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#Produkttrends
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Was tun, wenn Ihr Bewegungssystem Ihnen eine Kurve wirft
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Wie sich Ring- und Schienensysteme stapeln
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Ring- und Schienensysteme auf der Basis von Führungsrädern sind kompakter und bieten eine bessere Positioniergenauigkeit und mehr Optionen für Frachttragepositionen als alternative Fördersysteme für krummlinige Anwendungen.
In dem anhaltenden Bestreben, die Produktionskosten zu senken, geht ein Trend in den Fertigungsstätten dahin, die Produktionsarbeitsplätze so eng wie möglich zu gruppieren, um Materialbewegungen zu minimieren und wertvolle Bodenfläche zu sparen. Dies bedeutet, dass sich die Materialien auf immer komplexeren krummlinigen Bahnen bewegen müssen. Die meisten kommerziell erhältlichen Führungs- und Betätigungssysteme sind lineare Konstruktionen und können nicht-lineare Bahnen nicht ohne weiteres bewältigen. Für solche Situationen stehen jedoch krummlinige Führungs- und Betätigungssysteme, wie z.B. auf Führungsrädern basierende Ring- und Schienensysteme, zur Verfügung.
Ring- und Schienensysteme
Das Herzstück der auf Führungsrädern basierenden Ring- und Schienensysteme sind keilrillengelagerte Führungsräder und Keilkantenschlitten. Die Räder und Schlitten verfügen über Laufflächen mit komplementärem V-Profil, die mit Führungsrädern ausgestattete Schlitten reibungslos entlang der Schlitten laufen lassen und dabei seitlichen oder Drehbewegungen widerstehen, selbst bei hohen Belastungen. Schlitten können geraden oder kreisförmigen Bahnen durch die Verwendung von geraden und ringförmigen Gleitsegmenten oder komplexen, krummlinigen Bahnen durch eine Kombination von geraden und ringförmigen Gleitsegmenten folgen. Bei Drehbewegungsanwendungen ist es möglich, die Räder statisch zu montieren und die Ringschlitten relativ zu ihnen zu drehen. Einige krummlinige Führungssysteme können auch durch Hinzufügen von Komponenten wie Schlittengestänge, Antriebselemente und Motoren in ein angetriebenes System umgewandelt werden.
Führungsrad-Ring- und Geradschlitten gibt es in vielen Profilgrößen, um Räder verschiedener Größen und Tragfähigkeiten aufzunehmen. Gerade Schlitten gibt es auch in verschiedenen Längen und Ringschlitten sind mit verschiedenen Krümmungsradien und Winkelabständen erhältlich. Einige Ringschlitten sind mit hohler oder massiver Mitte, auch Ringscheiben genannt, erhältlich. Andere Schlittenoptionen können verschiedene V-Konfigurationen und integrierte Zahnstangen für den Antrieb durch Ritzel umfassen.
Die auf Führungsrädern basierenden Ring- und Raupensystemkonstruktionen machen sie zu einer der kontaminations- und korrosionsbeständigsten Optionen auf dem Markt. Führungsräder enthalten in der Regel ausreichend Schmierung für ihre erwartete Lebensdauer, haben permanente Dichtungen, um den Schmierverlust und das Eindringen von Schmutz zu minimieren. Die Systemkomponenten haben einfache Formen, die keinen Schmutz abfangen, und viele sind aus Edelstahl für zusätzliche Korrosionsbeständigkeit hergestellt.
Traditionelle krummlinige Lösungen
Zu den traditionellen Möglichkeiten, krummlinige Führungs- und Antriebskonstruktionen aufzunehmen, gehören Fördersysteme und Drehverbindungen. Ein Bandfördersystem ist die einfachste Art von Förderer und enthält in der Regel breite Bänder, die in einem Rahmen um zylindrische Rollen gewickelt sind. Durch Motoren werden die Rollen gedreht, wodurch die Bänder die darauf ruhende Nutzlast transportieren. Während einfachere Bandfördersysteme Nutzlasten nur geradlinig bewegen können, können krummlinige Bahnen erzeugt werden, indem mehrere gerade Förderer in Reihe in versetzten Winkeln entlang der gewünschten Bahn montiert werden, oder indem Bänder mit miteinander verbundenen schwenkbaren Segmenten verwendet werden, wie z.B. Gepäckförderer auf Flughäfen.
Ein Rollenfördersystem ähnelt einer Bandversion, mit der Ausnahme, dass das breite Band durch eine Reihe von eng beieinander liegenden Rollen ersetzt wird, die in einem Rahmensystem montiert sind, das so konfiguriert ist, dass es einer vorgegebenen kurvenförmigen Bahn folgt. Rollenfördersysteme können mit Motoren angetrieben werden, die direkt oder über zwischengeschaltete Antriebsriemen an die Rollen gekoppelt sind, oder ohne Antrieb, wobei die Nutzlast durch Schwerkraft oder von Hand bewegt wird.
