اتباع بعض الإرشادات البسيطة لتصميم أنظمة الحركة الخطية يمكن أن يحسن أداء النظام وعمر المشغل.

تعتمد العديد من الآلات المؤتمتة على مكونات توجيه خطية، مثل القضبان المُشكّلة أو القضبان الدائرية أو غيرها من هياكل المحامل الدوارة أو المنزلقة، لتوجيه ودعم العناصر المتحركة للمعدات. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم تشغيل هذه العناصر المتحركة بواسطة نوع من أجهزة التشغيل الخطي.

يُعدّ عدم المحاذاة من أكثر المشاكل شيوعاً في الأنظمة الخطية بجميع أنواعها. ويمكن أن يؤدي عدم المحاذاة إلى مجموعة من المشاكل، مثل نتائج الحركة الخطية غير المتناسقة، وقصر عمر نظام المحامل الخطية، والتآكل المبكر أو تعطل نظام المشغل، والحركة غير المنتظمة مثل تغير السرعة أو التذبذب.

ومع ذلك، هناك بعض الطرق الشائعة لتحسين أداء النظام بشكل عام من خلال تحسين محاذاة الدليل الخطي والمشغل.

المحركات والموجهات
رغم وجود عدة طرق لتحريك أجزاء الآلات الموجهة، إلا أن أكثرها شيوعاً يندرج ضمن فئتين رئيسيتين. الأولى هي المشغلات ذات القضبان. يمكن أن تكون هذه المشغلات تعمل بالطاقة الهيدروليكية، مثل الهيدروليكية أو الهوائية، أو بالطاقة الكهربائية، مثل براغي الرصاص أو براغي الكرات.

النوع الثاني هو المشغلات عديمة القضيب. يمكن أن تعمل هذه المشغلات أيضاً إما بالوقود السائل أو بالكهرباء عبر لولب رصاصي أو لولب كروي أو سير أو محرك خطي. يُستخدم كلا النوعين من المشغلات في الأنظمة الموجهة. ومع ذلك، لكل منهما اختلافات دقيقة في كيفية استخدامه الأمثل لتحقيق أقصى قدر من أداء النظام وعمره الافتراضي.

يجب اختيار عناصر التوجيه، سواء كانت قضبانًا مُشكّلة أو قضبانًا دائرية أو غيرها من أنظمة التدحرج أو الانزلاق، وتحديد أحجامها واختيارها بدقة خلال مرحلة التصميم، وتركيبها وفقًا لتوصيات الشركة المصنّعة، مع إيلاء اهتمام خاص لعملية المحاذاة. يضمن ذلك تحقيق أقصى أداء لنظام التوجيه المُختار بما يتناسب مع التطبيق المُحدد.

أهمية أعضاء الامتثال
تتميز المحركات ذات القضيب، التي يمتد فيها قضيب المكبس أو قضيب المحرك وينكمش مع كل دورة، بتعدد خيارات التركيب. وتشمل هذه الخيارات عادةً الثقوب المثقوبة والملولبة في الجهاز، وقواعد التثبيت، ومفاصل القضيب الكروية، ووصلات المحاذاة، والوصلات المفصلية، أو المحاور. عند استخدامها مع آلية توجيه، تأكد من أن كل نظام فرعي، ومحرك، ومجموعة توجيه قادرة على الحركة بسلاسة ودون عوائق. قد تُظهر الأنظمة التي تحاول ربط عنصر القيادة بالعنصر المُقاد بشكل ثابت أداءً غير متسق، حيث يحاول هذان العنصران التحرك في مستويين منفصلين مع تحميل أحد النظامين الفرعيين أو كليهما بما يتجاوز قدرته.

يُفضل استخدام مشغل ذي قضيب في مثل هذا النظام مع عنصر مرن بين عنصر القيادة (المشغل) وعنصر التوجيه (نظام التوجيه). على سبيل المثال، يسمح طرف قضيب كروي مثبت على قضيب المشغل لنقطة التثبيت بالدوران حول المفصل الكروي. يُفضل استخدام هذا النوع من الوصلات عند نظام التوجيه مع محور ارتكاز أو وصلة في الطرف المقابل للمشغل حيث يتصل بعنصر إطار الآلة. يتيح نظام التثبيت هذا مرونة في الوصلة دون إضافة إجهاد زائد على كل من عنصر القيادة (المشغل) وعنصر التوجيه (نظام التوجيه).

تتميز المشغلات عديمة القضيب، التي يقتصر شوطها على طولها الكلي، بإمكانية احتواء نظام توجيه مدمج فيها. وعند استخدامها مع نظام توجيه منفصل، ستحتاج هذه المشغلات إلى عنصر مرن في وصلة التشغيل والإيقاف. يوفر معظم موردي المشغلات مجموعة متنوعة من حوامل التثبيت المصممة خصيصًا لهذا النوع من التركيب، مثل الحوامل العائمة.

