إذا كنت تعمل في مجال تصنيع الآلات، فمن المحتمل أنك تتعامل مع المحركات ووحدات تحديد المواقع يوميًا. ولكن هل تحصل حقًا على أفضل أداء أو أقل تكلفة امتلاك من هذه الأجهزة الحركية؟ قد لا تكون الإجابة كما تتوقع.

كثيراً ما ينظر المهندسون إلى المنصات أو المحركات كمجرد عنصر آخر في قائمة المواد. طالما أن جهاز الحركة يفي ظاهرياً بمتطلبات تحديد الموضع والقوة والحمولة والسرعة والتكلفة المطلوبة، فهو جاهز للاستخدام.

مع متطلبات الحركة البسيطة، قد يُحقق هذا النهج في اختيار المنصة أو المُشغّل نتائج مقبولة. مع ذلك، ستستفيد الآلات ذات متطلبات الحركة الميكانيكية المعقدة من استراتيجية تصميم الحركة المُدمجة. فبدلاً من مجموعة من المكونات الكهروميكانيكية، التي قد تعمل معًا أو لا، تعمل أنظمة الحركة المُدمجة كأنظمة فرعية حقيقية للآلة، سهلة التركيب والتشغيل.

صُممت أنظمة الحركة المدمجة لتلائم حيزًا ماديًا محددًا مسبقًا على الآلة، وتتصل بنظام التحكم في الحركة الخاص بها، لتكون جاهزة لتلقي الأوامر من واجهة حاسوبية رئيسية، أو بطاقة تحكم، أو وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC). في أبسط صورها، قد تتكون أنظمة الحركة المدمجة من منصة أو مشغل مزود بموصلات لتسهيل عملية التركيب. أما في أكثر صورها تعقيدًا، فتمتد هذه الأنظمة الفرعية للحركة من نقطة التوصيل إلى الحمولة. فهي لا تشمل جهاز الحركة نفسه فحسب، بل تشمل أيضًا كل ما يحمله.

بالمقارنة مع نهج تحريك الآلات مكونًا تلو الآخر، فإن الحركة المدمجة توفر بعض المزايا المقنعة:

الأداء الميكانيكي

حتى عند استخدام نفس المنصة أو المحرك، تتفوق أنظمة الحركة المدمجة عادةً على أنظمة الحركة المُصنّعة من مكونات منفصلة. ويعود السبب في ذلك إلى الخبرة في التطبيق والتجميع. يمتلك مورد أنظمة الحركة المدمجة الجيد سنوات من الخبرة في حلّ مشاكل تحديد المواقع المعقدة، ومجموعة من وحدات بناء الحركة المُثبتة التي يمكن تخصيصها للمهمة المطلوبة. كما يمتلك فهمًا دقيقًا لكيفية تأثير ديناميكيات المنصة، وبنية التحكم في الحركة، وبيئة التشغيل على متطلبات تحديد المواقع.

أما بالنسبة للتجميع، فإن العديد من مصنعي الآلات يفتقرون إلى الفنيين المهرة والتجهيزات المتخصصة ومقاييس التداخل الليزرية وأنظمة القياس الأخرى اللازمة لمحاذاة المراحل متعددة المحاور الأكثر دقة - والتي غالبًا ما يكون لها تفاوتات محاذاة من محور إلى آخر تُقاس بالميكرونات.

خبرة في مجال الضوابط

قد تُزوَّد أنظمة الحركة المدمجة بوحدات تحكم في الحركة أو لا، وذلك حسب متطلبات العميل. ولكن يجب أن تكون استراتيجية التحكم جزءًا لا يتجزأ من معادلة الحركة المدمجة. يمتلك مورد أنظمة الحركة المدمجة الجيد معرفة واسعة بكيفية تفاعل منصات التحكم في الحركة المختلفة وقدراتها الحركية مع أنظمة الحركة الميكانيكية. تُمكّننا هذه المعرفة من توسيع نطاق الإمكانيات الديناميكية، مثل نسب عدم تطابق القصور الذاتي المقبولة.

مصداقية

عند تشغيل نظام حركة جديد، تنشأ بعض المشاكل الشائعة نتيجة تعطل بعض المكونات، التي تبدو بسيطة، عن العمل بشكل صحيح، أو عن عدم توافقها مع بعضها البعض. على سبيل المثال، قد يتسبب موصل معيب واحد أو سلك خاطئ في توقف حتى أفضل منصات الحركة عن العمل. تتجنب أنظمة الحركة المدمجة هذا النوع من الأعطال لأنها تُجمّع وتُختبر كنظام متكامل قبل دمجها في آلة الإنتاج. أما في أنظمة الحركة المكونة من مكونات منفصلة، ​​فقد لا تُكتشف الأعطال الصغيرة وعدم التوافق إلا بعد اكتمال تجميع آلة الإنتاج.

