الدقة والتكرارية، السعة، طول الرحلة، الاستخدام، البيئة المحيطة، التوقيت، الاتجاه، المعدلات.

إليك بعض النصائح حول كيفية تحديد حجم المشغل الذي يعمل بمحرك خطي بشكل صحيح باستخدام الاختصار ACTUATOR - وهو اختصار للدقة، والسعة، وطول الحركة، والاستخدام، والبيئة المحيطة، والتوقيت، والاتجاه، والمعدلات - لتذكر جميع المعلمات الرئيسية

قد يبدو اختيار المحرك المناسب لتطبيق معين مهمة سهلة. مع ذلك، يتطلب اختيار محرك موثوق أكثر مما يدركه بعض المهندسين ومكاملين الأنظمة. غالبًا ما ينتج ضعف أداء المحركات عن أخطاء أساسية في المواصفات.

وللحصول على حركة خطية موثوقة وقابلة للتكرار، يتمثل الهدف في تلبية متطلبات محددة لإعداد مشغل عالي الجودة مع أربعة أنظمة فرعية:

1. نظام هيكلي قادر على تثبيت جميع مكونات المشغل بدقة في حيز مادي، ويوفر طريقة لتثبيت المشغل في مكان عمله.

2. محول حركة دورانية إلى خطية يتكون من مجموعة نقل حركة من مكونات فردية

3. عنصر تآكل خطي لتوجيه العربة بدقة في خط مستقيم بأقل احتكاك وأقصى قدرة تحمل وعمر افتراضي

4. عربة متحركة تثبت قطعة العمل أو الملقط أو الكاميرا أو العدسات أو أي حمولة أخرى بشكل آمن

الهدف الأول للتصميم:

الدقة والتكرارية

ما لم يُخصّص مهندس التصميم الوقت الكافي لتحديد متطلبات الحركة التي يجب أن يُقدّمها المُشغّل، فمن المُرجّح أن يُبالغ في تحديد المواصفات أو يدفع ثمنًا باهظًا للنظام. ويزداد هذا الأمر وضوحًا في حال وجود أي سوء فهم للفرق بين الدقة والتكرارية. ففي مُعظم تطبيقات المُشغّلات، تُعدّ التكرارية أهم من الدقة المُطلقة.

يمكن أن تكون قابلية التكرار أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه، لذا فهي تقيس قدرة النظام على الحصول على موقع التحكم عند الاقتراب منه من نفس الاتجاه أو من أي اتجاه. المواصفتان الرئيسيتان اللتان تؤثران على الدقة هما مدى الحركة وتحديد الموقع. من الشائع تحديد الدقة بوحدات الميكرون أو أجزاء من الألف من البوصة.

على سبيل المثال، تخيل روبوتًا مزودًا بذراع قابضة مثبتة على محرك خطي. يحرك المحرك الروبوت إلى أوضاع مختلفة ليتمكن الذراع القابضة من الإمساك بالصناديق ووضعها على المنصات. يجب أن تكون هذه الحركة قابلة للتكرار ودقيقة إلى حد معقول لتحريك الروبوت إلى الموضع المطلوب، مع العلم أن الدقة المتناهية ليست ضرورية. كقاعدة عامة، يُعد تكرار تحديد الموضع بدقة ± 50 ميكرومتر مقبولًا تمامًا في معظم عمليات التعبئة والتغليف النهائية التي تستخدم المحركات. أما بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب تحديدًا أكثر دقة للموضع، فيُنصح بإضافة مشفر خطي.

الهدف الثاني للتصميم:

سعة

فكّر في الأحمال والعزوم والقوى التي سيحتاج المشغل إلى تحمّلها. وتشمل هذه:

• الحمل الساكن

• الحمل الديناميكي

• عزم الانحناء

• قوة الدفع

بغض النظر عن التصميم، يؤثر التركيب الداخلي للمشغل بشكل مباشر على قدرة التحميل. بعض الشركات المصنعة تصمم وتصنع مشغلات لتحمل أحمالًا ثقيلة بسرعات عالية، بينما يصمم البعض الآخر مشغلات لتحمل أحمالًا خفيفة بسرعات عالية. معرفة تفاصيل التطبيق أمر بالغ الأهمية لاختيار التصميم المناسب. نصيحة: عند مقارنة المشغلات، انتبه لوحدات القياس المذكورة أعلاه (الوحدات الدولية، أو الأمريكية، أو الإمبراطورية) لإجراء مقارنة عادلة.

تتميز المحركات الصناعية بصلابة عالية وتتحمل أقصى قدرة تحميل في خمس من أصل ست درجات من الحرية - وتسمح بحركة منخفضة الاحتكاك في المحور السادس.