تستطيع المحركات عديمة القضبان المزودة بنظام توجيه القيام بمهمة توجيه ودعم المعدات، متجاوزةً بذلك الحاجة إلى نظام توجيه منفصل. تُعد هذه الميزة مفيدة للغاية، وغالبًا ما توفر على مُصنِّع الآلات الوقت والمال. يمكن دمج المحركات عديمة القضبان المزودة بموجهات مدمجة في الآلات بتراكيب مختلفة لتلبية احتياجات الحركة المتنوعة. تتوفر تكوينات متعددة المحاور، مثل xy أو xyz، بالإضافة إلى تكوينات البوابات، مع اختيار الحجم المناسب. عند تركيب المحركات عديمة القضبان المزودة بموجهات مدمجة، يُعد المحاذاة أمرًا بالغ الأهمية.

التوازي والتعامد بين العناصر المتصلة
لا يحتاج المشغل عديم القضيب المزود بدليل مدمج، والمستخدم في تكوين أحادي المحور، إلا إلى تلبية متطلبات تحديد الموضع. وتكون عملية المحاذاة بسيطة، حيث يعمل المشغل بشكل منفرد، ويضع حمولته في الموضع المطلوب دون أي توجيه خارجي. ومن أمثلة هذا النوع من الإعداد: المحاذاة بين نقاط العمل أو المحاذاة مع التثبيت على المعدات.

يصبح ضبط محاذاة المحركات عديمة القضيب في التكوينات متعددة المحاور أكثر صعوبة نظرًا لحاجة العديد من المحركات للعمل معًا. لذا، عند تركيب هذه المحركات، يجب مراعاة التوازي والتعامد بين جميع الأجهزة المتصلة لتحقيق الأداء الأمثل وأقصى عمر تشغيلي.

توازي العناصر المتصلة
هناك ثلاثة متغيرات يمكن أن تؤثر على التوازي عند تركيب المحركات الخطية. سيؤدي طرح هذه الأسئلة والإجابة عليها إلى زيادة التوازي وأداء النظام إلى أقصى حد.

1. هل تم تركيب المشغلات مع العربات على نفس الارتفاع؟ سيؤدي عدم المحاذاة في هذا المستوى إلى وضع عزم انحناء غير مرغوب فيه على محور Mx على نظام المحامل لإحدى الوحدتين أو كلتيهما.

2. هل تم تركيب المحركات على مسافة ثابتة من بعضها البعض من طرف إلى آخر؟ سيؤدي عدم المحاذاة في هذا المستوى إلى تطبيق حمل جانبي غير مرغوب فيه على المحور Fy على نظام المحامل، وإذا كان الحمل شديدًا، فقد يتسبب في تعطل الوحدات.

3. هل المحركات مثبتة بشكل مستوٍ بالنسبة لبعضها البعض؟ سيؤدي عدم المحاذاة الزاوية إلى تطبيق عزم انحناء غير مواتٍ في المحور My على نظام المحامل لكلا الوحدتين.

تعامد العناصر المتصلة
هناك متغيران يؤثران على التعامد عند تركيب المحركات الخطية.

1. في نظام XYZ، هل المحور Z مثبت عموديًا على المحور Y؟ سيؤدي عدم المحاذاة في هذا المستوى إلى تطبيق عزم انحناء غير مرغوب فيه على نظام محامل مشغل المحور Y في أي من المحاور الممكنة أو جميعها.

2. في نظام جسري يتطلب تحريك محركين في وقت واحد على المحور X أو Y، هل يتحركان في وقت واحد؟ سيؤدي عدم المحاذاة أو الأداء غير الكافي للمحركات المؤازرة إلى تطبيق عزم انحناء غير مرغوب فيه على المحور Mz لنظام المحامل.

تختلف التفاوتات الفعلية المتعلقة بتوصيات المحاذاة والتركيب باختلاف الشركة المصنعة للمشغل ونوع المحمل. ومع ذلك، يُنصح عمومًا بمراعاة نوع نظام المحمل. تميل أنواع المحامل عالية الأداء، مثل أنظمة قضبان التوجيه، إلى أن تكون صلبة للغاية، وتكون المحاذاة فيها أكثر أهمية. أما الأنظمة متوسطة الأداء التي تستخدم بكرات أو عجلات، فغالبًا ما توفر خلوصات تسمح ببعض المرونة في المحاذاة. بينما تتميز أنظمة المحامل البسيطة أو المنزلقة بخلوص أكبر، وقد تكون أكثر مرونة.

عند تركيب أنظمة تثبيت المحركات الخطية، تتوفر العديد من أدوات القياس لضمان المحاذاة الصحيحة، بدءًا من المقاييس وصولًا إلى أنظمة الليزر. أيًا كانت الأدوات المستخدمة، احرص دائمًا على تحديد محور واحد كمرجع للمستويين XY وZ، ثم قم بتركيب الأجهزة الأخرى بالنسبة لهذا المحور المرجعي. سيساعدك ذلك على تحقيق أقصى أداء وأطول عمر لنظام المحرك.