عندما يتعلق الأمر بالمحركات الخطية، أصبحت الأجهزة الكهروميكانيكية الخيار المفضل مقارنة بنظيراتها الهوائية بسبب سرعتها ودقتها وحجمها.

في السنوات الأخيرة، ازدادت مطالب مديري المصانع والشركات باستخدام المزيد من المحركات الكهربائية ذات القضبان، وتقليل المحركات الهوائية في معدات أتمتة المصانع. وهناك عدة عوامل تدفع هذا التحول، لكن أهمها تزايد الحاجة إلى:

• تحسين أداء الماكينة باستخدام المحركات الكهروميكانيكية القادرة على تحقيق دقة أعلى.
• تقليل حجم المعدات باستخدام المحركات الكهروميكانيكية التي تتطلب ربع المساحة فقط لتوفير نفس الدفع مثل المحركات الهوائية.
• استخدام الطاقة بكفاءة أكبر، لأن المحركات الكهروميكانيكية لا تحتاج إلى ضواغط هواء تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع للحفاظ على الضغط.
• تقليل الصيانة والتكلفة الإجمالية للملكية، لأن المحركات الكهروميكانيكية تستخدم مكونات أقل، ولا تتطلب ضواغط، ولا تعاني من تسرب الهواء.

بعد اتخاذ قرار استبدال المحركات الهوائية بأنواع كهروميكانيكية، تأتي الخطوة التالية وهي اختيار المحركات الكهروميكانيكية المناسبة من بين العديد من العلامات التجارية. على الرغم من تشابه مواصفات الدفع الأساسية، إلا أن هناك اختلافات جوهرية في أداء دورة الحياة، وسهولة الصيانة، والمقاومة البيئية.

بشكل عام، كلما زاد قطر برغي الكرة، زادت قوة الدفع. ومع ذلك، يتطلب تحقيق ذلك توافقًا سليمًا بين محمل الدفع وجميع نقاط التثبيت، بما في ذلك أنبوب التمديد، وصامولة الكرة الداخلية، وغطاء المحمل، وغطاء الماسحة. وإلا، فإن أي زيادة في قوة الدفع ستؤثر على عمر النظام. فالمكون الضعيف جدًا الذي لا يتحمل حمله سيتآكل أسرع بكثير أو حتى يتلف.

يمكن استخدام مشغلين، كل منهما مزود ببرغي كروي بقطر 16 مم، ويوفر قوة دفع 750 نيوتن، وقد يبلغ عمر أحدهما، على سبيل المثال، 2000 كيلومتر، بينما يوفر الآخر 8000 كيلومتر. يكمن الفرق في مدى توافق البرغي الكروي مع المكونات الأخرى.

علاوة على ذلك، نظرًا لكبر أقطار برغي الكرة، مما يرتبط بالتكلفة والمساحة، فإنّ الاقتران الصحيح بين برغي الكرة والمكونات الأخرى يُخفّض كليهما. لتلبية متطلبات قوة تطبيقية تبلغ 3200 نيوتن، قد يستخدم أحد الموردين برغيًا كرويًا بقطر 20 مم، بينما قد يحقق مورد آخر، بمكونات مُقترنة بشكل صحيح، نفس قوة الدفع باستخدام برغي بقطر 12 مم. وبالتالي، يُمكن تصغير حجم برغي الكرة الأخير دون المساس بالأداء.

يؤثر الاقتران الصحيح للبراغي الكروية مع المكونات الأخرى بشكل كبير على عمر المُشغِّل، وعند دمجهما مع تصميم الحامل، يكون لهذين العاملين التأثير الأكبر على الدقة وسعة التحميل. ومن أهداف تصميم المُشغِّل أيضًا تقليل الحركة الحرة الشعاعية والجانبية. ومن العوامل المؤثرة في ذلك قطر جسم الحامل، ومساحة سطح التلامس، واستخدام أرجل الدعم. على سبيل المثال، يدعم جسم الحامل الأكبر أحمالًا شعاعية خارجية أكبر من خلال زيادة مساحة سطح التلامس في حالات التحميل الجانبي. تُحسّن إمكانية التحميل الجانبي للمُشغِّلات الكهربائية من الأداء والدقة والاكتناز إلى مستوى لا يمكن تحقيقه باستخدام المُشغِّلات الهوائية أو الهيدروليكية.

