بغض النظر عن مدى تطور وحدة تحكم الحركة الخاصة بك ، فإنه لا يمكن التغلب على نظام كهروميكانيكي سيئ التصميم.

تتكون أنظمة التحكم في الحركة من ثلاثة مكونات رئيسية: آلية تحديد المواقع ، وإلكترونيات محرك السيارات ، ووحدة تحكم الحركة. يجب اختيار كل من هذه المكونات بعناية ولكن للحصول على أفضل نتائج النظام ، خطط لآلية تحديد المواقع أولاً. إذا كانت الآلية غير قادرة على تلبية المتطلبات ، فلن تتمكن محركات الأقراص ومراقب الحركة من تعويض الفرق.

الخطوة الأولى في تصميم أي نظام حركة هي وصف العملية وفهمها بالكامل. قم بعمل قائمة بمعلمات أداء المكون من هذا الوصف. تتضمن هذه القائمة معلمات من الدرجة الأولى مثل عدد المحاور ، وطول السفر لكل محور ، ودقة للحركة (بما في ذلك الدقة ، والتكرار ، والدقة) ، وقدرة الحمولة النافعة ، والحجم المادي للمراحل. تشمل المعلمات الأقل وضوحًا ولكنها بنفس القدر قيودًا أو تحديات بيئية ، واختيار محرك الأقراص ، والتشغيل في اتجاهات متعددة ، وإدارة الكابلات في تكوينات MultiAxis ، والتخطيط مدى الحياة ، وسهولة التكامل. توضح المراجعة السريعة لهذه المعلمات أنها تتعلق جميعًا بآلية تحديد المواقع ، وبالتالي فإن تقييم شامل لهذه المكونات أمر بالغ الأهمية لنجاح المشروع.

سيحدد التطبيق ما إذا كانت مرحلة تحديد المواقع خطية أو دوارة أو تتضمن مزيجًا من المراحل في نظام متعدد الأوقات. حتى في تطبيقات المحور الواحد المباشر إلى حد ما ، هناك العديد من الاعتبارات. تعد الأحمال جانبًا حيويًا لهذا الملف الشخصي ، حيث يمكن أن تؤثر قضايا مثل وزن الحمولة النافعة والإزاحة (مركز الثقل) بشكل كبير على متطلبات الحركة. فكر في أوزان الحمل النموذجية والحد الأقصى وكذلك المسافة القصوى والحد الأدنى التي يجب أن تسافرها المرحلة وسرعات السفر المطلوبة والتسارع.

من المهم أن تعتبر المرحلة جزءًا لا يتجزأ من النظام الأكبر. كيف يتم تركيب المرحلة ، على سبيل المثال ، يكون لهكل التثبيت تأثير كبير على أداء المسرح والقدرة على تلبية المواصفات. على سبيل المثال ، في تطبيق الفحص عالي السرعة حيث تتأرجح العينات بسرعة ذهابًا وإيابًا تحت الكاميرا ، يجب تركيب مرحلة وضعية خطية على هيكل يمكنه صمود "تأثير شاكر الطلاء" للحمل المتحرك. وبالمثل ، يجب تركيب مرحلة خطية طويلة السفر المختارة لدقة عالية في التسطيح على سطح مسطح مناسب لتجنب التشويه من المرحلة التي تتوافق مع سطح غير قاطع.

ضع في اعتبارك أيضًا متطلبات مدى الحياة للنظام عند تحديد مواصفات المرحلة. إذا تغيرت المتطلبات على مدى عمر الجهاز ، فقد يضع النظام خارج التسامح في مرحلة تحديد المواقع ويمكن أن يؤدي إلى تدهور دقة الجهاز والإنتاجية والموثوقية. كما هو الحال مع أي مكون متحرك ، قد تتغير قدرات تحديد المواقع مع الاستخدام الموسع. تأكد من تصنيف المرحلة لتلبية متطلبات الحركة على عمر الخدمة المقصودة للجهاز.

