Кольцевые и гусеничные системы на основе направляющих колес более компактны и обеспечивают лучшую точность позиционирования и больше возможностей для размещения грузов, чем альтернативные конвейерные системы для криволинейных применений.

В постоянном стремлении снизить производственные затраты одной из тенденций на производственных предприятиях является как можно более тесное группирование производственных рабочих мест, чтобы свести к минимуму перемещение материалов и сохранить ценную площадь. Это означает, что материалы должны двигаться по все более сложным криволинейным траекториям. Большинство имеющихся в продаже систем направляющих и приводов имеют линейную конструкцию и не могут легко работать с нелинейными траекториями. Однако для таких ситуаций доступны системы криволинейных направляющих и приводов, такие как кольцевые и направляющие системы на основе направляющего колеса.

Кольцевые и трековые системы
В основе кольцевых и направляющих систем на основе направляющих колес лежат направляющие колеса с клиновидными подшипниками и направляющие с клиновидными кромками. Колеса и направляющие имеют дополняющие друг друга рабочие поверхности с V-образным профилем, которые позволяют кареткам, оснащенным направляющими колесами, плавно перемещаться по направляющим, противодействуя боковому или вращательному движению, даже при высоких нагрузках. Каретки могут двигаться по прямым или круговым траекториям за счет использования прямых и кольцевых сегментов салазок или по сложным криволинейным траекториям за счет комбинации прямых и кольцевых сегментов салазок. В приложениях с вращательным движением колеса можно установить статически, а кольцо скользить относительно них. Некоторые криволинейные направляющие системы также можно преобразовать в приводную систему с добавлением таких компонентов, как тяги каретки, приводные элементы и двигатели.

Кольцо направляющего колеса и прямые направляющие имеют различные размеры профилей, что позволяет использовать колеса различных размеров и грузоподъемности. Прямые направляющие также бывают разной длины, а кольцевые направляющие доступны с различными радиусами кривизны и угловыми пролетами. Некоторые кольцевые направляющие доступны с полыми или сплошными центрами, также называемыми кольцевыми дисками. Другие варианты направляющих могут включать различные V-образные конфигурации и встроенные рейки для приведения в действие шестернями.

Конструкция колец и направляющих с направляющим колесом делает их одними из наиболее устойчивых к загрязнению и коррозии доступных вариантов. Направляющие колеса обычно содержат достаточно смазки, чтобы продлить ожидаемый срок службы, имеют постоянные уплотнения для минимизации потерь смазки и попадания мусора. Компоненты системы имеют простую форму, которая не задерживает мусор, и многие из них изготовлены из нержавеющей стали для дополнительной устойчивости к коррозии.

Традиционные криволинейные решения
Традиционные способы реализации криволинейных направляющих и приводов включают в себя конвейерные системы и поворотные кольца. Ленточная конвейерная система является простейшим типом конвейера и обычно содержит широкие ленты, обернутые вокруг цилиндрических роликов в раме. Двигатели вращают ролики, которые заставляют ленты транспортировать лежащую на них полезную нагрузку. В то время как более простые системы ленточных конвейеров могут перемещать полезные грузы только по прямым линиям, криволинейные пути могут быть созданы путем установки нескольких прямых конвейеров последовательно под углами смещения вдоль желаемого пути или с помощью лент со связанными между собой поворотными сегментами, как, например, багажные конвейеры в аэропортах.

Система роликового конвейера аналогична ленточной версии, за исключением того, что широкая лента заменена рядом близко расположенных роликов, установленных в рамной системе, настроенной так, чтобы следовать заданной криволинейной траектории. Роликовые конвейерные системы могут иметь привод от двигателей, соединенных с роликами напрямую или с помощью промежуточных приводных ремней, или без привода, при этом полезная нагрузка перемещается под действием силы тяжести или вручную.

