כיצד מערכות טבעות ומסלולים מתגבשות

מערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגל מנחה הן קומפקטיות יותר ומציעות דיוק מיקום טוב יותר ואפשרויות רבות יותר עבור עמדות נשיאת מטען מאשר מערכות מסועים חלופיות ליישומים עקומים.

במאמץ המתמשך להפחתת עלויות הייצור, מגמה אחת במתקני ייצור היא קיבוץ תחנות עבודה הייצור קרוב ככל האפשר כדי למזער את תנועת החומר ולשמור על שטח רצפה יקר. משמעות הדבר היא שהחומרים צריכים לנוע לאורך נתיבים עקומים יותר ויותר מורכבים. רוב מערכות הנחיה והמפעילים הזמינות באופן מסחרי הן עיצובים ליניאריים ואינן יכולות להתמודד בקלות עם נתיבים לא ליניאריים. עם זאת, מערכות מנחה והפעלה עקום, כגון מערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגל מנחה, זמינות עבור מצבים כאלה.

מערכות טבעת ומסלול

בליבה של מערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגלי מנחה נמצאים גלגלי מדריך נושאי חריץ ו-Vee. לגלגלים ולמגלשות יש משטחי ריצה משלימים בפרופיל ve המאפשרים לכרכרות המצוידות בגלגל מנחה לרוץ בצורה חלקה לאורך מגלשות תוך התנגדות לתנועה צידית או סיבובית, אפילו תחת עומסים מופעלים גבוהים. כרכרות יכולות ללכת בשבילים ישרים או עגולים באמצעות שימוש במקטעי שקופיות ישרים וטבעתיים, או שבילים מורכבים ומפותלים באמצעות שילוב של מקטעי שקופיות ישרים וטבעתיים. ביישומי תנועה סיבובית, ניתן להרכיב את הגלגלים באופן סטטי והטבעת מחליקה מסובבת ביחס אליהם. חלק ממערכות ההנחיה העקומות ניתנות להמרה למערכת מופעלת עם תוספת של רכיבים כגון חיבורי גררה, רכיבי הנעה ומנועים.

טבעת גלגל מנחה ומגלשות ישרות מגיעות בגדלים רבים של פרופיל כדי להתאים גלגלים בגדלים שונים וביכולות עומס שונות. מגלשות ישרות מגיעות גם באורכים שונים ומגלשות טבעת זמינות עם רדיוסי עקמומיות וטווחים זוויתיים שונים. כמה שקופיות טבעת זמינות עם מרכזים חלולים או מוצקים, הנקראים גם דיסקים טבעת. אפשרויות החלקה אחרות יכולות לכלול תצורות ve שונות ומתלים משולבים להפעלה על ידי גלגלי שיניים.

עיצובים מבוססי גלגל מנחה ומערכת מסלולים הופכים אותם לאפשרויות העמידות ביותר בפני זיהום וקורוזיה. גלגלי מנחה מכילים בדרך כלל מספיק סיכה כדי להחזיק מעמד בחיי הריצה הצפויים שלהם, יש להם אטמים קבועים כדי למזער אובדן סיכה וחדירת פסולת. לרכיבי המערכת צורות פשוטות שאינן לוכדות פסולת ורבים עשויים מפלדת אל חלד לתוספת עמידות בפני קורוזיה.

פתרונות עקומים מסורתיים

הדרכים המסורתיות להתאים את עיצובי המדריך והמפעיל המעוקל כוללות מערכות מסועים וטבעות סיבוב. מערכת מסוע היא הסוג הפשוט ביותר של מסוע ובדרך כלל מכילה חגורות רחבות הכרוכות סביב גלילים גליליים במסגרת. מנועים מסובבים את הגלילים, מה שגורם לחגורות להעביר מטען המונח עליהם. בעוד שמערכות מסוע רצועות פשוטות יותר יכולות להזיז מטענים בקווים ישרים, ניתן ליצור נתיבים עקומים על ידי הרכבה של מסועים ישרים מרובים בסדרה בזוויות היסט לאורך הנתיב הרצוי, או על ידי שימוש בחגורות עם מקטעי ציר מקושרים זה לזה, כגון מסועי מטען בשדות תעופה.

מערכת מסוע גלילה דומה לגרסת רצועה, אלא שהרצועה הרחבה מוחלפת בסדרה של גלילים מרווחים קרובים המותקנות במערכת מסגרות המוגדרת ללכת לפי נתיב עקום שצוין. מערכות מסוע גלילה יכולות להיות מופעלות עם מנועים המחוברים לגלילים ישירות או על ידי רצועות הנעה ביניים, או ללא הפעלה, כאשר המטען נע על ידי כוח הכבידה או ביד.

