Як складаються кільцеві та трекові системи

Кільцеві та гусеничні системи на основі направляючих коліс є більш компактними та пропонують кращу точність позиціонування та більше можливостей для позицій транспортування вантажу, ніж альтернативні конвеєрні системи для криволінійних застосувань.

У безперервному прагненні знизити виробничі витрати одна з тенденцій на виробничих підприємствах полягає в групуванні виробничих робочих станцій якомога тісніше, щоб мінімізувати переміщення матеріалів і зберегти цінну площу. Це означає, що матеріали повинні рухатися все більш складними криволінійними шляхами. Більшість комерційно доступних систем напрямних і приводів мають лінійну конструкцію і не можуть легко працювати з нелінійними шляхами. Однак для таких ситуацій доступні криволінійні напрямні та приводні системи, такі як кільцеві та гусеничні системи на основі направляючого колеса.

Кільцеві та трекові системи

В основі кільцевих і гусеничних систем на основі направляючих коліс є напрямні колеса з підшипниками з пазами та напрямні направляючі. Колеса та салазки мають додаткові бігові поверхні з кліноподібним профілем, які дозволяють кареткам, оснащеним напрямними колесами, плавно рухатися уздовж салазок, протистоячи бічним або обертальним рухам, навіть за високих навантажень. Каретки можуть рухатися по прямій або кільцевій траєкторії за допомогою прямих і кільцевих сегментів або складних криволінійних шляхів за допомогою комбінації прямих і кільцевих сегментів. У додатках із обертальним рухом колеса можуть бути встановлені статично, а кільце ковзання обертається відносно них. Деякі криволінійні напрямні системи також можна перетворити на приводну систему за допомогою додавання таких компонентів, як тягові зв’язки, елементи приводу та двигуни.

Кільце направляючого колеса та прямі салазки мають різні розміри профілів для встановлення коліс різного розміру та вантажопідйомності. Прямі салазки також мають різну довжину, а кільцеві салазки доступні з різними радіусами кривизни та кутовими проміжками. Деякі кільцеві слайди доступні з порожнистими або суцільними центрами, які також називаються кільцевими дисками. Інші варіанти ковзання можуть включати в себе різні конфігурації кліток і вбудовані стійки для приводу в дію шестернями.

Конструкції систем кільця та гусениці на основі направляючого колеса роблять їх одними з найбільш стійких до забруднення та корозії варіантів. Напрямні колеса зазвичай містять достатньо мастила, щоб вистачило на очікуваний термін експлуатації, мають постійні ущільнення, щоб мінімізувати втрату мастила та потрапляння сміття. Компоненти системи мають просту форму, яка не затримує сміття, і багато з них виготовлено з нержавіючої сталі для додаткової стійкості до корозії.

Традиційні криволінійні рішення

Традиційні способи розміщення криволінійних напрямних і конструкцій приводів включають конвеєрні системи та поворотні кільця. Стрічкова конвеєрна система є найпростішим типом конвеєра і зазвичай містить широкі стрічки, намотані навколо циліндричних роликів у рамі. Двигуни обертають ролики, через що стрічки транспортують корисний вантаж, що лежить на них. У той час як простіші стрічкові конвеєрні системи можуть переміщувати корисні вантажі лише по прямих лініях, криволінійні шляхи можна створювати, монтуючи кілька прямих конвеєрів послідовно під зміщеними кутами вздовж бажаної траєкторії, або використовуючи стрічки з взаємопов’язаними поворотними сегментами, наприклад, конвеєри для багажу в аеропортах.

Система роликового конвеєра схожа на стрічкову версію, за винятком того, що широку стрічку замінено серією близько розташованих роликів, встановлених у каркасній системі, сконфігурованій для проходження заданої криволінійної траєкторії. Роликові конвеєрні системи можуть приводитися в дію двигунами, з’єднаними з роликами безпосередньо або за допомогою проміжних приводних пасів, або без приводу, з корисним вантажем, що переміщується гравітацією або вручну.

