الحمل، والاتجاه، والسرعة، والمسافة، والدقة، والبيئة، ودورة التشغيل.
سيكشف التحليل الدقيق للتطبيق، بما في ذلك التوجيه والعزم والتسارع، عن الحمل الذي يجب تحمله. في بعض الأحيان، قد يختلف الحمل الفعلي عن الحمل المحسوب، لذا يجب على المهندسين مراعاة الاستخدام المقصود وسوء الاستخدام المحتمل.
عند تحديد حجم واختيار أنظمة الحركة الخطية لآلات التجميع، غالباً ما يتجاهل المهندسون متطلبات التطبيق الأساسية. قد يؤدي ذلك إلى عمليات إعادة تصميم وإعادة عمل مكلفة. والأسوأ من ذلك، أنه قد ينتج عنه نظام مُصمّم بشكل مُبالغ فيه، ما يجعله أكثر تكلفة وأقل فعالية من المطلوب.
مع وجود العديد من الخيارات التقنية، قد يشعر المرء بالحيرة عند تصميم أنظمة الحركة الخطية أحادية المحور، وثنائية المحور، وثلاثية المحاور. ما مقدار الحمل الذي سيحتاج النظام إلى تحمله؟ ما السرعة التي سيحتاجها للحركة؟ ما هو التصميم الأكثر فعالية من حيث التكلفة؟
أُخذت جميع هذه الأسئلة بعين الاعتبار عند تطويرنا لـ "LOSTPED"، وهو اختصار بسيط يُساعد المهندسين على جمع المعلومات اللازمة لتحديد مكونات أو وحدات الحركة الخطية في أي تطبيق. يرمز LOSTPED إلى الحمل، والاتجاه، والسرعة، والمسافة، والدقة، والبيئة، ودورة التشغيل. يُمثل كل حرف عاملاً من العوامل التي يجب مراعاتها عند تحديد حجم نظام الحركة الخطية واختياره.
يجب دراسة كل عامل على حدة وكمجموعة لضمان الأداء الأمثل للنظام. على سبيل المثال، يفرض الحمل متطلبات مختلفة على المحامل أثناء التسارع والتباطؤ مقارنةً بالسرعات الثابتة. ومع تطور تقنية الحركة الخطية من مكونات منفردة إلى أنظمة متكاملة، تزداد تعقيد التفاعلات بين المكونات - مثل موجهات المحامل الخطية ومحرك لولبي كروي - ويصبح تصميم النظام الأمثل أكثر صعوبة. يمكن لبرنامج LOSTPED مساعدة المصممين على تجنب الأخطاء من خلال تذكيرهم بمراعاة هذه العوامل المترابطة أثناء تطوير النظام وتحديد مواصفاته.
【حمولة】
يشير مصطلح "الحمل" إلى الوزن أو القوة المؤثرة على النظام. تتعرض جميع أنظمة الحركة الخطية لنوع من أنواع الأحمال، مثل القوى الهابطة في تطبيقات مناولة المواد، أو أحمال الدفع في تطبيقات الحفر أو الضغط أو ربط البراغي. وتواجه تطبيقات أخرى حملاً ثابتاً. على سبيل المثال، في تطبيق مناولة رقائق أشباه الموصلات، تُنقل وحدة موحدة ذات فتحة أمامية من خانة إلى أخرى لإنزال الرقائق واستلامها. بينما تشهد تطبيقات أخرى أحمالاً متغيرة. على سبيل المثال، في تطبيق توزيع الأدوية الطبية، يُوضع كاشف في سلسلة من الماصات واحدة تلو الأخرى، مما ينتج عنه حمل أخف في كل خطوة.
