إن اتباع بعض الإرشادات البسيطة لتصميم أنظمة الحركة الخطية يمكن أن يحسن أداء النظام وعمر المحرك.

تعتمد العديد من الآلات الآلية على مكونات توجيه خطي، مثل القضبان المُصممة، أو القضبان الدائرية، أو غيرها من هياكل المحامل الدوارة أو المنزلقة، لتوجيه ودعم العناصر المتحركة للمعدات. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تُدار هذه العناصر المتحركة بواسطة نوع من أجهزة التشغيل الخطي.

يُعد سوء المحاذاة من أكثر المشاكل شيوعًا في الأنظمة الخطية، مهما كان نوعها. قد يؤدي سوء المحاذاة إلى العديد من المشاكل، مثل عدم اتساق نتائج الحركة الخطية، وتقصير عمر نظام المحامل الخطية، والتآكل المبكر أو تعطل نظام التشغيل، والحركة غير المنتظمة مثل تغير السرعة أو التذبذب.

ومع ذلك، هناك بعض الطرق الشائعة لتحسين الأداء العام للنظام من خلال تحسين محاذاة الدليل الخطي والمحرك.

المحركات والموجهات
رغم وجود عدة طرق لنقل الحركة إلى عضو آلة موجه، إلا أن بعض أكثرها شيوعًا ينقسم إلى فئتين. الفئة الأولى هي المحركات القضيبية. يمكن تشغيل المحركات القضيبية إما بالسوائل، مثل الهيدروليكية أو الهوائية، أو بالكهرباء مثل براغي الرصاص أو براغي الكرة.

النوع الثاني هو المحركات بدون قضبان. يمكن تشغيل هذه المحركات إما بالسوائل أو بالكهرباء عبر لولب رصاصي، أو لولب كروي، أو سير، أو محرك خطي. يُستخدم كلا النوعين من المحركات في الأنظمة الموجهة. ومع ذلك، لكل منهما اختلافات دقيقة في كيفية استخدامه الأمثل لتحقيق أقصى أداء للنظام وإطالة عمره الافتراضي.

يجب تحديد أحجام عناصر التوجيه نفسها، سواءً أكانت سكة مُشكّلة أم دائرية أم غيرها من أنظمة التدحرج أو الانزلاق، واختيارها بدقة أثناء مرحلة التصميم، وتركيبها وفقًا لتوصيات الشركة المُصنّعة، مع إيلاء اهتمام خاص لعملية المحاذاة. يضمن ذلك تحقيق أقصى أداء لنظام التوجيه المُختار للتطبيق المُحدد.

أهمية أعضاء الامتثال
تتميز المحركات القضيبية بتمدد قضيب المكبس أو قضيب المحرك وانكماشه مع كل دورة، وتوفر عادةً خيارات تركيب متعددة. وتشمل خيارات التركيب الثقوب المثقوبة والملولبة في الجهاز، وأقدام التركيب، ومفاصل القضبان الكروية، ومقارنات المحاذاة، والوصلات المحورية أو المحاور، وهي خيارات شائعة يقدمها معظم موردي المحركات القضيبية. عند استخدامها مع آلية توجيه، تأكد من قدرة كل نظام فرعي، ومشغل، ومجموعة توجيه على الحركة بسلاسة ودون عوائق. قد تُظهر الأنظمة التي تحاول ربط عنصر التشغيل بالعنصر المُدار بشكل صارم أداءً غير متسق، حيث يحاول هذان العنصران التحرك في مستويات منفصلة، ​​مع تحميل أحد النظامين الفرعيين أو كليهما بما يتجاوز قدرته.

في مثل هذا النظام، يُفضّل استخدام مُشغّل على شكل قضيب مع وجود عنصر توافق بين عنصر الدفع (المُشغّل) والنظام المُدار (نظام التوجيه). على سبيل المثال، يسمح طرف قضيب كروي مُثبّت على قضيب المُشغّل لنقطة التركيب بالدوران حول المفصل الكروي. يُفضّل استخدام هذا النوع من التوصيلات عند الدليل مع محور أو وصلة في الطرف المُقابل للمُشغّل عند توصيله بعنصر إطار الآلة. يسمح نظام التركيب هذا بالتوافق في التوصيل دون إضافة ضغط زائد على كلٍّ من نظام الدفع (المُشغّل) أو النظام المُدار (نظام التوجيه).

تتميز المحركات بدون قضبان بحصر شوطها ضمن طولها الإجمالي، ويمكن أن تحتوي أيضًا على نظام توجيه مدمج فيها. عند استخدامها مع نظام توجيه منفصل، يجب أن تتضمن المحركات بدون قضبان أيضًا وصلة مرنة بين المحرك والمحرك. يوفر معظم موردي المحركات مجموعة متنوعة من الحوامل المخصصة لهذا النوع من التركيبات، مثل الأقواس العائمة.

