Дополнительная информация

ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ: КАК ПРАВИЛЬНО ПОДОБРАТЬ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ?

Семь критериев оптимального подбора телескопических направляющих при проектировании решений для промышленной автоматизации

Введение

Телескопические направляющие являются незаменимым компонентом

современных систем автоматизации, эксплуатируемых, например, в составе

технологических линий производственных предприятий, или на автоматизиро-

ванных складах, где этими направляющими обеспечивается консольное

перемещение разного рода объектов, причём такие направляющие нередко

эксплуатируются в самых неблагоприятных условиях - высокая частота рабочих циклов при одновременном воздействии высоких нагрузок

, и/или в условиях существенной

загрязнённости. Для того, чтобы система автоматизации оптимально выполняла

возлагаемые на неё задачи, инженеру-проектировщику крайне важно изначально

правильно подобрать тип применяемых в системе направляющих. При

осуществлении такого подбора, помимо базовых технических параметров,

надлежит учитывать факторы, обусловленные спецификой конкретной задачи,

включая профиль перемещений, положение направляющей при монтаже, тип хода, величины ускорений, а также имеющиеся

возможности и ограничения по осуществлению технического обслуживания.

 

Правильно подобрать подходящую телескопическую направляющую возможно практически под любые задачи по перемещению объектов, существую-

щие в области промышленной автоматизации; более того, правильно подобран-

ные направляющие являются залогом того, что основанная на них система

автоматизации будет работать оптимальным образом, обеспечивая тем самым

бесперебойное функционирование всего зависящего от неё технологического

оборудования. На практике дополнительными и очевидными преимуществами

правильного подбора направляющих зачастую оказываются снижение затрат на

техобслуживание и общее повышение производительности.

 

При этом задачи, решаемые посредством телескопических направляющих, могут

существенно отличаться друг от друга - так, например, для решения некоторых

задач может требоваться осуществление перемещений на переменные длины

хода, или перемещение объектов по вертикали... Неполный учёт всех факторов проектировщиком, стоящей перед ним задачи, может приводить к тому, что поверхность выбранных направляющих будет выбрана им без

специальной упрочняющей обработки, соответственно недостаточно

твёрдой для того, чтобы воспринять приходящуюся на неё высокую эксплуатаци-

онную нагрузку; или же стойкость выбранных направляющих к коррозии может

оказаться недостаточной для эксплуатации в условиях повышенной влажности... Телескопические направляющие не являются универсальными

для использования в любой системе

промышленной автоматизации, причём ненадлежащий выбор направляющей

может иметь тяжёлые последствия, включая снижение как эффективности работы

самой системы автоматизации, так и производительности зависящего от этой

системы технологического оборудования.

 

В этой статье рассмотрены важнейшие критерии, подлежащие учёту для

правильного подбора телескопических направляющих под решение задач в сфере

промышленной автоматизации. Учёт этих критериев позволит

обеспечить наилучшие эксплуатационные характеристики

проектируемых систем и оптимизировать затраты, вследствие чего мы

рекомендуем информацию в этой статье для внимательного изучения инженерами-про-

ектировщиками систем промышленной автоматизации.

 

ТИП ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Под типом перемещения подразумевается, осуществляются ли перемещения,

для которых подбираются направляющие, по горизонтальной или

по вертикальной оси, а также является ли длина хода повторяющихся

перемещений постоянной или переменной. Тип перемещения важно учитывать для телескопических направляющих, имеющих шариковый сепаратор в их конструкции,

в решениях с переменной длиной хода, а также перемещениях по вертикальным осям, что связано с проявляющимся у

них в подобных случаях эффектом смещения / проскальзывания сепараторов.

При этом телескопические направляющие, в конструкции которых применены

ролики, не имеют ограничения по типу перемещения и способны обеспечить хорошие эксплуатационные характеристики и длительный срок службы для переменной величины хода и вертикальных перемещений

 

Рис. 1: решаемая задача: замена инструмента или оснастки. Парой телескопических

направляющих обеспечивается двунаправленное перемещение, необходимое для

извлечения инструмента из магазина / хранилища и его установки на рабочий орган

станка с ЧПУ.

 

Рис. 2: пример правильного монтажа пары телескопических направляющих. Такие

направляющие, как правило, рекомендуется применять именно в горизонтальных

конфигурациях.

 

СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ

Система телескопических направляющих, как правило, включает в себя

неподвижную и подвижную части, а также Средние элементы. В

условиях высокодинамической эксплуатации средние элементы

вынуждены работать в нештатных для себя условиях / с недопустимо высокой

динамической нагрузкой, вследствие чего перемещение может сопровождаться ударом этих элементов, вызванных большой инерцией. В подобных случаях необходимо

применять направляющие, имеющие встроенные меры повышения

эффективности работы их промежуточных элементов -

например, синхронизаторы и/или концевые амортизаторы / демпферы.

 

НАДЁЖНОСТЬ ПРИ РАБОТЕ В

НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ УСЛОВИЯХ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

В условиях промышленной эксплуатации телескопическим направляющим

практически постоянно приходится работать в контакте с разного рода

загрязнениями - например, различными промышленными отходами типа

стружки, а также грязью и пылью. Поэтому в случаях, когда стоит задача

обеспечить высокую надёжность работы несмотря на высокий уровень

загрязнений, оптимальным является использование телескопических

направляющих, в конструкции которых в качестве элементов качения

применены ролики. Это обусловлено тем фактом, что чем больше размеры

элемента качения, тем более он устойчив к загрязнению, благодаря чему

роликовые направляющие, как правило, не теряют оптимальных эксплуатаци-

онных свойств даже в загрязнённом состоянии.

