Две кабельные цепи на одной оси: схема, баланс и разделение кабелей

Когда две цепи лучше одной

Одна цепь проще, дешевле и легче выставляется. Две цепи на одной оси оправданы только при одном из четырёх условий.

• Жгут слишком тяжёлый или широкий. Выше примерно 60 мм внутренней высоты и 300 мм ширины одна цепь становится проблемой в обращении, и разделение жгута на две цепи половинного веса часто дешевле одной негабаритной.
• Два конца широкого портала движутся независимо. На двухбалочном портале с двумя синхронизированными, но отдельными приводами каждому балке нужна своя цепь, потому что одна цепь через оба балки нагружалась бы любым перекосом.
• Силовые и сигнальные кабели нужно разделить. На мощной плазме, лазере или индукционном нагреве физическое разделение приводных и энкодерных кабелей — требование, а не пожелание. Две цепи дают самое чистое разделение.
• Требуется резервирование. Там, где отказ цепи останавливает линию, двойная схема позволяет заменить одну цепь, пока другая держит основные функции.

Если ни одно условие не выполняется, одна цепь с большей камерой и лучшими перегородками — более правильное инженерное решение. Две цепи удваивают число деталей, работу по выставлению и время осмотра.

Три схемы

Параллельная схема — самая распространённая и самая удобная в обслуживании. Вложенная хорошо выглядит в каталоге и беспощадна в эксплуатации: при отказе внешней она обычно утягивает внутреннюю, а внутреннюю нельзя снять, не разобрав внешнюю.

Расчёт каждой цепи отдельно

Самая частая ошибка с двумя цепями — рассчитать обе по общему жгуту и разделить результат пополам. Каждую цепь считают по тем кабелям, которые она действительно несёт.

• Сначала разложите кабели на две группы, затем подбирайте каждую цепь под свою группу: масса на метр, наибольший диаметр, наименьший радиус изгиба.
• Не считайте, что цепи одинаковы. Силовая цепь с четырьмя кабелями 25 мм² и сигнальная с двадцатью парами энкодера получат совершенно разные камеры.
• Если обе цепи должны быть одной серии ради внешнего вида или запчастей, считайте обе по более тяжёлому режиму, а не по среднему.
• Держите радиусы изгиба одинаковыми даже при разных камерах: равные радиусы дают одинаковую высоту петель и упрощают лоток.

Баланс нагрузки на каретке

Две цепи тянут подвижную каретку в двух точках, и без баланса каретка рыскает. На точном станке это проявляется как погрешность позиционирования у инструмента, а не как видимое повреждение.

• Ставьте кронштейны симметрично относительно центра масс каретки, а не её геометрического центра.
• Считайте тяговое усилие каждой цепи при максимальном ускорении с учётом массы жгута и сравните. Разницу свыше примерно 15 % исправляйте перераспределением кабелей.
• На портале с одним приводом более тяжёлую цепь ставьте со стороны привода: там конструкция жёстче и рыскание меньше.
• Проверяйте рыскание индикатором у инструмента, разгоняя ось до рабочего ускорения, а не на ползучей скорости.

Синхронизация и разность хода

Две цепи на одной оси не проходят автоматически одинаковый путь. Важны три источника разницы.

• Погрешность положения кронштейна. Если один кронштейн стоит на 2 мм дальше по оси, эта цепь проходит на 2 мм больше на каждом конце хода, и её петля на 2 мм длиннее.
• Допуск на длину цепи. Литые цепи поставляют номинальной длины с допуском, и две отдельно заказанные могут отличаться на несколько миллиметров. Для чувствительных применений заказывайте подобранной парой.
• Перекос на портале с двумя приводами. Если балки могут перекашиваться, цепи должны принимать это движение без бокового натяга. Это главный аргумент за раздельные лотки.

Лотки: общий или раздельный

Общий лоток дешевле и выглядит аккуратнее. Раздельный прощает больше. Решение зависит от трёх вопросов.

При общем лотке ставьте между цепями центральную перегородку, чтобы они не касались. Две цепи, трущиеся друг о друга при каждом реверсе, изнашивают боковину за месяцы.

Разделение кабелей: силовые в одну, сигнальные в другую

Чистое разделение делают по функции, а не по удобству.

• Цепь A: питание шпинделя или плазмы, силовые сервоприводы, гидравлика и пневматика, сильноточные тормозные линии.
• Цепь B: кабели энкодеров и резольверов, аналоговые датчики, шины связи, слаботочные термопарные линии.
• Никогда не разрывайте одну функцию между цепями. Моторный кабель в одной цепи и его энкодер в другой — классическая ошибка: площадь контура удваивается, и кабель энкодера становится антенной помех привода.
• Не менее 200 мм между цепями на параллельном участке или металлическая перегородка, если привод — серво или плазменный инвертор.

На плазме или лазере разделение важнее ещё и потому, что помеха поджига широкополосна, а сигнал регулирования высоты слабый. Физически раздельные цепи там — единственный надёжный ответ.

Допуски монтажа между цепями

• Выставьте оба лотка параллельно оси в пределах 0,5 мм на всей длине хода.
• Поставьте оба подвижных кронштейна в одно осевое положение в пределах 1 мм, измеряя от общей базы, а не от обработанной поверхности друг друга.
• Выровняйте высоту кронштейнов в пределах 1 мм; разница по высоте наклоняет одну цепь и нагружает одну боковину.
• Проверяйте обе петли на обоих концах хода. Конструкция, прямая в середине хода, может быть непрямой на концах.

Обслуживание: изнашиваются по-разному

Две цепи на одном станке никогда не изнашиваются одинаково, и эта разница диагностична.

• Цепь с большей массой изнашивается быстрее. При большой разнице перераспределяйте кабели, а не принимайте её.
• Цепь ближе к приводу изнашивается быстрее на портале с одним приводом: конструкция там двигается меньше, и цепь получает больше удара при реверсе.
• Нижняя цепь при ярусной схеме собирает жидкость с верхней; проверяйте её зажимы и вводы кабеля на коррозию.
• Осматривайте обе в одном интервале, но ведите записи отдельно, чтобы был виден тренд каждой.

Чек-лист для двойной схемы

1. Причина двух цепей: масса, независимость, разделение или резервирование.
2. Схема: параллельная, вложенная, встречная или ярусная.
3. Разделение кабелей по функциям с массой на метр каждой группы.
4. Размер цепи и радиус изгиба для каждой группы отдельно.
5. Положение кронштейнов относительно центра масс каретки.
6. Схема лотков и возможность перекоса балок.
7. Доступ для осмотра обеих цепей, включая внутреннюю при вложенной схеме.

Ответьте на эти семь пунктов до чертежа лотка, и двойная схема будет вести себя как две воспитанные одиночные оси, а не как одна ось с постоянной проблемой выставления.