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L'installation horizontale est l'une des configurations les plus courantes pour une courroie de distributionmodule linéaire. Il est largement utilisé dans les systèmes automatisés de chargement, de transfert de matériaux, d’emballage, d’inspection, de distribution, de tri et de prélèvement et de placement.
Bien qu'un axe horizontal ne soit pas nécessaire pour soulever la charge utile directement contre la gravité, la qualité de l'installation a toujours une influence majeure sur la précision du positionnement, la durée de vie du guidage, le bruit de fonctionnement et la stabilité du mouvement. La surface de montage, la position de la charge utile, le support structurel, le moment de charge, l'accélération et le cheminement des câbles doivent tous être pris en compte avant la mise en service du module.
Ce guide explique les principales exigences pour l'installation horizontale d'un module linéaire de courroie de distribution et fournit une liste de contrôle d'inspection pratique pour les constructeurs de machines et les ingénieurs en automatisation.
Qu’est-ce que l’installation horizontale ?
L'installation horizontale signifie que la direction de déplacement principale du module linéaire à courroie de distribution est parallèle ou approximativement parallèle au sol. Le chariot se déplace le long de l'axe horizontal tandis que le système de guidage supporte le poids de la charge utile.
Dans cette configuration, le moteur fournit principalement la force nécessaire pour vaincre :
- Accélération et décélération de la charge utile
- Friction dans le système de guidage et de transmission
- Forces de processus externes
- Résistance de la chaîne porte-câble
- Résistance supplémentaire causée par un désalignement
La charge utile ne crée normalement pas de force gravitationnelle continue dans le sens du déplacement. Cependant, son poids agit verticalement sur le rail de guidage et peut créer des moments de tangage, de lacet ou de roulis importants lorsque le centre de gravité est décalé par rapport au chariot.
Configurations typiques d'axe horizontal
Un module linéaire de courroie de distribution peut être installé horizontalement dans plusieurs dispositions structurelles.
Axe horizontal unique
Un seul module est monté sur un châssis de machine et déplace un accessoire, un capteur, une pince ou une pièce légère dans une direction. Il s'agit de la configuration horizontale la plus simple.
Système parallèle à deux axes
Deux modules de courroie de distribution sont installés en parallèle pour supporter une large plate-forme ou une grande pièce. Les deux axes peuvent être connectés mécaniquement ou synchronisés électroniquement.
L'installation parallèle est couramment utilisée lorsque :
- La plate-forme est plus large qu'un chariot
- La charge utile a un grand décalage du centre de gravité
- Une résistance élevée au moment de roulis est requise
- La structure doit rester stable sur une longue course
Axe horizontal dans un système multi-axes
Le module de courroie de distribution peut également servir d'axe X ou d'axe Y d'un système de mouvement XY, XZ ou XYZ. Dans cet agencement, le module horizontal peut porter en même temps un autre axe linéaire, un moteur, un effecteur final et une pièce à usiner.
La masse mobile totale doit inclure tous les composants montés sur le chariot, et pas seulement la charge utile finale.
Déterminer la direction de la charge utile
Avant de sélectionner ou d'installer le module, identifiez comment la force de la charge utile agit sur le chariot et le système de guidage.
| État de charge | Description | Principale préoccupation de conception |
|---|---|---|
| Charge verticale centrée | Le centre de gravité de la charge utile est proche du centre du chariot. | Capacité de charge de guidage et charge dynamique |
| Charge verticale décalée | Le centre de gravité de la charge utile est éloigné du centre du chariot. | Moments de tangage et de roulis |
| Charge latérale | Le module ou la charge utile est monté sur le côté. | Orientation du guide et moment de lacet |
| Charge en porte-à-faux | La charge utile s'étend au-delà du chariot. | Charge de moment et déformation structurelle |
| Charge de processus externe | Le chariot est exposé à des forces de pression, de coupe, de distribution ou de contact. | Forces statiques et dynamiques combinées |
Une charge utile qui se situe dans la limite de masse nominale peut toujours surcharger le guide si son centre de gravité est trop éloigné du chariot. La masse de la charge utile et le moment de charge doivent donc être évalués ensemble.
Charge de guidage et charge de moment
Le guide linéaire supporte la charge utile et contrôle l'orientation du chariot. Lors d'un fonctionnement horizontal, le guide peut être exposé à une force verticale, une force latérale et des moments de rotation.
