يؤثر اختيار المكونات وتصميم الآلة على دقة النظام وقابليته للتكرار.

قبل أن نجيب على هذا السؤال، دعونا نحدد الدقة والتكرارية للأنظمة الخطية.

【دقة】

في الحركة الخطية، توجد فئتان رئيسيتان للدقة: دقة تحديد الموقع ودقة الحركة. تحدد دقة تحديد الموقع الفرق بين الموقع المستهدف للنظام والموقع الفعلي الذي وصل إليه. أما دقة الحركة فتحدد الأخطاء التي تحدث أثناء الحركة، أي هل يتحرك النظام في خط مستقيم، أم أنه يتحرك للأعلى والأسفل أو من جانب إلى آخر أثناء حركته؟

تُقاس الدقة نسبةً إلى قيمة مرجعية "حقيقية" أو مقبولة. بالنسبة لدقة تحديد الموقع، تكون القيمة المرجعية هي الموقع المستهدف. أما بالنسبة لدقة الحركة، فتكون القيمة المرجعية هي مستوى حركة محدد في كلٍ من الاتجاه الرأسي (أي استواء الحركة) والاتجاه الأفقي (أي استقامة الحركة). تجدر الإشارة إلى أن الدقة تتعلق بمدى قرب الوصول إلى الموقع المستهدف عند الاقتراب من أي اتجاه.

【إمكانية التكرار】

تُعرّف قابلية التكرار مدى دقة عودة النظام إلى نفس الموضع عبر محاولات متعددة. ويمكن تحديد قابلية التكرار إما كخاصية أحادية الاتجاه، أي أن التحديد يكون صحيحًا عند الاقتراب من الموضع من نفس الاتجاه، أو كخاصية ثنائية الاتجاه، أي أن التحديد يكون صحيحًا عند الاقتراب من الموضع من أي اتجاه.

السؤال: "أقوم بتصميم نظام حركة خطية جديد. هل يجب أن أصممه بدقة عالية أم بتكرارية عالية؟ أم كليهما؟"

تتكون الأنظمة الخطية من أربعة مكونات أساسية: القاعدة أو هيكل التثبيت، والدليل الخطي (أو الأدلة)، وآلية التشغيل، والمحرك. ويؤدي كل مكون من هذه المكونات دورًا في دقة النظام وقابليته للتكرار. كما تؤثر المكونات الثانوية، مثل الوصلات والموصلات ولوحات التثبيت والمستشعرات وأجهزة التغذية الراجعة، على أداء النظام. وحتى العوامل التي يصعب التحكم بها، مثل تقلبات درجة الحرارة واهتزازات الآلة، تؤثر على دقة النظام وقابليته للتكرار.

عند العمل على تحقيق أقصى دقة في تحديد المواقع، ينبغي التركيز عادةً على آلية الحركة. تُعتبر براغي الكرات الخيار الأمثل لتحقيق دقة عالية في تحديد المواقع، والتي تُحدد من خلال تصنيفات خطأ التوجيه أو درجة التفاوت. مع ذلك، فإن براغي التوجيه المزودة بصواميل مُحمّلة مسبقًا وأنظمة التروس المسننة عالية الدقة قادرة أيضًا على توفير دقة عالية في تحديد المواقع. قد يؤدي انثناء النظام واهتزازه إلى تدهور دقة تحديد المواقع، لذا فإن صلابة هيكل التثبيت، والدليل الخطي، والوصلات بين المكونات تُعدّ مهمة أيضًا للأنظمة التي تتطلب دقة عالية في تحديد المواقع.

على النقيض من ذلك، تعتمد دقة حركة النظام بشكل شبه كامل على هيكل التثبيت ونظام التوجيه الخطي. تُصنّف معظم الموجهات الخطية الدائرية حسب فئة الدقة، التي تحدد أقصى انحرافات في الارتفاع والتوازي والاستقامة أثناء الحركة. لكن دقة الموجه الخطي تعتمد كليًا على دقة السطح المُثبّت عليه، لذا يُعدّ هيكل التثبيت عاملًا مهمًا. إن تثبيت موجه خطي عالي الدقة على قاعدة غير مصقولة أو على مقطع ألومنيوم مقذوف يُقلّل من دقة حركة الموجه.

تعتمد دقة تكرار النظام الخطي بشكل أساسي على آلية القيادة، أي دقة لولب القيادة، وانحراف خطوة الأسنان، وأقصى تمدد للحزام، أو الخلوص في نظام الترس والجريدة المسننة. وأفضل طريقة لتحسين دقة التكرار هي إزالة الخلوص في آلية القيادة. غالبًا ما تُصمم براغي الكرات مع تحميل مسبق لإزالة الخلوص، كما أن العديد من تصميمات براغي القيادة توفر خلوصًا معدومًا. يوجد في أنظمة الترس والجريدة المسننة خلوص بطبيعته بين أسنان الترس المسنن والترس المخروطي، ولكن تصميمات الترس المخروطي المزدوج والترس المخروطي المنفصل تُزيل هذا الخلوص.

إذا تعرض النظام لتقلبات كبيرة في درجة الحرارة، فإن تمدد وانكماش المكونات نتيجة التأثيرات الحرارية قد يقلل من دقة تكرار النظام. وعلى عكس دقة تحديد المواقع أو دقة الحركة، لا يمكن تحسين دقة تكرار النظام من خلال التغذية الراجعة والتحكم. والطريقة الوحيدة لتحسين دقة تكرار النظام الخطي هي استخدام محرك ذي دقة تكرار أعلى.

يعتمد تحديد ما إذا كان ينبغي على المصمم أو المهندس التركيز أكثر على الدقة أو التكرارية على نوع التطبيق. ففي تطبيقات تحديد المواقع، مثل عمليات الالتقاط والوضع أو التجميع، غالبًا ما تكون دقة الموقع والتكرارية هما العاملان الأكثر أهمية. أما في تطبيقات مثل التوزيع أو القطع أو اللحام، حيث يكون توحيد العملية ودقتها أثناء الحركة أمرًا بالغ الأهمية، فينبغي أن تكون دقة الحركة هي محور التركيز الأساسي.