في الفيزياء الكلاسيكية، تُعرَّف أربعة أنواع أساسية من الحركة بأنها خطية، ودورانية، وترددية، وتذبذبية. عند تطبيق هذه الأنواع على الأجهزة الميكانيكية، يحوّل هذا السلوك الفيزيائي الطبيعي الحركة إلى قوة. تُستخدم هذه القوة أو القدرة بعد ذلك لتوليد نوع من الحركة الناتجة، والتي بدورها تُشغِّل المعدات أو الآلات. في مجال الأتمتة الصناعية، نستخدم مجموعة واسعة من المعدات التي تستخدم هذه الأنواع المختلفة من أنظمة الحركة، وعادةً ما تكون إما دورانية أو خطية، ولكن في بعض الأحيان مزيجًا من الاثنين.

الحركة الخطية

الحركة الخطية هي أبسط أشكال الحركة وأكثرها جوهرية، وتتميز بتغيير موضع الجسم في اتجاه واحد. تخيلها كشخص يمشي أو يسبح أو يركض في خط مستقيم، أو كجسم ميكانيكي مثل مركبة تسير على مسار مستقيم. يعتمد نظام الحركة الخطية على آلية ما تُحرك حمولة على طول محور واحد. في مجال أنظمة الهواء المضغوط، تُحرك الأحمال في خط مستقيم بواسطة أجهزة مثل المحركات الخطية، أو المنزلقات، أو المشغلات، أو مجموعات براغي الكرات. ستجد هذا النوع من أنظمة الحركة شائعًا في تطبيقات مثل مناولة المواد، والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، والتعبئة والتغليف، وتجميع البضائع على منصات نقالة، والروبوتات.

أنواع المحركات الخطية

تستخدم تقنيات القيادة المختلفة الحركة الخطية، ولكل منها مزاياها الخاصة.

1. المحركات الخطيةتُنتج هذه الآلات حركة خطية مباشرة. ويمكنها التسارع بسرعة إلى سرعات عالية دون الحاجة إلى أي تحويل ميكانيكي. وهي مناسبة جدًا لتطبيقات الالتقاط والوضع.

2. أدلة خطيةتوفر أدوات التوجيه مثل البكرات أو القضبان حركة خطية سلسة ومنخفضة الاحتكاك. وتُستخدم بكثرة في أنظمة الأتمتة وأدوات الآلات لدعم الأحمال الثقيلة.

3. براغي كرويةتحوّل هذه الآلات الحركات الدورانية إلى حركات خطية. وهي تتميز بدقة وكفاءة عاليتين، وتُستخدم بكثرة في مجال الروبوتات وتطبيقات مثل آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC).

4. أنظمة التوجيه بالجريدة المسننةتوفر هذه المحركات قدرة عالية على توليد القوة ومسافات حركة طويلة، وذلك باستخدام تروس مسننة لتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية. ستجد هذا النوع من المحركات في أنظمة الرافعات الجسرية والآلات الكبيرة.

الحركة الدورانية

أبسط أشكال الحركة الدورانية هي العجلة، حيث يدور جسم ما في أي اتجاه حول محور مركزي أو نقطة ارتكاز. قد تكون هذه الحركة ذاتية التوليد، مثل الإعصار أو دوران الأرض، ولكن في أنظمة الأتمتة، يتم توليدها بواسطة مشغلات دورانية أو أنظمة تعمل بالتروس أو طاولات دوارة.

يُولّد المحرك الدوراني الطاقة في نطاق نصف قطر قد يكون جزءًا من زاوية دائرة أو دورة كاملة ومستمرة. تشمل التطبيقات التي تستخدم أنظمة الحركة الدورانية التوربينات لتوليد الطاقة من الرياح أو الماء أو البخار، ومغازل أدوات الآلات، وأدوات الحفر أو التجليخ، ومفاصل الروبوتات، وطاولات الفهرسة.

أنواع المحركات الدوارة

يتم تصنيف الأجهزة الدوارة حسب مصدر الطاقة أو القوة، بما في ذلك الأجهزة اليدوية أو الكهربائية أو التي تعتمد على السوائل (سواء كانت هيدروليكية أو هوائية).

1. القيادة اليدويةتُنتج الحركة الدورانية باستخدام نظام تروس، عادةً ما يكون عجلة يدوية التشغيل تنقل الطاقة الدورانية عبر التروس إلى عنصر التشغيل. يقلل عزم الدوران الميكانيكي من الجهد المطلوب لتحريك حمولة كبيرة.