على الرغم من أن زيادة مساحات السطح تُحسّن من قدرة تحمل الأحمال الشعاعية والجانبية، إلا أنها لا تُعزز بالضرورة ثبات النظام. غالبًا ما يُعالج هذا الأمر بتثبيت الأرجل المرتفعة في قنوات مُخدّدة (ثلاثة في الصورة أعلاه). تُقلّل هذه الأرجل الداعمة الاهتزازات، التي قد تُضيف ضوضاءً وتُساهم في التآكل. تستخدم معظم التصاميم نتوءًا واحدًا أو اثنين من هذه النتوءات، مما يُقلّل من بعض التهدل، ولكنه قد يُصدر أصوات طقطقة مع بدء تآكل النظام بمرور الوقت. مع ذلك، يُقلّل استخدام أربع أرجل بدلًا من اثنتين من التآكل والضوضاء، مما يوفر حماية أكثر فعالية ومتانة ضد الدوران. بالإضافة إلى ذلك، تضمن الأرجل الإضافية حركة عودة سلسة، مما يُقلل من التهدل الناتج عن التآكل.

بالإضافة إلى ذلك، يُؤدي ثني أرجل الحامل للخارج إلى تحميل مسبق شعاعي، مما يُقلل من الخلخلة في أنبوب الدفع. كما يُركز جسم الحامل وصامولة الكرة، مما يُغني عن تثبيت الحامل على البثق، ويُعوّض التآكل على مدار عمر الجهاز. يُقلل الحفاظ على محاذاة جميع الأجزاء من عدد مرات معايرة المُشغّل لضمان عزم دوران ثابت عند الخمول.

تُعد التفاوتات الدقيقة ضرورية لتقليل التآكل والضوضاء. ولكن في حال عدم وجود فجوة هوائية على الإطلاق، يتراكم الضغط عند تشغيل المحركات بسرعات عالية. يؤدي هذا إلى ارتفاع درجة الحرارة، مما يُسهم في مشاكل التزييت ومتانة المحرك. لمعالجة هذه المشكلة، اجعل اثنين من المفاتيح الذكورية على أرجل الحامل أقل ارتفاعًا من الاثنين المتبقيين - وهذا هو النهج الذي تتبعه شركة تومسون في العديد من محركاتها. يوفر هذا فجوة كافية لمنع تراكم الضغط. كما هو موضح في الصورة أعلاه، فإن اثنين من المفاتيح الذكورية المتعامدة على أرجل الحامل أقل ارتفاعًا من الاثنين المتبقيين.

قابلية الصيانة

تؤثر سهولة الصيانة على أداء دورة الحياة وتساهم في زيادة الإنتاجية. تختلف المحركات الكهروميكانيكية في تزييتها وطريقة تعاملها مع المحركات. تنكمش معظم المحركات لكشف الأجزاء جزئيًا بنسبة 60% إلى 70% للتزييت. يقوم الفنيون بإزالة الأغطية، وتحديد الأجزاء التي تحتاج إلى تزييت، وإضافة الشحم، وقد يحتاجون إلى تكرار هذه العملية.

مع ذلك، هناك طريقة أفضل تتمثل في تمديد الأنبوب أو تقليصه بالكامل، مع كشف جميع مكوناته لضمان أقصى قدر من الوضوح. يتيح هذا للشركات استخدام نظام تزييت آلي. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام حلمة التزييت يُغني عن إزالة الغطاء، مما يُبسط عملية الصيانة بشكل أكبر.

يمكن أيضًا تسريع عملية الصيانة بتقليل الوقت اللازم لتوصيل المحرك بالمشغل الميكانيكي. عادةً ما يستغرق تركيب المحرك على التوازي من 20 إلى 25 دقيقة. بعد تركيب المحرك، يجب على الفني استخدام مجموعة متنوعة من الأدوات لضبط شد الحزام ومحاذاته بشكل صحيح. يتطلب هذا 12 خطوة على الأقل.

مع ذلك، إذا كان المُشغِّل مُزوَّدًا بحلٍّ مُوَازٍ مُجمَّع مسبقًا، يُمكن شدُّ الحزام مُسبقًا أثناء التجميع، مما يُغني عن تعديلات الشد متعددة الخطوات - يُمكن تثبيت المُحرك بمسامير واستخدامه في ثلاث خطوات فقط. بالنسبة للتركيب المُباشر، تكون فوائد الحل المُجمَّع مُسبقًا مُماثلة، وإن لم تكن بنفس القدر من الأهمية.

بالإضافة إلى ذلك، يُجنّب استخدام محامل التثبيت المتداخلة خطر عدم المحاذاة. كما يحمي عمود المحرك من الأحمال الشعاعية، مما يُقلل الضوضاء ويُطيل عمر المُشغّل.

