Værktøjsslipringe: applikationer, typer og valgvejledning

Hvad er en værktøjsslipring?

En glidering er en roterende elektrisk grænseflade, der opretholder elektrisk kontinuitet mellem en stationær struktur og en roterende enhed. Afhængigt af applikationen kan den bære vekselstrøm eller jævnstrøm, digitale eller analoge signaler, enkoderfeedback, industriel kommunikation, Ethernet eller flere kredsløbstyper på samme tid.

Nøglepunktet er, at kredsløbstælling alene ikke definerer applikationen. Ti lavniveau-signalkredsløb skaber meget forskellige designkrav fra ti strømkredsløb, mens en maskine, der bærer både motorkraft og højhastighedsdata, introducerer yderligere overvejelser for kanalarrangement, afskærmning, elektrisk støj og stik.

For samlinger, der kræver, at en aksel eller andre komponenter passerer gennem midten, engennemhullet glideringer ofte en af ​​de første arkitekturer til at evaluere.

Hvor bruges glideringe i værktøjsmaskiner?

CNC roterende borde og indekseringstabeller

Dreje- og indekseringsborde kan indeholde klemmer, sensorer, indkodere, strømforsynede armaturer eller kontrolenheder, der skal forblive forbundet, mens bordet roterer. Hvor rotationen overstiger den praktiske vandring af en kabelkæde eller kræver ubegrænset bevægelse, kan en roterende elektrisk grænseflade eliminere kabelvikling omkring aksen.

De første spørgsmål er normalt mekaniske: Passerer en aksel gennem midten? Hvor meget radial og aksial plads er tilgængelig? Indekserer tabellen lejlighedsvis eller roterer den kontinuerligt? Svarene hjælper med at afgøre, om en gennemgående, kompakt eller brugerdefineret konfiguration er realistisk.

Roterende spindler, værktøjshoveder og levende centre

Nogle bearbejdningshoveder, spindler og live-center arrangementer har brug for strøm eller målesignaler på den roterende side. Disse installationer lægger ofte større vægt på tilgængelig kuvert, balance, driftshastighed, kabelføring, og hvordan den stationære side af slæberingen er fastholdt.

For installationer, hvor den aksiale højde er særlig begrænset, kan ingeniører også sammenligne konventionelle cylindriske designs med enpandekage slip ring. En fladere pakke kan løse et emballageproblem, samtidig med at der skabes forskellige diametre, ledninger eller ydeevne-afvejninger, så det mekaniske layout burde være afgørende for valget.

Roterende svejse- og højstrømsarmaturer

Welding, plating, heating, and other high-current processes should not be treated as ordinary signal-slip-ring applications. Current per path, connection resistance, thermal behavior, duty cycle, conductor size, termination method, and grounding arrangement all become more important.

Til denne type anvendelse er en specialdesignetsvejsestrømsoverførselsenhedkan være mere passende end at forsøge at øge kapaciteten ved at kombinere almindelige signalkredsløb.

Sensorer, indkodere og industrielle data

Moderne værktøjsmaskiner kan placere nærhedssensorer, temperatursensorer, indkodere, kameraer, måleenheder, servofeedback eller netværksudstyr på den roterende enhed.

For disse kredsløb skal du angive det faktiske signal eller protokol i stedet for at anmode om en generisk "datakanal". Ethernet, encoderfeedback, analog måling og grundlæggende digital I/O stiller ikke identiske elektriske krav.

Hvis Ethernet er påkrævet, bør grænsefladen evalueres for den tilsigtede Ethernet-implementering i stedet for at antages at fungere, fordi den har nok ledere. IEEE'er802.3 Arbejdsgruppeudvikler Ethernet-standarderne, mens en praktisk roterende applikation også kræver, at slæberingsproducenten bekræfter kompatibilitet med det nødvendige link. For et relateret produkteksempel, se webstedetsGigabit Ethernet glidering.

