Как сочетаются кольцевые и трековые системы

Системы на основе направляющих колес и рельсов более компактны и обеспечивают более высокую точность позиционирования и больше вариантов размещения груза, чем альтернативные конвейерные системы для криволинейных применений.

В продолжающемся стремлении к снижению производственных затрат одной из тенденций на производственных предприятиях является группировка производственных рабочих станций как можно ближе, чтобы минимизировать перемещение материалов и сохранить ценное пространство на полу. Это означает, что материалы должны перемещаться по все более сложным криволинейным траекториям. Большинство имеющихся в продаже систем направляющих и приводов имеют линейную конструкцию и не могут легко справляться с нелинейными траекториями. Однако для таких ситуаций доступны системы криволинейных направляющих и приводов, такие как системы с кольцами и дорожками на основе направляющих колес.

Системы колец и путей

В основе кольцевых и трековых систем на основе направляющих колес лежат направляющие колеса с V-образной канавкой и направляющие с V-образным краем. Колеса и направляющие имеют дополнительные поверхности скольжения с V-образным профилем, которые позволяют кареткам, оснащенным направляющими колесами, плавно перемещаться по направляющим, одновременно сопротивляясь боковому или вращательному движению даже при высоких приложенных нагрузках. Каретки могут следовать прямым или круговым траекториям за счет использования прямых и кольцевых сегментов направляющих или сложным криволинейным траекториям за счет комбинации прямых и кольцевых сегментов направляющих. В приложениях с вращательным движением колеса могут быть статически закреплены, а кольцевые направляющие вращаться относительно них. Некоторые криволинейные направляющие системы также могут быть преобразованы в приводную систему с добавлением таких компонентов, как тяги каретки, элементы привода и двигатели.

Направляющие кольца и прямые направляющие поставляются во многих размерах профиля для размещения колес различных размеров и грузоподъемности. Прямые направляющие также поставляются 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 конфигурации V-образных зубчатых колес и встроенные рейки для приведения в действие шестернями.

Конструкции колец и гусеничных систем на основе направляющих колес делают их одними из самых устойчивых к загрязнению и коррозии вариантов. Направляющие колеса обычно содержат достаточно смазки для обеспечения ожидаемого срока службы, имеют постоянные уплотнения для минимизации потери смазки и попадания мусора. Компоненты системы имеют простые формы, которые не задерживают мусор, и многие из них изготовлены из нержавеющей стали для дополнительной коррозионной стойкости.

Традиционные криволинейные решения

Традиционные способы размещения криволинейных направляющих и приводных конструкций включают 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 полезный груз, лежащий на них сверху. В то время как более простые ленточные конвейерные системы 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 путем использования лент с взаимосвязанными поворотными сегментами, такими как багажные конвейеры в аэропортах.

Система роликового конвейера похожа на ленточную версию, за исключением того, что широкая лента заменена рядом близко расположенных роликов, установленных в каркасной системе, настроенной на следование заданной криволинейной траектории. Системы роликового конвейера могут приводиться в действие двигателями, соединенными с роликами напрямую или через промежуточные приводные ремни, или не приводиться в действие, с перемещением груза под действием силы тяжести или вручную.

Системы подвесных тележек состоят из криволинейных систем рельсовых путей, установленных высоко над полом, с колесными тележками, которые подвешивают свой полезный груз под ними. Тележки системы подвесных тележек можно перемещать вручную или тянуть с помощью цепей с приводом от двигателя, бегущих вдоль рельса. Поворотные кольца (также называемые подшипниками поворотного круга) по сути являются большими подшипниками машин, которые используют большое количество мелких элементов качения. Это позволяет им поддерживать высокую грузоподъемность, обеспечивая при этом большие внутренние диаметры отверстий и тонкие профильные дорожки качения. Поворотные кольца могут иметь зубчатые рейки, врезанные в дорожки для прямого привода.

Как сочетаются кольцевые и трековые системы

Системы на основе направляющих колес и дорожек могут обеспечить более высокую точность позиционирования и достоверность, чем конвейерные системы, разница, которая может быть важна в приложениях, где полезная нагрузка хрупкая или должна удерживаться жестко и точно позиционироваться для обработки во время перемещения через систему. Колеса в системах на основе направляющих колес и дорожек сконструированы так, чтобы быть надежно предварительно нагруженными на ползун, предотвращая смещение каретки в любом направлении, отличном от предполагаемого пути движения.

Такой уровень точности позиционирования, как правило, невозможен в конвейерных системах, где полезная нагрузка в первую очередь ограничена движущимися элементами силой тяжести. Ленточные и роликовые конвейерные системы не обеспечивают горизонтальных ограничений и могут потребовать боковых направляющих рельсов для предотвращения падения полезной нагрузки со сторон движущихся элементов. Полезная нагрузка может подвергаться постоянным вибрациям, поскольку она постоянно передается с одного ролика или петли ремня на другой, и может запутаться в компонентах конвейерной системы, если они имеют несовместимые формы, что приводит к нерегулярным скоростям потока, столкновениям и застреваниям. Каретки подвесной троллейной системы имеют только достаточные горизонтальные ограничения, чтобы не упасть с пути, и обычно используют нежесткие связи, такие как цепи или крюки, для переноски полезной нагрузки, что позволяет им свободно качаться и, возможно, ударяться о другие объекты.