 

 

Рис. 3: на автоматизированных складах телескопические направляющие используют

для извлечения хранимых предметов со стеллажей и их

выгрузке на тележку, а также, обратному размещению продукции на стеллажи для хранения.

  

ТРЕБОВАНИЯ ПО РЕСУРСУ

И ГРУЗОПОДЪЁМНОСТИ

В промышленной автоматизации требуется продолжительный срок

службы направляющих в условиях эксплуатации с высокой нагрузкой и

длительными интервалами технического обслуживания, причём требуемый

срок службы и межсервисные интервалы могут исчисляться миллиона-

ми рабочих циклов. Учитывая высокие требования предъявляемые к направляющим

по ресурсу, сроку службы и грузоподъёмности, высокую важность

приобретают конструктивные особенности, относящиеся к свойствам тех материалов, из которых

изготовлены элементы направляющих: имеют ли упрочнение дорожки качения, и

по какой технологии: индукционной закалкой или методом

глубокого азотирования; является ли твёрдость поверхностей и прочность

конструкции направляющих достаточными для того, чтобы обеспечить

необходимые эксплуатационные характеристики системы в целом... Все эти

факторы необходимо учитывать при подборе направля-

ющих под конкретную задачу.

 

УСТОЙЧИВОСТЬ К КОРРОЗИИ

В процессе промышленной эксплуатации направляющие нередко

могут контактировать с водой и иными жидкостями, включая растворы кислот

и щелочей. В подобных случаях важно, чтобы данные обстоятельства и

связанные с ними опасности были учтены ещё на этапе подбора направляю-

щих. Для подбора направляющих под различные

особенности окружающей среды, в ассортименте имеются направляющие в различных вариантах исполнения, включая варианты с

использованием коррозионностойких материалов, и/или варианты с

различными видами антикоррозионных покрытий.

 

 

Рис. 4: телескопические направляющие «Telerace» производства компании «Rollon»

обработаны по запатентованной технологии «Rollon-Nox» , которая обеспечивает высокую износостойкость и коррозионную стойкость компонентов.

 

ИНТЕРВАЛЫ ТЕХНИЧЕСКОГО

ОБСЛУЖИВАНИЯ

Применение систем автоматического смазывания, резервуаров-дозаторов

смазки, а также грязесъёмников позволяет существенно продлить интервалы

технического обслуживания телескопических направляющих, а в некоторых

случаях даже полностью исключить их. Очевидно, что сокращение объёмов требуемого технического

обслуживания напрямую влечёт за собой заметную экономию средств и

существенное увеличение производительности.

 

ПОГРЕШНОСТИ МОНТАЖА

В системах с несколькими телескопическими направляющими, при креплении

стационарных элементов к несущим конструкциям, нередко допускаются перекосы и смещения направляющих

относительно друг друга. Величина подобных погрешностей монтажа может

достигать нескольких миллиметров. Это весьма негативно сказывается на

способности направляющих нормально работать в паре, а

также существенно сокращает срок их службы. Бороться с такими погрешно-

стями можно двумя способами - путём дорогостоящей, предваритель-

ной машинной обработки соответствующих поверхностей несущих конструк-

ций, либо за счёт конструкции самих направляющих менее чувствительных к подобным погрешностям.

 

 

Рис. 5: телескопические направляющие «Telerace» производства компании «Rollon»

имеют исполнение с функцией автоматической компенсации погрешностей монтажа,

для чего оснащены плавающими, т.е. имеющими возможность осевого смещения,

роликами.

 

Телескопические

направляющие «Telerace»:

оптимальный выбор

Семейство направляющих «Telerace» появилось в ассортименте компании

«Rollon» сравнительно недавно. В данное семейство включены телескопиче-

ские направляющие с двухрядными шарикоподшипниками и с дорожками

качения, обработанными по патентованной технологии «Rollon-Nox»

термохимического упрочнения. Эти направляющие хорошо работают в

режимах с переменными длинами хода, на высоких скоростях, а также с

высокой частотой рабочих циклов, в том числе и при решении задач

вертикального перемещения, и способны обеспечивать свою максимальную

грузоподъёмность даже в состоянии полного выдвижения.

 

Направляющие отличаются применением в их конструкции элементов качения

большого (достигающего 31,5 мм) диаметра, а также внутренних кареток,

оснащённых грязесъёмниками и системами смазывания, за счёт чего

направляющие способны обеспечивать высокие качественные

характеристики выполняемых ими перемещений. Благодаря упрочняющей

обработке твёрдость поверхностей дорожек качения направляющих достигает 60-62

единиц по Роквеллу, а ресурс может достигать двух миллионов циклов. За счёт

применения двухрядных шарикоподшипников удалось обеспечить высокую грузоподъёмность системы, применительно к топовой модели «43 TLR», достигающую значения в 780 кг на

пару направляющих.

 

В дополнение следует отметить, что конструкцией направляющей «Telerace»

обеспечивается возможность небольшого углового отклонения её элементов

относительно среднего элемента. Такая конструкция позволила придать направляю-

щим данного семейства способность к автоматической компенсации

допущенных при монтаже перекосов величиной до 2° и относительных

смещений / отклонений от плоскостности величиной до 3 мм.

Рис. 6: семейство направляющих «Telerace» производства компании «Rollon» включает в себя три серии телескопических направляющих: серию «TLR-TLQ» стальных направляющих сдвухрядными шарикоподшипниками и повышенными эксплуатационными характеристиками; серию «TLN-TQN» направляющих из профилированного листового металла с однорядными шарикоподшипниками, и серию «TLAX-TQX», включающую в себя изделия, конструктивно аналогичные относящимся к обеим предыдущим сериям, но при этом выполненные из нержавеющей стали.