Chiều cao trong xích: số lớp và vách ngăn

"Chiều cao trong cứ lấy 25 là được" — một khách hàng nói với tôi như vậy năm ngoái. Xích lắp lên, ba sợi cáp servo đường kính 16 mm xếp hai lớp bên trong. Đoạn chạy thẳng trông ổn. Vừa vào đoạn uốn là chúng cắn vào nhau, một tháng sau hai vỏ cáp bị mài thủng. Cuối cùng chúng tôi phải đền một bộ cáp.

Chiều rộng thiếu thì nhìn là thấy, trong lòng xích trống một khoảng. Chiều cao thiếu thì khác: nó im lặng khi chạy thẳng, và chỉ lộ ra ở đoạn uốn hoặc khi nhịp chạy cao.

Bài này chỉ nói về chiều cao trong: xếp bao nhiêu lớp, mỗi lớp chừa bao nhiêu, và khi nào buộc phải có vách ngăn.

Kết luận trước: hai con số quyết định, không phải ba

1. Đường kính ngoài của sợi cáp to nhất — quyết định chiều cao tối thiểu của một lớp
2. Số lớp bạn định xếp — nhân lên thành tổng chiều cao

Chiều cao trong không phải "thấy không chật là được". Nó là số lớp × chiều cao mỗi lớp, cộng thêm dung sai. Chiều rộng có thể xử lý bằng cách thay thanh ngang dài hơn. Chiều cao thì không — nó do khuôn mắt xích quy định, mỗi series chỉ có vài nấc.

Vì vậy thứ tự đáng tin là ngược với thói quen: đếm số lớp trước, định chiều cao sau, rồi dùng tiết diện còn lại để suy ngược ra chiều rộng.

Chiều cao và chiều rộng chia việc khác nhau

Hai số này hay được bàn chung, nhưng chúng quản hai hướng khác nhau:

Chọn sai chiều rộng thì phát hiện ngay trên bàn lắp. Chọn sai chiều cao thì phải chạy máy mới biết, và biết ở giai đoạn đắt nhất: máy đã lắp xong, nhịp đã chỉnh ổn.

Cách tính chiều rộng — tổng tiết diện, tỷ lệ lấp đầy, hệ số bó — tôi đã tách riêng ở bài khác. Ở đây giả định bạn đã biết cộng tiết diện cáp, chỉ giải quyết chiều dọc.

Bước 1: Tìm sợi có đường kính ngoài lớn nhất

Giới hạn dưới của chiều cao trong là giá trị lớn nhất, không phải trung bình.

Lý do rất trực tiếp: một sợi 16 mm nằm trong lòng xích đã chiếm 16 mm chiều cao. Bạn nói "còn lại toàn 6 mm, trung bình chỉ 8 mm" — không có tác dụng. Sợi 16 mm đó không nhỏ lại vì bên cạnh có sợi nhỏ.

Hãy liệt kê đường kính ngoài của mọi thứ đi vào lòng xích, gồm cả những mục hay bị bỏ sót:

• Cáp động lực có giáp che: lớp bện và lá chắn làm đường kính ngoài lớn hơn 1–2 mm so với cáp cùng tiết diện không giáp
• Ống hơi, ống dầu: tính theo đường kính ngoài, không theo đường kính trong. Ống ghi "trong 8 mm" thường có ngoài 12 mm
• Cáp chuyên dụng cho xích (loại uốn liên tục): bện mịn hơn để chịu uốn, nên đường kính ngoài thường lớn hơn cáp lắp cố định cùng tiết diện
• Cáp quang: đường kính nhỏ nhưng yêu cầu bán kính uốn khắt khe nhất, và nó sẽ quyết định ngược lại chiều cao bạn chọn

Đường kính ngoài phải đo bằng thước cặp hoặc lấy số liệu bằng văn bản từ nhà sản xuất cáp. Trị số "tham khảo" trong catalogue là danh định, lô thực tế lệch tới 1 mm — và 1 mm đó đủ gây sự cố ở đoạn uốn.

Bước 2: Đếm số lớp — ba lớp là giới hạn thực tế

Chính việc xếp lớp mới đẩy chiều cao lên.

