Zwiększanie bezpieczeństwa maszyn za pomocą zacisków i hamulców

 Firma Zimmer w dziedzinie komponentów budowy maszyn jest od 27 lat wiodącym producentem elementów zaciskowych, hamulców do prowadnic szynowych i tłumików.

W zacisku MKS specjalnie skonstruowana przekładnia klinowa przeciwdziała sile sprężyny w kierunku wzdłużnym. Pakiety sprężyny są naprężane ciśnieniem powietrza. Przy przerwie w dopływie energii lub powietrza wyzwala się energia sprężyny poruszająca szczęki zacisku. Dzięki odpowiedniemu przełożeniu przekładni klinowej wytwarzane są siły trzymające rzędu 2000 N.

Dodatkowo ze względu na to, że w większości elementów ze sprężyną istnieje możliwość wprowadzenia tzw. dodatniego powietrza, tworzone jest dodatkowe przyłącze powietrza do elementu. Dodatkowe ciśnienie powietrza doprowadzane do cylindra wspomagającego działanie sprężyny zwiększa siłę trzymania nawet 2,5-krotnie.

Jest to szczególnie interesujące w ograniczonej przestrzeni zabudowy, gdy wymagana jest duża siła trzymania. Zaciski takie są potrzebne do zwiększenia bezpieczeństwa i pewności działania maszyny, np. zatrzymania stołu napędzanego elektrycznym silnikiem liniowym w przypadku utraty zasilania.

Również w celu zwiększenia dokładności układów wieloosiowych stosuje się zaciski do zatrzymania określonej osi w pewny sposób, niezależnie od napędu. Na rys. 2 pokazano mechanizm zacisku w trójwymiarowej wizualizacji.

Pneumatyczny zacisk i hamulec

W innych zastosowaniach jest wymagane, aby energia kinetyczna poruszanych mas przy zakłóceniu systemu napędu została pewnie i szybko wyhamowana w celu ograniczenia możliwych szkód w urządzeniu lub systemie przy jednoczesnym uproszczeniu złożoności systemu bezpieczeństwa. Takie wymagania spełnia pneumatyczny zacisk/hamulec z rodziny MBPS (rys. 3).

Kolejna rodzina TKPS (pneumatyczny element hamująco-zaciskowy ze sprężyną) stwarza szczególnie efektywne i korzystne rozwiązanie. Krótkie czasy przełączania i wysokie siły hamowania osiągane są przez sprawdzony mechanizm przekładni klinowej.

Sprężyna wielokrotnie napięta przez turbopneumatykę w szeregu połączonych tłoków pneumatycznych zapewnia najwyższe siły przy ograniczonej przestrzeni. Zwiększenie prędkości zapewnia zintegrowane szybkie odpowietrzanie.

Specjalna okładzina hamulca, która zaciska się na nieużywanych powierzchniach prowadnicy, gwarantuje wysoki współczynnik tarcia i bardzo dobrą wytrzymałość ścierną. Dzięki pływającemu łożyskowaniu obie strony profilu kontaktowego nie dotykają niepożądanych powierzchni szyny prowadnicy. Trójwymiarowy przekrój struktury (rys. 4) pokazuje budowę zacisku.

Hydrauliczne blokowanie dużych mas

Logiczną kontynuacją pneumatycznych zacisków są elementy hydrauliczne ze sprężyną. Kolejne elementy, jak hydrauliczne zaciski dużych mas KWH, są poruszane olejem. W tym przypadku występują ciśnienia do 150 bar, które działają na membrany w obudowie wytwarzając siły do 46 kN przenoszone na wielkopowierzchniowe profile kontaktowe.

Zacisk KBHS również wyzwalany jest ciśnieniem oleju do 150 bar (rys. 5). Tutaj sprężyna jest napięta gdy element jest otwarty. Jak tylko ciśnienie oleju spadnie, sprężyna powoduje zaciśnięcie hamulca. Element KBHS zaciska lub hamuje na szynie. Ten system jest stosowany w stanowiskach pomiarowych, gdzie wymagane są wielkie siły trzymające wynoszące w zależności od wielkości prowadnicy do 30 kN.

