تتميز أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه بأنها أكثر إحكاما وتوفر دقة أفضل في تحديد المواقع وخيارات أكثر لمواقع نقل البضائع مقارنة بأنظمة النقل البديلة للتطبيقات المنحنية.

في إطار السعي المستمر لخفض تكاليف الإنتاج، يتمثل أحد الاتجاهات في المصانع في تجميع محطات العمل الإنتاجية بأقصى قدر ممكن لتقليل حركة المواد والحفاظ على مساحة الأرضية القيّمة. ويعني هذا أن المواد يجب أن تتحرك على مسارات منحنية متزايدة التعقيد. معظم أنظمة التوجيه والتشغيل المتوفرة تجاريًا ذات تصميمات خطية ولا يمكنها التعامل بسهولة مع المسارات غير الخطية. ومع ذلك، تتوفر أنظمة توجيه وتشغيل منحنية، مثل أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه، لمثل هذه الحالات.

أنظمة الحلقات والمسارات
تُعدّ عجلات التوجيه ذات المحامل على شكل حرف V والمنزلقات ذات الحواف على شكل حرف V جوهر أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه. تتميز العجلات والمنزلقات بأسطح تشغيل متكاملة على شكل حرف V، مما يسمح للعربات المجهزة بعجلات التوجيه بالتحرك بسلاسة على طول المنزلقات مع مقاومة الحركة الجانبية أو الدورانية، حتى تحت الأحمال العالية. يمكن للعربات اتباع مسارات مستقيمة أو دائرية باستخدام أجزاء منزلقة مستقيمة وحلقية، أو مسارات منحنية معقدة من خلال مزيج من الأجزاء المنزلقة المستقيمة والحلقية. في تطبيقات الحركة الدورانية، يمكن تثبيت العجلات بشكل ثابت وتدوير المنزلقات الحلقية بالنسبة لها. كما يمكن تحويل بعض أنظمة التوجيه المنحنية إلى نظام مُشغّل بإضافة مكونات مثل وصلات العربات وعناصر القيادة والمحركات.

تتوفر المنزلقات الحلقية والمستقيمة ذات العجلات الموجهة بأحجام مختلفة لتناسب عجلات بأحجام وقدرات تحميل متنوعة. كما تتوفر المنزلقات المستقيمة بأطوال مختلفة، بينما تتوفر المنزلقات الحلقية بنصف قطر انحناء وامتدادات زاوية متنوعة. بعض المنزلقات الحلقية متوفرة بمراكز مجوفة أو مصمتة، وتُسمى أيضًا أقراصًا حلقية. تشمل خيارات المنزلقات الأخرى تكوينات مختلفة على شكل حرف V ورفوفًا مدمجة للتشغيل بواسطة تروس مسننة.

تُعدّ أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه من بين أكثر الخيارات المتاحة مقاومةً للتلوث والتآكل. تحتوي عجلات التوجيه عادةً على كمية كافية من مواد التشحيم تكفيها طوال عمرها التشغيلي المتوقع، كما أنها مزودة بأختام دائمة للحدّ من فقدان التشحيم ودخول الشوائب. تتميز مكونات النظام بأشكال بسيطة لا تحبس الشوائب، والعديد منها مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ لزيادة مقاومته للتآكل.

الحلول المنحنية التقليدية
تشمل الطرق التقليدية لتصميمات الموجهات والمحركات المنحنية أنظمة النقل وحلقات الدوران. يُعد نظام النقل بالسيور أبسط أنواع النقل، ويتكون عادةً من سيور عريضة ملفوفة حول بكرات أسطوانية داخل إطار. تُدير المحركات هذه البكرات، مما يؤدي إلى نقل الحمولة الموضوعة فوقها. في حين أن أنظمة النقل بالسيور البسيطة لا تستطيع نقل الحمولة إلا في خطوط مستقيمة، يمكن إنشاء مسارات منحنية عن طريق تركيب عدة سيور مستقيمة على التوالي بزوايا مختلفة على طول المسار المطلوب، أو باستخدام سيور ذات أجزاء محورية مترابطة، مثل سيور نقل الأمتعة في المطارات.

يشبه نظام النقل بالبكرات نظام النقل بالسيور، إلا أنه يستبدل السير العريض بسلسلة من البكرات المتقاربة المثبتة في إطار مصمم لاتباع مسار منحني محدد. ويمكن تشغيل أنظمة النقل بالبكرات بمحركات موصولة بالبكرات مباشرة أو عبر سيور نقل وسيطة، أو بدون تشغيل، حيث يتم تحريك الحمولة بفعل الجاذبية أو يدويًا.