Xếp được một lớp thì đừng xếp hai. Một lớp là trạng thái tốt nhất: mỗi sợi giữ đúng vị trí, dịch chuyển tương đối ở đoạn uốn nhỏ nhất, tản nhiệt tốt nhất. Chỉ xếp lớp khi bề rộng không đủ.

Khi buộc phải xếp, đây là các mốc:

Mốc ba lớp không phải điều khoản tiêu chuẩn mà là kinh nghiệm hiện trường: càng nhiều lớp, sợi dưới cùng càng bị ép nặng, mà ở đoạn uốn nó cũng là sợi dịch chuyển nhiều nhất. Kết cấu bốn lớp trở lên thường không đạt nổi nửa tuổi thọ tính toán.

Chốt số lớp xong thì tổng chiều cao có ngay:

Chiều cao trong ≥ (tổng chiều cao các lớp) + dung sai đỉnh + dung sai giữa các lớp

Chiều cao mỗi lớp bằng đường kính ngoài của sợi to nhất trong lớp đó. Chừa 2–3 mm giữa các lớp, dung sai đỉnh tính theo mục dưới.

Bước 3: Dung sai đặt ở đâu

Lấy tỷ lệ lấp đầy 60% ở bài chiều rộng làm mốc, dung sai theo hướng chiều cao chia như sau:

• Dung sai đỉnh: 10–15% chiều cao trong, để bù việc cáp nhấc lên ở đoạn uốn. Đây là mục hay bị bỏ nhất — khi mắt xích xoay, thanh ngang quét qua một phần chiều cao lòng xích, nên cấu hình vừa khít ở đoạn thẳng sẽ chạm trần ở đoạn uốn
• Dung sai giữa các lớp: 2–3 mm mỗi lớp, để chỗ cho vách ngăn hoặc dây buộc. Không có vách ngăn thì phải chừa nhiều hơn, vì cáp lớp trên sẽ lọt vào khe giữa các sợi lớp dưới
• Dung sai đáy: thường không cần, nhưng nếu có ống hơi hoặc ống dầu thì chừa 3–5 mm để thành trong mắt xích không mài vào

Kinh nghiệm chung: lấy (tổng đường kính các lớp) × 1,10 đến 1,15 rồi làm tròn lên nấc kế tiếp.

Ví dụ tính: ba sợi động lực trên máy ép phun

Một máy ép phun, đầu di động cần đi:

• 3 sợi động lực, đường kính ngoài 16 mm
• 4 sợi tín hiệu, đường kính ngoài 6 mm
• 1 ống hơi, đường kính ngoài 10 mm

Xét xem một lớp có giải quyết được không. Với chiều rộng trong 75 mm, một hàng xếp được bốn sợi 16 mm — ba sợi động lực nằm gọn một lớp. Bốn sợi tín hiệu cộng ống hơi cần 4 × 6 + 10 = 34 mm, cũng vừa.

Vấn đề là nếu không chia ngăn, cáp động lực và cáp tín hiệu sẽ chạy sát nhau. Trường hợp này cần vách ngăn dọc, chia chiều rộng thành hai ngăn: một ngăn động lực, một ngăn tín hiệu và ống hơi.

Xét chiều cao: một lớp, sợi cao nhất là 16 mm, cộng 3 mm dung sai đỉnh là 19 mm. Series 18 với 18 mm hơi căng, series 20 vừa.

Nếu đổi sang xếp lớp để tiết kiệm bề rộng: lớp động lực 16 mm, lớp tín hiệu cộng ống hơi 10 mm, giữa 2 mm, đỉnh 3 mm — tổng 31 mm, nhảy thẳng lên series 30. Bề rộng tiết kiệm được nhờ xếp lớp cuối cùng trả lại bằng chiều cao. Đây là bài toán rất điển hình.

Cùng một máy: phương án một lớp chọn series 20, phương án xếp lớp chọn series 30. Series 30 có chiều rộng lớn hơn (25–103 mm), nhưng bán kính uốn khởi điểm là R55 so với R28 của series 18 — hơn gấp đôi, không gian lắp đặt theo đó cũng tăng.