وتشمل التأثيرات الأخرى حجم والقيود البيئية للنظام. النظر في كل من قيود الحجم الأفقي والعمودي. تتضمن العوامل التي يمكن أن تؤثر على إجمالي البصمة للنظام ما إذا كانت ميكانيكا محرك الأقراص خارجية أو داخلية وكيفية إدارة الكابلات. يمكن أن تشمل القيود البيئية تطبيقات غرفة نظيفة ، حيث يجب أن تولد الأجزاء المتحركة من الماكينة عددًا قليلاً من الجسيمات ، أو البيئات القذرة ، حيث يمكن أن تسبب الجسيمات المحيطة احتكاكًا مفرطًا داخل المرحلة وتأثير موثوقية وأداء. تعد درجة حرارة التشغيل مشكلة بيئية رئيسية يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء المرحلة. يمكن أن يؤدي التغير في درجة حرارة أقل من درجتين أو ثلاث درجات إلى تغيير ما يكفي من التوسع لتغيير التسامح في المرحلة.

تتطلب العديد من التطبيقات حركة محور متعدد. في نظام MultiAxis ، يجب تكديس المراحل للحركة في اتجاهات مختلفة. على سبيل المثال ، قد يحتاج نظام تفتيش السيليكون الفارح إلى توفير خطيXوYالحركة وكذلك الدورانيةثيتا. في مثل هذه الأنظمة ، من المهم التفكير في كيفية تأثيرات الهندسة في بقية النظام. على سبيل المثال ، مع مرحلتين مكدسة فوق بعضها البعض ، يمكن أن تنحرف المرحلة العلوية عند نهايات سفرها. انحراف المرحلة العلوية هو دالة لحمل الكابولي في المرحلة السفلية. يجب أن تؤخذ هذا الانحراف في الاعتبار أو يجب مراعاة تكوين مختلف. يجب على الشركة المصنعة للمرحلة التأكد من أن مواصفات المراحل المكدسة تفي بمتطلبات التطبيق.

في أنظمة متعددة المراحل ، يمكن أن تصبح إدارة الكابلات مشكلة لوجستية وموثوقية. غالبًا ما يتم تجاهل الكابلات ولكن يمكن أن تؤثر على حياة النظام وهندسة وأداء النظام. انظر إلى الشركة المصنعة للمرحلة لحلول الكابلات المبتكرة. قد تتضمن ذلك دمج الكابلات داخليًا لتقليل الاحتكاك والسحب ، أو استخدام واجهة كبل خارجية واحدة بدلاً من موصلات الكبل الخارجية لمزيد من المرونة.

يعد اتخاذ قرار على محرك النظام عنصرًا أساسيًا. النوعان الأكثر شيوعا محرك الأقراص هما محفزات الكرة والخطية. محركات كرة القدم غير مكلفة وسهلة الفهم. مع التخميد الطبيعي ، من السهل التحكم في الفرامل ويمكن إضافة الفرامل بسهولة. من ناحية أخرى ، يمكن أن تجعل الاحتكاك الميكانيكي من الصعب الحفاظ على سرعة ثابتة. في بعض الظروف ، مثل درجة الحرارة أو الرطوبة ، يمكن أن يتغير ملعب برغي الكرة ويؤثر على الدقة. إذا كانت التأثيرات الحرارية مشكلة ، فقد تكون هناك حاجة إلى تشفير خطي أو قد تكون مرحلة الحركية الخطي خيارًا أفضل.

تتكون قيادة الحركات الخطية من مسار مغناطيسي وتجميع الملف. عادة ما يكون المسار المغناطيسي ثابتًا ويتألف من سلسلة من المغناطيس الدائم المثبت على ركيزة فولاذية. تحتوي مجموعة الملف على جميع اللفات النحاسية وعادة ما تتصاعد إلى عربة المرحلة المنزلق. تحتوي بعض مراحل المحرك الخطية على مغناطيس دائم على مجموعة النقل المنزلق كوسيلة لتبسيط الكابلات ، ولكن طول المغناطيس يحد من سفر هذه الأنظمة.

