بغض النظر عن مدى تطور وحدة التحكم في الحركة الخاصة بك، فإنها لا تستطيع التغلب على النظام الكهروميكانيكي سيئ التصميم.

تتكون أنظمة التحكم في الحركة من ثلاثة مكونات رئيسية: آلية تحديد المواقع، وإلكترونيات محرك المحرك، ووحدة التحكم في الحركة. يجب اختيار كل مكون من هذه المكونات بعناية، ولكن للحصول على أفضل نتائج للنظام، قم بتخطيط آلية تحديد الموقع أولاً. إذا كانت الآلية غير قادرة على تلبية المتطلبات، فلن تتمكن محركات الأقراص ووحدة التحكم في الحركة من تعويض الفارق.

الخطوة الأولى في تصميم أي نظام حركة هي وصف العملية وفهمها بشكل كامل. قم بعمل قائمة بمعلمات أداء المكونات من هذا الوصف. تتضمن هذه القائمة معلمات من الدرجة الأولى مثل عدد المحاور، وطول السفر لكل محور، ودقة الحركة (بما في ذلك الدقة، والتكرار، والدقة)، وسعة الحمولة، والحجم الفعلي للمراحل. تشمل المعلمات الأقل وضوحًا ولكنها على نفس القدر من الأهمية القيود أو التحديات البيئية، واختيار محرك الأقراص، والتشغيل في اتجاهات متعددة، وإدارة الكابلات في تكوينات متعددة المحاور، والتخطيط مدى الحياة، وسهولة التكامل. توضح المراجعة السريعة لهذه المعلمات أنها جميعها تتعلق بآلية تحديد المواقع، وبالتالي فإن التقييم الشامل لهذه المكونات أمر بالغ الأهمية لنجاح المشروع.

سيحدد التطبيق ما إذا كانت مرحلة تحديد المواقع خطية أم دوارة أم تتضمن مجموعة من المراحل في نظام متعدد المحاور. حتى في التطبيقات ذات المحور الواحد الواضحة إلى حد ما، هناك العديد من الاعتبارات. تعد الأحمال جانبًا حيويًا في هذا الملف، حيث يمكن لقضايا مثل وزن الحمولة والإزاحة (مركز الجاذبية) أن تؤثر بشكل كبير على متطلبات الحركة. ضع في اعتبارك أوزان الحمولة النموذجية والحد الأقصى بالإضافة إلى الحد الأقصى والحد الأدنى للمسافة التي يجب أن تقطعها المرحلة وسرعات السفر المطلوبة والتسارع.

من المهم اعتبار المسرح جزءًا لا يتجزأ من النظام الأكبر. إن كيفية تركيب المسرح وهيكل التثبيت، على سبيل المثال، لهما 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 تحديد المواقع الخطية على هيكل يمكنه تحمل "تأثير هزاز الطلاء" للحمل المتحرك. وبالمثل، يجب تركيب المرحلة الخطية طويلة السفر المختارة للحصول على دقة عالية في التسطيح على سطح مستو مناسب لتجنب التشوه من المرحلة المتوافقة مع سطح غير مستو.

ضع في اعتبارك أيضًا متطلبات عمر النظام عند تحديد مواصفات المرحلة. إذا تغيرت المتطلبات على مدار عمر الماكينة، فقد يضع ذلك النظام خارج نطاق التسامح في مرحلة تحديد الموقع ويمكن أن يؤدي إلى انخفاض دقة الماكينة وإنتاجيتها وموثوقيتها. كما هو الحال مع أي مكون متحرك، قد تتغير قدرات تحديد المواقع مع الاستخدام الموسع. تأكد من أن المرحلة تم تصنيفها لتلبية متطلبات الحركة على مدار فترة الخدمة المقصودة للجهاز.