Системы подвесных тележек состоят из гусеничных систем с криволинейными траекториями, установленных высоко над полом, с колесными тележками, под которыми подвешивается полезная нагрузка. Каретки системы подвесной тележки можно перемещать вручную или тянуть за цепи с моторным приводом, движущиеся по рельсам. Опорно-поворотные кольца (также называемые подшипниками поворотной платформы) представляют собой, по сути, большие машинные подшипники, в которых используется большое количество мелких тел качения. Это позволяет им поддерживать высокую нагрузочную способность, обеспечивая при этом большой внутренний диаметр отверстия и тонкий профиль дорожки качения. На направляющих опорно-поворотных устройств могут быть установлены зубчатые рейки для прямого привода.

Как складываются кольцевые и путевые системы
Системы с кольцами и гусеницами на основе направляющих колес могут обеспечить более высокую точность и точность позиционирования, чем конвейерные системы, и это различие может быть важным в приложениях, где полезная нагрузка хрупкая или должна жестко и точно удерживаться в нужном положении для обработки во время перемещения по системе. Колеса в кольцевых и гусеничных системах с направляющими колесами сконструированы так, чтобы быть жестко прижаты к салазкам, предотвращая смещение каретки в любом направлении, кроме предполагаемого пути движения.

Такой уровень точности позиционирования обычно невозможен в конвейерных системах, где полезная нагрузка в основном ограничивается движущимися элементами под действием силы тяжести. Системы ленточных и роликовых конвейеров не имеют горизонтальных ограничений и могут требовать боковых направляющих для предотвращения падения полезного груза с боковых сторон движущихся элементов. Полезная нагрузка может подвергаться постоянным вибрациям, поскольку она постоянно переносится с одного ролика или ленточной петли на другую, а также может запутываться в компонентах конвейерной системы, если они имеют несовместимую форму, что приводит к неравномерной скорости потока, столкновениям и застреваниям. Каретки системы подвесной тележки имеют достаточно горизонтального ограничения только для того, чтобы не упасть с рельсов, и обычно используют нежесткие соединения, такие как цепи или крюки, для перевозки полезной нагрузки, что позволяет им свободно раскачиваться и, возможно, ударяться о другие объекты.

Зависимость конвейерных систем от гравитации для удержания полезной нагрузки также ограничивает возможные положения, в которых можно переносить полезную нагрузку, и возможность перемещать полезную нагрузку вертикально. Системы ленточных и роликовых конвейеров должны нести полезную нагрузку непосредственно над движущимися элементами и не могут транспортировать ее вверх или вниз по крутым склонам. Тележки системы подвесной тележки должны иметь полезную нагрузку, висящую непосредственно под ними для обеспечения устойчивости, и не могут двигаться вверх или вниз по крутым участкам, поскольку висящая полезная нагрузка может касаться пути или полезной нагрузки на соседних вагонах. Однако в системе с кольцами и направляющими на основе направляющего колеса полезная нагрузка может быть надежно закреплена в любом положении относительно каретки. Полезную нагрузку также можно транспортировать в любом направлении, независимо от силы тяжести, поскольку колеса каретки прочно удерживаются на направляющих и допускают движение только по заданному пути.

Кольцевые и гусеничные системы на основе направляющих колес могут требовать меньше места, опорной конструкции и обслуживания, чем другие конвейерные системы. При наличии соответствующих монтажных приспособлений вагоны могут нести полезную нагрузку гораздо шире, чем они сами. Это позволяет этим системам и их опорной конструкции быть более компактными, чем системы ленточных и роликовых конвейеров, тела качения которых должны быть шире, чем их предполагаемая полезная нагрузка. Подвесные тележки могут перевозить относительно большую полезную нагрузку, но требуют больших и прочных опорных конструкций, поскольку их гусеничные системы должны быть подняты достаточно высоко, чтобы их подвешенная полезная нагрузка была доступна и находилась вдали от любых препятствий на уровне земли. Сравнительно большие размеры опорных конструкций конвейерных систем также делают их наиболее сложными и дорогостоящими в сборке и перенастройке. Конвейерные системы также труднее содержать в чистоте, чем системы с кольцами и гусеницами на основе направляющих колес, поскольку их компоненты крупнее, многочисленнее и имеют сложную форму, которая легче улавливает мусор.

