الحمل، الاتجاه، السرعة، السفر، الدقة، البيئة ودورة العمل.
سيكشف التحليل الدقيق للتطبيق، بما في ذلك الاتجاه والعزم والتسارع، عن الحمل الذي يجب تحمله. في بعض الأحيان، يختلف الحمل الفعلي عن الحمل المحسوب، لذا يجب على المهندسين مراعاة الاستخدام المقصود وسوء الاستخدام المحتمل.
عند تحديد أحجام أنظمة الحركة الخطية واختيارها لآلات التجميع، غالبًا ما يتجاهل المهندسون متطلبات التطبيق الأساسية. قد يؤدي ذلك إلى عمليات إعادة تصميم وتعديل مكلفة. والأسوأ من ذلك، أنه قد ينتج عنه نظام مُفرط في الهندسة، أكثر تكلفة وأقل فعالية من المطلوب.
مع تعدد خيارات التكنولوجيا، من السهل الشعور بالحيرة عند تصميم أنظمة حركة خطية أحادية أو ثنائية أو ثلاثية المحاور. ما مقدار الحمل الذي سيتحمله النظام؟ ما سرعة حركته؟ ما هو التصميم الأكثر فعالية من حيث التكلفة؟
أُخذت جميع هذه الأسئلة في الاعتبار عند تطويرنا "LOSTPED"، وهو اختصار بسيط لمساعدة المهندسين على جمع المعلومات اللازمة لتحديد مكونات أو وحدات الحركة الخطية في أي تطبيق. يرمز LOSTPED إلى الحمل، والاتجاه، والسرعة، والسفر، والدقة، والبيئة، ودورة العمل. يمثل كل حرف عاملاً واحدًا يجب مراعاته عند تحديد حجم نظام الحركة الخطية واختياره.
يجب دراسة كل عامل على حدة وكمجموعة لضمان الأداء الأمثل للنظام. على سبيل المثال، يفرض الحمل على المحامل أثناء التسارع والتباطؤ متطلبات مختلفة مقارنةً بالسرعات الثابتة. مع تطور تقنية الحركة الخطية من مكونات فردية إلى أنظمة متكاملة، أصبحت التفاعلات بين المكونات - مثل أدلة المحامل الخطية ومحرك الكرات اللولبية - أكثر تعقيدًا، وأصبح تصميم النظام المناسب أكثر صعوبة. يساعد نظام LOSTPED المصممين على تجنب الأخطاء من خلال تذكيرهم بمراعاة هذه العوامل المترابطة أثناء تطوير النظام وتحديد مواصفاته.
【حمولة】
يشير الحمل إلى الوزن، أو القوة، المطبقة على النظام. تواجه جميع أنظمة الحركة الخطية نوعًا من الحمل، مثل القوى الهابطة في تطبيقات مناولة المواد، أو أحمال الدفع في تطبيقات الحفر أو الضغط أو ربط المسامير. تواجه تطبيقات أخرى حملًا ثابتًا. على سبيل المثال، في تطبيق مناولة رقائق أشباه الموصلات، يُنقل جراب موحد بفتحة أمامية من حاوية إلى أخرى للتنزيل والرفع. وتختلف أحمال التطبيقات الأخرى. على سبيل المثال، في تطبيق توزيع الأدوية، يُوضع الكاشف في سلسلة من الماصات واحدة تلو الأخرى، مما يُخفف الحمل في كل خطوة.
عند حساب الحمل، يُنصح بمراعاة نوع الأداة المستخدمة في نهاية الذراع لرفع الحمل أو حمله. مع أن الأخطاء هنا لا تتعلق تحديدًا بالحمل، إلا أنها قد تكون مكلفة. على سبيل المثال، في تطبيقات الالتقاط والوضع، قد تتلف قطعة عمل شديدة الحساسية إذا استُخدمت أداة تثبيت غير مناسبة. مع أنه من غير المرجح أن يغفل المهندسون عن مراعاة متطلبات الحمل العامة لنظام ما، إلا أنهم قد يغفلون بالفعل جوانب معينة منها. يُعد نظام LOSTPED وسيلةً لضمان اكتمال النظام.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هو مصدر الحمل وكيف يتم توجيهه؟
* هل هناك اعتبارات خاصة في التعامل؟
* ما هو مقدار الوزن أو القوة التي يجب إدارتها؟
* هل القوة هي قوة للأسفل، أو قوة رفع، أو قوة جانبية؟
【توجيه】
يُعدّ التوجيه، أو الموضع النسبي أو الاتجاه الذي تُطبّق فيه القوة، أمرًا بالغ الأهمية أيضًا، ولكن غالبًا ما يُغفل عنه. تستطيع بعض الوحدات أو المشغّلات الخطية تحمّل أحمال تنازلية أو تصاعدية أعلى من الأحمال الجانبية بفضل أدلة خطية خاصة بها. أما الوحدات الأخرى، التي تستخدم أدلة خطية مختلفة، فتستطيع تحمّل الأحمال نفسها في جميع الاتجاهات. على سبيل المثال، تستطيع الوحدة المزوّدة بأدلة خطية مزدوجة ذات سكة كروية تحمّل الأحمال المحورية بشكل أفضل من الوحدات المزوّدة بأدلة قياسية.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* كيف يتم توجيه الوحدة أو المشغل الخطي؟ هل هو أفقي، رأسي، أو مقلوب؟
* أين يتم توجيه الحمل بالنسبة للوحدة الخطية؟
* هل سيتسبب الحمل في حدوث لحظة دحرجة أو ميل في الوحدة الخطية؟
【سرعة】
تؤثر السرعة والتسارع أيضًا على اختيار نظام الحركة الخطية. يُولّد الحمل المُطبّق قوىً مختلفةً تمامًا على النظام أثناء التسارع والتباطؤ مقارنةً بالقوى عند سرعة ثابتة. يجب أيضًا مراعاة نوع الحركة - شبه منحرف أو مثلث - لأن التسارع المطلوب للوصول إلى السرعة المطلوبة أو زمن الدورة سيتحدد بناءً على نوع الحركة المطلوبة. يعني نمط الحركة شبه المنحرف أن الحمل يتسارع بسرعة، ويتحرك بسرعة ثابتة نسبيًا لفترة زمنية، ثم يتباطأ. أما نمط الحركة المثلثي، فيعني أن الحمل يتسارع ويتباطأ بسرعة، كما هو الحال في تطبيقات الالتقاط والإنزال من نقطة إلى نقطة.