Nøglekrav til værktøjsslæberinge

1. Spænding og strøm pr. kredsløb

Start med den faktiske elektriske belastning af hvert kredsløb. Giv ikke kun den samlede strøm, der forbruges af maskinen.

• Identificer AC- eller DC-drift.
• Registrer den normale strøm for hvert kredsløb.
• Identificer opstart, bremsning, opvarmning eller andre spidsbelastningsforhold, hvor det er relevant.
• Adskil højstrømskredsløb fra lavniveausignalkredsløb i specifikationen.
• Bekræft vurderinger under det faktiske driftsmiljø og driftscyklus.

Et krav til højstrøm eller højspænding kan ændre kontaktdesign, isolering, lederstørrelse, terminalarrangement, termisk opførsel og den fysiske størrelse af slæberingen. Disse krav bør derfor identificeres, før du vælger en bolig, blot fordi den passer.

2. Kredsløbsfunktion, signalintegritet og data

I stedet for at sende en specifikation som "20 ledninger", beskriv hvad de 20 kredsløb gør. En nyttig kredsløbsliste kan skelne mellem:

• motor- eller aktuatoreffekt;
• 24 VDC kontroleffekt;
• digital I/O;
• analoge sensorsignaler;
• encoder kanaler;
• Ethernet eller en anden industriel kommunikationsprotokol;
• dedikerede jord- eller bindingsveje, hvor det er relevant.

Når følsomme signaler deler det samme roterende interface med kredsløb med højere effekt, fortjener kanallayout, kabelkonstruktion, afskærmning, jordingsstrategi og elektrisk interferens ekstra opmærksomhed. Sidens guide tilstabil signaloverførsel gennem slæberingegiver yderligere kontekst til denne del af designet.

3. Rotationshastighed og driftscyklus

Maksimal RPM alene er ikke en komplet hastighedsspecifikation. To maskiner med samme spidshastighed kan stille meget forskellige driftskrav.

Giv leverandøren:

• normal drift RPM;
• maksimalt omdrejningstal;
• kontinuerlig eller intermitterende drift;
• typisk tid brugt ved hastighed;
• start-stop frekvens;
• retningsændringer;
• indeksering versus kontinuerlig rotation.

For eksempel bør en tabel, der indekserer et par grader mellem operationer, ikke automatisk behandles på samme måde som en akse, der kører kontinuerligt for et helt produktionsskift. Højhastighedsapplikationer kan kræve mere opmærksomhed på kontaktteknologi, balance, lejer, varme, vibrationer og levetid. Yderligere baggrund er tilgængelig i webstedets artikel omhøjhastigheds glidering design.

4. Borestørrelse, ydre diameter og installationskonvolut

Den elektriske specifikation kan være korrekt, og produktet kan stadig fejle som et integrationsvalg, hvis det ikke passer til maskinen.

Definere:

• påkrævet midterboring;
• maksimal ydre diameter;
• tilgængelig aksial længde;
• rotor fastgørelsesmetode;
• stator fastholdelse;
• kabeludgangsretning;
• stik clearance;
• omkringliggende bevægelige komponenter.

Hvor der ikke er behov for centerboring, og installationen er lille, akapsel glideringkan give en mere kompakt arkitektur. Det endelige valg afhænger stadig af de faktiske el-, hastigheds- og miljøkrav.

5. Kølevæske, olie, støv, fugtighed og afvaskning

"Industrimiljø" er for bredt til at være en brugbar tætningsspecifikation. En glidering, der kun udsættes for lejlighedsvis kølevæskestænk, står over for en anden tilstand end den, der er placeret i direkte nedvaskning, ledende støv, slibende forurening eller vedvarende fugt.

Beskriv den faktiske eksponering. Hvis en IP-klassificering er påkrævet, skal du angive målet baseret på den indkapslingsbeskyttelse, der er nødvendig for maskinen.IEC 60529definerer IP-koden, der bruges til at klassificere grader af indkapslingsbeskyttelse. Sidens forklaring påslæberings IP-klassificeringerkan hjælpe med at forbinde den terminologi med valg af glidering.