تتكون أنظمة العربات العلوية من مسارات منحنية مثبتة على ارتفاع عالٍ فوق الأرض، مع عربات ذات عجلات تحمل حمولتها أسفلها. يمكن تحريك عربات نظام العربات العلوية يدويًا أو سحبها بواسطة سلاسل تعمل بمحركات كهربائية تسير على طول المسار. حلقات الدوران (وتسمى أيضًا محامل القرص الدوار) هي في الأساس محامل آلات كبيرة تستخدم كميات كبيرة من عناصر التدحرج الصغيرة. وهذا يُمكّنها من الحفاظ على قدرات تحمل عالية مع توفير أقطار داخلية كبيرة ومسارات رفيعة. يمكن تصنيع حلقات الدوران مع تروس مسننة في مساراتها للقيادة المباشرة.

مقارنة بين أنظمة الحلقات والمسارات
توفر أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه دقةً ووضوحًا أفضل في تحديد المواقع مقارنةً بأنظمة النقل، وهو فرقٌ بالغ الأهمية في التطبيقات التي تكون فيها الحمولة هشة أو تتطلب تثبيتًا محكمًا ودقيقًا أثناء معالجتها ونقلها عبر النظام. صُممت عجلات أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه بحيث تُحمّل مسبقًا بإحكام على المنزلق، مما يمنع العربة من التحرك في أي اتجاه آخر غير مسار الحركة المحدد.

لا يُمكن تحقيق هذا المستوى من دقة تحديد المواقع في أنظمة النقل، حيث تُقيّد الحمولة بشكل أساسي بالعناصر المتحركة بفعل الجاذبية. لا توفر أنظمة النقل بالسيور والأسطوانات أي تقييد أفقي، وقد تتطلب قضبان توجيه جانبية لمنع الحمولة من السقوط من جوانب العناصر المتحركة. قد تتعرض الحمولة لاهتزازات مستمرة نتيجة انتقالها الدائم من أسطوانة أو حلقة سير إلى أخرى، وقد تتشابك مع مكونات نظام النقل إذا كانت أشكالها غير متوافقة، مما يُسبب معدلات تدفق غير منتظمة، واصطدامات، وتوقفات. أما عربات نظام النقل العلوي، فتتمتع بتقييد أفقي كافٍ فقط لمنعها من السقوط عن المسار، وتستخدم عادةً وصلات غير صلبة كالسلاسل أو الخطافات لحمل الحمولة، مما يسمح لها بالتأرجح بحرية واحتمالية اصطدامها بأجسام أخرى.

إن اعتماد أنظمة النقل على الجاذبية لتقييد الحمولة يحدّ من المواضع الممكنة لنقلها، ومن إمكانية تحريكها عموديًا. فأنظمة النقل بالسيور والبكرات يجب أن تحمل حمولتها مباشرةً فوق أجزائها المتحركة، ولا يمكنها نقلها صعودًا أو هبوطًا على المنحدرات الشديدة. أما عربات نظام الترولي العلوي، فيجب أن تكون حمولتها معلقة أسفلها مباشرةً لتحقيق الثبات، ولا يمكنها التحرك صعودًا أو هبوطًا في المقاطع شديدة الانحدار، لأن الحمولة المعلقة قد تلامس السكة أو الحمولة الموجودة على العربات المجاورة. في المقابل، في نظام الحلقة والسكك القائم على عجلات التوجيه، يمكن تثبيت الحمولة بإحكام في أي موضع بالنسبة للعربة. كما يمكن نقل الحمولة في أي اتجاه، بغض النظر عن الجاذبية، لأن عجلات العربة مثبتة بإحكام على المنزلقات، ولا تسمح إلا بالحركة على طول المسار المحدد.

تتطلب أنظمة النقل الحلقية والسككية القائمة على عجلات التوجيه مساحةً وهيكلاً داعماً وصيانةً أقل من أنظمة النقل الأخرى. ومع تركيب تجهيزات التثبيت المناسبة، يمكن للعربات حمل حمولة أعرض بكثير من حجمها. وهذا ما يجعل هذه الأنظمة وهياكلها الداعمة أكثر إحكاماً من أنظمة النقل بالحزام والبكرات، التي يجب أن تكون عناصرها الدوارة أعرض من حمولتها المقصودة. تستطيع العربات العلوية حمل حمولة عريضة نسبياً، لكنها تتطلب هياكل داعمة كبيرة ومتينة لأن أنظمة سككها يجب أن تكون مرتفعة بما يكفي لتسهيل الوصول إلى الحمولة المعلقة أسفلها وخلوها من أي عوائق على مستوى الأرض. كما أن الحجم الكبير نسبياً للهياكل الداعمة لأنظمة النقل يجعلها الأكثر صعوبةً وتكلفةً في التجميع وإعادة التكوين. كذلك، يصعب الحفاظ على نظافة أنظمة النقل أكثر من أنظمة النقل الحلقية والسككية القائمة على عجلات التوجيه، نظراً لأن مكوناتها أكبر حجماً وأكثر عدداً ولها أشكال معقدة تتراكم فيها الأوساخ بسهولة أكبر.

