عندما يتعلق الأمر بالمشغلات الخطية، أصبحت الأجهزة الكهروميكانيكية هي الخيار المفضل مقارنة بأبناء عمومتها التي تعمل بالهواء المضغوط نظرًا لسرعتها ودقتها وحجمها.

على مدى السنوات الأخيرة، تزايدت مطالب مديري المصانع والشركات لاستخدام المزيد من المحركات الكهربائية على شكل قضبان وعدد أقل من المحركات الهوائية في معدات التشغيل الآلي للمصانع. هناك عدة عوامل تدفع هذا التحول، ولكن أهمها يشمل الاحتياجات المتزايدة إلى:

• يمكنك تحسين أداء الماكينة باستخدام المحركات الكهروميكانيكية القادرة على تحقيق دقة أعلى.
• تقليل حجم المعدات باستخدام المحركات الكهروميكانيكية التي تتطلب حوالي ربع المساحة فقط لتوفير نفس قوة الدفع التي توفرها المحركات الهوائية.
• استخدم الطاقة بشكل أكثر كفاءة، 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 تحتاج إلى ضواغط، ولا تعاني من تسرب الهواء.

بمجرد اتخاذ القرار باستبدال المحركات الهوائية بأنواع كهروميكانيكية، فإن الخطوة التالية هي اختيار المحركات الكهروميكانيكية المناسبة من بين العديد من العلامات التجارية. على الرغم من أن مواصفات الدفع الأساسية قد تكون متشابهة، إلا أنه توجد اختلافات كبيرة في مجالات أداء دورة الحياة، وقابلية الصيانة، والمقاومة البيئية.

بشكل عام، كلما زاد قطر اللولب الكروي، زادت قوة الدفع. ومع ذلك، فإن تحقيق ذلك يتطلب التزاوج المناسب لمحمل الدفع وجميع نقاط التثبيت، بما في ذلك أنبوب التمديد، والجوز الكروي الداخلي، ومبيت المحمل، ومبيت الماسحة. وإلا فإن أي زيادة في الدفع ستأتي على حساب عمر النظام. إن المكون الأضعف من أن يتمكن من التعامل مع حمله سوف يبلى بشكل أسرع أو حتى يتلف.

يمكن أن يكون لديك محركان، كل منهما مزود بمسمار كروي مقاس 16 ملم ويوفر قوة دفع تبلغ 750 نيوتن، ويمكن أن يتمتع أحدهما، على سبيل المثال، بفترة سفر تبلغ 2000 كيلومتر، بينما يوفر الآخر مسافة 8000 كيلومتر. يكمن الاختلاف في مدى تزاوج الكرة اللولبية والمكونات الأخرى مع بعضها البعض.

علاوة على ذلك، نظرًا لأقطار اللولب الكروي الأكبر المرتبطة بالتكلفة والبصمة، فإن تزاوج اللولب الكروي والمكونات الأخرى بشكل صحيح يقلل من كليهما. لتلبية متطلبات التطبيق البالغة 3200 نيوتن من القوة، قد يستخدم أحد البائعين لولبًا كرويًا بقطر 20 مم، في حين أن بائعًا آخر، مزودًا بمكونات متزاوجة بشكل صحيح، قد يحقق نفس الدفع باستخدام لولب قطره 12 مم. وبالتالي، يمكن تقليص حجم الكرة اللولبية الأخيرة دون التضحية بالأداء.

يؤثر تزاوج اللوالب الكروية بشكل صحيح مع المكونات الأخرى بشكل كبير على عمر المشغل، وعندما يتم دمجهما مع تصميم الحامل، يكون للعاملين التأثير الأكبر على الدقة وسعة التحميل. الهدف الآخر لتصميم المشغل هو تقليل اللعب الحر الشعاعي والجانبي. العوامل التي تؤثر على ذلك هي قطر جسم الناقل، ومساحة سطح التلامس، واستخدام أرجل الدعم. على سبيل المثال، يدعم جسم الناقل الأكبر حجمًا أحمالًا شعاعية خارجية أكبر من خلال زيادة مساحة التلامس السطحي في حالات التحميل الجانبي. تؤدي القدرة على التحميل الجانبي للمشغلات الكهربائية إلى رفع الأداء والدقة والاكتناز إلى مستوى لا يمكن تحقيقه باستخدام المحركات الهوائية أو الهيدروليكية.

