تطبيق فعال من حيث التكلفة لتصميمك الخاص.

على الرغم من استخدام المحركات الخطية عديمة الحديد في تطبيقات أشباه الموصلات والإلكترونيات لأكثر من عقد، لا يزال العديد من المصممين ومصنعي المعدات الأصلية ينظرون إليها على أنها منتجات متخصصة. إلا أن هذه النظرة، التي تعتبر المحركات الخطية حلاً مكلفاً لتطبيقات فريدة، تتغير تدريجياً، حيث تتبناها المزيد من الصناعات كبديل للبراغي الكروية في تطبيقات التعبئة والتغليف والتجميع وتحميل الأجزاء. ومع انخفاض تكلفة تقنية المحركات الخطية خلال العقد الماضي، يجب أن يراعي الاختيار بين المحرك الخطي والبرغي الكروي متطلبات أداء التطبيق والتكلفة الإجمالية للملكية طوال عمر الآلة أو النظام. فيما يلي بعض المعايير الرئيسية التي يجب مراعاتها عند المقارنة والاختيار بين البراغي الكروية والمحركات الخطية.

مجالات تفوق المحركات الخطية

المحرك الخطي هو في الأساس محرك مؤازر "غير ملفوف"، حيث يصبح الدوار المزود بمغناطيسات دائمة الجزء الثابت (ويُسمى أيضًا الجزء الثانوي)، بينما يصبح الجزء الثابت الجزء المتحرك (ويُسمى أيضًا الجزء الأساسي أو المُحرك)، مع ملفات مغلفة بالإيبوكسي. تتمثل الميزة الأبرز للمحركات الخطية في عدم وجود أجزاء متحركة، مما يُمكّنها من تحقيق دقة وتكرارية أعلى بكثير في تحديد المواقع مقارنةً بالبراغي الكروية. يُوفر المُشفّر ميزة أخرى في دقة تحديد المواقع. فبينما تستخدم البراغي الكروية عادةً مُشفّرًا دوارًا مُثبتًا على المحرك لتغذية الموقع، تستخدم المحركات الخطية مقياسًا خطيًا مغناطيسيًا أو بصريًا لتغذية الموقع. يقيس المقياس الخطي الموضع عند الحمل، مما يُعطي قراءة أكثر دقة للموضع الفعلي. في التطبيقات عالية الدقة، يُمكن أن تُحدث هذه الدقة العالية في تغذية الموقع فرقًا بين قطعة تُطابق المواصفات وقطعة أخرى تتطلب إعادة تصنيع أو تُعتبر خردة.

محرك خطي دوار

في مقال سابق، ناقشنا المفاضلة بين السرعة ومسافة الحركة في تطبيقات براغي الكرات. وهذا مجال آخر تتفوق فيه المحركات الخطية. فمسافة الحركة المسموح بها للمحركات الخطية غير محدودة نظريًا، حيث تحدد مكونات النظام الأخرى - كالمحامل الخطية، وإدارة الكابلات، وأجهزة التشفير - أقصى مسافة حركة. وبالمثل، فإن السرعة القصوى والتسارع الأقصى للمحركات الخطية أعلى بكثير من براغي الكرات، حيث تصل المعدلات النموذجية إلى سرعة 10 م/ث وتسارع 10 جم، شريطة أن تكون مكونات النظام الأخرى مصممة بشكل صحيح لتلبية هذه المواصفات. وعلى الرغم من القيود التي تفرضها مكونات النظام الأخرى، لا تزال المحركات الخطية تتفوق على براغي الكرات في التطبيقات التي تتطلب كلاً من مسافة حركة طويلة وسرعة عالية. كما أنها تتميز بإمكانية تشغيل عربات (أساسية) مستقلة على نفس الجزء الثانوي. وهذا مفيد بشكل خاص في بعض تطبيقات التعبئة والتغليف، حيث يلزم ضغط المادة المراد تغليفها قبل وضعها في وسيط التغليف (كما هو الحال مع حفاضات الأطفال المعبأة داخل أكياس بلاستيكية).

عوامل التكلفة الإجمالية للملكية

تُعدّ الصيانة والموثوقية من المعايير المهمة في تحليل التكلفة الإجمالية للملكية، وتوفر المحركات الخطية العديد من المزايا على مدار عمر النظام. أولًا، نظرًا لعدم احتوائها على أجزاء ميكانيكية متحركة، فإن المحركات الخطية نفسها لا تتطلب صيانة. فقط محامل الدعم الخطية هي التي تحتاج إلى تشحيم دوري، والعديد من المحامل متوفرة الآن بخيارات تشحيم "طويل الأمد" أو "مشحمة مدى الحياة". كما أن غياب الأجزاء المتحركة في نظام القيادة يُحسّن الموثوقية، حيث لا توجد عناصر دحرجة أو مسارات محامل أو موانع تسرب تتآكل وتحتاج إلى استبدال مع مرور الوقت.

في أي نظام خطي، من المهم مراعاة البيئة والحاجة إلى موانع التسرب والأغطية الواقية. والمحركات الخطية ليست استثناءً، إذ قد يكون تغليفها وحمايتها أكثر صعوبة من مجموعات براغي الكرات التقليدية. مع ذلك، في كثير من الحالات، طالما أن محامل المحركات الخطية محكمة الإغلاق بشكل صحيح لبيئة العمل، فإنها تتحمل تلوثًا أشد من براغي الكرات.

بالنسبة للمحركات الخطية، يُعدّ عامل درجة الحرارة العامل البيئي الأكثر أهمية. ولأن مادة الإيبوكسي المستخدمة لتغليف الملفات في المحرك الخطي عديم الحديد لا تُبدّد الحرارة بسهولة، فقد يلزم التبريد - إما بالهواء القسري أو الماء - للحفاظ على درجة حرارة تشغيل مقبولة لكل من المحرك وهيكل التثبيت. يستخدم بعض المصنّعين مواد إيبوكسية ذات قدرات عالية على تبديد الحرارة، ولكن من المهم التحقق من قدرة المحرك على تبديد الحرارة وتأثير درجة الحرارة على القوة المتاحة له.

تتطلب المزيد من الصناعات والتطبيقات مسافات حركة طويلة، وسرعات عالية، ودقة تحديد مواقع فائقة. في حين أن العديد من أنواع الأنظمة الخطية قادرة على تلبية معيارين من هذه المعايير الثلاثة، فإن المحركات الخطية هي التقنية الوحيدة القادرة على توفيرها جميعًا دون أي تنازلات. ومع ازدياد أهمية الإنتاجية والتكلفة الإجمالية للملكية كعوامل حاسمة في اختيار التقنية، يزداد إلمام المصممين ومصنعي المعدات الأصلية بتقنيات المحركات الخطية، مما يُسهم في نقلها من كونها تقنية متخصصة إلى تقنية شائعة، إلى جانب الأحزمة، والتروس المسننة، وحتى براغي الكرات.