بالنسبة لمعظم تطبيقات الحركة الخطية، تعمل الأنظمة التقليدية ذات الحزام أو المسمار بشكل جيد. ومع ذلك، يمكن أن تنشأ مشكلات عند الحاجة إلى مسافات خطية أطول.

تعد الأنظمة التي تعمل بالحزام خيارًا واضحًا عندما تكون هناك حاجة إلى حركات خطية طويلة. تستخدم هذه الأنظمة البسيطة نسبيًا محركات بكرات لخلق شد على طول الحزام، ويمكن رفعها بسرعة إلى سرعات عالية. ومع ذلك، مع وصول هذه الأنظمة إلى ضربات أطول، يمكن أن تنشأ مشاكل مع الأحزمة المترهلة. لا يمكن الحفاظ على التوتر على طول النظام.

يوجد أيضًا الكثير من الاستسلام في النظام من الأحزمة المطاطية أو البلاستيكية نفسها. يمكن أن تسبب هذه المرونة عبر طول النظام اهتزازًا أو اندفاعًا، مما يخلق تأثيرًا قويًا على الحامل. إذا لم تتمكن عملية معينة من التعامل مع هذا الأمر، فقد يكون النظام القائم على اللولب خيارًا أفضل. تحتوي الأنظمة اللولبية على عنصر ميكانيكي ثابت يضمن التحكم الكامل في العربة في جميع الأوقات مع التوقف وتحديد الموقع بدقة.

السلامة هي ميزة أخرى للأنظمة التي تعمل بالبراغي. تعتبر الأنظمة التي تعمل بالحزام أقل أمانًا بسبب احتمالية كسر الحزام. قد يكون مثل هذا الخطأ خارجًا عن السيطرة، وفي التطبيقات الرأسية، يمكن أن يسقط الحمل ويلحق الضرر بالآلات أو حتى الأفراد. النظام الذي يحركه المسمار ليس لديه هذه المشكلة. وحتى في حالة الفشل، فإن النظام اللولبي من شأنه أن يمنع سقوط الحمولة ويضمن السلامة.

تاريخيًا، كانت مشكلة الأنظمة ذات الدفع اللولبي هي صعوبة الوصول إلى أطوال ضربات أطول. يمكن عادةً توفير الأنظمة المبنية على براغي بأطوال تصل إلى 6 أمتار باستخدام أزواج من كتل المحامل لدعم المسمار وإيقاف أي تأثير للجلد عند سرعات دوران أعلى. حتى عند السرعات المنخفضة، تحتاج البراغي الأطول إلى دعم ضد الانحناء الناتج عن وزنها. يتكون نظام دعم كتلة المحامل تقليديًا من أزواج من الكتل المتصلة بقضيب أو سلك. تتحرك الأزواج معًا على طول نظام الحركة الخطية.

عندما يتطلب النظام شوطًا أطول، يمكن إضافة المزيد من أزواج كتل المحامل لدعم المسمار عند الأقسام المنتظمة على طوله. يمكن أن يكون وجود ما يصل إلى ثلاثة أو حتى أربعة أزواج تعمل معًا أمرًا عمليًا، لكن توصيل القضبان أو الأسلاك بين الكتل يصبح صعبًا بعد هذا العدد.

السكتات الدماغية أطول

التحدي الأول أمام تحقيق شوط أطول هو إنشاء نظام يمكنه تقديم المزيد من نقاط الدعم للمسمار الأطول. أحد الحلول هو التخلص من النظام المتصل للكتل، وبدلاً من ذلك، استخدام نظام يمكن أن تنهار فيه الكتل مع بعضها البعض وتنفصل عند الحاجة. بمجرد وصول الكتل إلى موضعها المحدد، فإنها تبقى هناك لتوجيه ودعم المسمار. في مثل هذا النظام، يمكن تحقيق 10 أو 12 أو حتى 13 نقطة دعم باستخدام أزواج الكتل الحاملة. يمكن لنظام الدعم هذا للبرغي الكروي أو المسمار الرصاصي أن يمكّن من السفر لمسافات طويلة دون الانحناء أو الجلد.

لتجاوز طول 6 أمتار، التحدي التالي هو إنشاء برغي أطول. ومع ذلك، نظرًا للقيود المفروضة على المواد الخام المتاحة، يتم إنتاج البراغي عادةً بطول يصل إلى 6 أمتار فقط. فكيف يمكن تحقيق طول شوط يزيد عن 10 أمتار؟ تكمن الإجابة في ربط برغيين معًا واستخدام بعض تقنيات التصنيع الدقيقة.

يتم تصنيع مسامير الرصاص ومسامير الكرات على خط درفلة، ويمكن إنتاج كل جزء مع انحراف رصاص مختلف قليلاً. لضم الجزأين معًا، يجب التغلب على الاختلافات في انحراف الرصاص. لكي يتم ربط المسمارين بنجاح، يجب استخدام براغي كروية عالية الدقة مع أقل انحراف ممكن. يجب أن يتم تصنيع الكرات اللولبية بدقة، مما يضمن عدم دخول الحرارة إلى الجزء وتغيير القطر أو هندسة الرصاص. حتى الانحراف الصغير الذي يصل إلى 0.01 أو 0.001 ملليمتر يمكن أن يخلق مشاكل للنظام النهائي.