Підвісні тролейбусні системи складаються з криволінійних колійних систем, встановлених високо над підлогою, з візками на колесах, які підвішують свій корисний вантаж під ними. Каретки підвісної тролейбусної системи можна переміщати вручну або тягнути за допомогою ланцюгів з приводом від двигуна, що проходять по колії. Опорно-поворотні кільця (також звані поворотними підшипниками) — це, по суті, великі машинні підшипники, які використовують велику кількість малих тіл кочення. Це дає їм змогу підтримувати високу вантажопідйомність, водночас забезпечуючи великий внутрішній діаметр отвору та тонкий профіль кільця. Опорно-поворотні кільця можуть мати зубчасті рейки, врізані в колеса для прямого приводу.

Як складаються кільцеві та трекові системи

Кільцеві та гусеничні системи на основі направляючих коліс можуть запропонувати кращу точність і точність позиціонування, ніж конвеєрні системи, відмінність, яка може бути важливою в програмах, де корисне навантаження є крихким або його необхідно жорстко та точно розташувати для обробки під час переміщення через систему. Колеса в кільцевих і гусеничних системах на основі направляючих колес розроблені таким чином, щоб бути міцно попередньо натягнутими на ковзання, запобігаючи зсуву каретки в будь-якому іншому напрямку, окрім запланованої траєкторії руху.

Такий рівень точності позиціонування, як правило, неможливий у конвеєрних системах, де корисне навантаження переважно обмежене рухомими елементами силою тяжіння. Стрічкові та роликові конвеєрні системи не забезпечують горизонтальних обмежень і можуть вимагати бокових напрямних, щоб запобігти падінню корисного вантажу з боків рухомих елементів. Корисне навантаження може піддаватися безперервній вібрації, оскільки воно постійно переміщується з одного ролика чи петлі ременя на інший, і може заплутуватися з компонентами конвеєрної системи, якщо вони мають несумісні форми, спричиняючи нерегулярну швидкість потоку, зіткнення та застрягання. Підйомні тролейбусні вагони мають лише достатнє горизонтальне обмеження, щоб не впасти з колії, і зазвичай використовують нежорсткі зв’язки, такі як ланцюги або гаки для перенесення корисного вантажу, що дозволяє їм вільно розгойдуватися та, можливо, вдарятися об інші об’єкти.

Залежність конвеєрних систем від сили тяжіння для обмеження корисного вантажу також обмежує можливі положення, де корисний вантаж можна перевозити, і здатність переміщувати корисний вантаж вертикально. Стрічкові та роликові конвеєрні системи повинні переносити корисне навантаження безпосередньо через рухомі елементи й не можуть транспортувати його вгору або вниз по крутих схилах. Корисний вантаж підвісних систем візків повинен бути підвішений безпосередньо під ними для забезпечення стійкості, і вони не можуть рухатися вгору або вниз по крутих ділянках, оскільки підвішений корисний вантаж може стикатися з колією або корисним вантажем на сусідніх візках. Однак у кільцевій і гусеничній системі на основі напрямного колеса корисний вантаж можна надійно закріпити в будь-якому положенні відносно каретки. Корисний вантаж також можна транспортувати в будь-якому напрямку, незалежно від сили тяжіння, оскільки колеса каретки міцно закріплені на ковзаннях і дозволяють рухатися лише по визначеному шляху.

Кільцеві та гусеничні системи на основі напрямних коліс можуть вимагати менше місця, опорної конструкції та обслуговування, ніж інші конвеєрні системи. З належним монтажним пристосуванням вагони можуть перевозити корисне навантаження набагато ширше, ніж вони самі. Це дозволяє цим системам та їхнім опорним структурам бути компактнішими, ніж системи стрічкових і роликових конвеєрів, у яких елементи кочення мають бути ширшими за призначене корисне навантаження. Підвісні візки можуть перевозити відносно широке корисне навантаження, але потребують значних, міцних опорних конструкцій, оскільки їх гусеничні системи мають бути підняті достатньо високо, щоб їхній підвісний корисний вантаж був доступним і вільним від будь-яких перешкод на рівні землі. Відносно великі розміри опорних конструкцій для конвеєрних систем також роблять їх найважчими та дорогими для збирання та переналаштування. Конвеєрні системи також важче підтримувати в чистоті, ніж кільцеві та гусеничні системи на основі напрямних коліс, оскільки їх компоненти більші, численніші та мають складні форми, які легше затримують сміття.

