وكيف يمكن تجنب ذلك؟

تختلف الرافعات الجسرية عن أنواع الأنظمة متعددة المحاور الأخرى (مثل الروبوتات الكارتيزية وطاولات XY) باستخدام محورين أساسيين (X) متوازيين، مع محور عمودي (Y) يربط بينهما. في حين أن هذا الترتيب المزدوج للمحور X يوفر قاعدة عريضة ومستقرة، ويسمح لأنظمة الرافعات الجسرية بتوفير قدرة تحمل عالية، وأطوال حركة طويلة، وصلابة جيدة، إلا أنه قد يؤدي أيضًا إلى ظاهرة تُعرف باسم التواء الهيكل.

عند تركيب محورين خطيين وتوصيلهما بالتوازي، ثمة خطر من عدم تزامن حركتهما تمامًا. بمعنى آخر، أثناء الحركة، قد يتأخر أحد المحورين X عن الآخر، فيحاول المحور المتقدم سحب المحور المتأخر. عندئذٍ، قد ينحرف المحور Y المتصل بهما، فلا يعود عموديًا على المحورين X. تُعرف حالة فقدان المحورين X وY للتعامد باسم "الارتداد"، وقد تؤدي إلى انحشار النظام أثناء حركته في اتجاه المحور X، فضلًا عن قوى قد تُلحق الضرر بكلا المحورين X وY.

قد ينتج التذبذب في أنظمة الرافعات الجسرية عن مجموعة متنوعة من عوامل التصميم والتجميع، ولكن من أهم هذه العوامل طريقة تحريك المحور X. فعند وجود محورين X متوازيين، يكون للمصممين خيار تحريك كل محور X بشكل مستقل، أو تحريك أحد المحورين ومعاملة الآخر كمحور تابع.

في التطبيقات منخفضة السرعة ذات المسافة الصغيرة نسبيًا بين المحورين X (شوط قصير للمحور Y)، يُمكن الاكتفاء بتحريك أحد المحورين X وترك المحور X الآخر تابعًا له دون آلية تحريك. في هذا التصميم، يُعدّ ضمان صلابة الوصلة بين المحورين أمرًا بالغ الأهمية، أي صلابة المحور Y.

بما أن المحور المُحرَّك يسحب المحور غير المُحرَّك فعليًا، فإذا تعرض الوصل بينهما للانحناء أو الالتواء أو أي سلوك غير صلب آخر، فإن أي اختلاف في الاحتكاك أو الحمل بين المحورين X قد يؤدي فورًا إلى انحراف وتوقف. وكلما زاد طول المحور Y، قلت صلابته. لهذا السبب، يُنصح عمومًا باستخدام ترتيب "المحور المُحرَّك والمحور التابع" في التطبيقات التي تقل فيها المسافة بين المحورين X عن متر واحد.

يتمثل الحل الأكثر تطوراً في استخدام محرك منفصل لكل محور، مع مزامنة المحركات في ترتيب رئيسي-تابع عبر وحدة التحكم. مع ذلك، في هذا الترتيب، يجب أن تتطابق أخطاء حركة المحركات الميكانيكية تماماً (أو شبه تماماً) - وإلا فقد تحدث انحرافات وتوقفات بسبب اختلافات طفيفة في المسافة التي يقطعها كل محور في كل دورة للمحرك.

في تطبيقات البوابات عالية السرعة والدقة، تُعدّ براغي الكرات وأنظمة التروس المسننة الخيار الأمثل لآليات الدفع. يمكن مطابقة هاتين التقنيتين بشكل انتقائي لتوفير خطأ خطي متقارب على كل محور، مما يجنّب تراكم الأخطاء الذي قد يحدث في أنظمة الدفع غير المتطابقة. ونظرًا لصعوبة مطابقة وتعويض أخطاء الخطوة في أنظمة الدفع بالسيور والسلاسل، لا يُنصح باستخدامها عمومًا في أنظمة البوابات عندما يتم تشغيل المحور X بشكل مستقل. من ناحية أخرى، تُعدّ المحركات الخطية خيارًا ممتازًا للمحاور المتوازية في أنظمة البوابات، نظرًا لعدم وجود خطأ ميكانيكي فيها وقدرتها على توفير مسافات حركة طويلة وسرعات عالية.

