تعتبر أنظمة الحلقات والمسارات المعتمدة على عجلة التوجيه أكثر إحكاما وتوفر دقة تحديد المواقع بشكل أفضل والمزيد من الخيارات لمواضع حمل البضائع مقارنة بأنظمة النقل البديلة للتطبيقات المنحنية.

في إطار السعي المستمر لخفض تكاليف الإنتاج، يتمثل أحد التوجهات السائدة في منشآت التصنيع في تجميع محطات عمل الإنتاج بأقصى قدر ممكن من الدقة لتقليل حركة المواد والحفاظ على مساحة الأرضية القيّمة. ويعني ذلك أن المواد يجب أن تتحرك عبر مسارات منحنية متزايدة التعقيد. معظم أنظمة التوجيه والتشغيل المتوفرة تجاريًا هي تصميمات خطية، ولا يمكنها التعامل بسهولة مع المسارات غير الخطية. ومع ذلك، تتوفر أنظمة توجيه وتشغيل منحنية، مثل أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه، لمثل هذه الحالات.

أنظمة الحلقات والمسارات
في قلب أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه، توجد عجلات توجيه بمحامل ذات أخدود على شكل حرف V وشرائح منزلقة على شكل حرف V. تتميز العجلات والشرائح بأسطح تشغيل متكاملة على شكل حرف V، مما يسمح للعربات المجهزة بعجلات توجيه بالسير بسلاسة على طول الشرائح مع مقاومة الحركة الجانبية أو الدورانية، حتى في ظل الأحمال العالية المطبقة. يمكن للعربات اتباع مسارات مستقيمة أو دائرية باستخدام مقاطع منزلقة مستقيمة وحلقية، أو مسارات منحنية معقدة من خلال مزيج من المقاطع المستقيمة والحلقية. في تطبيقات الحركة الدورانية، من الممكن تثبيت العجلات بشكل ثابت وتدوير الشرائح الحلقية بالنسبة لها. يمكن أيضًا تحويل بعض أنظمة التوجيه المنحنية إلى نظام مُشغّل بإضافة مكونات مثل وصلات العربات وعناصر الدفع والمحركات.

تتوفر حلقات التوجيه والانزلاقات المستقيمة بأحجام متعددة لتناسب عجلات متنوعة الأحجام وقدرات التحميل. كما تتوفر الانزلاقات المستقيمة بأطوال مختلفة، وتتوفر الانزلاقات الحلقية بأنصاف أقطار انحناء وزوايا مختلفة. بعض الانزلاقات الحلقية متوفرة بمراكز مجوفة أو صلبة، تُسمى أيضًا أقراصًا حلقية. يمكن أن تشمل خيارات الانزلاق الأخرى تكوينات مختلفة على شكل حرف V ورفوفًا مدمجة للتشغيل بواسطة تروس صغيرة.

تصميمات أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه تجعلها من أكثر الخيارات المتاحة مقاومة للتلوث والتآكل. عادةً ما تحتوي عجلات التوجيه على كمية كافية من التزييت تدوم طويلًا، وتتميز بأختام دائمة لتقليل فقد التزييت ودخول الشوائب. تتميز مكونات النظام بأشكال بسيطة لا تحتجز الشوائب، والعديد منها مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لمزيد من مقاومة التآكل.

الحلول المنحنية التقليدية
تشمل الطرق التقليدية لاستيعاب تصاميم التوجيه والمشغلات المنحنية أنظمة النقل وحلقات الدوران. يُعد نظام ناقل الحزام أبسط أنواع الناقلات، وعادةً ما يحتوي على أحزمة عريضة ملفوفة حول بكرات أسطوانية داخل إطار. تُدير المحركات البكرات، مما يُمكّن الأحزمة من نقل الحمولة الموضوعة فوقها. في حين أن أنظمة ناقل الحزام الأبسط لا يمكنها نقل الحمولة إلا في خطوط مستقيمة، يُمكن إنشاء مسارات منحنية بتركيب عدة ناقلات مستقيمة متسلسلة بزوايا متباعدة على طول المسار المطلوب، أو باستخدام أحزمة ذات أجزاء محورية مترابطة، مثل ناقلات الأمتعة في المطارات.

نظام ناقل الأسطوانة مشابه لنظام الحزام، باستثناء استبدال الحزام العريض بسلسلة من البكرات المتقاربة، مُثبّتة في نظام تأطير مُصمّم لاتباع مسار منحني مُحدّد. يُمكن تشغيل أنظمة ناقل الأسطوانة بمحركات مُتصلة بالبكرات مباشرةً، أو بأحزمة قيادة وسيطة، أو بدونها، مع تحريك الحمولة بالجاذبية أو يدويًا.

