Energetické řetězy – správné navrhování systému (2)

Energetické řetězy – správné navrhování systému (2)

Ing. Jaroslav Beneš, Hennlich Industrietechnik, spol. s r. o.

V první části článku uvedeného v ELEKTRO 1/2006 byl popsán princip napájení mobilních částí strojů pomocí energetických řetězů, výpočet potřebné délky řetězu pro samonosné horizontální aplikace a definovány některé základní pojmy, jako např. samonosná délka řetězu a krátký pojezd. Druhá část seriálu článků o energetických řetězech je věnována charakteristice tzv. kluzných aplikací a vertikálních pojezdů energetických řetězů.

3. Kluzné aplikace – dlouhé pojezdy

3.1 Co je dlouhý pojezd?
Od určité délky pojezdu a hmotnosti náplně jsou všechna již uvedená uspořádání horizontálních pojezdů neefektivní nebo nerealizovatelná. V takovém případě přichází na řadu řešení, které spočívá v kontrolovaném prohnutí horní větve řetězu, jejím položení na dolní část řetězu a následné smykové pojíždění – tzv. kluzná aplikace.

Obr. 10. Kluzná aplikace – dlouhý pojezd; a) princip, b) dva řetězy zapojené proti sobě
Obr. 13. Zavěšený energetický řetěz
Obr. 15. Princip aplikace cik-cak

Princip kluzné aplikace je patrný z obr. 10a. Horní větev energetického řetězu se prohne a položí na svou dolní část. Při následném pohybu mobilního konce směrem ke středu dráhy dochází ke smýkání horní větve po dolní větvi. Jakmile pohyblivý konec dojede na úroveň napájecího bodu (ideálně ve středu pojezdu, stejně jako u již zmíněných krátkých pojezdů), dolní větev končí pevnou koncovkou a nyní je nutné udržet horní větev řetězu na stejné úrovni tak, aby mohla plynule pokračovat do druhé části pojezdu. Proto je nezbytné tuto část vodicí dráhy vybavit kluznými prvky, které nahradí chybějící dolní část řetězu. Po těchto prvcích může řetěz pojíždět i v druhé části pojezdu. Standardně se pro tento účel používají lišty z polymerního materiálu s podobným koeficientem tření, jako má materiál řetězu, zejména pro kratší vzdálenosti však může být použit např. pozinkovaný plech; to je ekonomicky méně nákladné. V tomto případě je však nutné brát velký zřetel na jejich provedení, jelikož nepřesná montáž nebo špatně sražené hrany v místě přechodu z řetězu na lištu mohou vést k jeho destrukci.

Obr. 11. Vodicí žlaby pro kluznou aplikaci
Obr. 17. Stojící řetěz

Kdyby jeden energetický řetěz nestačil (např. pro omezené zástavbové rozměry pojezdové dráhy nebo pro nadměrnou hmotnost zátěže), je možné pro napájení pohyblivého konce, obdobně jako u krátkých pojezdů, použít dva řetězy zapojené proti sobě (obr. 10b). Uvedené řešení má tu výhodu, že nejsou zapotřebí kluzné lišty, protože protilehlé řetězy pojíždějí po sobě navzájem.

Stejně jako se pro samonosné aplikace používá termín krátký pojezd, pro kluzné aplikace se používá termín dlouhý pojezd.

3.2 Zvláštnosti kluzné aplikace
Montáž energetického řetězu v kluzné aplikaci vykazuje oproti krátkým pojezdům tři zcela zásadní specifika:

• výška pohyblivé koncovky musí být podstatně menší než u krátkého pojezdu, aby k položení horní větve na dolní došlo pokud možno co nejdříve a řetěz nebyl namáhán kritickým průhybem,

• na pohyblivém konci řetězu vždy musí být výkyvná koncovka umožňující výkyv posledního článku řetězu minimálně v rozsahu ±45°,

• určitý počet článků na pohyblivém konci (v závislosti na typu řetězu) by měl být otočen o 180° tak, aby smysl jejich otáčení byl opačný než u zbytku řetězu (toto opatření je nutné jednak proto, aby pohyblivý konec mohl i při své zmenšené výšce dojet do obou krajních poloh bez přílišného pnutí článků v místě, kde se ohýbá proti smyslu svého řádného poloměru, jednak aby se při tlačení řetěz nevzepřel).

Obr. 12. Dlouhý pojezd pracující až s 10 000 cykly/den při velkém zrychlení

Všechna uvedená opatření jsou specifická pro jednotlivé typy řetězu a použité poloměry ohybu, je tedy nezbytné si podrobné informace od dodavatele řetězu vyžádat pro každý konkrétní případ zvlášť. Délka řetězu pro dlouhý pojezd se vypočítá podle stejného vztahu jako v případě krátké­ho pojezdu (vzorec 1.1 v první části článku), jen konstanta K bude větší pro nezbytné snížení polohy pohyblivé koncovky.

