انتهى زمن اضطرار مصممي وبناة الآلات للاختيار بين بناء نظام خطي خاص بهم من الصفر أو الاكتفاء بمجموعة محدودة من الأنظمة الجاهزة التي لم تكن في أغلب الأحيان مناسبة تمامًا لتطبيقاتهم. تقدم الشركات المصنعة اليوم أنظمة تعتمد على مجموعة متنوعة من آليات الدفع - كالمسامير الكروية، والأحزمة، والتروس المسننة، والمحركات الخطية، والأنظمة الهوائية - مع خيارات متعددة للتوجيه والهيكل لتناسب أي تطبيق أو بيئة أو قيود مكانية تقريبًا. لم يعد التحدي الذي يواجه المهندسين اليوم يكمن في إيجاد نظام يلبي احتياجاتهم، بل في اختيار الحل الأمثل من بين مجموعة واسعة من التكوينات المتاحة.

تم ابتكار العديد من الأدوات المساعدة لتسهيل عملية الاختيار هذه. عادةً ما تتخذ هذه الأدوات شكل جدول يُظهر معايير التطبيق الرئيسية مقابل نوع النظام، مع رموز لتقييم مدى ملاءمة كل نظام لكل معيار. ورغم أن هذا التصميم يوفر مرجعًا بصريًا سريعًا، إلا أنه يُغفل بعض الجوانب الدقيقة لقدرات كل نظام ونقاط ضعفه. في محاولة للتعمق أكثر، يُلقي المخطط التالي نظرة على نقاط القوة والقيود الخاصة بأكثر أنواع الأنظمة الخطية المُجمّعة مسبقًا شيوعًا.

【أنظمة تعمل بالسيور】

تُعرف أنظمة نقل الحركة بالسيور بقدرتها على قطع مسافات طويلة. كما أنها قادرة على تحقيق سرعات عالية، نظرًا لعدم استخدام آليات نقل الحركة بالسيور عناصر إعادة تدوير. عند اقترانها بموجهات غير مُعاد تدويرها، مثل بكرات الكامات أو العجلات، يمكن للسيور عادةً أن تصل إلى سرعات تصل إلى 10 أمتار في الثانية. تُعد أنظمة نقل الحركة بالسيور مناسبة تمامًا للبيئات القاسية، لعدم وجود عناصر دوارة قابلة للتلف بسبب الحطام، ولأن مادة سير البولي يوريثان تتحمل معظم أنواع التلوث الكيميائي الشائعة.

تتمثل العيوب الرئيسية لأنظمة النقل بالسيور في تمدد هذه السيور. فحتى السيور المدعمة بالفولاذ، والتي يستخدمها معظم مصنعي هذه الأنظمة، ستتعرض في النهاية لبعض التمدد، مما يقلل من دقة التكرار ودقة الحركة. كما تتميز أنظمة النقل بالسيور برنين أعلى من أنواع النقل الأخرى، وذلك بسبب مرونة السير. ورغم أن ضبط نظام النقل بشكل صحيح يمكن أن يعوض هذا العيب، إلا أن التطبيقات ذات معدلات التسارع والتباطؤ العالية و/أو الأحمال الثقيلة قد تشهد أوقات استقرار غير مرغوب فيها.

【أنظمة تعمل ببراغي كروية】

تُعدّ أنظمة الدفع اللولبية الكروية الخيار الأمثل في التطبيقات التي تتطلب أحمال دفع عالية ودقة تحديد مواقع فائقة، وذلك لأسباب وجيهة. فبفضل الصواميل المُحمّلة مسبقًا، توفر هذه الأنظمة حركةً خالية من الارتداد، ما يُتيح دقةً عاليةً جدًا في تحديد المواقع وقابليةً للتكرار. كما أن أطوال اللولب التي تتراوح من 2 مم إلى أكثر من 40 مم، تُمكّن هذه الأنظمة من تلبية نطاق واسع من متطلبات السرعة، وتمنع الدوران العكسي في التطبيقات الرأسية.

يُعد طول مسار الحركة القيد الأساسي لأنظمة الدفع بالبراغي الكروية. فمع ازدياد طول البرغي، تقل السرعة المسموح بها، وذلك بسبب ميل البرغي إلى الانحناء تحت وزنه والتعرض للاهتزاز.

【أنظمة التروس المسننة】

تُنتج أنظمة التروس المسننة قوى دفع عالية، ويمكنها القيام بذلك بأطوال حركة غير محدودة تقريبًا. كما يسمح تصميمها باستخدام عربات متعددة على النظام نفسه، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تتطلب حركة العربات بشكل مستقل، مثل أنظمة الرافعات الجسرية الكبيرة في صناعات التعبئة والتغليف والسيارات.

على الرغم من توفر أنظمة التروس المسننة عالية الجودة ومنخفضة الارتداد، إلا أنها عمومًا تتميز بدقة تحديد المواقع أقل من خيارات الدفع الأخرى. وبحسب شكل أسنان التروس وجودة التصنيع، قد تُصدر أنظمة التروس المسننة مستوى ضوضاء مرتفعًا مقارنةً بالأنظمة الخطية الأخرى.

【أنظمة تعمل بمحركات خطية】

بعد أن كانت تُعتبر تقليديًا باهظة الثمن بالنسبة لمعظم التطبيقات، تُستخدم المحركات الخطية الآن في مهام تحديد المواقع والمناولة في صناعات مثل التعبئة والتغليف والتجميع. وقد ساهم انخفاض التكاليف في هذا التوجه، ولكن بالنسبة للمهندسين، تكمن الميزات الجذابة للمحركات الخطية في قدرتها على العمل بسرعات عالية، ودقة عالية في تحديد المواقع، ومتطلبات صيانة منخفضة. كما توفر المحركات الخطية، مثل أنظمة التروس المسننة، إمكانية دمج عربات متعددة ومستقلة في نظام واحد.

نظراً لعدم احتوائها على مكونات ميكانيكية تمنع سقوط الحمل في حالة انقطاع الطاقة، لا يُنصح عموماً باستخدام المحركات الخطية في التطبيقات الرأسية. كما أن تصميمها المفتوح، بالإضافة إلى وجود مغناطيسات قوية، يجعلها عرضة للتلوث والحطام، وخاصة رقائق وبرادة المعادن.

【أنظمة تعمل بالهواء المضغوط】

عندما يكون الهواء هو مصدر نقل الطاقة المفضل، تُعدّ الأنظمة الخطية الهوائية الخيار الأمثل. وللحركة البسيطة من نقطة إلى أخرى، تُعتبر الأنظمة التي تعمل بالهواء المضغوط الخيار الأنسب من حيث التكلفة وسهولة التركيب. تُغلّف معظم الأنظمة الخطية الهوائية بغلاف من الألومنيوم، مما يسمح بتركيب مخمدات طرفية وأغطية واقية.

تتميز الأنظمة الهوائية بأقل دقة وصلابة من الأنواع التي تمت مناقشتها هنا، ولكن عيبها الرئيسي هو عدم القدرة على التوقف عند المواضع الوسيطة.

【نصائح مهمة】

بغض النظر عن تطبيقك، عند النظر في خيارات الأنظمة الخطية المُجمّعة مسبقًا، ابدأ بالمعايير الأربعة الأساسية للتطبيق: الشوط، والحمل، والسرعة، والدقة. بمجرد تحديد حجم وأهمية هذه المعايير، يمكن لمعايير أخرى، مثل الضوضاء، والصلابة، والعوامل البيئية، أن تساعد في تضييق نطاق الخيارات وجعل عملية تحديد الحجم النهائي واختيار النظام أقل استهلاكًا للوقت.