يمكن للمشغلات الخالية من القضبان، المزوّدة بنظام توجيه، أن تؤدي مهمة توجيه ودعم المعدات، مع استبدال نظام توجيه منفصل. تُعد هذه الميزة مفيدة للغاية، وتُوفر على مُصنّع الآلات الوقت والمال في كثير من الأحيان. يُمكن دمج المشغلات الخالية من القضبان المزودة بأدلة مُدمجة في الآلات في مجموعات مُتنوعة لتلبية احتياجات الحركة المُتنوعة. يُمكن استخدام تكوينات متعددة المحاور، مثل xy أو xyz، بالإضافة إلى تكوينات جسرية، مع مراعاة الحجم المُناسب. عند تركيب المشغلات الخالية من القضبان المزودة بأدلة مُدمجة، تُعتبر المحاذاة بنفس القدر من الأهمية.

التوازي والعمودية للعناصر المتصلة
مشغل بدون قضيب مزود بدليل متكامل يُستخدم في تكوين أحادي المحور، يكفي لتلبية توقعات التموضع. عملية المحاذاة بسيطة، حيث يعمل المشغل بشكل فردي، مما يضع حمله في موضعه دون أي توجيه خارجي. من أمثلة هذا النوع من التركيبات: محاذاة نقطة عمل إلى نقطة عمل أخرى، أو محاذاة التثبيتات على المعدات.

تُصبح محاذاة المحركات بدون قضبان في التكوينات متعددة المحاور أكثر صعوبةً نظرًا لضرورة عمل محركات متعددة معًا. لذلك، عند تركيب هذه المحركات، يجب مراعاة التوازي والتعامد لجميع الأجهزة المتصلة لتحقيق الأداء الأمثل وإطالة عمر الخدمة.

التوازي بين العناصر المتصلة
هناك ثلاثة متغيرات يمكن أن تؤثر على التوازي عند تركيب المحركات الخطية. طرح هذه الأسئلة والإجابة عليها سيعزز التوازي وأداء النظام إلى أقصى حد.

هل المحركات مُثبّتة مع العربات على نفس الارتفاع؟ سيؤدي عدم المحاذاة في هذا المستوى إلى حدوث عزم انحناء غير مُناسب على المحور Mx لنظام المحامل في إحدى الوحدتين أو كلتيهما.

٢. هل المحركات مُركّبة على مسافة ثابتة من بعضها البعض من أحد الطرفين؟ سيؤدي عدم المحاذاة في هذا المستوى إلى تطبيق حمل جانبي غير مُناسب على المحور Fy على نظام المحمل، وإذا كان شديدًا، فقد يُؤدي إلى تشابك الوحدات.

٣. هل المحركات مُثبّتة بمستوىً واحد؟ سيؤدي عدم المحاذاة الزاوية إلى حدوث عزم انحناء غير مُناسب في المحور My على نظام تحمل كلتا الوحدتين.

عمودية العناصر المتصلة
هناك متغيران يؤثران على العمودية عند تركيب المحركات الخطية.

في نظام XYZ، هل المحور Z مُركّب عموديًا على المحور Y؟ سيؤدي عدم المحاذاة في هذا المستوى إلى تطبيق عزم انحناء غير مُناسب على نظام تحمل مُشغّل المحور Y في أيٍّ من المحاور المُمكنة أو جميعها.

٢. في نظام جسري يتطلب تحريك محركين في وقت واحد على المحور السيني أو المحور الصادي، هل يتحركان في نفس الوقت؟ سيؤدي عدم المحاذاة أو ضعف أداء السيرفو إلى إحداث عزم انحناء غير مرغوب فيه على المحور Mz لنظام المحمل.

تعتمد التفاوتات الفعلية المتعلقة بتوصيات المحاذاة والتركيب على الشركة المصنعة للمشغل ونوع المحمل. ومع ذلك، فإن القاعدة العامة هي مراعاة نوع نظام المحمل. عادةً ما تكون أنواع المحامل عالية الأداء، مثل أنظمة القضبان الجانبية، صلبة جدًا، وتُعد المحاذاة أكثر أهمية. غالبًا ما تتميز أنظمة الأداء المتوسط ​​التي تستخدم بكرات أو عجلات بخلوص يسمح ببعض التسامح في المحاذاة. غالبًا ما تتميز أنظمة المحامل العادية أو المنزلقة بخلوص أكبر، وقد تكون أكثر تسامحًا.

عند تركيب أنظمة تركيب المحركات الخطية، تتوفر عدة أدوات قياس لضمان المحاذاة الصحيحة، بدءًا من العدادات ووصولًا إلى أنظمة الليزر. مهما كانت الأدوات المستخدمة، احرص دائمًا على إنشاء محور مرجعي للمستويين XY وZ، ثم ثبّت الأجهزة الأخرى بالنسبة للمحور المرجعي. سيساعدك ذلك على تحقيق أقصى أداء وعمر افتراضي أطول لنظام المحركات.