كيف تتكدس أنظمة الحلقة والتتبع

تعد أنظمة الحلقات والمسارات المعتمدة على عجلة التوجيه أكثر إحكاما وتوفر دقة أفضل لتحديد المواقع وخيارات أكثر لمواضع حمل البضائع مقارنة بأنظمة النقل البديلة للتطبيقات المنحنية.

في إطار الحملة المستمرة لتقليل تكاليف الإنتاج، يتمثل أحد الاتجاهات في منشآت التصنيع في تجميع محطات عمل الإنتاج بشكل وثيق قدر الإمكان لتقليل حركة المواد والحفاظ على المساحة الأرضية القيمة. ويعني القيام بذلك أن المواد يجب أن تتحرك عبر مسارات منحنية متزايدة التعقيد. معظم أنظمة التوجيه والمشغلات المتوفرة تجاريًا عبارة عن تصميمات خطية ولا يمكنها التعامل بسهولة مع المسارات غير الخطية. ومع ذلك، تتوفر أنظمة التوجيه والمشغل المنحنية، مثل أنظمة الحلقة والمسار القائمة على عجلة التوجيه، لمثل هذه المواقف.

أنظمة الحلقة والمسار

في قلب أنظمة الحلقة والمسارات القائمة على العجلة التوجيهية توجد عجلات توجيه ذات أخدود على شكل حرف ve وشرائح على شكل حرف ve. تحتوي العجلات والشرائح على أسطح تشغيل تكميلية على شكل حرف V والتي تسمح للعربات المجهزة بعجلة التوجيه بالعمل بسلاسة على طول الشرائح مع مقاومة الحركة الجانبية أو الدورانية، حتى في ظل الأحمال العالية المطبقة. يمكن أن تتبع العربات مسارات مستقيمة أو دائرية من خلال استخدام مقاطع شرائح مستقيمة وحلقية، أو مسارات منحنية معقدة من خلال مجموعة من مقاطع الشرائح المستقيمة والحلقية. في تطبيقات الحركة الدوارة، من الممكن تثبيت العجلات بشكل ثابت وتدوير الشرائح الحلقية بالنسبة لها. يمكن أيضًا تحويل بعض أنظمة التوجيه المنحنية إلى نظام مشغل مع إضافة مكونات مثل روابط النقل وعناصر القيادة والمحركات.

تأتي حلقة العجلة التوجيهية والشرائح المستقيمة بأحجام عديدة لتلائم العجلات ذات الأحجام المختلفة وقدرات التحميل. تأتي الشرائح المستقيمة أيضًا بأطوال مختلفة وتتوفر شرائح حلقية مع أنصاف أقطار انحناء وامتدادات زاوية مختلفة. تتوفر بعض الشرائح الحلقية بمراكز مجوفة أو صلبة، وتسمى أيضًا الأقراص الحلقية. يمكن أن تشتمل خيارات الشرائح الأخرى على تكوينات مختلفة على شكل مخروطي ورفوف مدمجة للتشغيل بواسطة التروس الصغيرة.

إن تصميمات نظام المسار والحلقة المعتمدة على عجلة التوجيه تجعلها من بين أكثر الخيارات المتاحة مقاومة للتلوث والتآكل. تحتوي العجلات التوجيهية عادة على ما يكفي من التشحيم لتدوم فترة التشغيل المتوقعة، ولها أختام دائمة لتقليل فقدان التشحيم ودخول الحطام. تتميز مكونات النظام بأشكال بسيطة لا تحبس الحطام والعديد منها مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لمزيد من المقاومة للتآكل.

