Продвинутые конвейерные системы: зубчатые ремни и роликовые цепи для автоматизированной сборки

Исследование гибких конвейерных решений для автоматизированной сборки: зубчатые ремни и роликовые цепи

19 апреля 2024 года

Производственные системы для автоматизированной сборочного производства требуют транспортировки деталей от одной сборочной станции к следующей. Существует множество способов выполнить эту задачу с разной повторяемостью, скоростью и итоговой стоимостью. Среди множества конвейерных техник выделяются многонитевые конвейеры (multi-strand conveyors) своей универсальностью и надежностью. В этой категории доминируют два основных типа: конвейеры на зубчатых ремнях (timing belt conveyors) и конвейеры на роликовых цепях (roller chain conveyors). В этом обзоре мы детально разбираем особенности, преимущества и области применения каждого типа.

Понимание многонитевых конвейеров

Многонитевые конвейеры, как следует из названия, используют несколько нитей (нитьев, строк) для транспортировки продуктов или материалов из точки в точку. Материалы для сборки могут находиться на паллете, адаптированном под конвейер, или лежать непосредственно на нитях. Использование нескольких нитей дает несколько преимуществ перед однонитевыми (ленточными) конвейерами: увеличенная грузоподъемность, повышенная стабильность и большая гибкость в проектировании и планировке.

Конвейеры на зубчатых ремнях: точность и эффективность

Конвейеры на зубчатых ремнях используют зубчатые ремни из полимерных материалов, таких как полиуретан, обеспечивая точное перемещение и выравнивание продуктов. Зубья на ремне вцепляются в соответствующие звездочки, обеспечивая плавную и синхронизированную работу. Эта конструкция минимизирует пробуксовку и гарантирует точное позиционирование, что делает такие конвейеры идеальными для приложений, требующих точной индексации и выравнивания.

Одно из ключевых преимуществ — способность справляться с тяжелыми нагрузками легко. Множественные нити распределяют нагрузку равномерно, снижая напряжение на отдельных компонентах и повышая общую надежность системы. Кроме того, конвейеры на зубчатых ремнях имеют низкие требования к обслуживанию и минимальные простои благодаря долговечной конструкции и эффективной передаче энергии.

По применению они широко используются в отраслях, где точность и эффективность первостепенны: автомобильные сборочные линии, производство медицинских устройств, электроника. Они отлично справляются с транспортировкой деликатных компонентов с высокой точностью и повторяемостью. Способность работать на высоких скоростях еще больше повышает производительность, делая их незаменимыми в быстрых производственных средах.

Конвейеры на роликовых цепях: долговечность и универсальность

Конвейеры на роликовых цепях опираются на цепи с роликами для перемещения материалов по траектории конвейера. Эти цепи приводятся звездочками, обеспечивая надежную и мощную передачу. Они славятся долговечностью и универсальностью, что делает их подходящими для широкого спектра приложений в различных отраслях.

Основное преимущество — способность перемещать тяжелые грузы на большие расстояния. Внутренняя прочность роликовых цепей позволяет выдерживать высокие нагрузки, в некоторых случаях свыше 1000 фунтов (450 кг), без потери производительности, что идеально для транспортировки громоздких и тяжелых материалов: автомобильные подсборки, бытовая техника, мебель. Кроме того, они предлагают гибкость в дизайне, позволяя легко кастомизировать под конкретные требования.

По долговечности конвейеры на роликовых цепях превосходят многие другие типы. Грубая конструкция цепей и звездочек обеспечивает долгосрочную надежность даже в суровых условиях. При правильном обслуживании они могут обеспечивать годами бесперебойную работу, являясь экономически эффективным решением для материалопередачи.

Моторизованные приводы

И многонитевые, и конвейеры на роликовых цепях полагаются на какой-то вид привода. Это контрастирует с гравитационными роликовыми конвейерами, не требующими привода. Для достижения повторяемости, желаемой в автоматизированной сборке, используются «дробные» DC-двигатели, которые могут последовательно управляться для работы в зонах. Зона может быть чуть длиннее длины продукта или паллеты для достижения транспортировки «нулевого давления» (Zero Pressure), без контакта между соседними паллетами или продуктами при прямой транспортировке.