Les trois directions principales des moments sont :
- Moment de lancement :rotation autour de l'axe latéral
- Moment de lacet :rotation autour de l'axe vertical
- Moment de roulis :rotation autour de l'axe de déplacement
Un calcul de moment simplifié est :
M = F × L
Où:
- M.est le moment de la charge
- Fest la force appliquée
- Lest la distance entre la force et le point de référence du guide ou du chariot
Par exemple, une charge utile de 20 kg produit une force gravitationnelle approximative de :
F = 20 × 9,81 = 196,2 N
Si le centre de gravité de la charge utile est situé à 0,15 m du centre du chariot, le moment approximatif est :
M = 196,2 × 0,15 = 29,43 N·m
La valeur calculée doit être comparée aux moments nominaux statiques et dynamiques admissibles du module sélectionné. Un facteur de sécurité approprié doit également être appliqué pour les conditions d’accélération, de vibration, d’impact et de charge incertaine.
Inclure la force d'accélération dans le calcul de la charge
Le mouvement horizontal élimine le besoin de soulever continuellement la charge utile, mais l'accélération crée toujours une force d'inertie dans le sens du déplacement.
La relation de base est la suivante :
Fun= m × une
Où:
- Funest la force d'accélération
- mest la masse totale en mouvement
- unest l'accélération
La masse totale en mouvement doit comprendre :
- Pièce à usiner
- Fixation
- Plaque montée sur chariot
- Pince ou outillage
- Axe linéaire secondaire
- Moteur et réducteur montés sur la structure mobile
- Câbles mobiles et composants de chemins de câbles
Une accélération élevée augmente la tension de la courroie, la demande de couple du moteur, la charge du guide et les vibrations structurelles. Pour les applications avec des cycles démarrage-arrêt rapides, le module ne doit pas être sélectionné uniquement en fonction de la capacité de charge utile maximale.
Fournir un support de base adéquat
Le profilé en aluminium d'un module linéaire de courroie de distribution est conçu pour offrir de la rigidité, mais il ne doit pas être automatiquement traité comme une poutre structurelle autoportante sur chaque longueur de course.
Un support insuffisant peut provoquer :
- Déviation du profil de base
- Désalignement des guides
- Tension de courroie inégale
- Vibrations du chariot
- Augmentation du bruit de fonctionnement
- Précision de positionnement réduite
- Guide ou usure prématurée des roulements
Le module doit être monté sur un châssis de machine rigide, une plaque usinée ou une structure en aluminium correctement supportée. Les modules à course longue peuvent nécessiter un support continu ou plusieurs points de support le long de la base.
L'espacement des supports dépend du profil du module, de la course, de la charge utile, de l'accélération et de la précision requise. Pour les axes longs ou fortement chargés, la déflexion admissible du profil doit être vérifiée plutôt que de se fier uniquement à la charge nominale.
Planéité de la surface de montage
La surface de montage doit être suffisamment plate pour empêcher la base du module de se tordre ou de se plier lorsque les boulons de montage sont serrés.
Une mauvaise surface de montage peut forcer le rail de guidage à se désaligner et augmenter la résistance interne. Les symptômes courants comprennent :
- Résistance inégale du chariot
- Bruit anormal à certaines positions
- Courant moteur plus élevé
- Vibrations lors de l'accélération
- Répétabilité réduite
- Usure prématurée du guide
La planéité acceptable dépend de la taille du module, de la conception du guide, de la course et des exigences de précision. La tolérance d’installation du fournisseur de modules doit être utilisée chaque fois qu’elle est disponible.
Pour les systèmes de précision, inspectez la surface de montage à l'aide d'instruments appropriés tels que :
- Règle de précision
- Indicateur à cadran
- Niveau électronique
- Système d'alignement laser
- Équipement de mesure de coordonnées
Nettoyez la surface de montage avant l'installation
Avant de positionner le module, nettoyez la base de la machine et le dessous du module. Retirer:
- Copeaux de métal
- Poussière et particules abrasives
- Résidus d'huile
- Accumulation de peinture
- Bavures autour des trous filetés
- Bords surélevés causés par des dommages d'usinage
Même un petit éclat coincé sous la base peut créer une déformation locale lorsque les boulons de montage sont serrés.