تُعدّ الحلقات الدوارة أنسب من أنظمة النقل للتطبيقات التي تتطلب حركة دائرية فقط، لأنها أكثر إحكامًا وخفة وزنًا، وتتوفر كوحدات فردية مُجمّعة بالكامل، مما يُسرّع عملية دمجها في التطبيق. كما أنها توفر دقة وسلاسة أفضل، ويمكن تركيب حمولة عليها، مثل الأنظمة القائمة على عجلات التوجيه، إلا أنها لا تزال تعاني من بعض العيوب مقارنةً بالأنظمة الأخيرة.

على الرغم من سهولة تجميع أنظمة التوجيه الدوارة القائمة على عجلات التوجيه وحلقات الدوران، إلا أن الأولى أسهل في الصيانة نظرًا لإمكانية استبدال مكوناتها. تُجمّع حلقات الدوران عادةً بالكامل في المصنع نظرًا لدقة التجميع والتشغيل اللازمة لأداء سلس ودقيق. في حال تعطل أي مكون، يجب استبدال الحلقة بأكملها، مما يجعل صيانتها ميدانيًا أمرًا صعبًا. ولأن حلقات الدوران تُعدّ أحيانًا الهيكل الأساسي لتثبيت مكونات التطبيق، فقد يتطلب استبدالها إعادة تجميع جميع المكونات المثبتة عليها.

في الأنظمة الدوارة القائمة على عجلات التوجيه، لا يلزم استبدال سوى المكونات التالفة، لأن تصميمها المتوافق يسمح بتجميع كل مكون على حدة واستخدامه في أي نظام متوافق، وليس فقط في وحدة محددة ذات تركيب مناسب ومتطابق مثل حلقات الدوران. كما يُمكن في بعض التطبيقات استبدال المكونات التالفة في أنظمة المسارات القائمة على عجلات التوجيه دون الحاجة إلى تفكيك أي مكونات أخرى.

توفر حلقات الدوران صلابة وسلاسة أفضل من أنظمة النقل، ولكنها عادةً لا تُحمّل مسبقًا. يُعدّ التحميل المسبق لعناصر الدوران لتحسين الصلابة والسلاسة أمرًا شائعًا في محامل الآلات الصغيرة، ولكنه نادر في حلقات الدوران نظرًا لصعوبة تصنيع المكونات الكبيرة بدقة، وتأثر شكلها وملاءمتها بشكل أكبر بالعوامل الخارجية. من المرجح أن تؤثر عيوب التصنيع الصغيرة، أو تشوه المكونات نتيجة الأحمال الخارجية أو أسطح التركيب غير المستوية، أو التمدد الحراري غير المتساوي الناتج عن اختلافات كبيرة في درجات الحرارة بين المكونات، على التحميل المسبق في المحامل الكبيرة مثل حلقات الدوران.

قد تؤدي تغييرات التحميل المسبق إلى خلوص داخلي للمكونات، مما يقلل من صلابة النظام، أو إلى تداخل كبير يُصعّب الدوران ويُتلف المكونات. يعتمد مستوى التحميل المسبق لحلقة الدوران على أبعاد المكونات الداخلية، ولا يمكن تعديله بعد التجميع. كما يمكن لعوامل خارجية، مثل أسطح التركيب غير المستوية والتمدد الحراري، أن تُغيّر التحميل المسبق في الأنظمة الدوارة التي تعتمد على عجلة التوجيه. مع ذلك، تُعدّ هذه العوامل أقل إشكالية، إذ يُضبط التحميل المسبق أثناء التجميع في التطبيق، ويمكن تعديله بسهولة لاحقًا.

تتميز المنزلقات الحلقية ذات العجلات الموجهة بميزة حجمية كبيرة مقارنةً بالحلقات الدوارة في التطبيقات التي تتطلب حركة أقل من 360 درجة. يجب أن تكون الحلقات الدوارة دائرية تمامًا لتوفير مسارات حركة كاملة لعناصرها الدوارة، حتى لو كان التطبيق يتطلب حركة أقل بكثير من 360 درجة. في الأنظمة الدوارة ذات العجلات الموجهة، يكفي أن يكون طول قوس قطعة المنزلق الحلقي كافيًا لدعم جميع العجلات الموجهة (والتي قد لا يتجاوز عددها ثلاث عجلات) على امتداد قوس الحركة بالكامل.

قد يكون تصميم أنظمة التوجيه أو التشغيل المنحنية أكثر صعوبة من تصميم الأنظمة الخطية. ومع ذلك، فإن تركيب هذه الأنظمة يُحسّن من سهولة وكفاءة نقل الحمولة ومناولتها. كما أن أنظمة الحلقات والمسارات القائمة على عجلات التوجيه تُبسّط عملية التصميم وتتفوق على أنواع أخرى من أنظمة التوجيه والتشغيل غير الخطية.