Такие малые DC-двигатели синхронизируются и управляются через последовательную сетевую связь с использованием различных протоколов «шины», включая Ethernet IP. Они также могут предлагать обратную связь от оптического энкодера, поэтому позиция всегда известна, хотя присущее проскальзывание паллеты на многонитевом конвейере делает точную позицию каждой паллеты неопределимой. Беспроводные RFID-метки и регулярные считыватели вдоль конвейера могут использоваться на каждой паллете, чтобы местоположение паллеты всегда было известно. Физические «стопоры» также применяются во многих конвейерных системах для блокировки паллеты или непосредственно транспортируемого продукта, даже если конвейер продолжает работать. Они используются для управления потоком на перекрестках, где конвейеры пересекаются или меняют направление под прямым углом с помощью механизма «подъем и поворот» (Lift and Turn).

Вертикальная транспортировка и транзитные узлы

Некоторые производители предлагают вертикальную транспортировку, похожую на лифт. Паллета или продукт транспортируется в секцию с вертикальным приводом конвейера и перемещается на другой уровень системы. Это можно использовать для транспортировки на компактной площади, для перенаправления продукта «над-под», для буферизации продукта или для хранения продукта на нескольких уровнях.

https://youtu.be/zIBBV2Gr88Igli

Сравнительный анализ: зубчатый ремень против роликовой цепи

Хотя оба типа конвейеров предлагают уникальные преимущества, выбор между ними зависит от различных факторов: требований приложения, экологических условий и бюджетных ограничений.

• Точность и точность позиционирования: Конвейеры на зубчатых ремнях превосходят в приложениях, требующих точного позиционирования и синхронизации, благодаря зубчатой конструкции. Идеальны для задач индексации, сортировки и сборки, где точность первостепенна.
• Грузоподъемность: Конвейеры на роликовых цепях обладают превосходной грузоподъемностью, подходя для транспортировки тяжелых материалов и продуктов на большие расстояния. Их надежная конструкция делает их предпочтительным выбором в таких отраслях, как горное дело, строительство и логистика.
• Требования к обслуживанию: Конвейеры на зубчатых ремнях обычно требуют меньше обслуживания по сравнению с роликовыми цепями. Отсутствие необходимости в смазке и простота замены ремня способствуют снижению затрат на обслуживание и простоев.
• Гибкость: Конвейеры на роликовых цепях предлагают большую гибкость в плане планировки и дизайна. Их модульная конструкция позволяет легко кастомизировать и адаптировать к меняющимся производственным потребностям. Кроме того, они могут работать на наклонах, спусках и поворотах, подходя для сложных сценариев материалопередачи.
• Экономические соображения: Хотя конвейеры на зубчатых ремнях могут иметь более низкие первоначальные затраты, конвейеры на роликовых цепях предлагают лучшую долгосрочную ценность благодаря долговечности и долголетию. Общая стоимость владения, включая эксплуатационные расходы и обслуживание, должна учитываться при принятии решения.

Применение и отрасли

Оба типа конвейеров находят применение в широком спектре отраслей: автомобилестроение, пищевая и напиточная промышленность, упаковка, логистика.

Конвейеры на зубчатых ремнях обычно используются в:

• Производстве электроники и солнечных панелей
• Производстве медицинских устройств
• Фармацевтическом производстве
• Точном машиностроении
• Чистых комнатах

Конвейеры на роликовых цепях преобладают в:

• Складировании и распределении
• Автомобилестроении
• Производстве бытовой техники
• Тяжелом машиностроении
• Горном деле и добыче полезных ископаемых
• Обработке древесины

Заключение

Многонитевые конвейеры, будь то на зубчатых ремнях или роликовых цепях, предлагают ряд преимуществ и приложений в области материалопередачи и автоматизации. Конвейеры на зубчатых ремнях превосходят в точности и эффективности, конвейеры на роликовых цепях — в долговечности и универсальности. Понимание специфических требований каждого приложения необходимо для выбора наиболее подходящего типа конвейера. Используя сильные стороны обоих типов, отрасли могут оптимизировать процессы материалопередачи и повысить общую производительность и эффективность.