في الفيزياء الكلاسيكية، تُعرَّف أربعة أنواع أساسية من الحركة: الخطية، والدورانية، والترددية، والمتذبذبة. عند تطبيقها على الأجهزة الميكانيكية، يُحوِّل هذا السلوك الفيزيائي الطبيعي الحركة إلى قوة. تُستخدم هذه القوة أو القدرة بعد ذلك لتوليد شكل من أشكال الحركة الناتجة، التي تُشغِّل المعدات أو الآلات. في الأتمتة الصناعية، نستخدم مجموعة واسعة من المعدات التي تستخدم هذه الأنواع المختلفة من أنظمة الحركة، وعادةً ما تكون إما دوارة أو خطية، ولكن أحيانًا مزيجًا من الاثنين.

الحركة الخطية

الحركة الخطية هي أبسط أشكال الحركة وأكثرها جوهرية، وتتميز بتغيير وضعية الشخص في اتجاه واحد. تخيّلها كشخص يمشي أو يسبح أو يركض في خط مستقيم، أو كجسم ميكانيكي كمركبة تسير على مسار مستقيم. يعتمد نظام الحركة الخطية على آلية تُحرّك الحمل على محور واحد. في مجال النيوماتيكا، تُحرّك الأحمال في خط مستقيم بواسطة أجهزة مثل المحركات الخطية، أو الشرائح، أو المشغلات، أو تجميعات اللولب الكروي. يُستخدم هذا النوع من أنظمة الحركة بشكل شائع في تطبيقات مثل مناولة المواد، والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، والتغليف، والتكديس، والروبوتات.

أنواع المحركات الخطية

تستخدم تقنيات القيادة المختلفة الحركة الخطية، ولكل منها مزاياها الخاصة

1. المحركات الخطيةتُنشئ حركة خطية مباشرة. يمكنها التسارع بسرعة فائقة دون الحاجة إلى أي تحويل ميكانيكي. وهي مناسبة جدًا لتطبيقات الالتقاط والوضع.

2. الأدلة الخطيةمثل أدلة الأسطوانة أو السكة، توفر حركة خطية سلسة ومنخفضة الاحتكاك. تُستخدم بكثرة في الأتمتة وأدوات الآلات لدعم الأحمال الثقيلة.

3. براغي كرويةتُحوّل الحركات الدورانية إلى حركة خطية. تتميز هذه الأنظمة بدقة وكفاءة عاليتين، وتُستخدم بكثرة في الروبوتات وتطبيقات مثل آلات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC).

4. أنظمة الرف والترستوفر قدرة تحمل عالية ومسافات انتقال طويلة، باستخدام تروس مسننة لتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية. يُستخدم هذا النوع من المحركات في أنظمة الرافعات الجسرية والآلات الكبيرة.

الحركة الدورانية

أبسط أشكال الحركة الدورانية هي العجلة، حيث يدور جسم ما في أي اتجاه حول محور مركزي أو نقطة ارتكاز. يمكن أن تكون الحركة ذاتية التوليد، مثل الإعصار أو دوران الأرض، ولكن في أنظمة الأتمتة، تُنشأ الحركة بواسطة مشغلات دورانية، أو أنظمة تروس، أو طاولات دوارة.

يُولّد المُشغّل الدوار الطاقة في نصف قطر يُمكن أن يكون زاوية جزئية من دائرة أو دورة كاملة ومتواصلة. تشمل التطبيقات التي تستخدم أنظمة الحركة الدوارة التوربينات لتوليد الطاقة من الرياح أو الماء أو البخار، ومغازل الأدوات الآلية، وأدوات الحفر أو الطحن، ومفاصل الروبوتات، وطاولات الفهرسة.

أنواع المحركات الدورانية

يتم تصنيف الأجهزة الدوارة حسب مصدر قوتها أو طاقتها، بما في ذلك اليدوية، أو الكهربائية، أو القائمة على السوائل (إما هيدروليكية أو هوائية).

1. محركات يدويةتوليد حركة دورانية باستخدام نظام تروس، عادةً ما يكون عبارة عن عجلة يدوية تنقل الطاقة الدورانية عبر التروس إلى عنصر التشغيل. يُقلل عزم الدوران الميكانيكي من الجهد اللازم لتحريك حمولة كبيرة.

2. محركات دوارة كهربائيةتعمل عادةً بمحرك يتحكم في نظام تروس. وهي عمومًا قابلة للعكس، ويمكنها توليد دوران زاوي أو تذبذب. ينظم جهاز تحكم كهربائي تيار الدخل إلى المحرك، مما يسمح له بتغيير التسارع والسرعة.