Hängebahnsysteme bestehen aus krummlinigen Schienensystemen, die hoch über dem Boden montiert sind, mit Rollwagen, die ihre Nutzlast darunter aufhängen. Die Wagen des Hängebahnsystems können von Hand bewegt oder von motorgetriebenen Ketten gezogen werden, die entlang der Schiene laufen. Drehverbindungen (auch Drehscheibenlager genannt) sind im Wesentlichen große Maschinenlager, die große Mengen kleiner Wälzkörper verwenden. Dadurch sind sie in der Lage, hohe Tragfähigkeiten aufrechtzuerhalten und gleichzeitig große Bohrungs-IDs und Laufbahnen mit dünnem Profil zu bieten. Bei Drehverbindungen können Zahnstangen in ihre Laufbahnen für den direkten Antrieb eingearbeitet werden.
Wie sich Ring- und Schienensysteme stapeln
Auf Führungsrädern basierende Ring- und Schienensysteme können eine bessere Positioniergenauigkeit und Präzision bieten als Fördersysteme, ein Unterschied, der bei Anwendungen wichtig sein kann, bei denen die Nutzlast zerbrechlich ist oder für die Verarbeitung starr und genau positioniert gehalten werden muss, während sie durch das System bewegt wird. Die Räder in Ring- und Schienensystemen auf der Basis von Führungsrädern sind so konstruiert, dass sie fest gegen den Schlitten vorgespannt sind, wodurch verhindert wird, dass sich der Schlitten in irgendeine andere Richtung als entlang des vorgesehenen Verfahrweges verschiebt.
Dieses Maß an Positioniergenauigkeit ist bei Fördersystemen, bei denen die Nutzlast in erster Linie durch die Schwerkraft auf die beweglichen Elemente beschränkt ist, im Allgemeinen nicht möglich. Band- und Rollenfördersysteme bieten keinen horizontalen Zwang und können seitliche Führungsschienen erfordern, um zu verhindern, dass die Nutzlast von den Seiten der sich bewegenden Elemente fällt. Die Nutzlast kann ständigen Vibrationen ausgesetzt sein, weil sie ständig von einer Rollen- oder Bandschleife auf eine andere übertragen wird, und kann sich mit Fördersystemkomponenten verheddern, wenn diese inkompatible Formen haben, was zu unregelmäßigen Durchflussraten, Kollisionen und Staus führt. Hängebahnsystemwagen haben nur eine ausreichende horizontale Begrenzung, um nicht aus der Bahn zu fallen, und verwenden im Allgemeinen nicht starre Verbindungen wie Ketten oder Haken, um Nutzlast zu tragen, so dass sie frei schwingen und möglicherweise auf andere Objekte aufschlagen können.
Die Abhängigkeit von Fördersystemen von der Schwerkraft zur Beschränkung der Nutzlast schränkt auch die möglichen Positionen, in denen die Nutzlast transportiert werden kann, und die Fähigkeit zur vertikalen Bewegung der Nutzlast ein. Band- und Rollenfördersysteme müssen ihre Nutzlast direkt über ihre beweglichen Elemente tragen und können sie nicht steil nach oben oder unten transportieren. Wagen von Hängebahnsystemen müssen ihre Nutzlast aus Stabilitätsgründen direkt unter ihnen hängen und können sich nicht auf steilen Abschnitten auf- oder abwärts bewegen, da die hängende Nutzlast die Schiene oder die Nutzlast auf benachbarten Wagen berühren kann. In einem auf Führungsrädern basierenden Ring- und Schienensystem kann die Nutzlast jedoch in jeder Position relativ zum Wagen sicher befestigt werden. Die Nutzlast kann auch unabhängig von der Schwerkraft in jede Richtung transportiert werden, da die Wagenräder fest gegen die Schlitten gepresst sind und nur eine Bewegung entlang der vorgesehenen Bahn zulassen.
Auf Führungsrädern basierende Ring- und Schienensysteme können weniger Platz, Stützkonstruktionen und Wartung erfordern als andere Fördersysteme. Mit geeigneten Befestigungsvorrichtungen können die Wagen Nutzlast viel breiter als sie selbst tragen. Dadurch können diese Systeme und ihre Tragstruktur kompakter sein als Band- und Rollenfördersysteme, deren Wälzkörper breiter sein müssen als ihre vorgesehene Nutzlast. Hängebahnwagen können eine relativ breite Nutzlast tragen, benötigen jedoch große, stabile Tragstrukturen, da ihre Schienensysteme hoch genug angehoben werden müssen, damit ihre untergehängten Nutzlasten zugänglich und frei von allen Hindernissen auf Bodenhöhe sind. Die relativ große Größe der Tragstrukturen für Fördersysteme macht sie auch zu den am schwierigsten und teuersten zu montierenden und umzugestaltenden Konstruktionen. Fördersysteme sind auch schwieriger sauber zu halten als Ring- und Schienensysteme auf der Basis von Führungsrädern, da ihre Komponenten größer und zahlreicher sind und komplexe Formen haben, die Trümmer leichter auffangen.