Pneumatyczne hamulce na pręty prowadzące

Nowym rozwiązaniem jest pneumatyczny hamulec RBPS (rys. 6). Zacisk bezpieczeństwa opracowany specjalnie dla okrągłych prętów i prowadnic pracuje w oparciu o przekładnię klinową. Tutaj jednak występuje aż sześć klinów i trzy lub cztery duże sprężyny. System jest otwierany już przy ciśnieniu 4 bar. Jak tylko zaniknie ciśnienie powietrza uwalnia się energia sprężyny poprzez mechanizm klinowy i element zaciska lub hamuje prowadnice.

Specjalnie opracowane szczęki hamulcowe przenoszą siły do 60 kN. Starannie dobrane materiały prowadnic o przekroju kołowym i szczęki zaciskowe wykluczają uszkodzenie pręta prowadnicy. Średnica mocowania może wynosić od 10 mm do 60 mm. Szybki czas reakcji na poziomie 40 ms i wysoka precyzja pozycjonowania pozwalają zaliczyć produkt do klasy „Made in Germany”.

Przemysłowy tłumik z technologią rowka wielozwojowego

Dalszą grupą produktów firmy Zimmer GmbH zwiększających bezpieczeństwo maszyn są przemysłowe tłumiki absorbujące energię ruchu ruchomych części maszyn. Od około siedmiu lat firma konstruuje i produkuje hydrauliczne tłumiki amortyzujące za pomocą specjalnej technologii.

Sercem wszystkich tłumików amortyzujących bez względu na wielkość – od M6 do M62 – jest tzw. rowek wielozwojowy. Inaczej niż we wszystkich dostępnych na rynku produktach, które pracują z otworami cylindra, Zimmer zastosował spiralny wypływ oleju.

W typowych tłumikach olej wydostaje się przez małe otwory w komorze ciśnieniowej, co przy wysokich prędkościach uderzenia jest destrukcyjne dla medium. Przy najeździe na otwory powstają piki ciśnienia tworzące na całej drodze tłoka niekorzystne tłumienie o charakterystyce trapezoidalnej.

Przy spiralnym otworze (rys. 7) olej wyciskany jest przez wiele zintegrowanych w cylindrze kanałów przelewowych. Ponieważ przekrój spiralnego kanału w dolnej części cylindra jest szerszy i zwęża się w kierunku tłoka, tworzy się niemal liniowa charakterystyka tłumienia przy maksymalnym przejęciu energii. Jednocześnie powstaje w cylindrze dla tłoka rodzaj hydrostatycznego łożyska ślizgowego.

Dzięki temu jest wykluczony kontakt tłoczyska z komorą cylindra, co prowadzi do wzrostu żywotności tłumika. Specjalna technologia wielozwojowa kanału tłumiącego umożliwia zastępowanie istniejących zderzaków tłumikami firmy Zimmer, a dodatkowo można zastosować tłumik mniejszy o jedną lub dwie wielkości. To rozwiązanie zapewnia ten sam zakres co systemy z otworami w cylindrach. Zaleta widoczna jest jak na dłoni: obok oszczędności miejsca – zmniejszenie kosztów.

Dzięki wieloletniemu doświadczeniu, ustawicznemu doskonaleniu istniejących i opracowywaniu nowych systemów, produkty firmy Zimmer znajdują zastosowanie na całym świecie również w nowych opracowaniach.

Coraz szybsze napędy i wysilona konstrukcja maszyn zmuszają konstruktorów do zapewnienia bezpieczeństwa maszynom i obsłudze przez stosowanie właśnie tego rodzaju pomocniczych ale niezwykle precyzyjnych produktów, gdzie przemyślana konstrukcja, odpowiedni dobór materiałów, wyrafinowana jakość i precyzja wykonawstwa detali mechanicznych wprost przekładają się na żywotność i bezpieczeństwo napędów liniowych.

Zaciski i hamulce towarzyszą też prowadnicom liniowym podnosząc precyzję działania urządzeń pomiarowych, w których w czasie zatrzymania wykonywany jest dokładny pomiar.

Informacje www.wobit.com.pl
www.zimmer-gmbh.de