Клизни прстенови за алатне машине: Примене, типови и водич за избор

Шта је клизни прстен за алатну машину?

Клизни прстен је ротирајући електрични интерфејс који одржава електрични континуитет између стационарне структуре и ротирајућег склопа. У зависности од примене, може да носи наизменичну или једносмерну струју, дигиталне или аналогне сигнале, повратне информације енкодера, индустријску комуникацију, Етхернет или неколико типова кола у исто време.

Кључна ствар је да сам број кола не дефинише апликацију. Десет сигналних кола ниског нивоа ствара веома различите захтеве за дизајн од десет струјних кола, док машина која преноси и снагу мотора и податке велике брзине уводи додатна разматрања за распоред канала, заштиту, електрични шум и конекторе.

За склопове који захтевају осовину или друге компоненте да прођу кроз центар, аклизни прстен кроз отворје често једна од првих архитектура за процену.

Где се клизни прстенови користе у машинским алатима?

ЦНЦ ротациони столови и столови за индексирање

Ротациони столови и столови за индексирање могу да садрже стезаљке, сензоре, енкодере, електричне уређаје или контролне уређаје који морају остати повезани док се сто ротира. Тамо где ротација превазилази практичан ход кабловског ланца или захтева неограничено кретање, ротациони електрични интерфејс може елиминисати намотавање кабла око осе.

Прва питања су обично механичка: да ли осовина пролази кроз центар? Колико радијалног и аксијалног простора је доступно? Да ли се табела повремено индексира или се стално ротира? Одговори помажу да се утврди да ли је конфигурација са провртом, компактна или прилагођена конфигурација реална.

Ротирајућа вретена, главе алата и центри под напоном

Неким главама за машинску обраду, вретенима и распоредима центара под напоном су потребни сигнали за напајање или мерење на ротирајућој страни. Ове инсталације често стављају већи нагласак на расположиви омотач, баланс, радну брзину, вођење каблова и начин на који је стационарна страна клизног прстена ограничена.

За инсталације где је аксијална висина посебно ограничена, инжењери такође могу упоредити конвенционалне цилиндричне дизајне сапрстен за палачинке. Равнији пакет може да реши један проблем са паковањем док ствара различите компромисе у пречнику, ожичењу или перформансама, тако да би механички распоред требало да утиче на избор.

Ротирајућа опрема за заваривање и јаке струје

Заваривање, облагање, грејање и други процеси са високом струјом не би требало да се третирају као обичне примене сигналних клизних прстенова. Струја по путањи, отпор везе, термичко понашање, радни циклус, величина проводника, начин завршетка и распоред уземљења постају све важнији.

За ову врсту примене, наменски дизајнирануређај за пренос струје заваривањаможе бити прикладније од покушаја повећања капацитета комбиновањем обичних сигналних кола.

Сензори, кодери и индустријски подаци

Савремене машине алатке могу поставити сензоре близине, сензоре температуре, енкодере, камере, мерне уређаје, серво повратне информације или умрежену опрему на ротирајући склоп.

За ова кола, наведите стварни сигнал или протокол уместо да захтевате генерички „канал података“. Етернет, повратна информација енкодера, аналогно мерење и основни дигитални И/О не намећу идентичне електричне захтеве.

Ако је потребан Етернет, интерфејс треба проценити за предвиђену имплементацију Етернета уместо да се претпоставља да ради јер има довољно проводника. ИЕЕЕ'с802.3 Радна групаразвија Етхернет стандарде, док практична ротирајућа апликација такође захтева од произвођача клизног прстена да потврди компатибилност са потребном везом. За пример сродног производа, погледајте веб локацијуГигабит Етхернет клизни прстен.

Кључни захтеви за клизне прстенове за алатне машине

1. Напон и струја по колу

Почните са стварним електричним оптерећењем сваког кола. Немојте давати само укупну снагу коју троши машина.

• Идентификујте АЦ или ДЦ рад.
• Забележите нормалну струју за свако коло.
• Идентификујте стартовање, кочење, грејање или друге вршне услове где је релевантно.
• Одвојите струјна кола од сигналних кола ниског нивоа у спецификацији.
• Потврдите оцене у стварном радном окружењу и радном циклусу.

Захтеви високе струје или високог напона могу променити дизајн контакта, изолацију, величину проводника, распоред терминала, термичко понашање и физичку величину клизног прстена. Ове захтеве стога треба идентификовати пре него што изаберете кућиште само зато што одговара.

2. Функција кола, интегритет сигнала и подаци

Уместо да шаљете спецификацију као што је „20 жица“, опишите шта раде 20 кола. Корисна листа кола може разликовати:

• снага мотора или актуатора;
• 24 ВДЦ контролна снага;
• дигитални И/О;
• аналогни сензорски сигнали;
• канали кодера;
• Етхернет или други индустријски комуникациони протокол;
• наменске путеве за уземљење или повезивање где је применљиво.