الهدف الثالث من التصميم:

طول الرحلة

شوط المحرك، الذي يُقاس بالملليمترات أو البوصات، هو المسافة التي يجب أن يتحركها المحرك. مع ذلك، يجب أن تشمل الحركة الكلية شوط أمان، يُعرف أيضًا بمسافة التوقف التام. ميّز بدقة بين الشوط والطول الكلي. نصيحة: خلال هذه الخطوة، حدد أيضًا الحجم أو المساحة الكلية التي يجب أن يتناسب معها النظام.

الهدف الرابع من التصميم:

الاستخدام

يُعبّر عن عامل الاستخدام (المعروف أيضًا بدورة التشغيل) عادةً بالدورات في الدقيقة. أما العمر الافتراضي فهو عدد الساعات أو السنوات أو الدورات أو المسافة الخطية التي يجب أن يقطعها المشغل. بعبارة أخرى، يحدد هذا المعيار عدد مرات تشغيل المشغل ومدة عمره الافتراضي. يجب مراعاة تفاصيل التطبيق (بما في ذلك نمط الحركة، وزمن الدورة، وزمن التوقف) بالإضافة إلى متطلبات العمر الافتراضي. استفسر من المورّد عن جداول الصيانة أيضًا؛ فبعض المشغلات لا تحتاج إلى إعادة تشحيم إلا بعد 20,000 كيلومتر، بينما يحتاج البعض الآخر إلى صيانة أكثر تكرارًا.

الهدف الخامس من التصميم:

البيئة المحيطة

تشكل ظروف التشغيل المحيطة بالمشغل مجتمعة البيئة المحيطة:

• نطاق درجة حرارة التشغيل

• نطاق الرطوبة النسبية

• نوع وكمية جزيئات الملوثات

• وجود سوائل أو مواد كيميائية أكالة

• متطلبات التنظيف أو الغسل الدوري

ضع هذه العوامل في اعتبارك، ولاحظ أن البيئات القاسية أو الصعبة قد تتطلب استخدام موانع تسرب وأغطية خاصة لحماية الأجزاء المتحركة للمشغل من الرطوبة والغبار والملوثات الأخرى. إذا كان هذا الأمر يثير قلقك، فاسأل المورد عما إذا كانت هذه الموانع متوفرة.

الهدف السادس من التصميم:

توقيت

كثيرًا ما يتجاهل مهندسو التصميم، ومُكاملِي الأنظمة، ومصنّعو المعدات الأصلية، والمستخدمون النهائيون الجداول الزمنية للمشاريع عند تحديد مواصفات المُشغِّل، لا سيما في البداية. مع أن مواصفات الأداء الأخرى تستحق اهتمامًا دقيقًا، إلا أنه يجب مراعاة قيود الوقت والميزانية. لا تغفل عن المواعيد النهائية للمشروع ككل، وطلبات عروض الأسعار، وجداول النماذج الأولية والإنتاج، لأن تجاهل هذه الأمور قد يُهدر الوقت والجهد لاحقًا. لا شيء أسوأ من العثور على المُشغِّل المثالي ثم اكتشاف أنه لا يتناسب مع قيود الوقت والميزانية للمشروع.

الهدف السابع من التصميم:

توجيه

يعتمد اختيار المشغل المناسب أيضًا على كيفية تركيبه في المساحة الهندسية المتاحة. وهذا يحدد اتجاه الحمل والقوة. هل ستكون العربة متجهة للأعلى أم للأسفل في الوضع الأفقي؟ كما يمكن تركيبها في الوضع الرأسي أو المائل حسب حجم النظام وهندسة التطبيق. يؤثر كل اتجاه على حسابات القوة التي تحدد في النهاية قدرة المشغل على تحمل حمل معين. تجدر الإشارة إلى أن الأنظمة متعددة المحاور تحتاج إلى دعامات وألواح عرضية خاصة لربط المشغلات بإحكام وتقليل عدم المحاذاة والاهتزاز.

الهدف الثامن من التصميم:

الأسعار

لاختيار أفضل مشغل لتطبيق معين، حدد خصائص الحركة المستهدفة. يشمل ذلك سرعة الحركة ومعدلات التسارع والتباطؤ المطلوبة. في حين أن بعض المشغلات الصناعية قادرة على تحمل أحمال عالية بسرعات تصل إلى 5 أمتار/ثانية، فإن البعض الآخر محدود السرعة وقدرات التحميل. لذا، اختر المشغل المناسب للمهمة المطلوبة.