عادةً ما تكون محركات الأقراص الخطي الأفضل للأحمال من الضوء إلى المعتدل في تطبيقات عالية السرعة أو ثابتة أو سفر طويلة. تتمتع محركات الأقراص الخطي بقدرة سفر أطول بكثير من مقرات القيادة في الكرة لأنها لا تتراجع مع زيادة طول السفر. يمكن أن يوفر التحكم في السرعة بشكل أفضل ولكن لفائف الحركة والتشفير الخطي تجعل إدارة الكابلات أكثر تعقيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، تكون محركات الأقراص الخطية الكبيرة أثقل ويمكن أن تصبح باهظة الثمن مع زيادة طول السفر وحجم المغناطيس.

أحد الاعتبارات المهمة في اختيار نوع محرك الأقراص هو إيقاف القدرة وتوجيه التثبيت. محركات الأقراص الخطي الحركية تتحرك مجانيًا بدون قوة ، في حين أن محركات الأقراص الكرة تحتوي على احتكاك لتراجع الحركة. هذا مهم بشكل خاص في التطبيقات التي يجب أن يتصاعد فيها محرك الأقراص رأسياً. نظرًا لأن مرحلة الحركية الخطي غير الاحتكاكية تقريبًا ، فإن فقدان الطاقة سيسمح للنقل بالهبوط. بالإضافة إلى ذلك ، يجب دائمًا التغلب على قوة الجاذبية ، مما يضع متطلبات قوة مستمرة كبيرة على المحرك. تعتبر محركات الأقراص التي تدور حولها الكرة أكثر ملاءمة للتطبيقات الرأسية ، حيث يمكن للمحركات الخطية أن تسخن بسرعة عند تشغيلها رأسياً أو قد تتطلب موازنة.

قد يتضمن اختيار محرك أيضًا المفاضلات. تعد المحركات الدوارة الشائعة الخيار الأقل تكلفة ، ولكنها تضيف إلى متطلبات مساحة نظام القيادة. تشغل المحركات الخطية مساحة أقل ولكنها أكثر تكلفة لأن لديها مغناطيسًا أكثر من المحرك الدوار وتتطلب تشفيرًا خطيًا. يمكن أن تستخدم المراحل التي تعتمد على الكروب المشفرات الخطية ، ولكن غالبًا ما تعمل المشفرات الدوارة على المحرك والكرة بشكل جيد وتكلف أقل. هناك أيضًا مقايضات مرتبطة باستخدام محركات Stepper أو Servomotors. السهول أقل تكلفة ولكن الأداء الخزفي لديهم أداء أفضل السرعة.

خيار مرحلة تحركه الكرة هو محرك بدون إطار. المحرك بدون إطار هو محرك بدون فرش قياسي مدمج في المسرح. يتم ربط مغناطيس الدوار مباشرة إلى رمح الكرة والثبات يتم دمجه في نهاية المسرح. يزيل هذا التكوين مقرن المحرك ، والذي يحفظ عدة بوصات من المساحة. إن غياب المقرنة يقلل من التباطؤ وتراجع اتصال المحرك إلى الكرة ، مما يحسن الأداء. يجب أن توفر الشركات المصنعة للمراحل خبرة في المحركات والتشفير للمساعدة في تحديد أفضل حل إجمالي للتطبيق.

بمجرد فهم الجوانب الميكانيكية والكهربائية لحركة النظام جيدًا والمراحل المحددة ، يمكن حل تفاصيل نظام التحكم. يجب أن يكون نظام التحكم متوافقًا مع إلكترونيات محرك الأقراص ، مع الاهتمام الخاص بحقيقة أن جميع محركات الأقراص لا توفر معلومات التعليقات على موصلاتها. من الناحية المثالية ، يجب أن تتفاعل وحدة التحكم مباشرةً إلى إشارات المحول والمشغل بدون أجهزة إضافية. يجب أن يكون لدى وحدة التحكم أداءً كافيًا لإغلاق حلقات التحكم في معدلات البيانات الطبيعية للنظام ، أو في وقت واحد تنسيق حركة محاور الحركة المتعددة حسب الحاجة.