على الرغم من أن تعظيم المساحات السطحية يعمل على تحسين سعة التحميل الشعاعي والجانبي، إلا أنه لا يساعد بالضرورة على الاستقرار. غالبًا ما تتم معالجة هذه المشكلة عن طريق قفل الأرجل المرتفعة في قنوات محززة (ثلاثة في الصورة أعلاه). تعمل أرجل الدعم هذه على تقليل الاهتزازات التي يمكن أن تضيف ضوضاء وتساهم في التآكل. تستخدم معظم التصميمات واحدة أو اثنتين من هذه النتوءات، وبالتالي إزالة بعض التشغيل، ولكنها يمكن أن تولد أصوات نقر عندما يبدأ النظام في التآكل بمرور الوقت. ومع ذلك، فإن استخدام أربع أرجل بدلاً من اثنتين يقلل من التآكل والضوضاء، ويوفر حماية أكثر فعالية ومتانة ضد الدوران. بالإضافة إلى ذلك، تضمن الأرجل الإضافية حركة إرجاع خالية من الالتصاق، مما يقلل من اللعب بسبب الارتداء.

بالإضافة إلى ذلك، يؤدي تقويس هذه الأرجل الحاملة إلى الخارج إلى إنشاء تحميل مسبق شعاعي، مما يقلل من اللعب في أنبوب الدفع. كما أنه يقوم أيضًا بتوسيط جسم الحامل والجوز الكروي، مما يلغي الحاجة إلى حشو الحامل بالبثق وتعويض التآكل على مدار عمر الجهاز. يؤدي الحفاظ على كل شيء في محاذاة إلى تقليل عدد المرات التي يجب فيها معايرة المشغل للحصول على عزم دوران خامل ثابت.

تعتبر التفاوتات القريبة أمرًا بالغ الأهمية لتقليل التآكل وتقليل الضوضاء. ولكن إذا لم تكن هناك فجوة هوائية على الإطلاق، فإن الضغط يتزايد عندما تعمل المحركات بسرعات عالية. يؤدي هذا إلى ارتفاع درجة الحرارة، مما يساهم في مشاكل التشحيم ومشاكل المتانة الأخرى. لمعالجة هذه المشكلة، اجعل اثنتين من السمات الرئيسية الذكرية على أرجل الحامل أقل من السمتين المتبقيتين — وهذا هو النهج الذي تتبعه طومسون مع العديد من مشغلاتها. وهذا يوفر فجوة كافية لمنع تراكم الضغط. كما هو موضح في الصورة أعلاه، فإن اثنتين من السمات الرئيسية للذكور تقعان بشكل متعامد على أرجل الحامل أقل من السمتين المتبقيتين.

قابلية الصيانة

تؤثر سهولة الصيانة على أداء دورة الحياة وتساهم في تحقيق فوائد الإنتاجية. تختلف المحركات الكهروميكانيكية في التشحيم والتعامل مع المحرك. تتراجع معظم المحركات لتكشف الأجزاء جزئيًا بنسبة 60% إلى 70% للتشحيم. يقوم الفنيون بإزالة الأغطية، وتحديد الأجزاء التي تحتاج إلى التشحيم، وإضافة الشحوم، وقد يحتاجون إلى تكرار هذه العملية.

ومع ذلك، فإن النهج الأفضل هو تمديد الأنبوب أو سحبه بالكامل، وكشف جميع المكونات للحصول على أقصى قدر من التعرض. وهذا يتيح للشركات استخدام التشحيم الآلي. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام حلمة التشحيم من شأنه أن يلغي الحاجة إلى إزالة الغطاء، مما يزيد من تبسيط عملية الصيانة.

يمكن أيضًا تسريع عملية الصيانة إذا قمت بإزالة الوقت اللازم لتزاوج المحرك مع المحرك الميكانيكي. تقليديًا، يستغرق تركيب المحرك بتكوين متوازي من 20 إلى 25 دقيقة. بمجرد تركيب المحرك، يجب على الفني استخدام مجموعة متنوعة من الأدوات لضبطه من أجل شد الحزام ومواءمته بشكل مناسب. وهذا يتطلب 12 خطوة على الأقل.

ومع ذلك، إذا كان المشغل مزودًا بحل متوازي تم تجميعه مسبقًا، فيمكن شد الحزام مسبقًا أثناء التجميع، مما يلغي الحاجة إلى تعديلات الشد متعددة الخطوات - يمكن تثبيت المحرك لأسفل واستخدامه في ثلاث خطوات فقط. بالنسبة للتركيب المضمن، تكون فوائد الحل المُجمَّع مسبقًا متشابهة، على الرغم من أنها ليست بنفس القدر من الأهمية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام المحامل المتداخلة يزيل خطر المحاذاة غير الصحيحة. كما أنه يحمي عمود المحرك من الأحمال الشعاعية، مما يقلل من الضوضاء ويطيل عمر المحرك.