ثمة حل آخر، يُعتبر حلاً وسطاً بين الخيارين المذكورين أعلاه، وهو استخدام محرك واحد لتحريك المحورين X. ويمكن تحقيق ذلك بتوصيل مخرج المحور المُشغَّل بالمحرك بمدخل المحور الثاني عبر وصلة مسافة (تُعرف أيضاً بعمود التوصيل). يُغني هذا التكوين عن استخدام المحرك الثاني (وما يترتب عليه من مزامنة).

مع ذلك، تُعدّ صلابة الالتواء لوصلة المسافة مهمة. فإذا تسبب عزم الدوران المنقول بين المحاور في حدوث "التواء" في الوصلة، فقد يحدث احتكاك وانزلاق. غالبًا ما يكون هذا التكوين خيارًا جيدًا عندما تتراوح المسافة بين المحور X بين متر واحد وثلاثة أمتار، مع متطلبات معتدلة للحمل والسرعة.

من العوامل الأخرى التي قد تُسبب انحرافًا في أنظمة الرافعات الجسرية عدم دقة التركيب وعدم التوازي بين محوري X. فعند تركيب دليلين خطيين وتشغيلهما بالتوازي، يتطلب الأمر هامشًا معينًا من الدقة في التوازي والتسطيح والاستقامة لتجنب التحميل الزائد على محامل أحدهما أو كليهما. وفي أنظمة الرافعات الجسرية، حيث يميل محورا X إلى التباعد (نتيجةً لطول مسافة الحركة على محور Y)، يصبح تركيب وتوازي محوري X أكثر أهمية، إذ تتضخم الأخطاء الزاوية على مسافات طويلة.

تتطلب تقنيات التوجيه المختلفة مستويات متفاوتة من الدقة فيما يتعلق بالتوازي والتسطيح والاستقامة. في تطبيقات الرافعات الجسرية، تُعدّ أفضل تقنية توجيه خطية للمحور X المتوازي هي تلك التي توفر أكبر قدر من التسامح في أخطاء التركيب والمحاذاة، مع الحفاظ على قدرة التحميل والصلابة المطلوبتين.

توفر أدلة السكك الحديدية ذات الشكل الكروي أو الأسطواني الدوار عادةً أعلى قدرة تحمل وصلابة من بين جميع تقنيات التوجيه الخطي، ولكن عند استخدامها في تكوين متوازٍ، فإنها تتطلب دقة عالية جدًا في ارتفاع التركيب وتفاوتات التوازي لتجنب الانحشار. يقدم بعض المصنّعين إصدارات "ذاتية المحاذاة" من محامل الكرات الدوارة القادرة على تعويض بعض حالات عدم المحاذاة، على الرغم من أن الصلابة وقدرة التحمل قد تنخفض.

من ناحية أخرى، تتطلب عجلات التوجيه التي تعمل على مسارات دقيقة دقة أقل في التركيب والمحاذاة مقارنةً بعجلات التوجيه ذات القضبان المُشكّلة. بل يمكن تركيبها على أسطح غير دقيقة إلى حد ما دون التسبب في مشاكل تشغيلية مثل الاهتزاز والانحشار، حتى عند استخدام مسارين بالتوازي.

على الرغم من إمكانية إجراء المحاذاة باستخدام أدوات بسيطة مثل مؤشرات القياس والأسلاك، إلا أن الأطوال الكبيرة المستخدمة في أنظمة البوابات تجعل ذلك غير عملي في كثير من الأحيان. إضافةً إلى ذلك، فإن محاذاة محاور متعددة متوازية ومتعامدة تزيد من التعقيد والوقت والجهد المطلوبين بشكل كبير.

ولهذا السبب يعتبر مقياس التداخل الليزري في كثير من الأحيان أفضل أداة لضمان الاستقامة والتسطيح والتعامد بين محاور البوابة.