Када осетљиви сигнали деле исти ротирајући интерфејс са колима веће снаге, распоред канала, конструкција кабла, заштита, стратегија уземљења и електричне сметње заслужују додатну пажњу. Водич за сајт застабилан пренос сигнала кроз клизне прстеновепружа додатни контекст за овај део дизајна.

3. Брзина ротације и радни циклус

Максимални број обртаја сам по себи није потпуна спецификација брзине. Две машине са истом вршном брзином могу наметнути веома различите радне захтеве.

Обезбедите добављачу:

• нормалан радни број обртаја;
• максимални број обртаја;
• континуирани или повремени рад;
• типично време проведено на брзини;
• старт-стоп фреквенција;
• промене правца;
• индексирање наспрам континуиране ротације.

На пример, табела која индексира неколико степени између операција не би требало аутоматски да се третира исто као оса која непрекидно ради током целе смене производње. Апликације велике брзине могу захтевати већу пажњу на контактну технологију, равнотежу, лежајеве, топлоту, вибрације и радни век. Додатна позадина доступна је у чланку на сајту одизајн клизног прстена велике брзине.

4. Величина отвора, спољни пречник и инсталациони омотач

Електрична спецификација може бити исправна и производ и даље може пропасти као избор интеграције ако не одговара машини.

Дефинишите:

• потребан средишњи отвор;
• максимални спољни пречник;
• доступна аксијална дужина;
• начин причвршћивања ротора;
• задржавање статора;
• смер излаза кабла;
• зазор конектора;
• околне покретне компоненте.

Тамо где није потребан средишњи отвор и инсталација је мала, аклизни прстен за капсулуможе обезбедити компактнију архитектуру. Коначни избор и даље зависи од стварних електричних, брзих и еколошких захтева.

5. Расхладна течност, уље, прашина, влажност и испирање

„Индустријско окружење“ је превише широко да би била корисна спецификација заптивања. Клизни прстен изложен само повременом прскању расхладне течности суочава се са другачијим стањем од оног који се налази у директном испирању, проводљивој прашини, абразивној контаминацији или постојаној влажности.

Опишите стварну изложеност. Ако је потребна ИП класификација, наведите циљ на основу заштите кућишта која је потребна за машину.ИЕЦ 60529дефинише ИП код који се користи за класификацију степена заштите кућишта. Објашњење сајта оИП оцене клизног прстенаможе помоћи у повезивању те терминологије са избором клизног прстена.

6. Одржавање, хабање и доступност

Производну машину треба проценити не само за почетну цену компоненти, већ и за приступ сервису. Размислите да ли се клизни прстен може прегледати или заменити без већег растављања машине, како ће се приступити кабловима и конекторима и какво одржавање захтева изабрана технологија контакта.

Тамо где су процедуре верификације важне током пуштања у рад или одржавања, водич за локацију накако тестирати клизни прстенпружа корисну референцу за праћење.

Уобичајени типови клизних прстенова за апликације машинских алата

Матрица за избор клизног прстена за алатну машину

Следећа матрица је помоћ при доношењу одлука, а не замена за потврду коначног дизајна са произвођачем клизних прстенова.

Клизни прстен против ротационог споја у машинским алатима

Клизни прстен и ротациони спој решавају различите проблеме преноса.

A клизни прстенпреноси електричну снагу, сигнале или податке између стационарних и ротирајућих компоненти. Аротациони синдикатпреноси течности или гасове као што су компримовани ваздух, расхладна течност, хидраулично уље, подмазивање или вакуум.

Неким алатним машинама је потребно обоје. У том случају, комбиновани склоп може поједноставити интеграцију, али електричну и флуидну страну и даље треба специфицирати одвојено. Сајт јеопсег пнеуматских клизних прстеноваихибридна конфигурација клизног прстенаилуструју врсте интегрисаних решења која се могу размотрити.

Како одабрати клизни прстен за алатну машину

Корак 1: Мапирајте све што прелази ротирајући интерфејс

Наведите свако струјно коло, сигнал, везу за пренос података, путању за уземљење, пнеуматску линију, хидрауличну линију и друге услуге које морају да пресецају осу. Ово спречава да се механички и електрични захтеви размотре одвојено прекасно у дизајну.

Корак 2: Дефинишите електричне захтеве према колу

Забележите напон, рад наизменичне или једносмерне струје, струју по колу, тип сигнала и све релевантне вршне или стартне услове. Не ослањајте се на укупну снагу машине.

Корак 3: Идентификујте сигнале и комуникационе протоколе

Одвојите обичне дигиталне И/О од аналогних сигнала, енкодера, Етхернета и друге индустријске комуникације. Тамо где је осетљивост на буку важна, документујте очекивања заштите и уземљења уместо да их оставите до пуштања у рад.

Корак 4: Опишите профил стварне брзине

Дајте нормалне и максималне обртаје у минути заједно са трајањем рада, фреквенцијом старт-стоп, понашањем уназад и да ли оса индексира или ротира континуирано.