Vách ngăn không phải tùy chọn — phụ thuộc hai điều kiện

Câu khách hay hỏi nhất là "có cần vách ngăn không". Tôi nhìn hai việc: có xếp lớp hay không, và có trộn cấp điện áp hay không.

Vách ngăn ngang: xếp lớp là buộc phải có

Vách ngăn ngang là tấm đỡ nằm ngang, chỉ làm một việc: đỡ lớp trên để nó không đè lên lớp dưới.

Không có nó, toàn bộ trọng lượng lớp trên dồn lên vỏ cáp lớp dưới — và không phải đè tĩnh. Mỗi lần xích chạy, điểm tiếp xúc lại đổi, tức là chà sát cục bộ liên tục. Hỏng vỏ do nguyên nhân này có dạng một rãnh ở đúng một vị trí, không phải mòn đều.

Khi lắp thẳng đứng, vách ngăn ngang là bắt buộc. Lúc đó trọng lực trùng hướng với chiều cao, toàn bộ trọng lượng lớp trên dồn xuống lớp dưới, không đỡ thì cáp dưới bị bẹp trong vài tháng.

Vách ngăn dọc: động lực và tín hiệu phải tách

Vách ngăn dọc chia chiều rộng, làm hai việc:

• Cách ly điện: từ trường quanh cáp ra của biến tần rất mạnh. Cho nó chạy sát cáp encoder hay cảm biến sẽ mất xung. Xích không giải quyết được việc này, nhưng chia ngăn giảm đáng kể
• Cách ly cơ: đường kính khác nhau trong cùng một ngăn khiến sợi nhỏ lọt vào khe sợi to và bị ép ở đoạn uốn

Các trường hợp buộc phải có vách ngăn dọc:

1. Cáp động lực và cáp tín hiệu dùng chung lòng xích
2. Đường kính chênh trên 2 lần (ví dụ 16 mm cạnh 6 mm)
3. Có cáp quang
4. Có ống hơi áp suất cao (khi nổ ống cần giữ nó không văng lung tung)

Nếu lòng xích chỉ có cáp tín hiệu cùng cỡ, cùng cấp điện áp, có thể bỏ — một lớp phẳng là đủ, thêm vách chỉ chiếm bề rộng.

Một lưu ý về cấp bảo vệ. Xích cầu hở không phải vỏ bảo vệ, nhưng nếu cấp bảo vệ của máy được công bố theo IEC 60529 (cấp bảo vệ của vỏ, mã IP) thì việc khu vực xích có kín hay không, vách ngăn có làm kín hay không sẽ ảnh hưởng đến công bố đó. Trang tiêu chuẩn định nghĩa "vỏ" và phương pháp thử rất rõ; nên xác nhận mục tiêu cấp bảo vệ của cả máy với bộ phận thiết kế điện trước khi báo giá.

Chia ngăn thế nào: theo bó, không theo sợi

Lỗi phổ biến của người mới là mỗi sợi một ngăn. Kết quả là vách ngăn ăn hết chiều rộng, không gian bố trí thực tế còn nhỏ hơn.

Chia theo bó: cáp cùng điểm đến, cùng cấp điện áp, cùng yêu cầu uốn gộp thành một bó, chiếm một ngăn.

Chiều rộng một ngăn:

Chiều rộng ngăn ≥ tổng đường kính trong bó × 1,15 đến 1,20

Ba sợi 16 mm là 48 mm danh định, nhân 1,2 thành 58 mm. Không được nhỏ hơn, nếu không cáp kẹt cứng và bản thân vách ngăn thành vật mài.

Còn phải cân bó: một ngăn năm sợi, ngăn bên cạnh một sợi sẽ làm cả dải xích lắc khi chạy, hành trình dài càng rõ.

Nấc chiều cao và phạm vi từng series

Các series xích cầu CNWSL phân theo chiều cao trong, mỗi nấc có dải chiều rộng và bán kính uốn riêng:

Tất cả đều là nấc chuẩn. Chiều cao trong không sửa được — nó do khuôn mắt xích quyết định, chiều cao phi chuẩn nghĩa là làm khuôn mới, không phải cắt bớt. Chiều rộng đổi được bằng thanh ngang; chiều cao thì không. Đây là khác biệt lớn nhất giữa hai chiều.