عند حساب الحمل، يجدر مراعاة نوع الأداة التي ستُستخدم في نهاية الذراع لالتقاط الحمل أو حمله. ورغم أن هذا لا يرتبط مباشرةً بالحمل، إلا أن الأخطاء هنا قد تكون مكلفة. على سبيل المثال، في تطبيقات الالتقاط والوضع، قد تتلف قطعة العمل الحساسة للغاية إذا استُخدمت أداة الإمساك الخاطئة. مع أنه من غير المرجح أن يغفل المهندسون عن مراعاة متطلبات الحمل العامة للنظام، إلا أنهم قد يغفلون بالفعل عن بعض جوانب هذه المتطلبات. يُعدّ LOSTPED وسيلةً لضمان اكتمال هذه المتطلبات.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هو مصدر الحمل وكيف يتم توجيهه؟
* هل هناك اعتبارات خاصة تتعلق بالتعامل مع المنتج؟
* ما مقدار الوزن أو القوة التي يجب التحكم بها؟
* هل القوة قوة سفلية، أم قوة رفع، أم قوة جانبية؟
【توجيه】
يُعدّ التوجيه، أو الموضع النسبي أو اتجاه تطبيق القوة، عاملاً مهماً أيضاً، ولكنه غالباً ما يُغفل عنه. تستطيع بعض الوحدات أو المحركات الخطية تحمّل أحمال رأسية أعلى أو سفلية أعلى من الأحمال الجانبية بفضل أدلة التوجيه الخطية الخاصة بها. بينما تستطيع وحدات أخرى، باستخدام أدلة توجيه خطية مختلفة، تحمّل الأحمال نفسها في جميع الاتجاهات. على سبيل المثال، تستطيع الوحدة المجهزة بأدلة توجيه خطية مزدوجة من نوع "السكك الكروية" تحمّل الأحمال المحورية بكفاءة أعلى من الوحدات المزودة بأدلة توجيه قياسية.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* كيف يتم توجيه الوحدة الخطية أو المحرك؟ هل هو أفقي أم رأسي أم مقلوب؟
* أين يقع اتجاه الحمل بالنسبة للوحدة الخطية؟
* هل سيؤدي الحمل إلى حدوث دوران أو عزم دوران على الوحدة الخطية؟
【سرعة】
تؤثر السرعة والتسارع أيضًا على اختيار نظام الحركة الخطية. فالحمل المطبق يُولّد قوى مختلفة تمامًا على النظام أثناء التسارع والتباطؤ مقارنةً بالقوة التي يُولّدها عند سرعة ثابتة. كما يجب مراعاة نوع مسار الحركة - شبه منحرف أو مثلث - حيث يتحدد التسارع المطلوب لتحقيق السرعة أو زمن الدورة المطلوبين بنوع الحركة المطلوبة. مسار الحركة شبه المنحرف يعني أن الحمل يتسارع بسرعة، ثم يتحرك بسرعة ثابتة نسبيًا لفترة من الزمن، ثم يتباطأ. أما مسار الحركة المثلث فيعني أن الحمل يتسارع ويتباطأ بسرعة، كما هو الحال في تطبيقات النقل من نقطة إلى أخرى.
تُعد السرعة والتسارع من العوامل الحاسمة في تحديد نظام الدفع الخطي المناسب - سواء كان برغي كروي أو حزام أو محرك خطي.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هي السرعة أو زمن الدورة المطلوب تحقيقه؟
هل السرعة ثابتة أم متغيرة؟
* كيف سيؤثر الحمل على التسارع والتباطؤ؟
* هل شكل الحركة شبه منحرف أم مثلث؟
* أي محرك خطي سيلبي احتياجات السرعة والتسارع على أفضل وجه؟
【يسافر】
يشير مصطلح "الحركة" إلى المسافة أو نطاق الحركة. ولا يقتصر الأمر على مراعاة مسافة الحركة فحسب، بل يجب مراعاة الحركة الزائدة أيضًا. إن السماح بقدر من "حركة الأمان"، أو مساحة إضافية، في نهاية الشوط يضمن سلامة النظام في حالة التوقف الطارئ.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هي المسافة أو مدى الحركة؟
* ما مقدار المسافة الإضافية التي قد تكون مطلوبة في حالة التوقف الطارئ؟
【دقة】
الدقة مصطلح واسع يُستخدم غالبًا لوصف دقة الحركة (كيفية تحرك النظام من النقطة أ إلى النقطة ب)، أو دقة تحديد الموقع (مدى قرب النظام من الموقع المستهدف). كما يمكن أن يشير إلى قابلية التكرار، أو مدى جودة عودة النظام إلى نفس الموقع في نهاية كل شوط.