تتكون أنظمة عربات النقل العلوية من مسارات منحنية الشكل مثبتة عالياً فوق الأرض، مع عربات بعجلات تُعلق حمولتها أسفلها. يمكن تحريك عربات نظام عربات النقل العلوية يدوياً أو سحبها بواسطة سلاسل تعمل بمحركات على طول المسار. حلقات الدوران (وتسمى أيضاً محامل القرص الدوار) هي في الأساس محامل آلية كبيرة تستخدم كميات كبيرة من عناصر التدحرج الصغيرة. هذا يُمكّنها من الحفاظ على سعات تحميل عالية مع توفير أقطار داخلية كبيرة ومسارات رفيعة. يمكن تجهيز حلقات الدوران برفوف تروس مُجهزة في مساراتها للقيادة المباشرة.

كيف تتراكم أنظمة الحلقات والتتبع
تُوفر أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه دقةً وضبطًا أفضل في تحديد المواقع مقارنةً بأنظمة النقل، وهو فرقٌ بالغ الأهمية في التطبيقات التي تكون فيها الحمولة هشة أو تتطلب تثبيتًا دقيقًا وثابتًا أثناء نقلها عبر النظام. صُممت عجلات أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه لتكون مُحمَّلة مسبقًا بإحكام على المنزلق، مما يمنع العربة من التحرك في أي اتجاه سوى مسار الحركة المقصود.

هذا المستوى من دقة تحديد المواقع غير ممكن بشكل عام في أنظمة النقل، حيث تكون الحمولة مقيدة بشكل أساسي بالعناصر المتحركة بفعل الجاذبية. لا توفر أنظمة النقل بالحزام والبكرات أي قيد أفقي ويمكن أن تتطلب قضبان توجيه جانبية لمنع الحمولة من السقوط من جوانب العناصر المتحركة. يمكن أن تتعرض الحمولة لاهتزازات مستمرة لأنها تُنقل باستمرار من بكرة أو حلقة حزام إلى أخرى، ويمكن أن تتشابك مع مكونات نظام النقل إذا كانت ذات أشكال غير متوافقة، مما يتسبب في معدلات تدفق غير منتظمة وتصادمات وانحشارات. تحتوي عربات نظام العربات العلوية فقط على قيد أفقي كافٍ لمنعها من السقوط عن المسار وتستخدم عمومًا روابط غير صلبة مثل السلاسل أو الخطافات لحمل الحمولة، مما يسمح لها بالتأرجح بحرية وربما الاصطدام بأشياء أخرى.

كما أن اعتماد أنظمة النقل على الجاذبية لتقييد الحمولة يحد من المواضع المحتملة التي يمكن حمل الحمولة فيها والقدرة على تحريكها عموديًا. يجب أن تحمل أنظمة النقل بالأحزمة والأسطوانات حمولتها مباشرة فوق عناصرها المتحركة ولا يمكنها نقلها لأعلى أو لأسفل المنحدرات الشديدة. يجب أن تكون حمولة عربات نظام الترولي العلوية معلقة مباشرة أسفلها لتحقيق الاستقرار ولا يمكنها التحرك لأعلى أو لأسفل المقاطع شديدة الانحدار حيث يمكن للحمولة المعلقة أن تلامس المسار أو الحمولة على العربات المجاورة. ومع ذلك، في نظام الحلقة والمسار القائم على عجلة التوجيه، يمكن تثبيت الحمولة بأمان في أي موضع بالنسبة للعربة. يمكن أيضًا نقل الحمولة في أي اتجاه، بغض النظر عن الجاذبية، حيث أن عجلات العربة مقيدة بإحكام ضد المنزلقات ولا تسمح بالحركة إلا على طول المسار المحدد.

تتطلب أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه مساحة وهيكل دعم وصيانة أقل من أنظمة النقل الأخرى. مع تركيبات التثبيت المناسبة، يمكن للعربات حمل حمولة أوسع بكثير من نفسها. يسمح هذا لهذه الأنظمة وهيكل دعمها بأن تكون أكثر إحكاما من أنظمة النقل بالحزام والبكرات، والتي يجب أن تكون عناصرها الدوارة أوسع من حمولتها المقصودة. يمكن للعربات العلوية حمل حمولة عريضة نسبيًا ولكنها تتطلب هياكل دعم كبيرة ومتينة لأن أنظمة مساراتها يجب أن تكون مرتفعة بما يكفي لتكون حمولتها المعلقة أسفلها في متناول اليد وخالية من أي عوائق على مستوى الأرض. كما أن الحجم الكبير نسبيًا لهياكل الدعم لأنظمة النقل يجعلها الأصعب والأكثر تكلفة في التجميع وإعادة التكوين. كما أن أنظمة النقل أكثر صعوبة في التنظيف من أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه لأن مكوناتها أكبر وأكثر عددًا ولها أشكال معقدة تحبس الحطام بسهولة أكبر.