Toàn bộ series dùng nylon gia cường sợi thủy tinh, nhiệt độ danh định -20°C đến 120°C. Kích thước đầy đủ ở trang series trung và trang series mini.

Bốn dấu hiệu chiều cao trong không đủ

Nếu máy đã chạy rồi, làm sao biết? Nhìn bốn điểm:

1. Cáp chạm thành bên ở đoạn uốn. Điển hình nhất. Đoạn thẳng chạy êm, vừa vào uốn là có tiếng lạ; tháo ra thấy vết ép ngang trên vỏ cáp, tập trung ở cửa vào đoạn uốn. Nguyên nhân là khi mắt xích xoay, thanh ngang quét qua lòng xích làm chiều cao hiệu dụng co lại.

2. Vỏ cáp mòn thủng ở đúng một vị trí. Không mòn đều mà thành một rãnh. Nghĩa là có điểm ép cục bộ thường trực, thường ở thanh ngang hoặc gần đầu cố định.

3. Ống hơi bị bẹp, xy-lanh phản hồi chậm. Ống hơi nằm dưới đáy lòng xích, bị cáp phía trên đè. Bẹp làm giảm tiết diện lưu thông, xy-lanh chậm lại. Sự cố này rất khó tìm vì phần điện hoàn toàn bình thường.

4. Mất xung ngẫu nhiên, tăng theo tốc độ. Cáp bị ép làm lớp giáp biến dạng, vị trí lõi thay đổi, trở kháng đặc tính trôi theo. Biểu hiện là báo lỗi giả ở tốc độ cao, tốc độ thấp thì bình thường.

Hai dấu hiệu đầu gây dừng máy. Hai dấu hiệu sau khiến bạn mất nhiều ngày truy tìm. Sai chiều cao tốn kém hơn sai chiều rộng một bậc độ lớn — vì thế tôi khuyên làm tròn lên chứ không làm tròn xuống.

Chiều cao dư thì trả giá ở đâu

Nói cho công bằng, nhảy lên một nấc cũng có giá:

• Bán kính uốn tăng theo. Trong cùng series, chiều cao trong càng lớn thì R tối thiểu càng lớn, chiều cao lắp đặt và diện tích máy theo đó tăng
• Mắt xích nặng hơn. Với hành trình dài không đỡ, trọng lượng quyết định số con lăn đỡ. Trên 3 m hành trình, thêm một nấc chiều cao có thể là thêm một bộ đỡ
• Ổn định ngang giảm. Thành bên cao hơn nên khả năng chống lắc ngang kém hơn ở tốc độ cao, hành trình dài
• Chi phí. Vật liệu và khuôn đều tăng

Nguyên tắc là: đếm lớp cho đúng, chừa dung sai cho đủ, chọn nấc vừa đủ dùng. Đừng "cho chắc" mà nhảy hai nấc.

Chiều cao và bán kính uốn đi liền nhau

Hai thông số này không thể quyết riêng.

Khi xích uốn, mắt xích phía vòng ngoài bị kéo giãn, phía vòng trong bị nén lại. Chênh lệch chiều dài giữa hai cung tăng tuyến tính theo chiều cao trong. Với cùng một bán kính, mắt xích cao hơn có góc xoay tương đối giữa các mắt lớn hơn — mòn chốt, tiếng ồn và phát bụi đều từ đây ra.

Thứ tự chọn đúng là:

1. Định chiều cao trong theo danh mục cáp (bài này)
2. Định giới hạn dưới của R theo bán kính uốn nhỏ nhất của cáp (số liệu nhà sản xuất, thường 6–10 lần đường kính ngoài, loại uốn liên tục có thể xuống 5 lần)
3. Kiểm tra nấc chiều cao đó có dải R này không
4. Không có thì đổi sang series cao hơn, hoặc đổi sang cáp mềm hơn

Bước 3 hay làm dự án tắc: chiều cao bạn muốn có nấc đó, nhưng R khởi điểm cao hơn trị số bạn tính. Hai lối ra — cáp tốt hơn (đắt hơn nhưng tiết kiệm không gian), hoặc đổi series (tốn không gian nhưng rẻ hơn).