المقاومة البيئية

تختلف المحركات الكهروميكانيكية في قدرتها على تحمل الظروف القاسية، والبيئة، وعمليات الغسيل المتكررة تحت الضغط العالي. ويعتمد ذلك على الشكل الخارجي، واختيار المواد، وطرق العزل.

الأسطح الملساء أنظف من الأسطح المحززة لأنها لا تتراكم عليها الغبار والسوائل. لذا، فهي أكثر ملاءمة للبيئات القاسية التي تتطلب عمليات غسل متكررة. مع ذلك، قد يكون للتصميم الخارجي الأملس جانب سلبي. عند استخدامه في التطبيقات التي تتطلب ملحقات مستشعر، قد يلزم إضافة قطعة بلاستيكية إضافية لتركيب المستشعر.

تعتمد مقاومة البيئة أيضًا على تركيب مادة أنبوب التمديد. تستخدم معظم الأنظمة الفولاذ الكروم، إلا أن الفولاذ المقاوم للصدأ خيار أفضل بكثير للبيئات القاسية.

يُعد رمز حماية الدخول (IP) مؤشرًا رئيسيًا لمقاومة البيئة. على سبيل المثال، يعني تصنيف IP البالغ 65 أن الجهاز مقاوم للغبار ومحمي من نفثات الماء منخفضة الضغط من أي اتجاه، كما هو الحال في عمليات الغسيل في صناعة الأغذية والمشروبات. لا يُلبي هذا التصنيف سوى عدد قليل من المحركات الكهربائية، ولكنه بالغ الأهمية في البيئات المسببة للتآكل. يوفر تصنيف IP البالغ 54 حماية من تناثر الماء وحماية أقل من 100% من الغبار، مما يجعله مقبولًا لبعض تطبيقات الغسيل، ولكن ليس في حالة وجود ضغط. أما تصنيف IP البالغ 40، وهو شائع بين المحركات الخطية، فيعني عدم وجود حماية من الغبار أو السوائل.

تعتمد تصنيفات IP الأعلى بشكل أساسي على استخدام أختام أفضل. على سبيل المثال، تُحكم شركة تومسون غلق جميع حجرات المحركات، بما في ذلك حوامل المحرك، على مشغلاتها الكهروميكانيكية. كما يجب إحكام غلق جميع الحشيات وامتدادها حتى المحرك بدلاً من التوقف عند لوحة التركيب.

الجيل القادم من التحكم في الحركة

مع تزايد متطلبات السوق لزيادة الإنتاجية، وتقصير فترات التغيير، وزيادة الموثوقية، وتوفير الطاقة، وانخفاض تكاليف الصيانة والتشغيل، يتجه المزيد من المصممين والمستخدمين النهائيين إلى استخدام المحركات الكهروميكانيكية بدلاً من المحركات الهوائية. بالنسبة للآلات التي تتطلب تحكمًا متطورًا في الحركة، تُعدّ المحركات الكهروميكانيكية البديل الوحيد عمليًا. ولكن حتى في مهام الحركة الخطية البسيطة، يميل مصممو ومستخدمو التحكم في الحركة إلى التشغيل الكهربائي نظرًا لسهولة و/أو قلة الصيانة، وزيادة توفير الطاقة، والتشغيل الأنظف.

يمكن تحقيق فوائد أكبر من خلال المقارنة الدقيقة بين مختلف ماركات المحركات الكهربائية. فسر دائمًا "قدرة تحمل الحمل" في سياق عمر النظام المتوقع ومتطلبات المساحة. هناك تنازلات حقيقية في هذه المجالات. يؤثر تصميم الحامل على الدقة، بالإضافة إلى قدرته على تحمل الحمل الجانبي والدوراني، لذا انتبه جيدًا لكيفية تثبيت الحامل في القناة، ولشكل وحجم أي آليات توجيه.

ستُحسّن الآليات والأجزاء المُحسّنة، مثل أرجل الدعم وتصميمات الأرجل، القابلة للانحناء لمزيد من الثبات، من دقة التصنيع ومقاومة التآكل. كما أن المظهر الخارجي المناسب، واختيار المواد، واستراتيجية العزل، عوامل أساسية لمقاومة العوامل البيئية. عادةً ما تُوفّر الأشكال الأكثر سلاسة، ومواد الفولاذ المقاوم للصدأ، وتصنيفات الحماية العالية، أفضل حماية.