Поворотные кольца лучше подходят, чем конвейерные системы, для применений, требующих только кругового движения, поскольку они могут быть более компактными, легкими и доступны в виде полностью собранных отдельных блоков, которые можно быстрее включить в приложение. Они также обеспечивают лучшую точность и плавность хода и могут иметь установленную на них полезную нагрузку, как системы на основе направляющего колеса, но все же имеют некоторые недостатки по сравнению с последними.

Хотя гусеничные поворотные системы и поворотные кольца на основе направляющих колес могут иметь одинаковую простоту сборки, первые легче обслуживать, поскольку компоненты взаимозаменяемы. Поворотные кольца обычно полностью собираются на заводе, поскольку для плавной и точной работы требуется точная сборка и механическая обработка. Если выходит из строя хотя бы один компонент, обычно приходится заменять все кольцо, что затрудняет его обслуживание в полевых условиях. Поскольку опорно-поворотные кольца иногда являются основной монтажной конструкцией для компонентов приложения, замена опорно-поворотного кольца может также потребовать повторной сборки всего, что к нему прикреплено.

Для поворотных систем на основе направляющего колеса необходимо заменять только поврежденные компоненты, поскольку их общая конструкция посадки позволяет собирать и использовать отдельные компоненты в любой совместимой системе, а не только конкретный блок подходящей и подобранной посадки, такой как поворотные кольца. В некоторых случаях также возможно заменить поврежденные компоненты в гусеничных системах на основе направляющих колес без разборки каких-либо других компонентов.

Поворотные кольца могут обеспечить лучшую жесткость и плавность хода, чем конвейерные системы, но, как правило, не имеют предварительной нагрузки. Предварительная нагрузка тел качения для повышения жесткости и плавности распространена в подшипниках машин меньшего размера, но редко в опорно-поворотных устройствах, поскольку крупные компоненты сложнее точно обрабатывать, а на их форму и посадку больше влияют внешние факторы. Небольшие производственные дефекты, деформация компонентов из-за внешних нагрузок или неровных монтажных поверхностей, а также неравномерное тепловое расширение из-за больших колебаний температуры между компонентами с большей вероятностью влияют на предварительную нагрузку в больших подшипниках, таких как опорно-поворотные кольца.

Изменения предварительного натяга могут привести к внутреннему зазору компонентов, что снижает жесткость системы, или к сильному натягу, который затрудняет вращение и повреждает компоненты. Уровень предварительной нагрузки опорно-поворотного устройства зависит от внутренних размеров компонентов и не может быть отрегулирован после сборки. Внешние факторы, такие как неровные монтажные поверхности и тепловое расширение, также могут изменить предварительную нагрузку в поворотных системах на основе направляющих колес. Однако они не представляют особой проблемы, поскольку предварительная нагрузка задается во время сборки в приложении и впоследствии может быть легко отрегулирована.

Кольцевые направляющие на основе направляющего колеса могут иметь значительное преимущество в размерах по сравнению с поворотными кольцами в приложениях, требующих перемещения менее 360°. Опорно-поворотные кольца должны быть полностью круглыми, чтобы обеспечить полный круг перемещения их тел качения, даже если для применения требуется перемещение гораздо меньше, чем 360°. В поворотных системах на основе направляющих колес длина дуги сегмента кольцевого салазок должна быть достаточно длинной, чтобы поддерживать все направляющие колеса (которых может быть всего три) на протяжении всей дуги перемещения.

Проектирование криволинейных направляющих или систем приводов может быть более сложным, чем проектирование линейных. Однако установка таких систем может повысить простоту и эффективность транспортировки и обработки полезной нагрузки. Системы колец и направляющих на основе направляющих колес могут упростить процесс проектирования и превзойти другие типы нелинейных систем направляющих и приводов.