מערכות עגלות עיליות מורכבות ממערכות מסילות מסלול עקומות המותקנות גבוה מעל הרצפה, עם קרונות גלגלים שתולים את המטען שלהם מתחת. קרונות מערכת עגלות עיליים ניתנים להזזה ביד או למשוך באמצעות שרשראות מונעות על ידי מנוע העוברות לאורך המסילה. טבעות סיבוב (הנקראות גם מיסבי פטיפון) הם בעצם מיסבי מכונות גדולים המשתמשים בכמויות גדולות של אלמנטים מתגלגלים קטנים. זה מאפשר להם לשמור על יכולות עומס גבוהות תוך אספקת מזהי קדחת גדולים ומרוצי פרופיל דקיקים. טבעות הטיה יכולות לעבד מתלי ציוד במכונה למירוץ שלהם לנהיגה ישירה.

כיצד מערכות טבעות ומסלולים מתגבשות

מערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגלים יכולות להציע דיוק ודיוק מיקום טובים יותר מאשר מערכות מסועים, הבדל שיכול להיות חשוב ביישומים שבהם המטען שביר או שיש להחזיק במקומו נוקשה ומדויק לעיבוד תוך כדי העברת המערכת. הגלגלים במערכות הטבעת והמסילה המבוססות על גלגלים מתוכננים להיות נטענים מראש היטב כנגד המגלשה, ולמנוע מהעגלה להזיז לכל כיוון מלבד לאורך נתיב הנסיעה המיועד.

רמה זו של דיוק מיקום בדרך כלל אינה אפשרית במערכות מסועים, שבהן המטען מוגבל בעיקר לאלמנטים הנעים על ידי כוח הכבידה. מערכות מסוע רצועות וגלילים אינן מספקות אילוץ אופקי ויכולות לדרוש מסילות מובילות צדדיות כדי למנוע נפילה של מטען מהצדדים של האלמנטים הנעים. המטען יכול להיות נתון לרעידות מתמשכות מכיוון שהוא מועבר כל הזמן מגלגל או לולאה אחת לאחרת, ויכול להסתבך עם רכיבי מערכת המסוע אם יש להם צורות לא תואמות, ולגרום לקצבי זרימה לא סדירים, התנגשויות וחסימות. לעגלות מערכת עגלות עיליות יש רק אילוץ אופקי מספיק כדי למנוע נפילה מהמסלול ובדרך כלל משתמשים בהצמדות לא קשיחות כגון שרשראות או ווים כדי לשאת מטען, מה שמאפשר להם להתנדנד בחופשיות ואולי לפגוע בחפצים אחרים.

ההסתמכות של מערכות מסועים על כוח המשיכה לצורך הגבלת מטען מגבילה גם את המיקומים האפשריים שבהם ניתן לשאת את המטען ואת היכולת להזיז מטען אנכי. מערכות מסועי רצועות וגליל חייבות לשאת את המטען שלהן ישירות על האלמנטים הנעים שלהן ואינן יכולות להעביר אותם במעלה או במורד שיפועים תלולים. כרכרות מערכת עגלות עיליות חייבות להיות תלויות ישירות מתחתיהן ליציבות ואינן יכולות לנוע במעלה או במורד קטעים תלולים שכן המטען התלוי יכול ליצור קשר עם המסילה או המטען על קרונות סמוכות. עם זאת, במערכת טבעת ומסילה מבוססת גלגל מנחה, ניתן להרכיב מטען מאובטח בכל עמדה ביחס לגררה. ניתן גם להעביר את המטען לכל כיוון, ללא קשר לכוח המשיכה, מכיוון שגלגלי הכרכרה מוגבלים בחוזקה כנגד המגלשות ומאפשרים רק תנועה לאורך השביל המיועד.

מערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגל מנחה יכולות לדרוש פחות מקום, מבנה תומך ותחזוקה מאשר מערכות מסועים אחרות. עם אביזרי הרכבה מתאימים, הקרונות יכולים לשאת מטען רחב הרבה יותר מעצמם. דבר זה מאפשר למערכות אלו ולמבנה התומך שלהן להיות קומפקטיים יותר ממערכות מסועי רצועות וגלגלים, שרכיבי הגלגול שלהן צריכים להיות רחבים יותר מהמטען המיועד להם. עגלות עיליות יכולות לשאת מטען רחב יחסית אך דורשות מבני תמיכה גדולים ויציבים מכיוון שמערכות המסילה שלהן צריכות להיות גבוהות מספיק כדי שהמטען התלוי מתחתיהן יהיה נגיש ונקי מכל מכשול בגובה הקרקע. הגודל הגדול יחסית של מבני תמיכה למערכות מסועים הופך אותם גם לקשים והיקרים ביותר להרכבה ולהגדרה מחדש. קשה יותר לשמור על ניקיון מערכות מסועים גם ממערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגלים, שכן הרכיבים שלהן גדולים יותר, רבים יותר ובעלי צורות מורכבות הלוכדות פסולת בקלות רבה יותר.