Корак 5: Замрзните механичку коверту

Потврдите отвор, спољашњи спољашњи део, аксијалну дужину, тачке монтаже, вођење каблова, зазоре конектора и начин на који ће обртни момент статора бити ограничен. Прегледајте произвођачаупутства за инсталацијупре финализације геометрије околне машине.

Корак 6: Дефинишите окружење

Наведите стварну изложеност расхладној течности, уљу, металним честицама, абразивној прашини, влажности, вибрацијама, температури или прању. Избегавајте да користите „запечаћено“ као потпуни услов.

Корак 7: Одлучите да ли је стандардно или прилагођено прикладно

Стандардни дизајн може бити прикладан када електричне карактеристике, брзина, димензије и окружење одговарају постојећем производу. Инжењеринг по мери постаје релевантнији када се неколико ограничења јавља заједно, као што су необичан отвор, мешавина снаге и података, захтевно заптивање, специјални конектори, велика струја или интеграција са ротационим спојем.

За необичне комбинације прегледајте доступнеприлагођена решења за клизне прстенове. Поређење сајта састандардни вс. прилагођени клизни прстеновије такође корисно пре него што се непотребно посветите прилагођеном дизајну.

Илустративни пример спецификације алатке машине

Следећи пример је само илустративан. То није оцена или препорука производа.

Размислите о ЦНЦ ротационом столу који треба:

• 24 ВДЦ контролна снага;
• повратне информације кодера;
• Гигабит Етхернет конекција;
• средишњи проврт за постојеће вратило;
• континуирана ротација током обраде дела;
• повремено већа вршна брзина;
• прскање расхладне течности око места инсталације.

Слаб захтев добављачу би био:

"Потребан нам је клизни прстен са 12 жица за окретни сто."

Много кориснији инжењерски сажетак би идентификовао:

• напон и струја потребни за свако струјно коло;
• интерфејс енкодера;
• тачан захтев за Етхернет;
• нормални и вршни број обртаја;
• континуирано наспрам повременог радног времена;
• минимални пречник отвора и максимални дозвољени ОД;
• доступна аксијална дужина;
• изложеност расхладној течности и потребна заштита кућишта;
• ограничења за монтажу и излаз каблова.

Ове додатне информације мењају разговор са „Колико жица вам треба?“ на "Који ротациони интерфејс може да задовољи потпуне захтеве машине?"

Уобичајене грешке при избору клизног прстена за алатну машину

Одабир само по броју кругова

Исти број канала може представљати потпуно различите апликације. Увек идентификујте функцију и електричне потребе сваке путање.

Коришћење највећег броја обртаја као јединог захтева за брзину

Континуирана ротација, често окретање уназад, повремено индексирање и кратки догађаји вршне брзине стварају различите радне профиле. Дајте добављачу комплетан циклус.

Третирање канала напајања и података на исти начин

Осетљивим комуникационим и мерним каналима могу бити потребни различити контакти, заштита, ожичење или распоред у односу на обична струјна кола. За системе где су сметње забринуте, погледајте водич за локацијузаштита за поуздане сигнале клизног прстена.

Избор кућишта пре дефинисања електричног оптерећења

Кућиште које одговара машини није аутоматски погодно за тражени напон, струју, тип сигнала, брзину или окружење. Електрични и механички избор треба да се одвија заједно.

Недовољно специфицирана изложеност животне средине

„Фабричка употреба“ или „индустријска употреба“ не говори добављачу да ли ће јединица наићи на суву прашину, проводљиве честице, уљну маглу, прскање расхладне течности или директно излагање води.

Збуњујуће уземљење процеса са заштитним везивањем

Не треба аутоматски претпоставити да ротирајући електрични пут који се користи за заваривање, мерење или неку другу процесну функцију задовољава захтеве за заштитно везивање комплетне машине. Електрична сигурност на нивоу машине мора бити процењена према стандардима и прописима који се примењују на опрему.ИЕЦ 60204-1је важна међународна референца која покрива електричну опрему машина, укључујући захтеве за заштитно везивање.

Контролна листа спецификација клизних прстена за алатне машине

Принцип коначне селекције

Клизни прстен за алатну машину треба изабрати као део комплетног ротационог интерфејса, а не као изоловану електричну компоненту.

Почните са оним што мора да пређе осу. Затим дефинишите електрично оптерећење, захтеве за сигнал и комуникацију, профил стварне брзине, механички омотач, окружење и очекивања одржавања. Користите те захтеве да сузите архитектуру пре него што упоредите појединачне производе.

Што је тачније документован захтев за машином, добављачу постаје лакше да утврди да ли је стандардни дизајн са провртом, компактан, високострујни, брз, хибридни или прилагођени дизајн одговарајући – и мањи је ризик од откривања проблема интеграције након што је остатак машине већ завршен.