حلقات الدوران أكثر ملاءمةً من أنظمة النقل للتطبيقات التي تتطلب حركة دائرية فقط، لأنها أكثر إحكامًا وخفة وزن، ومتوفرة في وحدات فردية مجمعة بالكامل، مما يسهل دمجها في التطبيق. كما أنها توفر دقة وسلاسة أفضل، ويمكن تثبيت حمولة عليها، مثل الأنظمة القائمة على عجلة التوجيه، إلا أنها لا تزال تعاني من بعض العيوب مقارنةً بالأنظمة القائمة على عجلة التوجيه.

بينما تتشابه سهولة تركيب أنظمة دوارة الجنزير القائمة على عجلات التوجيه وحلقات الدوران، إلا أن الأولى أسهل في الصيانة نظرًا لإمكانية تبديل مكوناتها. عادةً ما تُجمّع حلقات الدوران بالكامل في المصنع نظرًا لدقة التجميع والتشغيل الآلي اللازمين لأداء سلس ودقيق. عادةً ما يلزم استبدال الحلقة بأكملها في حال تعطل أي مكون، مما يُصعّب صيانتها ميدانيًا. ولأن حلقات الدوران تُعدّ أحيانًا الهيكل الأساسي لتثبيت مكونات التطبيق، فإن استبدال حلقة الدوران قد يتطلب أيضًا إعادة تجميع كل ما هو مُثبّت عليها.

في أنظمة الجنزير الدوارة القائمة على عجلات التوجيه، لا يلزم استبدال سوى المكونات التالفة، لأن تصميمها الملائم يسمح بتجميع كل مكون على حدة واستخدامه في أي نظام متوافق، وليس فقط وحدة محددة ذات تركيب مناسب ومطابق، مثل حلقات الدوران. كما يُمكن في بعض التطبيقات استبدال المكونات التالفة في أنظمة الجنزير القائمة على عجلات التوجيه دون الحاجة إلى تفكيك أي مكونات أخرى.

يمكن أن توفر حلقات الدوران صلابةً ونعومةً أفضل من أنظمة النقل، ولكنها عادةً لا تكون مُحمَّلة مسبقًا. يُعدّ التحميل المسبق لعناصر الدرفلة لتحسين الصلابة والنعومة أمرًا شائعًا في محامل الآلات الصغيرة، ولكنه نادر في حلقات الدوران نظرًا لصعوبة تشغيل المكونات الكبيرة بدقة، وتأثر شكلها وملاءمتها بشكل أكبر بالعوامل الخارجية. من المرجح أن تؤثر عيوب التصنيع الصغيرة، أو تشوه المكونات بسبب الأحمال الخارجية أو أسطح التركيب غير المستوية، أو التمدد الحراري غير المتساوي بسبب التباينات الكبيرة في درجات الحرارة بين المكونات، على الحمل المسبق في المحامل الأكبر حجمًا مثل حلقات الدوران.

قد تؤدي تغييرات الحمل المسبق إلى خلل في خلوص المكونات الداخلية، مما يقلل من صلابة النظام، أو إلى تداخل كبير يُصعّب الدوران ويُتلف المكونات. يعتمد مستوى الحمل المسبق لحلقة الدوران على أبعاد المكونات الداخلية، ولا يمكن تعديله بعد التجميع. كما يمكن لعوامل خارجية، مثل عدم استواء أسطح التركيب والتمدد الحراري، أن تُغيّر الحمل المسبق في أنظمة الدوران القائمة على عجلات التوجيه. ومع ذلك، فهي أقل خطورة، حيث يتم ضبط الحمل المسبق أثناء التجميع في التطبيق، ويمكن تعديله بسهولة بعد ذلك.

تتميز انزلاقات الحلقات ذات العجلات التوجيهية بميزة حجمية كبيرة مقارنةً بحلقات الدوران في التطبيقات التي تتطلب حركة أقل من 360 درجة. يجب أن تكون حلقات الدوران دائرية بالكامل لتوفير دوائر حركة كاملة لعناصرها الدوارة، حتى لو تطلب التطبيق حركة أقل بكثير من 360 درجة. في الأنظمة الدوارة ذات العجلات التوجيهية، يكفي طول قوس شريحة الحلقة لدعم جميع عجلات التوجيه (والتي قد يصل عددها إلى ثلاث عجلات) على طول قوس الحركة الكامل.

قد يكون تصميم أنظمة التوجيه أو التشغيل المنحنية أكثر صعوبة من تصميم الأنظمة الخطية. ومع ذلك، فإن تركيب هذه الأنظمة يُحسّن من بساطة وكفاءة نقل الحمولة ومناولتها. تُبسط أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه عملية التصميم وتتفوق على أنواع أخرى من أنظمة التوجيه والمشغلات غير الخطية.