المقاومة البيئية

تختلف المحركات الكهروميكانيكية في قدرتها على تحمل الظروف القاسية، والبيئة، وعمليات الغسيل المتكررة ذات الضغط العالي. يعتمد هذا على الشكل الخارجي واختيار المواد وطرق الختم.

تعتبر المقاطع ذات الأسطح الملساء أنظف من الأسطح المحززة لأنها لا تتراكم الغبار والسوائل. وبالتالي، فهي أكثر ملاءمة للبيئات القاسية عندما تكون هناك حاجة إلى عمليات غسيل متكررة. ومع ذلك، قد يكون هناك جانب سلبي للحصول على مظهر خارجي أنيق. إذا تم استخدامه في التطبيقات التي تتطلب ملحقات مستشعر، فقد يكون من الضروري إضافة قطعة بلاستيكية إضافية لتوصيل المستشعر.

تعتمد المقاومة البيئية أيضًا على التركيب المادي لأنبوب التمديد. تستخدم معظم الأنظمة فولاذ الكروم، لكن الفولاذ المقاوم للصدأ يعد خيارًا أفضل بكثير للبيئات القاسية.

المؤشر الرئيسي لمقاومة البيئة هو رمز حماية الدخول (IP). على سبيل المثال، يعني تصنيف IP البالغ 65 أن الجهاز مقاوم للغبار ومحمي ضد نفاثات الماء ذات الضغط المنخفض من أي اتجاه، كما يمكن العثور عليه في عملية الغسيل في صناعة الأغذية والمشروبات. عدد قليل فقط من المحركات الكهربائية يحقق هذا التصنيف، ولكن في البيئات المسببة للتآكل، يعد ذلك أمرًا بالغ الأهمية. يوفر تصنيف IP البالغ 54 بعض الحماية ضد الماء المتناثر وأقل من 100% حماية ضد الغبار، مما يجعله مقبولاً لبعض تطبيقات الغسيل، ولكن ليس في حالة وجود ضغط. تصنيف IP البالغ 40، وهو أمر شائع بين المحركات الخطية، يعني عدم وجود حماية من الغبار أو السوائل.

تعتمد تقييمات IP الأعلى بشكل أساسي على استخدام أختام أفضل. على سبيل المثال، تقوم طومسون بإغلاق كل حجرة، بما في ذلك حوامل المحرك، على مشغلاتها الكهروميكانيكية. يجب أيضًا أن تكون جميع الحشيات محكمة الغلق وتمتد إلى المحرك بدلاً من التوقف عند لوحة التثبيت.

الجيل القادم من التحكم في الحركة

مع تزايد طلبات السوق لزيادة الإنتاجية، وأوقات تبديل أقصر، وزيادة الموثوقية، وزيادة توفير الطاقة، وانخفاض تكاليف الصيانة والتشغيل، يتحول المزيد والمزيد من المصممين والمستخدمين النهائيين إلى المحركات الكهروميكانيكية بدلاً من المحركات الهوائية. بالنسبة للآلات التي تتطلب تحكمًا متطورًا في الحركة، تعد المحركات الكهروميكانيكية هي البديل الوحيد عمليًا. ولكن حتى بالنسبة لمهام الحركة الخطية البسيطة، يميل مصممو ومستخدمو التحكم في الحركة نحو التشغيل الكهربائي نظرًا لقلة و/أو سهولة الصيانة، وزيادة توفير الطاقة، والتشغيل الأنظف.

ويمكن تحقيق فوائد أكبر من خلال المقارنة الدقيقة بين العلامات التجارية المختلفة للمشغلات الكهربائية. قم دائمًا بتفسير "القدرة على حمل الحمولة" في سياق عمر النظام المُطالب به ومتطلبات المساحة. هناك مقايضات حقيقية في هذه المجالات. يؤثر تصميم الحامل على الدقة بالإضافة إلى قدرات الحمل الجانبية والدوارة، لذا انتبه جيدًا لكيفية تأمين الحامل في القناة، ولشكل وحجم أي آليات توجيه.

الآليات والأجزاء المحسنة مثل أرجل الدعم وتصميمات الأرجل، والتي يمكن أن تكون منحنية لتحسين الإمساك بها، ستحسن الدقة والتآكل. ويعد المظهر الخارجي المناسب واختيارات المواد وإستراتيجية الختم من العوامل الرئيسية للمقاومة البيئية. تميل الملامح الأكثر سلاسة والمواد المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وتصنيفات IP الأعلى إلى توفير أكبر قدر من الحماية.