Опорно-поворотні кільця краще підходять, ніж конвеєрні системи, для додатків, які вимагають лише кругового руху, оскільки вони можуть бути більш компактними, легкими та доступними у повністю зібраних окремих блоках, які можна швидше включити в програму. Вони також пропонують кращу точність і плавність, і можуть мати корисне навантаження, встановлене на них, як системи на основі направляючих коліс, але все ж мають деякі недоліки порівняно з останніми.

У той час як поворотні системи гусеничних коліс і опорно-поворотні кільця на основі напрямних коліс можуть мати однакову легкість збирання, перші можуть бути легшими в обслуговуванні завдяки взаємозамінності компонентів. Опорно-поворотні кільця, як правило, повністю збираються на заводі через точну збірку та механічну обробку, необхідні для плавної та точної роботи. Зазвичай необхідно замінити все кільце, якщо навіть один компонент виходить з ладу, що ускладнює їх обслуговування в польових умовах. Оскільки опорно-поворотні кільця іноді є основною монтажною конструкцією для компонентів програми, заміна опорно-поворотного кільця також може вимагати повторного складання всього, що на ньому встановлено.

У поворотних системах на основі напрямних коліс потрібно замінити лише пошкоджені компоненти, оскільки їх загальна конструкція дозволяє збирати окремі компоненти та використовувати їх у будь-якій сумісній системі, а не лише в окремому вузлі відповідної відповідної посадки, як поворотні кільця. У деяких випадках також можливо замінити пошкоджені компоненти в системах гусениці на основі напрямних коліс без розбирання будь-яких інших компонентів.

Поворотні кільця можуть забезпечувати кращу жорсткість і плавність, ніж конвеєрні системи, але, як правило, не мають попереднього навантаження. Попереднє натягування тіл кочення для кращої жорсткості та плавності є звичайним у менших підшипниках машин, але рідко в поворотно-поворотних кільцях, оскільки великі компоненти важче піддавати точній обробці, а на їх форму та посадку більше впливають зовнішні фактори. Невеликі дефекти виробництва, деформація компонентів через зовнішні навантаження чи нерівні монтажні поверхні, або нерівномірне теплове розширення через значні коливання температури між компонентами, швидше за все, вплинуть на попередній натяг у великих підшипниках, таких як опорно-поворотні кільця.

Зміни попереднього натягу можуть призвести до внутрішнього зазору компонентів, що зменшує жорсткість системи, або сильного впливу, що ускладнює обертання та пошкоджує компоненти. Рівень попереднього натягу опорно-поворотного кільця залежить від розмірів внутрішніх компонентів і не може бути відрегульований після складання. Зовнішні фактори, такі як нерівні монтажні поверхні та теплове розширення, також можуть змінити попередній натяг у поворотних системах на основі напрямних коліс. Однак вони не є проблемою, оскільки попереднє завантаження встановлюється під час збирання в програмі та може бути легко налаштовано пізніше.

Кільцеві салазки на основі напрямного колеса можуть мати значну перевагу в розмірі над поворотними кільцями в програмах, що потребують руху менше ніж на 360°. Опорно-поворотні кільця мають бути повністю круглими, щоб забезпечити повний кругообіг для їхніх тіл кочення, навіть якщо застосування потребує набагато менше, ніж 360°. У поворотних системах на основі направляючих коліс довжина дуги сегмента ковзання кільця повинна бути достатньою, щоб підтримувати всі напрямні колеса (яких може бути лише три) по всій дузі руху.

Проектування криволінійних напрямних або систем приводу може бути складнішим, ніж проектування лінійних. Однак встановлення таких систем може покращити транспортування корисного вантажу, а також простоту й ефективність обробки. Кільцеві та гусеничні системи на основі напрямних коліс можуть спростити процес проектування та перевершити інші типи нелінійних систем напрямних та приводів.