يُعدّ فهم الفرق بين هذه المصطلحات الثلاثة - دقة الحركة، ودقة تحديد المواقع، وقابلية التكرار - أمرًا بالغ الأهمية لضمان تلبية النظام لمواصفات الأداء، وتجنب المبالغة في تصميمه لتحقيق مستوى دقة قد يكون غير ضروري. والسبب الرئيسي للتفكير مليًا في متطلبات الدقة هو اختيار آلية التشغيل. يمكن تشغيل أنظمة الحركة الخطية بواسطة سير، أو برغي كروي، أو محرك خطي. يوفر كل نوع منها مزايا وعيوبًا بين الدقة والسرعة وقدرة التحميل. ويُحدد التطبيق الخيار الأمثل.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما مدى أهمية دقة السفر، ودقة تحديد المواقع، وقابلية التكرار في التطبيق؟
* هل الدقة أهم من السرعة أو عوامل أخرى متعلقة بفقدان البيانات؟
【بيئة】
تشير البيئة إلى الظروف التي سيعمل فيها النظام. يمكن أن تؤثر درجات الحرارة القصوى على أداء المكونات البلاستيكية والتشحيم داخل النظام. كما يمكن أن تتسبب الأوساخ والسوائل والملوثات الأخرى في تلف مجاري المحامل وعناصر تحمل الأحمال. تؤثر بيئة التشغيل بشكل كبير على عمر نظام الحركة الخطية. ويمكن لخيارات مثل شرائط منع التسرب والطلاءات الخاصة أن تمنع التلف الناتج عن هذه العوامل البيئية.
في المقابل، يحتاج المهندسون إلى التفكير في كيفية تأثير نظام الحركة الخطية على البيئة. فالمطاط والبلاستيك قد يُطلقان جزيئات دقيقة، وقد تتحول مواد التشحيم إلى رذاذ، كما أن الأجزاء المتحركة قد تولد كهرباء ساكنة. فهل منتجك يتحمل هذه الملوثات؟ يمكن لخيارات مثل التشحيم الخاص وضغط الهواء الموجب أن تجعل الوحدة أو المشغل مناسبًا للاستخدام في غرفة نظيفة.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هي المخاطر أو الملوثات الموجودة - درجات الحرارة القصوى، والأوساخ، والغبار، أو السوائل؟
* هل يُعد نظام الحركة الخطية نفسه مصدراً محتملاً للملوثات البيئية؟
【دورة التشغيل】
دورة التشغيل هي المدة الزمنية اللازمة لإتمام دورة تشغيل واحدة. في جميع المحركات الخطية، تحدد المكونات الداخلية عادةً عمر النظام ككل. فعلى سبيل المثال، يتأثر عمر المحامل داخل الوحدة بشكل مباشر بالحمل المُطبق، وكذلك بدورة التشغيل التي يتعرض لها المحمل. قد يكون نظام الحركة الخطية قادرًا على تلبية العوامل الستة السابقة، ولكن إذا عمل باستمرار على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، فسيصل إلى نهاية عمره الافتراضي أسرع بكثير مما لو عمل لمدة 8 ساعات فقط يوميًا، 5 أيام في الأسبوع. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر مقدار وقت التشغيل مقابل وقت الراحة على تراكم الحرارة داخل نظام الحركة الخطية، ويؤثر بشكل مباشر على عمر النظام وتكلفة امتلاكه. إن توضيح هذه المسائل مسبقًا يوفر الوقت والجهد لاحقًا.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هو معدل استخدام النظام، بما في ذلك أي وقت توقف بين الضربات أو الحركات؟
* ما هي المدة التي يجب أن يستمر فيها النظام؟
تاريخ النشر: 9 سبتمبر 2019