الحلول المنحنية التقليدية

تشمل الطرق التقليدية لاستيعاب تصميمات الدليل والمشغلات المنحنية أنظمة النقل وحلقات الدوران. نظام الحزام الناقل هو أبسط أنواع الناقلات ويحتوي عادةً على أحزمة عريضة ملفوفة حول بكرات أسطوانية في إطار. تقوم المحركات بتدوير الأسطوانات، مما يتسبب في قيام الأحزمة بنقل الحمولة الصافية فوقها. في حين أن أنظمة ناقل الحزام الأبسط يمكنها فقط نقل الحمولات في خطوط مستقيمة، يمكن إنشاء مسارات منحنية الأضلاع عن طريق تركيب ناقلات مستقيمة متعددة في سلسلة بزوايا متقابلة على طول المسار المطلوب، أو باستخدام أحزمة ذات أجزاء محورية مترابطة، مثل ناقلات الأمتعة في المطارات.

يشبه نظام ناقل الأسطوانة إصدار الحزام، باستثناء الحزام العريض الذي يتم استبداله بسلسلة من بكرات متقاربة المسافات مثبتة في نظام تأطير تم تكوينه ليتبع مسارًا منحنيًا محددًا. يمكن تشغيل أنظمة الناقلات الأسطوانية بمحركات مقترنة بالبكرات مباشرة أو عن طريق أحزمة دفع متوسطة، أو بدون طاقة، مع تحريك الحمولة عن طريق الجاذبية أو باليد.

تتكون أنظمة العربات العلوية من أنظمة مسارات منحنية مثبتة عالياً فوق الأرض، مع عربات ذات عجلات تعلق حمولتها تحتها. يمكن نقل عربات نظام الترولي العلوية يدويًا أو سحبها بواسطة سلاسل مدفوعة بمحرك تعمل على طول المسار. حلقات الدوران (وتسمى أيضًا المحامل الدوارة) هي في الأساس محامل آلية كبيرة تستخدم كميات كبيرة من عناصر التدحرج الصغيرة. وهذا يمكّنهم من الحفاظ على سعات تحميل عالية مع توفير معرفات تجويف كبيرة وسباقات رفيعة. يمكن أن تحتوي حلقات الدوران على رفوف تروس مُصنعة في سباقاتها للقيادة المباشرة.

كيف تتكدس أنظمة الحلقة والتتبع

يمكن أن توفر أنظمة الحلقات والمسارات المستندة إلى عجلة التوجيه دقة ودقة أفضل في تحديد المواقع من أنظمة النقل، وهو فرق يمكن أن يكون مهمًا في التطبيقات التي تكون فيها الحمولة الصافية هشة أو يجب تثبيتها في موضعها بشكل صارم ودقيق للمعالجة أثناء نقلها عبر النظام. تم تصميم العجلات الموجودة في أنظمة الحلقة والمسارات القائمة على العجلات التوجيهية بحيث يتم تحميلها مسبقًا بإحكام على الشريحة، مما يمنع العربة من التحرك في أي اتجاه بخلاف مسار السفر المقصود.

هذا المستوى من دقة تحديد المواقع غير ممكن عمومًا في أنظمة النقل، حيث تكون الحمولة مقيدة بشكل أساسي بالعناصر المتحركة بواسطة الجاذبية. لا توفر أنظمة النقل بالحزام والأسطوانة أي قيود أفقية ويمكن أن تتطلب قضبان توجيه جانبية لمنع الحمولة من السقوط على جوانب العناصر المتحركة. يمكن أن تتعرض الحمولة للاهتزازات المستمرة لأنها تنتقل باستمرار من بكرة أو حلقة حزام إلى أخرى، ويمكن أن تتشابك مع مكونات نظام الناقل إذا كانت ذات أشكال غير متوافقة، مما يتسبب في معدلات تدفق غير منتظمة، وتصادمات، واختناقات. تحتوي عربات نظام الترولي العلوية فقط على قيود أفقية كافية للحماية من السقوط عن المسار وتستخدم عمومًا روابط غير صلبة مثل السلاسل أو الخطافات لحمل الحمولة، مما يسمح لها بالتأرجح بحرية وربما الاصطدام بأشياء أخرى.

