعات التكنولوجيا السبع المستخدمة في التطبيقات العملية على محرك لولبي الرصاص ودليل كروي، ومحرك لولبي رصاصي ودليل منزلق، ومحرك لولبي كروي ودليل كروي، ومحرك لولبي كروي ودليل منزلق، ومحرك الحزام ودليل كروي، ومحرك الحزام ودليل منزلق ومحرك الحزام ودليل العجلات. تصور المخططات العنكبوتية نقاط القوة والضعف النسبية لكل من هذه التقنيات. توفر تقنية المحرك اللولبي الكروي وتقنية التوجيه الكروي إمكانية تكرار عالية وصلابة عالية وقدرة على التعامل مع القوى واللحظات العالية. يتم استخدامه في تطبيقات تحديد المواقع الدقيقة ذات الأحمال العالية ودورات العمل العالية مثل النظام الخطي المستخدم لتحميل وتفريغ فراغات التروس على أداة الآلة. تم تصميم الوحدات الموجهة بالحزام والموجهة بالكرة لتطبيقات السرعة العالية والتسارع مع الحمولات الثقيلة والأحمال ذات العزوم العالية. تعتبر مجموعة التكنولوجيا هذه مناسبة للتطبيقات التي تغطي فجوة ويتم دعمها إما في الأطراف أو بشكل متقطع. يتضمن التطبيق النموذجي وضع العلب على منصات نقالة. توفر الأنظمة الخطية الموجهة بالحزام والموجهة بالشرائح سرعة معتدلة وقدرة تسارع. يمكن لأدلة الشرائح إدارة أحمال الصدمات ولكنها محدودة إلى حد ما في سرعاتها الخطية. يوفر هذا المزيج حلاً فعالاً من حيث التكلفة ومنخفض الضوضاء ويتطلب صيانة منخفضة. إن إضافة شريط غطاء مغناطيسي يجعل هذا الحل مثاليًا للبيئات ذات المحتوى الجزيئي العالي ومتطلبات الغسيل مثل تطبيق معالجة رش الصفائح المعدنية. توفر الوحدات الموجهة بالحزام والعجلات سرعة خطية عالية وقدرات تسارع إلى جانب تكلفة معتدلة وضوضاء منخفضة ومتطلبات صيانة منخفضة نسبيًا. التطبيق النموذجي هو آلة التعبئة والتغليف.

صنع أو شراء؟ عند التفكير في صنع أو شراء نظام خطي، من المهم النظر إلى الوقت الهندسي والخبرة المطلوبة لتصميم نظام خطي. يتضمن تصميم النظام حسابات هندسية مثل عمر المحمل الخطي والقطري، وعمر اللولب الكروي، والسرعة الحرجة للمسمار الكروي، وانحراف شكل الدعم، واختيار التشحيم، وتصميم الغطاء، وما إلى ذلك. نهج تضخيم النظام الخطي لتقليل الحجم وقت التصميم له عيب وهو أن التكلفة والمغلف لا يزالان مطلوبين والهندسة الأساسية مطلوبة للتأكد من عدم تفويت أي شيء أساسي. عند شراء الأنظمة الخطية، ستكون هناك أوقات لا تلبي فيها منتجات الكتالوج القياسية متطلبات التطبيق. في هذه الحالة، تعد التعديلات المهمة على المنتجات القياسية أو تصميمات الصفحات البيضاء بمثابة بدائل قابلة للتطبيق. يمكن للشريك الذي يتمتع بمجموعة واسعة من المنتجات والإمكانيات الهندسية أن يعمل معك لحل مشكلتك مع توفير الوقت والمال وتسريع دورة التطوير.