وتشمل التأثيرات الأخرى الحجم والقيود البيئية للنظام. ضع في اعتبارك قيود الحجم الأفقي والرأسي. تتضمن العوامل التي يمكن أن تؤثر على إجمالي مساحة النظام ما إذا كانت ميكانيكا المحرك خارجية أم داخلية وكيفية إدارة الكابلات. يمكن أن تشمل القيود البيئية تطبيقات الغرف النظيفة، 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 وتؤثر على الموثوقية والأداء. تعتبر درجة حرارة التشغيل مشكلة بيئية رئيسية يمكن أن تؤثر بشكل كبير على أداء المسرح. يمكن أن يؤدي تغير درجة الحرارة بمقدار درجتين أو ثلاث درجات إلى حدوث توسع كافٍ لتغيير درجة تحمل المرحلة.

تتطلب العديد من التطبيقات حركة متعددة المحاور. في النظام متعدد المحاور، يجب تكديس المراحل للحركة في اتجاهات مختلفة. على سبيل المثال، قد يحتاج نظام فحص رقائق السيليكون إلى توفير خطيXوYالحركة وكذلك الدورانثيتا. في مثل هذه الأنظمة، من المهم النظر في كيفية تأثير الهندسة على التفاوتات في بقية النظام. على سبيل المثال، مع وجود مرحلتين مكدستين فوق بعضهما البعض، يمكن للمرحلة العليا أن تنحرف عند نهايات رحلتها. إن انحراف المرحلة العلوية هو وظيفة الحمل الكابولي على المرحلة السفلية. يجب أن يؤخذ هذا الانحراف في الاعتبار أو ينبغي النظر في تكوين مختلف. يجب على الشركة المصنعة للمرحلة التأكد من أن مواصفات المراحل المكدسة تلبي متطلبات التطبيق.

في الأنظمة متعددة المراحل، يمكن أن تصبح إدارة الكابلات مشكلة لوجستية وموثوقية. غالبًا ما يتم تجاهل الكابلات ولكنها قد تؤثر على عمر النظام وهندسته وأدائه. ابحث عن الشركة المصنعة للمسرح للحصول على حلول الكابلات المبتكرة. قد يتضمن ذلك دمج الكابلات داخليًا لتقليل الاحتكاك والسحب، أو استخدام واجهة كابل خارجية واحدة بدلاً من موصلات الكابلات الخارجية لمزيد من المرونة.

يعد اتخاذ القرار بشأن محرك أقراص النظام عنصرًا أساسيًا. نوعان من المحركات الأكثر شيوعًا هما المحركات اللولبية الكروية والمحركات الخطية. تعتبر محركات الأقراص اللولبية غير مكلفة وسهلة الفهم. بفضل التخميد الطبيعي، يسهل التحكم فيها ويمكن إضافة الفرامل بسهولة. من ناحية أخرى، الاحتكاك الميكانيكي يمكن أن يجعل من الصعب الحفاظ على سرعة ثابتة. في بعض الظروف، مثل درجات الحرارة أو الرطوبة القصوى، يمكن أن تتغير درجة دوران الكرة اللولبية وتؤثر على الدقة. إذا كانت التأثيرات الحرارية مشكلة، فقد تكون هناك حاجة إلى جهاز تشفير خطي أو قد تكون مرحلة المحرك الخطي خيارًا أفضل.

تتكون مجموعات نقل الحركة ذات المحرك الخطي من مسار مغناطيسي ومجموعة ملف. عادةً ما يكون المسار المغناطيسي ثابتًا ويتكون من سلسلة من المغناطيسات الدائمة المثبتة على ركيزة فولاذية. تحتوي مجموعة الملف على جميع اللفات النحاسية ويتم تركيبها عادةً على عربة المرحلة المنزلقة. تحتوي بعض مراحل المحرك الخطي على مغناطيس دائم على مجموعة الحامل المنزلق كوسيلة لتبسيط الكابلات، لكن طول المغناطيس يحد من حركة هذه الأنظمة.

