تُعد أتمتة الآلات جزءًا بالغ الأهمية من الأتمتة الصناعية. تُعنى أتمتة الآلات بالعمليات التي تُؤدي إلى أنشطة إنتاجية فعلية في وقت سريع ودقيق؛ مثل آلات تعبئة الزجاجات، وآلات التعبئة والتغليف، وآلات وضع العلامات، وغيرها. وتُسمى العمليات التي تُعنى بالعد الفعلي للمنتجات عمليات أتمتة الآلات.

لذا، يُعدّ التحكم في الحركة جزءًا أساسيًا من أتمتة الآلات، لأنه عند التحكم في الحركة، يتم التحكم المباشر في حركة الأجزاء الميكانيكية باستمرار. ويؤدي التحكم في الأجزاء الميكانيكية إلى إنتاج المخرجات المطلوبة بدقة. وينقسم التحكم في الحركة بشكل رئيسي إلى فئتين: خطي ودوار.

ما هي الحركة الخطية؟

كما يوحي الاسم، الحركة الخطية هي نشاط يتحرك فيه جزء ميكانيكي في خط مستقيم. على سبيل المثال، لنفترض وجود آلة تقطيع. لنفترض أن لديك كعكات شوكولاتة في مصنعك. في خط الإنتاج، ستحتاج إلى تقطيع الكعكات بانتظام لصنع قطع أصغر. سيتم التحكم في القاطع باستمرار للقطع في اتجاه رأسي. هذه هي الحركة الخطية.

من الاستخدامات الشائعة الأخرى المحركات الخطية، والأدلة، والمحامل، والمشغلات. دعونا نلقي نظرة على مختلف أنواع المنتجات الفعلية المستخدمة في الحركة الخطية، مما سيساعدك على فهم المفهوم بشكل أفضل.

أجهزة الحركة الخطية

المُشغِّل هو جهاز يعمل بالهواء المضغوط، وعند تشغيله بالكهرباء، يسحب الهواء الداخل ليدفع نفسه ويؤدي المهمة. وعند فصل الكهرباء، يقطع المُشغِّل الهواء الداخل ويعود إلى موضعه الأصلي. هذا هو التعريف الأساسي للمُشغِّل.

المحرك الخطي

يتحرك المُشغِّل الخطي، كما يوحي اسمه، في خط مستقيم ويُجري النشاط المطلوب عند تشغيله. عند الحركة في خط مستقيم، يجب مراعاة حركة المحور X وY. يمكن للمُشغِّل أن يتحرك إما في اتجاه X أو Y. لذلك، عند تصميم واستخدام مُشغِّل خطي، من الضروري مراعاة هذا العامل. بالإضافة إلى هذين العاملين، يأتي المُشغِّل الخطي أيضًا في اتجاه Z.

عند برمجة مُشغِّل خطي، يجب معرفة ما إذا كان يجب تحريكه في اتجاه واحد أو اتجاهات متعددة في آنٍ واحد. هذا مهم لتحديد المتانة الميكانيكية للمُشغِّل وموثوقيته ودقته. تتحرك المُشغِّلات الخطية غالبًا على عربة أو سكة. لذا، يجب مراعاة هذا أيضًا حسب تطبيقك.

مشغلات لولبية كروية

تعمل مشغلات اللولب الكروي على براغي ميكانيكية من خلال محامل كروية معادة التدوير. يتحرك اللولب باستمرار في اتجاه إعادة التدوير، مما يساعده على الدوران في اتجاه مستقيم بسرعة وكفاءة.

تتحرك المجموعة بأكملها على عمود ملولب، وتُحوّل الحركة الدورانية إلى حركة خطية. توفر هذه العناصر عزم دوران عاليًا وتعمل باحتكاك منخفض، مما يُقلل من وقت التوقف ويُبدد حرارة أقل أثناء الحركة.

محركات الحزام

تُعدّ محركات السير ابتكارًا آخر في تكنولوجيا الحركة الخطية. تعمل هذه المحركات بنفس طريقة نظام الحزام الناقل، من خلال سير توقيت متصل بين بكرتين دائريتين.

عند رؤية سير ناقل يتحرك خطيًا بين موضعين، فإن هذه التقنية تعمل بالطريقة نفسها على مشغل السير. يكون السير مُحاطًا بهيكل من الألومنيوم، مع وجود عربة نقل حمولة فوقه على طول قضبان.

العوامل التي يجب مراعاتها في الحركة الخطية - سيتم مناقشة بعض العوامل المهمة أدناه.

قوة

كما ذكرنا سابقًا، يمكن للحركة الخطية أن تتحرك إما في محور واحد أو محاور متعددة. ويمكن للجسم أن يحمل حمولة أو يتحرك بحرية لتنفيذ مهمة أخرى.

على أي حال، تُعد القوة عاملاً بالغ الأهمية في اختيار الجهاز المناسب. بناءً على وزن الحمل (إن وُجد) أو السرعة اللازمة للوصول إلى الوجهة، تلعب القوة دورًا بالغ الأهمية هنا. كما تُساعد القوة في تحديد مقدار الاحتكاك اللازم لأداء هذه المهمة.

سرعة

يلعب الوقت دورًا بالغ الأهمية في أتمتة الآلات. فبما أنك تُنتج شيئًا ما، فإذا كان معدل الإنتاج أبطأ، فلن يكون هناك استخدام للآلة. لذا، فإن السرعة مع القوة تُظهران مقدار الطاقة التي يحتاجها الجهاز للعمل. فإذا كان قادرًا على تحمل وزن جيد، ولكنه يعمل ببطء، فسيعيق ذلك أنشطة الإنتاج بشكل كبير.

عند حساب السرعة، يجب مراعاة توقيتين: زمن التسارع وزمن التباطؤ. إذا كان من الضروري التباطؤ بسرعة، فيجب أن يكون الجهاز قادرًا على التباطؤ بسرعة دون أي اهتزاز أو احتكاك. وينطبق الأمر نفسه على زمن التسارع.

بشكل أساسي، يجب الحرص على ألا يتعطل الجهاز عند ضبط أي وقت (على الرغم من أن كل جهاز لديه حده في الوقت المحدد، إلا أنه يجب على الأقل أن يعمل بشكل صحيح في نطاقه المحدد).

طول الضربة

عند العمل مع المحركات الخطية، يجب أن تعرف مدى قدرتها على الحركة. لكل نوع من أجهزة الحركة الخطية أطوال أشواط خاصة به. كلما زاد طول الشوط، زادت مرونة استخدام الآلة.

وذلك لأنك تحصل على وصول أفضل للمنتج النهائي ويمكنك أن تفكر على نطاق واسع في وضع الماكينة على مسافة ما؛ بحيث تحصل على مساحة أكبر لوضع شيء آخر.

دورة العمل

عند تشغيل جهاز حركة خطية باستمرار، سواءً تشغيلًا أو إيقافًا، فإنه يتمتع أيضًا بعمر افتراضي طويل نظرًا لمتانته ومتانته. عدد مرات تشغيل الجهاز يوميًا أو سنويًا دون أي عوائق، هو ما يحدد دورة العمل. باختصار، هو معدل تشغيل الجهاز.