السرعة والتسارع هما العاملان الأساسيان في تحديد محرك الخطي المناسب - الكرة اللولبية أو الحزام أو المحرك الخطي.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما هي السرعة أو زمن الدورة الذي يجب تحقيقه؟
* هل السرعة ثابتة أم متغيرة؟
* كيف سيؤثر الحمل على التسارع والتباطؤ؟
* هل شكل الحركة شبه منحرف أو مثلث؟
* ما هو المحرك الخطي الذي سيلبي احتياجات السرعة والتسارع بشكل أفضل؟
【يسافر】
يشير مصطلح "السفر" إلى مسافة أو نطاق الحركة. لا يجب مراعاة مسافة السفر فحسب، بل يجب أيضًا مراعاة السفر الزائد. إن ترك مسافة أمان، أو مساحة إضافية، في نهاية الشوط يضمن سلامة النظام في حالة التوقف الطارئ.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
*ما هي المسافة أو نطاق الحركة؟
* ما هو مقدار السفر الإضافي الذي قد يكون مطلوبًا في حالة التوقف في حالات الطوارئ؟
【دقة】
الدقة مصطلح عام يُستخدم غالبًا لتعريف دقة الحركة (كيفية أداء النظام أثناء انتقاله من النقطة أ إلى النقطة ب)، أو دقة التموضع (مدى قرب النظام من الموضع المستهدف). كما يمكن أن يشير إلى إمكانية التكرار، أو مدى عودة النظام إلى نفس الموضع في نهاية كل حركة.
إن فهم الفرق بين هذه المصطلحات الثلاثة - دقة الحركة، ودقة التموضع، وقابلية التكرار - أمرٌ بالغ الأهمية لضمان استيفاء النظام لمواصفات الأداء، وعدم الإفراط في هندسته لتحقيق درجة دقة قد لا تكون ضرورية. والسبب الرئيسي للتفكير مليًا في متطلبات الدقة هو اختيار آلية التشغيل. يمكن تشغيل أنظمة الحركة الخطية بواسطة سير، أو لولب كروي، أو محرك خطي. يوفر كل نوع توازنًا بين الدقة والسرعة وسعة التحميل. ويعتمد الاختيار الأمثل على التطبيق.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما مدى أهمية دقة السفر ودقة تحديد المواقع وإمكانية التكرار في التطبيق؟
* هل الدقة أكثر أهمية من السرعة أو غيرها من عوامل LOSTPED؟
【بيئة】
تشير البيئة إلى الظروف التي سيعمل فيها النظام. قد تؤثر درجات الحرارة العالية على أداء المكونات البلاستيكية وعمليات التزييت داخل النظام. كما قد تُلحق الأوساخ والسوائل والملوثات الأخرى الضرر بمسارات المحامل وعناصر حمل الأحمال. تؤثر بيئة الخدمة بشكل كبير على عمر نظام الحركة الخطية. يمكن لخيارات مثل شرائط العزل والطلاءات الخاصة أن تمنع الضرر الناتج عن هذه العوامل البيئية.
على العكس من ذلك، على المهندسين التفكير في كيفية تأثير نظام الحركة الخطية على البيئة. قد يتساقط من المطاط والبلاستيك جسيمات، وقد تتحول مواد التشحيم إلى رذاذ، وقد تولد الأجزاء المتحركة كهرباء ساكنة. هل يمكن لمنتجك تحمّل هذه الملوثات؟ خيارات مثل التزييت الخاص وضغط الهواء الإيجابي 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 يعتبر نظام الحركة الخطية بحد ذاته مصدرًا محتملًا للتلوث للبيئة؟
【دورة العمل】
دورة العمل هي المدة اللازمة لإكمال دورة تشغيل واحدة. في جميع المحركات الخطية، تُحدد المكونات الداخلية عمومًا عمر النظام ككل. على سبيل المثال، يتأثر عمر المحمل داخل الوحدة مباشرةً بالحمل المطبق، كما يتأثر أيضًا بدورة العمل التي يمر بها المحمل. قد يكون نظام الحركة الخطية قادرًا على تلبية العوامل الستة السابقة، ولكن إذا عمل باستمرار 24 ساعة في اليوم، 7 أيام في الأسبوع، فسيصل إلى نهاية عمره الافتراضي أسرع بكثير مما لو عمل 8 ساعات فقط في اليوم، 5 أيام في الأسبوع. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر مقدار وقت الاستخدام مقابل وقت الراحة على تراكم الحرارة داخل نظام الحركة الخطية، ويؤثر بشكل مباشر على عمر النظام وتكلفة امتلاكه. إن توضيح هذه المشكلات مسبقًا يمكن أن يوفر الوقت ويجنب المشاكل لاحقًا.
الأسئلة الرئيسية التي يجب طرحها:
* ما مدى تكرار استخدام النظام، بما في ذلك أي وقت توقف بين الضربات أو التحركات؟
* ما هي المدة التي يحتاجها النظام ليستمر؟
وقت النشر: 9 سبتمبر 2019