Drehverbindungen eignen sich besser als Fördersysteme für Anwendungen, die nur eine Kreisbewegung erfordern, da sie kompakter und leichter sein können und in komplett montierten Einzelteilen erhältlich sind, die sich schneller in eine Anwendung integrieren lassen. Sie bieten auch eine bessere Genauigkeit und Leichtgängigkeit und können, wie führungsradbasierte Systeme, mit einer Nutzlast versehen werden, haben aber dennoch einige Nachteile im Vergleich zu letzteren.
Während auf Führungsrädern basierende Raupen-Drehsysteme und Drehverbindungen ähnlich einfach zu montieren sind, können erstere aufgrund der Austauschbarkeit der Komponenten leichter gewartet werden. Drehverbindungen werden in der Regel vollständig im Werk montiert, da für eine reibungslose und genaue Leistung eine präzise Montage und Bearbeitung erforderlich ist. Wenn auch nur eine Komponente ausfällt, muss in der Regel der gesamte Ring ausgetauscht werden, was die Wartung vor Ort erschwert. Da Drehverbindungen manchmal die primäre Montagestruktur für Anwendungskomponenten sind, kann der Austausch einer Drehverbindung auch die erneute Montage aller daran montierten Komponenten erfordern.
Bei auf Führungsrädern basierenden Drehsystemen müssen nur die beschädigten Komponenten ersetzt werden, da ihre gemeinsame Passungskonstruktion es erlaubt, einzelne Komponenten zusammenzubauen und in jedem kompatiblen System zu verwenden, nicht nur eine bestimmte Einheit mit geeigneter, gepaarter Passung wie Drehverbindungen. Bei einigen Anwendungen ist es auch möglich, beschädigte Komponenten in auf Führungsrädern basierenden Laufbahnsystemen zu ersetzen, ohne andere Komponenten zu demontieren.
Drehverbindungen können eine bessere Steifigkeit und Leichtgängigkeit bieten als Fördersysteme, sind aber im Allgemeinen nicht vorgespannt. Eine Vorspannung der Wälzkörper für eine bessere Steifigkeit und Leichtgängigkeit ist bei kleineren Maschinenlagern üblich, bei Drehverbindungen jedoch selten, da große Bauteile schwieriger präzise zu bearbeiten sind und ihre Form und Passung stärker von äußeren Faktoren beeinflusst werden. Kleine Fertigungsfehler, Bauteilverformung durch äußere Belastungen oder ungleichmäßige Montageflächen oder ungleichmäßige thermische Ausdehnung aufgrund großer Temperaturschwankungen zwischen den Bauteilen wirken sich bei größeren Lagern wie Drehverbindungen eher auf die Vorspannung aus.
Änderungen der Vorspannung können zu einem inneren Komponentenspiel führen, das die Systemsteifigkeit verringert, oder zu hohen Interferenzen, die die Rotation erschweren und Komponenten beschädigen. Das Vorspannungsniveau eines Drehkranzes hängt von den internen Komponentenabmessungen ab und kann nach der Montage nicht mehr eingestellt werden. Äußere Faktoren wie unebene Montageflächen und thermische Ausdehnung können die Vorspannung in auf Führungsrädern basierenden Drehsystemen ebenfalls verändern. Sie sind jedoch weniger problematisch, da die Vorspannung während der Montage in einer Anwendung eingestellt wird und nach der Montage leicht angepasst werden kann.
Auf Führungsrädern basierende Ringschlitten können bei Anwendungen, die einen Verfahrweg von weniger als 360° erfordern, einen erheblichen Größenvorteil gegenüber Drehverbindungen haben. Drehverbindungen müssen vollständig kreisförmig sein, um vollständige Verfahrkreise für ihre Wälzkörper zu ermöglichen, auch wenn die Anwendung weit weniger als 360° Verfahrweg erfordert. Bei auf Führungsrädern basierenden Drehsystemen muss die Bogenlänge des Ringschlittensegments nur so lang sein, dass alle Führungsräder (die bis zu drei sein können) über den gesamten Verfahrweg unterstützt werden.
Der Entwurf krummliniger Führungs- oder Betätigungssysteme kann schwieriger sein als der Entwurf linearer Systeme. Die Installation solcher Systeme kann jedoch die Einfachheit und Effizienz des Transports und der Handhabung von Nutzlasten verbessern. Auf Führungsrädern basierende Ring- und Schienensysteme können den Konstruktionsprozess vereinfachen und andere Arten von nichtlinearen Führungs- und Betätigungssystemen übertreffen.