بعد المعالجة، يتم ربط البراغي معًا باستخدام صنبور وثقب مع الحد الأدنى من الانحراف بين السلكين. تم تأمينها أخيرًا باستخدام مادة لاصقة عالية القوة. (لحام البراغي معًا سيؤدي مرة أخرى إلى تغيير الشكل الهندسي وخلق مشاكل).

يمكن تصنيع الأنظمة ذات البراغي مع أنظمة كتل الدعم القابلة للطي والبراغي المصنعة بدقة بأطوال تصل إلى 10.8 متر أو أكثر. النظام الذي يبلغ طول شوطه من 2 إلى 3 أمتار سيكون له سرعة قصوى تبلغ حوالي 4000 دورة في الدقيقة. عادة مع النظام الأطول، يجب خفض سرعة الدوران بشكل كبير لتجنب الضرب. ولكن، مع الدعم الإضافي، يمكن للنظام اللولبي الذي يصل طوله إلى 10 أمتار أن يعمل بسرعة 4000 دورة في الدقيقة.

تطبيقات طويلة الطول

يتم استخدام الأنظمة اللولبية ذات أطوال الشوط الطويلة في مجموعة واسعة من الصناعات لتوفير تحديد موضع خطي دقيق. وخير مثال على ذلك هو نظام اللحام الآلي للأنابيب والأنابيب المعدنية. مطلوب تحديد موضع دقيق لفوهة اللحام على أطوال السفر الطويلة. في التطبيقات التي يتم فيها لحام مواد عالية الجودة، مثل التيتانيوم، يتم تنفيذ العملية في الفراغ لتجنب أكسدة المعدن.

تتطلب العديد من التطبيقات في صناعة السيارات مسافات سفر طويلة. على سبيل المثال، غالبًا ما يتم تركيب الروبوتات سداسية المحاور على مشغلات خطية طويلة الشوط لعمليات اللحام أو صيانة الماكينات. على الرغم من أن السرعة قد لا تكون عاملاً حاسمًا في نقل أذرع الروبوت، إلا أن الطول الطويل وتحديد المواقع الدقيق للغاية مطلوبان.

إن تصنيع الكابلات الضوئية عبارة عن عملية مستمرة عالية السرعة ولا يمكن إيقافها دون المساس بجودة الألياف التي يتم إنتاجها. يتم تخزين الكابلات على بكرات كبيرة. عندما تكون إحدى البكرات ممتلئة، يجب استبدالها بسرعة لتقليل فقدان المنتج. الدقة والسرعة أمران حيويان لكفاءة المعالجة. يمكن للأنظمة الطويلة ذات اللولب أن توفر كلا الأمرين في هذا التطبيق، إلى جانب القدرة على التعامل مع الحمل الثقيل للبكرات.

يستفيد أي تطبيق يتطلب حركة المعدات الثقيلة في المستوى الرأسي من الصلابة والوظيفة الآمنة للفشل التي يتميز بها المسمار الخطي. ففي صناعة الطائرات، على سبيل المثال، يتم تحريك الكاميرات عالية الدقة لأعلى ولأسفل. تحمل البراغي الوزن الثقيل بشكل آمن ودقيق. في مثل هذه التطبيقات، يتم استخدام أنظمة توجيه كروية خاصة ذات كرات ذات قطر كبير لتولي لحظة التحميل الديناميكية.

تحسينات على الأنظمة الحالية

في العديد من تطبيقات الحركة الخطية طويلة الطول، يتم ترك اللولب الكروي مفتوحًا تمامًا. هناك مشكلتان شائعتان في مثل هذه الأنظمة: إما أن النظام لا يمكنه العمل بالسرعة المطلوبة، أو أنه من الصعب صيانة النظام، نظرًا لأن المسمار المفتوح يجذب الغبار والحطام، مما يتطلب تنظيفًا منتظمًا لتجنب الفشل المبكر لصمولة الكرة.

في مثل هذه التطبيقات، يعني الدعم الإضافي الذي توفره تكوين كتلة المحمل المكدس أنه يمكن تشغيل المسمار بسرعة أعلى بكثير. يمكن حل مشكلات التنظيف والموثوقية باستخدام نظام مغطى ومحكم الغلق يحمي المسمار ويوفر تخفيضات كبيرة في متطلبات الصيانة. المسمار المغلق محمي من دخول الغبار والحطام، وبدون تنظيف منتظم، يمكنه الحفاظ على الأداء الأمثل والموثوقية.

في مثل هذا النظام، يمكن تجهيز الحامل بقنوات محفورة ومتصلة بحلمة التشحيم. وهذا يتيح التشحيم من نقطة واحدة دون الحاجة إلى فتح الغلاف. ونظرًا لأنه لا يلزم فتح الوحدة مطلقًا، فمن الممكن أن تخترق كميات محدودة من الغبار أو الماء النظام. إنها محمية حتى في أقذر البيئات.