6. Vedligeholdelse, slid og tilgængelighed

En produktionsmaskine bør vurderes ikke kun for oprindelige komponentomkostninger, men også for serviceadgang. Overvej om slæberingen kan inspiceres eller udskiftes uden større maskinafmontering, hvordan man får adgang til kabler og stik, og hvilken vedligeholdelse den valgte kontaktteknologi kræver.

Hvor verifikationsprocedurer er vigtige under idriftsættelse eller vedligeholdelse, er webstedets vejledning vedrhvordan man tester en glideringgiver en nyttig opfølgningsreference.

Almindelige glideringtyper til værktøjsmaskiner

Maskinværktøjsslipring udvælgelsesmatrix

Følgende matrix er en beslutningshjælp, ikke en erstatning for bekræftelse af det endelige design med slæberingsproducenten.

Slipring vs. Rotary Union i værktøjsmaskiner

En slæbering og en roterende union løser forskellige transmissionsproblemer.

A glideringoverfører elektrisk strøm, signaler eller data mellem stationære og roterende komponenter. ENroterende foreningoverfører væsker eller gasser såsom trykluft, kølevæske, hydraulikolie, smøring eller vakuum.

Nogle værktøjsmaskiner har brug for begge dele. I så fald kan en kombineret samling forenkle integrationen, men de elektriske og væskemæssige sider bør stadig specificeres separat. Sidensrække pneumatisk glideringoghybrid glidering konfigurationillustrere hvilke typer integrerede løsninger, der kan overvejes.

Sådan vælger du en glidering til en værktøjsmaskine

Trin 1: Kortlæg alt, der krydser den roterende grænseflade

Liste over alle strømkredsløb, signaler, dataforbindelser, jordingsveje, pneumatiske ledninger, hydrauliske ledninger og andre tjenester, der skal krydse aksen. Dette forhindrer, at mekaniske og elektriske krav overvejes separat for sent i designet.

Trin 2: Definer elektriske krav efter kredsløb

Registrer spænding, AC- eller DC-drift, strøm pr. kredsløb, signaltype og enhver relevant spids- eller opstartstilstand. Stol ikke på den samlede maskineffekt.

Trin 3: Identificer signaler og kommunikationsprotokoller

Adskil almindelig digital I/O fra analoge signaler, indkodere, Ethernet og anden industriel kommunikation. Hvor støjfølsomhed er vigtig, dokumentér afskærmning og jordforventninger i stedet for at lade dem ligge indtil idriftsættelse.

Trin 4: Beskriv Real Speed-profilen

Giv normalt og maksimalt omdrejningstal sammen med driftsvarighed, start-stop-frekvens, reversering, og om aksen indekserer eller roterer kontinuerligt.

Trin 5: Frys den mekaniske konvolut

Bekræft boring, OD, aksial længde, monteringspunkter, kabelføring, konnektorafstande, og hvordan statorens drejningsmoment vil blive begrænset. Gennemgå producentensinstallationsvejledninginden den omgivende maskingeometri færdiggøres.

Trin 6: Definer miljøet

Angiv faktisk eksponering for kølevæske, olie, metalpartikler, slibestøv, fugtighed, vibrationer, temperatur eller udvaskning. Undgå at bruge "forseglet" som det komplette krav.

Trin 7: Beslut, om standard eller brugerdefineret er passende

Et standarddesign kan være egnet, når elektriske klassificeringer, hastighed, dimensioner og miljø passer til et eksisterende produkt. Custom engineering bliver mere relevant, når flere begrænsninger opstår sammen, såsom en usædvanlig boring, blandet effekt og data, krævende tætning, specielle konnektorer, høj strøm eller integration med en roterende union.

For usædvanlige kombinationer, gennemgå de tilgængeligeskræddersyede slæberingsløsninger. Sidens sammenligning afstandard vs. brugerdefinerede glideringeer også nyttig, før du forpligter dig til et brugerdefineret design unødigt.