إن اعتماد أنظمة النقل على الجاذبية لتقييد الحمولة الصافية يحد أيضًا من المواضع المحتملة التي يمكن فيها حمل الحمولة الصافية والقدرة على تحريك الحمولة عموديًا. يجب أن تحمل أنظمة النقل بالحزام والأسطوانة حمولتها مباشرة فوق عناصرها المتحركة ولا يمكنها نقلها لأعلى أو لأسفل المنحدرات الشديدة. يجب أن تكون الحمولة الصافية لعربات نظام الترولي العلوية معلقة أسفلها مباشرةً لتحقيق الاستقرار، ولا يمكنها التحرك لأعلى أو لأسفل الأجزاء شديدة الانحدار نظرًا لأن الحمولة المعلقة يمكنها الاتصال بالمسار أو الحمولة على العربات المجاورة. ومع ذلك، في نظام الحلقة والمسار المعتمد على عجلة التوجيه، يمكن تركيب الحمولة الصافية بشكل آمن في أي موضع بالنسبة للعربة. يمكن أيضًا نقل الحمولة في أي اتجاه، بغض النظر عن الجاذبية، نظرًا لأن عجلات النقل مقيدة بقوة على الشرائح ولا تسمح إلا بالحركة على طول المسار المحدد.

يمكن أن تتطلب أنظمة الحلقات والمسارات المعتمدة على عجلة التوجيه مساحة أقل وهيكل دعم وصيانة أقل من أنظمة النقل الأخرى. مع تركيب تركيبات مناسبة، يمكن للعربات أن تحمل حمولة أوسع بكثير من نفسها. يتيح ذلك لهذه الأنظمة وهيكلها الداعم أن تكون أكثر إحكاما من أنظمة النقل بالحزام والأسطوانة، والتي يجب أن تكون عناصرها المتداول أوسع من حمولتها المقصودة. يمكن للعربات العلوية أن تحمل حمولة واسعة نسبيًا ولكنها تتطلب هياكل دعم كبيرة وقوية لأن أنظمة المسارات الخاصة بها يجب أن تكون مرتفعة بما يكفي حتى يمكن الوصول إلى حمولتها المعلقة وخالية من أي عوائق على مستوى الأرض. كما أن الحجم الكبير نسبيًا لهياكل الدعم لأنظمة النقل يجعلها الأكثر صعوبة وتكلفة في التجميع وإعادة التكوين. تعد أنظمة النقل أيضًا أكثر صعوبة في الحفاظ على نظافتها من أنظمة الحلقة وأنظمة المسار القائمة على العجلات نظرًا لأن مكوناتها أكبر وأكثر عددًا ولها أشكال معقدة تحبس الحطام بسهولة أكبر.

تعد حلقات الدوران أكثر ملاءمة من أنظمة النقل للتطبيقات التي تتطلب حركة دائرية فقط لأنها يمكن أن تكون أكثر إحكاما وخفيفة الوزن ومتوفرة في وحدات فردية مجمعة بالكامل والتي يمكن دمجها بشكل أسرع في التطبيق. كما أنها توفر دقة وسلاسة أفضل، ويمكن أن يتم تركيب حمولة عليها، مثل الأنظمة القائمة على عجلة التوجيه، ولكن لا تزال بها بعض العيوب مقارنة بالأخيرة.

في حين أن أنظمة الجنزير الدوارة وحلقات الدوران القائمة على عجلة التوجيه يمكن أن تتمتع بسهولة تجميع مماثلة، إلا أن الأولى يمكن أن تكون أسهل في الخدمة نظرًا لكون المكونات قابلة للتبديل. يتم تجميع حلقات الدوران بشكل كامل في المصنع نظرًا للتجميع الدقيق والتصنيع المطلوب للحصول على أداء سلس ودقيق. عادةً ما يجب استبدال الحلقة بأكملها في حالة فشل مكون واحد، مما يجعل من الصعب صيانتها في الميدان. نظرًا لأن حلقات الدوران تكون في بعض الأحيان هيكل التثبيت الأساسي لمكونات التطبيق، فقد يتطلب استبدال حلقة الدوران أيضًا إعادة تجميع كل شيء مثبت عليها.

