Ruchomy stół, głowica albo manipulator wymagają stałego doprowadzenia energii, sygnałów sterujących, danych i mediów roboczych. Pozostawienie przewodów bez prowadzenia szybko kończy się ich skręcaniem, ocieraniem o konstrukcję i pracą poniżej dopuszczalnego promienia gięcia. Moduły obrotowe porządkują całą wiązkę i pozwalają wykonać obrót przekraczający jeden pełny cykl bez stosowania luźnych pętli kablowych.
Problem pojawia się wszędzie tam, gdzie nieruchome przyłącze trzeba połączyć z obracającym się zespołem maszyny. W zakładach drzewnych mogą to być stoły pozycjonujące, obrotnice, stanowiska montażowe, manipulatory, roboty oraz głowice wyposażone w kilka napędów i czujników. Do części ruchomej coraz rzadziej biegnie jeden przewód zasilający. Obok kabli silnikowych układa się przewody sterownicze i transmisji danych, a niekiedy również węże pneumatyczne lub przewody doprowadzające płyny. Każdy z tych elementów ma inny promień gięcia, masę i odporność na wielokrotne zginanie.
Klasyczna pętla kablowa sprawdza się przy niewielkim kącie i sporadycznym ruchu. W szybszej maszynie zaczyna żyć własnym życiem: zmienia położenie, zahacza o osłony, ociera się o sąsiednie elementy, a kolejne obroty dokładają skręcenie całej wiązki. Zatrzymanie urządzenia może wtedy spowodować nie awarię napędu czy sterownika, lecz uszkodzenie przewodu wartego nieporównanie mniej od przestoju linii.
W module obrotowym przewody poruszają się w prowadniku pomiędzy dwiema okrągłymi częściami rynny. Jedna pozostaje związana z nieruchomą konstrukcją, druga obraca się razem z zespołem maszyny. Prowadnik nie zwisa swobodnie, lecz pracuje po ustalonym torze, zachowując promień przewidziany dla znajdujących się w nim kabli i węży. Stały koniec można umieścić po stronie wewnętrznej lub zewnętrznej modułu, co ułatwia wpasowanie układu w dostępną przestrzeń. W typowych konfiguracjach stosowane są prowadniki serii E4.1, a w prostszych aplikacjach także E2.1 oraz E2/000.
Więcej niż pełny obrót
Standardowy system pracujący w jednej płaszczyźnie może osiągnąć kąt do 540° przy prędkości obrotowej dochodzącej do 360°/s. Taki zakres wystarcza tam, gdzie ruch odbywa się naprzemiennie, ale maszyna musi przekraczać pełny obrót. Przy większej liczbie obrotów stosowany jest układ wielopoziomowy MRM. Podstawowy moduł zapewnia, zależnie od wielkości prowadnika, do 540°, a każda kolejna warstwa zwiększa zakres nawet o 360°. System ograniczników włącza następny poziom po osiągnięciu ustalonego kąta, przy czym obie warstwy nie wymagają osobnego sterowania. Dostępne są konfiguracje przekraczające 900°.
Inaczej pracuje prowadnik RBR, czyli z odwrotnym promieniem gięcia. Może zginać się w obu kierunkach, dzięki czemu nie trzeba prowadzić całej wiązki według jednego promienia. Promień standardowy i odwrotny nie muszą mieć tej samej wartości, co daje większą swobodę przy projektowaniu układu o małej średnicy albo niestandardowej trajektorii. W zrealizowanych układach tego typu osiągnięto kąt obrotu do 900°.
Sam kąt nie powinien jednak być jedynym kryterium doboru – trzeba uwzględnić także zapas przestrzeni i odciążenie na końcach. Najpierw trzeba policzyć i rozmieścić przewody. Kable silnikowe, magistrale danych oraz węże nie powinny być wrzucone do prowadnika jako jeden ciasny pakiet. Potrzebują podziału wewnętrznego, odpowiedniego zapasu przestrzeni i odciążenia na końcach. Znaczenie mają także średnica zabudowy, położenie osi obrotu, masa wypełnienia, dopuszczalne promienie gięcia, prędkość i przyspieszenie. Moduł dobrany tylko według kąta obrotu może zmieścić się w maszynie, a mimo to źle prowadzić najdelikatniejszy przewód.
Warunki panujące wokół urządzenia wpływają również na wykonanie rynny. Prowadnik może ślizgać się po powierzchni z tworzywa sztucznego, stali nierdzewnej lub stali ocynkowanej. Dostępne są zabudowy ze wspornikami, pokrywą, zintegrowanym prowadzeniem oraz otwartą rynną. Pokrywa osłania układ przed pogodą i promieniowaniem UV, natomiast konstrukcja otwarta ogranicza masę oraz ułatwia usuwanie zanieczyszczeń. W zakładzie, gdzie wokół maszyny krążą pył i drobne wióry, szczelne zamknięcie nie zawsze będzie najlepszym wyborem. Zanieczyszczenia, które dostaną się pod osłonę i nie mają drogi ujścia, pozostają na torze pracy prowadnika.
Moduł do zabudowy
Do gotowych rozwiązań należą stalowy SRM o kącie obrotu do 380° oraz polimerowy PRM, który osiąga do 360°. Odmiana SRM-L ma masę niższą nawet o 40 proc. od wersji podstawowej. Przy montażu pionowym stalowy SRM-V może mieć średnicę zewnętrzną do 2000 mm, podczas gdy polimerowy PRM-V jest przewidziany dla średnic do 500 mm. Dla prostych, statycznych zastosowań przygotowano jednoczęściowy układ pracujący w zakresie do 400°. Te warianty nie tworzą prostej drabiny, w której największy moduł jest automatycznie najlepszy. Stal daje możliwość budowy układów o większej średnicy i mocnej konstrukcji nośnej, lecz zwiększa masę całego zespołu. Polimer ogranicza ciężar i może uprościć zabudowę mniejszego stanowiska. Odchudzona wersja stalowa znajduje zastosowanie tam, gdzie potrzebna jest sztywna konstrukcja, ale napęd obrotnicy nie powinien przenosić dodatkowego obciążenia wynikającego wyłącznie z prowadzenia przewodów. Najłatwiej przewidzieć taki system w nowej maszynie, zanim powstanie rama, osłony i punkty mocowania. Podczas modernizacji pozostaje dostosowanie modułu do zastanej średnicy, miejsca wyprowadzenia przewodów oraz przestrzeni serwisowej. Upychanie prowadnika w wolnej wnęce na końcu projektu często odbiera dostęp potrzebny do wymiany kabli albo wymusza promień gięcia, którego część przewodów nie toleruje. Obrotowe zasilanie nie zwiększy mocy maszyny ani prędkości obróbki. Porządkuje jednak element, od którego zależy ruch wszystkich podzespołów zamontowanych na obrotnicy. Przy wielu przewodach i częstych cyklach właśnie sposób ich prowadzenia rozstrzyga, czy instalacja pozostanie przewidywalną częścią maszyny, czy stanie się źródłem trudnych do zlokalizowania przestojów.
~basza