Зависимость конвейерных систем от гравитации для ограничения полезной нагрузки также ограничивает возможные положения, в которых полезная нагрузка может быть перемещена, и возможность перемещения полезной нагрузки по вертикали. Ленточные и роликовые конвейерные системы должны переносить свою полезную нагрузку непосредственно над своими движущимися элементами и не могут транспортировать ее вверх или вниз по крутым склонам. Каретки подвесной троллейной системы должны иметь свою висящую прямо под ними для устойчивости и не могут перемещаться вверх или вниз по крутым участкам, поскольку висящая полезная нагрузка может соприкасаться с рельсом или полезной нагрузкой на соседних тележках. Однако в системе направляющих колес и рельсов полезная нагрузка может быть надежно закреплена в любом положении относительно тележки. Полезная нагрузка также может транспортироваться в любом направлении, независимо от гравитации, поскольку колеса тележки надежно закреплены на направляющих и допускают движение только по назначенному пути.

Системы колец и рельсов на основе направляющих колес могут потребовать меньше места, опорной конструкции и обслуживания, чем другие конвейерные системы. При наличии соответствующих монтажных приспособлений каретки могут перевозить полезную нагрузку, значительно шире себя. Это позволяет этим системам и их опорной конструкции быть более компактными, чем системы ленточных и роликовых конвейеров, чьи элементы качения должны быть шире, чем их предполагаемая полезная нагрузка. Подвесные тележки могут перевозить относительно большую полезную нагрузку, но требуют больших, прочных опорных конструкций, поскольку их системы рельсов должны быть подняты достаточно высоко, чтобы их подвешенная полезная нагрузка была доступна и не имела препятствий на уровне земли. Относительно большой размер опорных конструкций для конвейерных систем также делает их наиболее сложными и дорогими для сборки и перенастройки. Конвейерные системы также сложнее содержать в чистоте, чем системы колец и рельсов на основе направляющих колес, поскольку их компоненты больше, многочисленнее и имеют сложную форму, которая легче захватывает мусор.

Поворотные кольца лучше подходят, чем конвейерные системы, для приложений, требующих только кругового движения, поскольку они могут быть более компактными, легкими и доступны в полностью собранных отдельных блоках, которые можно быстрее встроить в приложение. Они также обеспечивают лучшую точность и плавность и могут иметь полезную нагрузку, установленную на них, как системы на основе направляющих колес, но все еще имеют некоторые недостатки по сравнению с последними.

Хотя гусеничные поворотные системы на основе направляющих колес и поворотные кольца могут иметь схожую простоту сборки, первые могут быть проще в обслуживании из-за взаимозаменяемости компонентов. Поворотные кольца, как правило, полностью собираются на заводе из-за точной сборки и обработки, необходимых для плавной и точной работы. Обычно все кольцо должно быть заменено, если хотя бы один компонент выходит из строя, что затрудняет их обслуживание в полевых условиях. Поскольку поворотные кольца иногда являются основной конструкцией крепления для компонентов приложения, замена поворотного кольца также может потребовать повторной сборки всего, что установлено на нем.

Для поворотных систем на основе направляющих колес необходимо заменить только поврежденные компоненты, поскольку их общая конструкция позволяет собирать и использовать отдельные компоненты в любой совместимой системе, а не только в определенном блоке подходящей, согласованной посадки, например, поворотных кольцах. В некоторых приложениях также возможно заменить поврежденные компоненты в системах гусеничных лент на основе направляющих колес без разборки других компонентов.

Поворотные круги могут обеспечить лучшую жесткость и плавность, чем конвейерные системы, но обычно не имеют предварительной нагрузки. Предварительная нагрузка элементов качения для лучшей жесткости и плавности обычна для подшипников небольших машин, но редко встречается в поворотных кругах, поскольку крупные компоненты сложнее точно обрабатывать, а их форма и посадка больше подвержены влиянию внешних факторов. Небольшие производственные дефекты, деформация компонентов из-за внешних нагрузок или неровных поверхностей крепления или неравномерное тепловое расширение из-за больших перепадов температур между компонентами с большей вероятностью повлияют на предварительную нагрузку в более крупных подшипниках, таких как поворотные круги.

Изменения предварительной нагрузки могут привести к зазору внутренних компонентов, что снижает жесткость системы, или к сильному вмешательству, что затрудняет вращение и повреждает компоненты. Уровень предварительной нагрузки поворотного кольца зависит от внутренних размеров компонента 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 направляющего колеса. Однако они представляют меньшую проблему, поскольку предварительная нагрузка устанавливается во время сборки в приложении и может быть легко отрегулирована впоследствии.

Кольцевые направляющие на основе направляющих колес могут иметь значительное преимущество в размерах по сравнению с поворотными кольцами в приложениях, требующих перемещения менее 360°. Поворотные кольца должны быть полностью круглыми, чтобы обеспечить полные контуры перемещения для их элементов качения, даже если приложение требует перемещения гораздо меньше 360°. В поворотных системах на основе направляющих колес длина дуги сегмента кольцевого направляющего кольца должна быть достаточно большой только для поддержки всех направляющих колес (которых может быть всего три) на протяжении всей дуги перемещения.

Проектирование криволинейных направляющих или исполнительных систем может быть сложнее, чем проектирование линейных. Однако установка таких систем может улучшить простоту и эффективность транспортировки и обработки полезной нагрузки. Системы на основе направляющих колес и треков могут упростить процесс проектирования и превзойти другие типы нелинейных направляющих и исполнительных систем.