عادةً ما تكون محركات المحركات الخطية هي الأفضل للأحمال الخفيفة إلى المتوسطة في تطبيقات السرعة العالية أو السرعة الثابتة أو السفر الطويل. تتمتع محركات المحركات الخطية بقدرة سير أطول بكثير من مجموعات نقل الحركة ذات اللولب الكروي لأنها لا تتدلى مع زيادة طول السير. يمكن أن توفر تحكمًا أفضل في السرعة ولكن الملف المتحرك وإلكترونيات التشفير الخطي تجعل إدارة الكابلات أكثر تعقيدًا. بالإضافة إلى ذلك، تكون المحركات الخطية الكبيرة أثقل ويمكن أن تصبح باهظة الثمن مع زيادة طول السفر وحجم المغناطيس.

أحد الاعتبارات المهمة عند اختيار نوع محرك الأقراص هو إيقاف القدرة واتجاه التركيب. تتحرك محركات المحركات الخطية بحرية بدون طاقة، في حين أن محركات الأقراص اللولبية الكروية لديها احتكاك لتخفيف الحركة. وهذا مهم بشكل خاص في التطبيقات التي يجب أن يتم تركيب محرك الأقراص فيها عموديًا. نظرًا لأن مرحلة المحرك الخطي عديمة الاحتكاك فعليًا، فإن فقدان الطاقة سيسمح للعربة بالسقوط الحر. بالإضافة إلى ذلك، يجب دائمًا التغلب على قوة الجاذبية، مما يتطلب قوة مستمرة كبيرة على المحرك. تعد المحركات ذات الكرات اللولبية أكثر ملاءمة للتطبيقات الرأسية، حيث يمكن للمحركات الخطية أن تسخن بسرعة عند تشغيلها عموديًا أو قد تتطلب موازنة.

قد يتضمن اختيار المحرك أيضًا مقايضات. تعد المحركات الدوارة الشائعة هي الخيار الأقل تكلفة، ولكنها تزيد من متطلبات مساحة نظام القيادة. تشغل المحركات الخطية مساحة أقل ولكنها أكثر تكلفة لأنها تحتوي على مغناطيسات أكثر من المحرك الدوار وتتطلب جهاز تشفير خطيًا. يمكن أن تستخدم المراحل التي تعتمد على اللولب الكروي أجهزة تشفير خطية، لكن أجهزة التشفير الدوارة الموجودة على المحرك والمسمار الكروي غالبًا ما تعمل بنفس الجودة وبتكلفة أقل. هناك أيضًا مقايضات مرتبطة باستخدام محركات السائر أو المحركات المؤازرة. تعتبر محركات الخطوة أقل تكلفة ولكن المحركات المؤازرة تتمتع بأداء أفضل عند السرعات العالية.

خيار المرحلة التي تعمل باللولب الكروي هو محرك بدون إطار. المحرك بدون إطار هو محرك قياسي بدون فرش مدمج في المسرح. يتم ربط مغناطيس الجزء الدوار مباشرة بعمود اللولب الكروي ويتم دمج ملفات الجزء الثابت في نهاية المرحلة. يلغي هذا التكوين قارنة التوصيل الحركية، مما يوفر عدة بوصات من المساحة. يؤدي غياب قارنة التوصيل إلى تقليل التباطؤ ولف اتصال المحرك بالكرة اللولبية، مما يؤدي إلى تحسين الأداء. يجب على الشركات المصنعة للمرحلة تقديم الخبرة في مجال المحركات وأجهزة التشفير للمساعدة في تحديد أفضل حل شامل للتطبيق.

بمجرد فهم الجوانب الميكانيكية والكهربائية لحركة النظام جيدًا واختيار المراحل، يمكن حل تفاصيل نظام التحكم. يجب أن يكون نظام التحكم متوافقًا مع إلكترونيات محرك الأقراص، مع إيلاء اهتمام خاص لحقيقة أنه ليست كل محركات الأقراص توفر معلومات ردود الفعل على الموصلات الخاصة بها. ومن الناحية المثالية، يجب أن تتفاعل وحدة التحكم مباشرة مع إشارات محول الطاقة والمشغل دون الحاجة إلى أجهزة إضافية. يجب أن تتمتع وحدة التحكم أيضًا بأداء كافٍ لإغلاق حلقات التحكم ضمن معدلات البيانات الطبيعية للنظام، أو تنسيق حركة محاور الحركة المتعددة في نفس الوقت حسب الحاجة.