3. محركات دوارة تعتمد على السوائلاستخدام الهواء أو السائل المضغوط لتوليد الحركة. هناك طرق عديدة للقيام بذلك، منها استخدام تروس رف وترس، أو الضغط على ريشة أو غشاء، أو استخدام مكبس ونظام توصيل دوار يُسمى نير سكوتش.

أنظمة الحركة المركبة

تُنشئ المهام الأكثر تعقيدًا نظامًا من مزيج من أنواع الحركة، وأكثرها شيوعًا الخطية والدورانية. ستجد هذه الأنواع في تطبيقات مثل عمليات الالتقاط والوضع والروبوتات، حيث تُستخدم لأنواع مختلفة من الروبوتات وبعض الأذرع الروبوتية. ستشهد أيضًا تطورات تكنولوجية في حلول التحكم في الحركة متعددة المحاور والبرمجة الإلكترونية المعقدة.

محركات الحركة المشتركة

لتحقيق دقة الحركة باستخدام محركات الحركة المركبة، تتمثل الحلول الرئيسية في التروس، ومحركات الأحزمة، ومسامير التوصيل. لكل حل مزاياه وعيوبه، بما في ذلك إمكانية التكرار، وسرعة التموضع، والدقة، والتكلفة.

1. التروسهي أجهزة ميكانيكية تنقل عزم الدوران عبر ربط الأسنان. تتشابك أسنان آلية التروس مع الأجزاء المسننة المتوافقة في ترس أو محرك آخر لتوليد قوة دوران. عادةً ما تكون التروس دائرية، ذات محيط مسنن، ولكن من الممكن أيضًا وضع أسنان على القطر الداخلي لعجلة ترس. تُستخدم هذه التصاميم عادةً في التطبيقات ذات المساحة والوزن الحساسين، وتوفر درجة عالية من التحكم في عزم الدوران والسرعة. يمكن أيضًا أن يعمل ترسان متشابكان أو أكثر بالتتابع كسلسلة تروس لنقل الحركة الدورانية، وعادةً ما يعملان بمحرك أو آلة كهربائية.

2. محركات الحزامتتكون عادةً من شريط أو سير دائري مرن يربط بين زوج من البكرات. تُدار بواسطة محرك، وتنقل حركتها الدورية الطاقة الدورانية من مكان إلى آخر. وهي مفيدة جدًا في التطبيقات التي تتطلب قطع مسافات طويلة، فهي أخف وزنًا وأكثر هدوءًا وأقل تكلفة وأكثر كفاءة في التشغيل من التروس. أكثر تطبيقات السيور شيوعًا هي أنظمة النقل وأحزمة الكامات للمحركات.

3. مثل المسمار الكروي،تُحوّل براغي الرصاص أو براغي الطاقة الحركة الدورانية للبرغي أو الصمولة إلى حركة خطية. تستخدم براغي الرصاص والصواميل تصميمًا لولبيًا حلزونيًا لتحويل الحركة، ولذلك تُسمى أيضًا براغي التحويل. تتوفر بأحجام وقيم متنوعة، مما يُمكّنك من تحديد مقدار الحركة التي ستُوفرها كل دورة للبرغي. هذا يجعلها مناسبة إما للمحركات التي تتطلب دقة وسرعة عاليتين، مثل رؤوس قارئ الأقراص، أو للمحركات التي تتطلب سرعة منخفضة وعزم دوران عاليًا، مثل ملزمة المنضدة. تُعد براغي الرصاص مناسبة أيضًا للتطبيقات التي تتطلب نقلًا عاليًا للحمل أو حركة دقيقة، وتُستخدم عادةً في آلات الهواة والروبوتات.

أي نوع من الحركة يجب عليك اختياره؟

يعتمد نوع نظام الحركة الذي تستخدمه بشكل كبير على تطبيقك وبيئة العمل. ما مقدار المساحة المتاحة لديك، أو المسافة التي يجب قطعها؟ من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها، الدقة والسرعة المطلوبتين، والقوة اللازمة لإنجاز المهمة. قد يتطلب اختيار أنظمة الحركة الخطية أو الدورانية أو المركبة بعض الحسابات المعقدة. إذا كانت لديك أي شكوك أو كنت بحاجة إلى مساعدة، فلا تتردد في التواصل مع خبرائنا في FUYU Motion.