Illustrativt eksempel på maskinværktøjsspecifikation

Det følgende eksempel er kun illustrativt. Det er ikke en produktvurdering eller anbefaling.

Overvej et CNC-drejebord, der har brug for:

• 24 VDC kontroleffekt;
• encoder feedback;
• en Gigabit Ethernet-forbindelse;
• en midterboring for en eksisterende aksel;
• kontinuerlig rotation under delbehandling;
• lejlighedsvis højere spidshastighed;
• kølevæske sprøjt rundt i installationsområdet.

En svag anmodning til en leverandør ville være:

"Vi har brug for en 12-leder glidering til et drejebord."

En meget mere nyttig ingeniørbrief ville identificere:

• spænding og strøm, der kræves af hvert strømkredsløb;
• indkodergrænsefladen;
• det nøjagtige Ethernet-krav;
• normal og peak RPM;
• kontinuerlig versus intermitterende driftstid;
• minimum borediameter og maksimalt tilladt OD;
• tilgængelig aksial længde;
• kølevæskeeksponering og påkrævet indkapslingsbeskyttelse;
• monterings- og kabeludgangsbegrænsninger.

Denne yderligere information ændrer samtalen fra "Hvor mange ledninger har du brug for?" til "Hvilken roterende grænseflade kan opfylde det komplette maskinkrav?"

Almindelige fejl ved valg af værktøjsslipring

Valg efter kredsløbstælling alene

Det samme kanalantal kan repræsentere helt forskellige applikationer. Identificer altid hver vejs funktion og elektriske krav.

Brug af Peak RPM som det eneste hastighedskrav

Kontinuerlig rotation, hyppig vending, lejlighedsvis indeksering og korte peak-speed hændelser skaber forskellige driftsprofiler. Giv leverandøren den komplette cyklus.

Behandling af strøm- og datakanaler på samme måde

Følsomme kommunikations- og målekanaler kan have behov for andre hensyn til kontakt, afskærmning, ledninger eller layout fra almindelige strømkredsløb. For systemer, hvor interferens er et problem, se webstedets guide tilafskærmning for pålidelige slæberingssignaler.

Valg af hus før Definition af den elektriske belastning

Et hus, der passer til maskinen, er ikke automatisk egnet til den påkrævede spænding, strøm, signaltype, hastighed eller miljø. Elektrisk og mekanisk udvælgelse bør foregå sammen.

Underspecificering af miljøeksponering

"Fabriksbrug" eller "industriel brug" fortæller ikke leverandøren, om enheden vil støde på tørt støv, ledende partikler, olietåge, kølevæskestænk eller direkte vandeksponering.

Forvirrende procesjording med beskyttende limning

En roterende elektrisk bane, der bruges til svejsning, måling eller en anden procesfunktion, bør ikke automatisk antages at opfylde kravene til beskyttende limning af hele maskinen. Elektrisk sikkerhed på maskinniveau skal evalueres i henhold til de standarder og forskrifter, der gælder for udstyret.IEC 60204-1er en vigtig international reference, der dækker maskiners elektriske udstyr, herunder krav til beskyttende limning.

Tjekliste til specifikation af maskinværktøjsslipring

Endeligt udvælgelsesprincip

En værktøjsslæbering bør vælges som en del af den komplette roterende grænseflade, ikke som en isoleret elektrisk komponent.

Start med det, der skal krydse aksen. Definer derefter den elektriske belastning, signal- og kommunikationskrav, reel hastighedsprofil, mekanisk ramme, miljø og forventninger til vedligeholdelse. Brug disse krav til at indsnævre arkitekturen, før du sammenligner individuelle produkter.

Jo mere nøjagtigt maskinkravet er dokumenteret, jo lettere bliver det for en leverandør at afgøre, om et standardgennemløbs-, kompakt-, højstrøms-, højhastigheds-, hybrid- eller kundetilpasset design er passende - og jo mindre er risikoen for at opdage et integrationsproblem, efter at resten af ​​maskinen allerede er færdiggjort.