3.3 Vodicí žlaby
Vedle zmíněných kluzných prvků jsou další nezbytnou součástí kluzné aplikace vodicí žlaby, které drží smýkající se řetěz v požadované dráze a zabraňují jeho případné přepadnutí do stran. Standardní vodicí žlaby firmy Igus mají tvar dvou tzv. L-profilů montovaných proti sobě do tvaru písmene U. Tento systém je, vedle jednoduché a modulární konstrukce, velmi výhodný především proto, že žlab má průchozí dno, a tudíž se v něm neusazují případné nečistoty a cizí předměty. Vodicí žlaby v jedné polovině pojezdu jsou prázdné pro ukládání dolní i horní větve řetězu (obr. 11a), v druhé polovině jsou osazeny kluznými lištami pro pojíždění horní větve řetězu (obr. 11b). Výška vodicích žlabů by měla být větší než dvojnásobek vnější výšky řetězu a jejich vnitřní šířka alespoň o 5 mm širší než vnější šířka řetězu.

3.4 Odlehčení tahu
Při rozjezdu energetic­kého řetězu se může stát, že vlivem zrychlení pohyblivého konce dojde k nadměrnému tahu kabelů a hadic v konektorech či svorkovnicích. Proto je doporučeno odlehčit toto namáhání přichycením náplně řetězu (šroubovými příchytkami nebo upínacími páskami) na jeho pohyblivém konci. Elektrické kabely (nikdy však tlakové hadice!) je možné uchytit na obou koncích. Ty by se mohly po natlakování v jedné z koncovek vytrhnout a poškodit ji.

Obr. 14. Regálový zakladač se zavěšeným řetězem

3.5 Riziko nerovné dráhy – unašeč
Provozování pojezdů velkých délek s sebou kromě specifické montáže a nutnosti použít vodicí žlaby nese ještě jednu možnou komplikaci. U delších pojezdů (od asi 40 m) může totiž nastat situace, kdy výchylka pojezdové dráhy napájené mobilní části zařízení k ose energetického řetězu je natolik velká, že překročí únosnou mez danou typem použitého řetězu (vzniká nepřiměřeně velký příčný tlak na unášenou větev řetězu). Proto firma Hennlich Industrietechnik vyvinula speciální zařízení pro vyrovnávání výchylek v pojezdové dráze, které je označováno jako unašeč USV1. V nadstandardní modifikaci je toto zařízení navíc schopno vykonávat on-line diagnostiku tahového namáhání řetězu a tím předcházet haváriím způsobeným např. vniknutím cizího předmětu do dráhy řetězu.

S energetickými řetězy Igus je možné realizovat pojezdy délky až 800 m (díky speciálním článkům řetězu Roll-E-Chain s integrovanými rolničkami), s náplní o hmotnosti až 70 kg·m^–1 a rychlostí 5 m·s^–1. Speciální konstrukce AutoGlide navíc umožňuje sestavovat dlouhé pojezdy i bez vodicích žlabů. Příklad kluzné aplikace v praxi je možné vidět na obr. 12.

4. Vertikální aplikace

4.1 Zavěšený řetěz
Pro napájení vertikálních pojezdů je možné zvolit energetický řetěz v tzv. zavěšeném nebo stojícím uspořádání. Zavěšené uspořádání (obr. 13a) umožňuje napájet vertikální pojezdy délky až 100 m. Pokud není zavěšený řetěz vystaven žádnému nebo jen minimálnímu radiálnímu zrychlení, není zapotřebí pojezdovou dráhu vybavovat vodicími prvky. V opačném případě se musí zabránit případnému rozkývání přídavnými opěrami (obr. 13b).

Při návrhu vertikálního zavěšeného pojezdu je třeba dodržet tři základní předpoklady:

• kabely a hadice vložené do řetězu musí být upevněny na obou koncích energetického řetězu,

• kabely a hadice musí být upevněny tak, aby nesly svou vlastní hmotnost, nikoliv aby ji nesl energetický řetěz (ten je určen pouze pro usměrnění jejich dráhy, ale ne pro jejich podpěru!),

• koncovky řetězu by neměly být výkyvné, aby nedocházelo k jeho rozhoupání.

Obr. 16. Aplikace cik-cak v jevištní technice

Zavěšený řetěz použitý pro napájení regálového zakladače je na obr. 14.

4.2 Aplikace cik-cak
Takzvané cik-cak aplikace řetězů Igus lze použít tam, kde zařízení nemá dostatek prostoru pro ukládání zavěšeného energetického řetězu (nastává střídání smyslu ohybu energetického řetězu a je ukládán do speciální vany – obr. 15). Vertikální ukládání je tak částečně nahrazeno horizontálním ukládáním. Toto uspořádání nalézá uplatnění zejména v jevištní technice (obr. 16).

4.3 Stojící řetěz
Zejména u kratších pojezdů a všude tam, kde by zavěšený řetěz překážel v konstrukci stroje, je možné vertikální pojezd napájet energetickým řetězem, který stojí na svých koncovkách (obr. 17). Nevýhodou tohoto uspořádání je, že od určité délky se řetěz stává vratkým a může mít tendenci přepadávat do stran. Maximální pojezd této aplikace bez přídavných podpěr je asi 4 m. Je-li dráha doplněna podpěrami podél celé své délky, může pojezd dosahovat délky až 20 m. Podobně jako u zavěšeného řetězu platí i zde tato pravidla:

• kabely a hadice musí být vloženy v řetězu tak, aby se mohly volně ohýbat,

• kabely a hadice musí být upevněny na obou koncích řetězu,

• koncovky řetězu musí být pevné (nikoliv výkyvné), aby nedocházelo k přepadávání řetězu do stran.

Příklad stojícího řetězu je na obr. 18.

(pokračování)