خفض التكاليف

تُكلّف أنظمة الحركة المدمجة عادةً ما بين 25% و50% أقل من نظيراتها القائمة على المكونات. ويعود جزء من هذا التوفير إلى إمكانية تقليل عدد الأجزاء، على سبيل المثال، من خلال تصميم الأقواس والموصلات والمكونات الأخرى. ويمكن أن يرتفع هذا التوفير إلى أكثر من 50% عند احتساب جميع تكاليف التصنيع والتركيب الخفية المرتبطة ببناء نظام الحركة وتركيبه، والتي تشمل تكاليف هندسة التصميم، والمخزون، ووقت طرح المنتج في السوق، وغيرها.

يمكن للعديد من التطبيقات الاستفادة من مزايا الحركة المدمجة. وقد طبقنا هذا النهج على عشرات من آلات أشباه الموصلات، وآلات المعالجة الرطبة، وآلات القطع بالليزر، وآلات التغليف، وآلات أتمتة المختبرات.

التكاليف الخفية لأنظمة الحركة

تتضمن أنظمة الحركة المبنية على المكونات عددًا من التكاليف الخفية التي يمكن التخلص منها من خلال نهج الحركة المدمجة، بما في ذلك:

1. تكاليف وقت الوصول إلى السوق. يمكن لأنظمة الحركة المدمجة، التي تدعم بطبيعتها الهندسة المتزامنة، أن تقلل أسابيع أو حتى شهورًا من وقت تطوير آلة معقدة.
2. تكاليف إدارة البرامج والإنتاج والمواد. يتم شحن أنظمة الحركة المدمجة كعنصر واحد في قائمة المواد، مما يلغي الحاجة إلى طلب مئات الأجزاء وتخزينها وتجميعها.
3. تكاليف الإنتاج. تتطلب أنظمة الحركة الدقيقة فنيي تجميع مهرة ومعدات إنتاج متخصصة يصعب تبرير تكلفتها عند استخدام أقل من طاقتها الإنتاجية الكاملة.
4. الضمان وتكاليف الأعطال. يضمن مورد أنظمة الحركة المدمجة الجيد أنظمته ضد الأعطال ويتحمل مسؤولية عمله، مما يقلل من مخاطر الشركة المصنعة الأصلية.

تتمتع هذه الآلة غير التقليدية للتحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) بجميع سمات تطبيق الحركة المدمجة المثالي. وقد تطلبت ما يلي:

1. كل من التحكم والخبرة الميكانيكية.تطلّب دمج النظام الميكانيكي مع أجهزة التحكم والمضخمات التي تدعم الحركة المعقدة للحركة القطبية اتباع نهجٍ شاملٍ وإجراء اختباراتٍ مكثفةٍ لعدة أشهر. كما كان علينا تطوير مجموعةٍ من تقنيات وأدوات المحاذاة لبناء نظام التحكم الرقمي الحاسوبي الجديد هذا.

2. تصميم صغير الحجم، سهل التركيب.كانت المساحة محدودة للغاية في هذه الآلة CNC صغيرة الحجم. سمح لنا تصميم وحدة المؤازرة الدوارة، الذي يتميز بفتحة كبيرة غير مسدودة، باستخدام المساحة المتاحة بكفاءة. سهّلت الفتحات التي يبلغ قطرها 100 مم توصيل مصدر الهواء مباشرةً إلى المغزل، وتثبيت مؤشر المواد على جانب قطعة العمل، وإجراء جميع توصيلات الطاقة اللازمة.

3. ضبط التكاليف.من الجوانب المميزة لهذا النظام الحركي المدمج بساطته، إذ لا يتجاوز تعقيده الحد اللازم. فقد كان الشرط الوظيفي الرئيسي هو جودة سطح المنتج، وليس دقة تحديد المواقع. بل إن متطلبات تحديد المواقع متواضعة للغاية، على الأقل وفقًا لمعاييرنا. لذا، تمكّنا من الاستغناء عن أجهزة التشفير ذات القراءة المباشرة وتشغيل النظام بأكمله في وضع الحلقة المفتوحة، مما وفّر على عميلنا آلاف الدولارات لكل آلة.

البدء باستخدام تقنية الحركة المضمنة

قد يبدو الانتقال من أنظمة الحركة المكونة من عنصر إلى أنظمة الحركة المدمجة بمثابة قفزة في المجهول. ففي نهاية المطاف، ستستعين بمورد خارجي للتحكم في الحركة.

إذا اخترت المورد المناسب، فإن الاستعانة بمصادر خارجية ستؤتي ثمارها من خلال تحسين الأداء والموثوقية. كما ستنخفض التكاليف أيضاً، حيث ستصل أنظمة الحركة الفرعية إلى مصنعك بعد اختبارها بالكامل، مع ضمانها، وجاهزة للتركيب في آلتك.