Nguyên tắc đi dây cáp mềm ở bộ phận chuyển động được IEC 60204-1 (An toàn máy — Thiết bị điện của máy) quy định rõ, có thể đối chiếu phương án đi dây của bạn. Trang chính thức.

Lắp thẳng đứng: chiều cao trở thành hướng chịu lực

Toàn bộ phần trên giả định chạy ngang. Lắp thẳng đứng — bàn nâng, máy xếp tầng, băng tải đứng — theo logic khác hẳn.

Chạy ngang, trọng lượng cáp do đáy lòng xích chịu, chiều cao chỉ cần trả lời "có nhét vừa không". Chạy thẳng đứng thì:

• Trọng lực trùng hướng với chiều cao
• Mỗi sợi cáp đè lên sợi bên dưới
• Tải này thay đổi mỗi lần chạy lên xuống

Lúc này vách ngăn ngang không phải tùy chọn mà là bắt buộc, và một tấm là không đủ. Phải khớp với số lớp: hai lớp một tấm, ba lớp hai tấm, mỗi lớp đều có đỡ riêng.

Cách cố định cũng phải đổi: cố định riêng hai đầu của từng lớp. Chỉ cố định lớp ngoài thì cáp lớp trong trượt xuống theo trọng lực và dồn thành đống ở đáy.

Ống hơi khi lắp thẳng đứng có yêu cầu thêm. Rủi ro ống bị bẹp cao hơn nhiều so với lắp ngang, và ISO 4414 (Truyền động khí nén — Quy tắc chung và yêu cầu an toàn cho hệ thống và bộ phận) quy định cách đi ống và cố định. Trường hợp ống hơi chạy theo xích nên đối chiếu, trang tiêu chuẩn.

Ép và cắt: nhìn theo góc an toàn máy

Chiều cao trong thiếu không chỉ làm hỏng cáp.

Khi xích chạy với lòng xích quá thấp, cáp bị kẹp giữa thanh ngang và thành mắt xích, tạo thành điểm kẹp đóng mở mỗi chu kỳ. Về bản chất đó là một cơ cấu kẹp. Tay người có mặt ở khu vực này khi căn chỉnh, dọn phôi, xử lý sự cố — có rủi ro chấn thương thật.

ISO 12100 (An toàn máy — Nguyên tắc chung thiết kế, đánh giá và giảm thiểu rủi ro) yêu cầu nhận diện và đánh giá loại nguy hiểm này ngay ở giai đoạn thiết kế; trang tiêu chuẩn trình bày đầy đủ phương pháp. Xích dẫn cáp không phải cơ cấu bảo vệ, nhưng điểm kẹp do nó tạo ra thuộc phạm vi đánh giá rủi ro của máy.

Kết cấu bảo vệ có chặn được tay hay không được định lượng trong ISO 13857 (An toàn máy — Khoảng cách an toàn để ngăn chi trên và chi dưới với tới vùng nguy hiểm), trang tiêu chuẩn. Nếu khu vực xích được đánh giá như kết cấu bảo vệ, đây là căn cứ trực tiếp cho kích thước khe hở.

Còn một lớp kín đáo hơn: nếu tín hiệu bị mất khi cáp bị ép có tham gia vào chức năng an toàn (giám sát vị trí, giám sát tốc độ), hậu quả không phải là báo động mà là mất bảo vệ. ISO 13849-1 quy định cấp tính năng cho hệ thống điều khiển liên quan an toàn, trang tiêu chuẩn. Toàn vẹn cơ học của cáp là tiền đề để đạt cấp PL đó.

Thực tế: chừa chiều cao đủ để cáp có chỗ dịch chuyển và không hình thành điểm kẹp. Cách này rẻ hơn nhiều so với lắp thêm vỏ bảo vệ sau.

Môi trường sạch: một quy tắc bị đảo

Trong phòng sạch, một phần logic đảo lại.