2. محركات الدوران الكهربائيةتعمل هذه المحركات عادةً بمحرك يتحكم في نظام تروس. وهي قابلة للعكس عمومًا، ويمكنها توليد دوران زاوي أو تذبذب. ويتحكم جهاز تحكم كهربائي في التيار الداخل إلى المحرك، مما يسمح بتغيير التسارع والسرعة.

3. محركات الدوران التي تعمل بالسوائلتستخدم هذه التقنية الهواء المضغوط أو السوائل لتوليد الحركة. وهناك طرق عديدة للقيام بذلك، بما في ذلك استخدام التروس المسننة، أو الضغط على ريشة أو غشاء، أو نظام مكبس ووصلة دوارة يُسمى نير سكوتش.

أنظمة الحركة المركبة

تتطلب المهام الأكثر تعقيدًا إنشاء نظام من مزيج من أنواع الحركة، وأكثرها شيوعًا الحركة الخطية والدورانية. ستجد هذه الأنظمة في تطبيقات مثل عمليات الالتقاط والوضع والروبوتات، حيث تُستخدم لأنواع مختلفة من الروبوتات وبعض الأذرع الروبوتية. كما ستشهد تطورات تكنولوجية في حلول التحكم في الحركة متعددة المحاور والبرمجة الإلكترونية المعقدة.

محركات الحركة المشتركة

لتحقيق حركة دقيقة باستخدام محركات الحركة المركبة، تتمثل الحلول الرئيسية في التروس، ومحركات السيور، والبراغي اللولبية. ولكل حل نقاط قوة وضعف خاصة به، بما في ذلك قابلية التكرار، وسرعة تحديد المواقع، والدقة، والتكلفة.

1. التروسالتروس هي أجهزة ميكانيكية تنقل عزم الدوران عن طريق تعشيق الأسنان. تتعشق أسنان آلية التروس مع أجزاء مسننة متوافقة في ترس أو محرك آخر لتوليد قوة دورانية. عادةً ما تكون التروس دائرية الشكل، ذات محيط مسنن، ولكن من الممكن أيضًا وضع أسنان على القطر الداخلي لعجلة التروس. تُستخدم هذه التصاميم عادةً في التطبيقات التي تتطلب مراعاة المساحة والوزن، وتوفر درجة عالية من التحكم في عزم الدوران والسرعة. يمكن أيضًا أن تعمل ترسان أو أكثر متشابكة بالتتابع كسلسلة تروس لنقل الحركة الدورانية، والتي عادةً ما يتم تشغيلها بواسطة محرك كهربائي.

2. محركات السيورتتكون عادةً من شريط أو حزام دائري مرن يربط بين بكرتين. يتم تشغيلها بواسطة محرك، وتنقل حركتها الدورية الطاقة الدورانية من مكان إلى آخر. تُعدّ مفيدة جدًا للتطبيقات التي تتطلب نقل الطاقة لمسافات طويلة، فهي أخف وزنًا وأقل ضجيجًا وأرخص وأكثر كفاءة في التشغيل من التروس. أكثر استخداماتها شيوعًا هي في أنظمة النقل وأحزمة الكامات للمحركات.

3. مثل لولب كروي،تحوّل براغي التوجيه، أو براغي القدرة، الحركة الدورانية للبرغي أو الصامولة إلى حركة خطية. تستخدم براغي التوجيه والصواميل تصميمًا لولبيًا لنقل الحركة، ولذلك تُسمى أيضًا براغي النقل. تتوفر هذه البراغي بأحجام وقيم متنوعة، مما يسمح بتحديد مقدار الحركة التي توفرها دورة واحدة للبرغي. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة وسرعة عاليتين، مثل رأس قارئ الأقراص، أو تلك التي تتطلب سرعة منخفضة وعزم دوران عالٍ، مثل ملزمة الطاولة. كما تُعد براغي التوجيه مثالية للتطبيقات التي تتطلب نقل أحمال عالية أو حركة دقيقة، وتُستخدم بكثرة في آلات الهوايات والروبوتات.

أي نوع من الحركة يجب أن تختار؟

يعتمد نوع نظام الحركة الذي تستخدمه بشكل كبير على تطبيقك وبيئة العمل. ما هي المساحة المتاحة لديك، أو ما هي المسافة التي يجب قطعها؟ تشمل العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها مستوى الدقة والسرعة المطلوبين، ومقدار القوة اللازمة لإنجاز المهمة. قد يتطلب اختيار أنظمة الحركة الخطية أو الدورانية أو المختلطة بعض الحسابات المعقدة. إذا كان لديك أي شك أو كنت بحاجة إلى مساعدة، فلا تتردد في الاتصال بخبرائنا في شركة FUYU Motion.