טבעות סיבוב מתאימות יותר ממערכות מסועים ליישומים הדורשים תנועה מעגלית בלבד מכיוון שהן יכולות להיות קומפקטיות יותר, קלות משקל, וזמינות ביחידות בודדות מורכבות לחלוטין, שיכולות להיות מהיר יותר לשילוב ביישום. הם גם מציעים דיוק וחלקות טובים יותר, ויכולים להיות מותקן עליהם מטען, כמו מערכות מבוססות גלגל מנחה, אך עדיין יש להם כמה חסרונות בהשוואה לזו האחרונה.

בעוד שמערכות סיבוביות מסילה מבוססות גלגל מנחה וטבעות סיבוב יכולות להיות בעלות קלות דומה של הרכבה, הראשונות יכולות להיות קלות יותר לתחזוקה בגלל שהרכיבים ניתנים להחלפה. טבעות סיבוב מורכבות בדרך כלל במלואן במפעל בשל ההרכבה והעיבוד המדויקים הנדרשים לביצועים חלקים ומדויקים. בדרך כלל יש להחליף את הטבעת כולה אם אפילו רכיב אחד נכשל, מה שמקשה על הטיפול בשטח. מכיוון שטבעות סיבוב הן לפעמים מבנה ההרכבה העיקרי עבור רכיבי יישום, החלפת טבעת סיבוב עשויה לדרוש גם הרכבה מחדש של כל מה שמותקן עליה.

עבור מערכות סיבוביות מבוססות גלגל מנחה, יש להחליף רק את הרכיבים הפגומים מכיוון שעיצוב ההתאמה המשותף שלהם מאפשר להרכיב רכיבים בודדים ולהשתמש בהם בכל מערכת תואמת, לא רק יחידה מסוימת של התאמה מתאימה כמו טבעות סיבוב. ניתן גם ביישומים מסוימים להחליף רכיבים פגומים במערכות מסילה מבוססות גלגל מנחה מבלי לפרק רכיבים אחרים.

טבעות הטיה יכולות להציע קשיחות וחלקות טובים יותר מאשר מערכות מסועים, אך בדרך כלל אינן טעונות מראש. טעינה מראש של האלמנטים הגלגולים לקשיחות וחלקות טובים יותר היא נפוצה במיסבי מכונות קטנים יותר, אך נדירה בטבעות סיבוביות, מאחר שרכיבים גדולים קשים יותר לעיבוד מדויק וצורתם והתאמתם מושפעות יותר מגורמים חיצוניים. פגמי ייצור קטנים, דפורמציה של רכיבים עקב עומסים חיצוניים או משטחי הרכבה לא אחידים, או התפשטות תרמית לא אחידה עקב שינויים גדולים בטמפרטורה בין רכיבים נוטים יותר להשפיע על עומס מוקדם במיסבים גדולים יותר כמו טבעות סיבוביות.

שינויים בטעינה מראש עלולים לגרום למרווח רכיב פנימי, אשר מפחית את קשיחות המערכת, או הפרעות גבוהות אשר מקשות על הסיבוב ופוגעים ברכיבים. רמת הטעינה המוקדמת של טבעת נעה תלויה במידות הרכיב הפנימי ולא ניתנת להתאמה לאחר ההרכבה. גורמים חיצוניים כגון משטחי הרכבה לא אחידים והתרחבות תרמית יכולים גם לשנות את העומס הקדום במערכות סיבוביות מבוססות גלגל מנחה. עם זאת, הם פחות מהווים בעיה מכיוון שהטעינה המוקדמת מוגדרת במהלך ההרכבה באפליקציה וניתן להתאים אותה בקלות לאחר מכן.

למגלשות טבעת מבוססות גלגל מנחה יכול להיות יתרון משמעותי בגודל על פני טבעות סיבוביות ביישומים הדורשים תנועה של פחות מ-360°. טבעות סיבוב חייבות להיות מעגליות לחלוטין כדי לספק מעגלי נסיעה שלמים עבור הרכיבים המתגלגלים שלהם, גם אם היישום דורש הרבה פחות מ-360° של תנועה. במערכות סיבוביות מבוססות גלגל מנחה, אורך קשת מקטע ההחלקה הטבעתי צריך להיות ארוך מספיק כדי לתמוך בכל גלגלי ההנחיה (שיכולים להיות עד שלושה) לאורך כל קשת הנסיעה.

תכנון מערכות מנחים או מפעילים עקומים יכול להיות קשה יותר מאשר תכנון ליניארי. עם זאת, התקנת מערכות כאלה יכולה לשפר את הפשטות והיעילות של הובלת מטענים וטיפול. מערכות טבעת ומסילה מבוססות גלגל מנחה יכולות לפשט את תהליך התכנון ולעלות על סוגים אחרים של מערכות מנחה והפעלה לא ליניאריות.