بالنسبة للأنظمة الدوارة القائمة على عجلة التوجيه، يلزم استبدال المكونات التالفة فقط لأن تصميمها الملائم المشترك يسمح بتجميع المكونات الفردية واستخدامها في أي نظام متوافق، وليس فقط وحدة معينة مناسبة ومتطابقة مثل حلقات الدوران. من الممكن أيضًا في بعض التطبيقات استبدال المكونات التالفة في أنظمة المسار المعتمدة على عجلة التوجيه دون تفكيك أي مكونات أخرى.

يمكن أن توفر حلقات الدوران صلابة وسلاسة أفضل من أنظمة النقل، ولكنها بشكل عام لا يتم تحميلها مسبقًا. يعد التحميل المسبق للعناصر المتدحرجة للحصول على صلابة ونعومة أفضل أمرًا شائعًا في محامل الماكينات الأصغر حجمًا، ولكنه نادر في حلقات الدوران نظرًا لأن المكونات الكبيرة يصعب معالجتها بدقة ويتأثر شكلها وملاءمتها بشكل أكبر بالعوامل الخارجية. من المرجح أن تؤثر عيوب التصنيع الصغيرة، أو تشوه المكونات بسبب الأحمال الخارجية أو أسطح التثبيت غير المستوية، أو التمدد الحراري غير المتساوي بسبب الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة بين المكونات على التحميل المسبق في المحامل الأكبر مثل حلقات الدوران.

يمكن أن تؤدي تغييرات التحميل المسبق إلى خلوص المكونات الداخلية، مما يقلل من صلابة النظام، أو التداخل العالي الذي يجعل التدوير أكثر صعوبة ويؤدي إلى تلف المكونات. يعتمد مستوى التحميل المسبق لحلقة الدوران على أبعاد المكونات الداخلية ولا يمكن تعديله بعد التجميع. يمكن للعوامل الخارجية مثل أسطح التركيب غير المستوية والتمدد الحراري أن تغير أيضًا التحميل المسبق في الأنظمة الدوارة القائمة على عجلة التوجيه. ومع ذلك، فهي أقل مشكلة نظرًا لأنه يتم تعيين التحميل المسبق أثناء التجميع في أحد التطبيقات ويمكن تعديله بسهولة بعد ذلك.

يمكن أن تتمتع الشرائح الحلقية المعتمدة على عجلة التوجيه بميزة حجم كبيرة مقارنة بحلقات الدوران في التطبيقات التي تتطلب أقل من 360 درجة من الحركة. يجب أن تكون حلقات الدوران دائرية بالكامل لتوفير دوائر حركة كاملة لعناصرها الدوارة، حتى لو كان التطبيق يتطلب حركة أقل بكثير من 360 درجة. في الأنظمة الدوارة القائمة على عجلة التوجيه، يجب أن يكون طول قوس شريحة الشريحة الحلقية طويلًا بما يكفي فقط لدعم جميع عجلات التوجيه (والتي يمكن أن يصل عددها إلى ثلاث عجلات) طوال قوس السفر الكامل.

يمكن أن يكون تصميم أنظمة التوجيه أو المحركات المنحنية أكثر صعوبة من تصميم الأنظمة الخطية. ومع ذلك، فإن تثبيت مثل هذه الأنظمة يمكن أن يحسن نقل الحمولة والتعامل مع البساطة والكفاءة. يمكن لأنظمة الحلقة والمسار القائمة على عجلة التوجيه تبسيط عملية التصميم والتفوق على الأنواع الأخرى من أنظمة التوجيه والمشغلات غير الخطية.