Chiều cao trong càng lớn, thể tích lòng xích càng lớn, xích chạy càng khuấy nhiều không khí, nguy cơ phát bụi càng cao. Lòng xích lớn cũng giữ nhiều hạt hơn, chu kỳ vệ sinh phải rút ngắn.

Vì vậy trong môi trường sạch, lấy chiều cao sát với nhu cầu thực, ít dư, rồi bù bằng kết cấu mắt xích phát xạ thấp. Phân cấp phòng sạch được định nghĩa trong ISO 14644-1, trang tiêu chuẩn.

Dòng xích sạch của chúng tôi dùng vật liệu TPU, khuôn khác và nấc chiều cao khác dòng xích cầu nylon. Nếu điều kiện vừa cần sạch vừa cần xếp lớp, phải chọn riêng — bảng nấc ở trên không áp dụng trực tiếp.

Ba số liệu cần gửi khi hỏi giá

Gom một lần, tiết kiệm vài ngày qua lại:

1. Danh mục cáp: đường kính ngoài và số lượng từng loại, ghi rõ động lực / tín hiệu / khí / quang
2. Hướng lắp: ngang hay đứng, không đỡ hay đi trong máng, hành trình bao nhiêu
3. Nhịp hoặc tốc độ: quyết định giới hạn số lớp và tỷ lệ lấp đầy có phải hạ xuống không

Có ba mục này là chúng tôi ra được một bộ đề xuất chiều cao, chiều rộng và R. Danh mục cáp còn nháp cũng gửi được — tính theo trường hợp xấu nhất trước, chỉnh sau vẫn nhanh hơn chờ.

Câu hỏi thường gặp

Chiều cao trong có nới một chút được không, ví dụ 25 lên 28?

Không. Chiều cao trong do khuôn mắt xích quyết định, mỗi series một nấc, giữa các nấc không có giá trị trung gian. Muốn 28 mm phải sang series 30. Chiều rộng khác — đổi thanh ngang là được, nấc có thể mịn hơn.

Xếp hai lớp hay lên một nấc chiều cao, cách nào lợi hơn?

Nếu bề rộng đủ, chọn rộng hơn và xếp một lớp tốt hơn: tản nhiệt tốt, dịch chuyển ở đoạn uốn nhỏ, tuổi thọ dài. Chỉ xếp lớp khi bề rộng thật sự không đủ, và phải có vách ngăn ngang.

Vách ngăn có ăn mất chiều rộng dùng được không?

Có, bản thân vách có độ dày. Vì thế chia theo bó chứ đừng chia theo sợi — mỗi sợi một ngăn là dâng nửa chiều rộng cho vách ngăn.

Có thể đến thăm nhà máy không?

Hoàn toàn được. Cơ sở sản xuất ở Nhạc Thanh, Chiết Giang (phố Thiên Thành), nơi bố trí cả đánh giá nhà máy và làm mẫu; xem được dây chuyền và khuôn, sản xuất vận hành theo IATF 16949. Thường Châu là văn phòng kinh doanh thường trú để phối hợp gần, không phải nhà máy.

Có tính giúp tôi được không?

Được. Gửi danh mục cáp là chúng tôi ra đề xuất chiều cao trong, chiều rộng và bán kính uốn theo cấu hình thực tế. Cần thì cung cấp cả bản vẽ 3D để bạn bố trí không gian ngay ở giai đoạn thiết kế.

Kết

Chiều cao trong rút lại chỉ còn hai động tác: đếm số lớp, đo sợi to nhất.

Khó không phải ở phép tính, mà ở chỗ thừa nhận "cáp của tôi sẽ phải xếp lớp". Nhiều phương án trên bản vẽ trông đều vừa; vấn đề bị đẩy sang đoạn uốn và sang lần dừng máy ba tháng sau.

Số lớp, dung sai, vách ngăn — ba mục này mà "làm chừng" thì cuối cùng máy sẽ gửi hóa đơn ngay tại buổi chạy thử.

Quy trình chọn đầy đủ ở trang series trung, bảng kích thước ở trung tâm tải xuống, hoặc liên hệ gửi danh mục cáp.