Alignez le module avant le serrage final
Ne serrez pas complètement tous les boulons de montage immédiatement après avoir placé le module sur le châssis de la machine.
Une séquence d'installation recommandée est la suivante :
- Nettoyez et inspectez la surface de montage.
- Positionnez le module sur le socle de la machine.
- Installez les boulons de montage sans serrer.
- Alignez le module à l'aide d'un bord de référence, de broches de localisation ou d'un équipement de mesure.
- Déplacez le chariot sur toute la course et vérifiez toute résistance anormale.
- Serrez les boulons progressivement dans un ordre équilibré.
- Revérifiez la rectitude, le parallélisme et la résistance au roulement.
Un serrage inégal peut tordre la base du module. Utilisez la qualité de boulon et le couple de serrage spécifiés, et évitez toute force excessive qui pourrait déformer le profilé en aluminium.
Parallélisme dans les installations à deux modules
Lorsque deux modules de courroie de distribution sont installés en parallèle, leurs trajectoires doivent rester parallèles sur toute la course.
Un mauvais parallélisme peut provoquer :
- Chargement croisé entre les deux guides
- Liaison de plate-forme
- Charge moteur inégale
- Erreurs de synchronisation
- Usure accrue de la courroie et des roulements
- Perte de précision de positionnement
Un axe est normalement utilisé comme référence d'alignement principale. Le deuxième axe doit être ajusté par rapport au premier avant que la plate-forme de connexion ne soit complètement serrée.
Pour les plates-formes larges, évitez de trop contraindre la structure. Une connexion rigide entre deux axes imparfaitement alignés peut transférer des forces internes importantes dans les blocs de guidage.
Vérifier l'alignement de la poulie et de la courroie
Bien que la transmission par courroie soit normalement réglée lors de l'assemblage du module, des erreurs d'installation peuvent toujours affecter le fonctionnement de la courroie, en particulier lorsque des composants externes sont ajoutés à l'extrémité d'entraînement.
Vérifiez que :
- Le moteur et l'accouplement sont correctement installés
- La poulie motrice tourne sans oscillation visible
- La courroie reste centrée pendant le mouvement complet
- Le chariot ne crée pas de bruit de courroie anormal
- Aucun support externe n'interfère avec la courroie ou le couvercle d'extrémité
Ne modifiez pas la tension de la courroie d'usine à moins qu'un réglage soit nécessaire et que la procédure correcte soit disponible. Une tension excessive de la courroie augmente la charge et la friction des roulements, tandis qu'une tension insuffisante peut provoquer des vibrations, un jeu ou un saut de dents.
Installation de la plaque de transport et de la charge utile
La plaque de montage de la charge utile doit être suffisamment rigide pour répartir la charge sur le chariot sans se plier.
Lors de l'attachement de la charge utile :
- Utilisez les trous de montage spécifiés
- Évitez de percer dans le chariot sans autorisation
- Gardez le centre de gravité proche du centre du chariot
- Utilisez des goupilles de positionnement là où un assemblage reproductible est requis
- Empêcher les boulons de s'étendre dans les pièces mobiles internes
- Confirmez que le luminaire n'entre pas en contact avec le couvercle du module.
Une plaque d'adaptation fine ou flexible peut se déformer sous la charge et réduire la rigidité effective de l'ensemble du système de mouvement.
Acheminement des câbles et des chaînes de traînage
Les câbles, les tubes à air et les fils des capteurs doivent être acheminés de manière à ne pas gêner le mouvement du chariot.
Un bon acheminement des câbles doit :
- Maintenir le rayon de courbure minimum spécifié
- Empêche les câbles de frotter contre des arêtes vives
- Fournir une longueur suffisante pour la course complète
- Évitez toute force de traction excessive sur les connecteurs
- Séparez les câbles d'alimentation des câbles de signaux sensibles si nécessaire
- Empêcher le support de câble d'entrer en collision avec le module
- Maintenir la résistance du support de câble aussi faible et cohérente que possible
Le porte-câble mobile crée une charge variable supplémentaire. Sur les axes longs ou à grande vitesse, sa masse et sa résistance à la traînée doivent être incluses dans les calculs du moteur et de la charge utile.
Installation du capteur et du fin de course
Les modules de courroie de distribution horizontale utilisent couramment des capteurs domestiques, des capteurs de limite positive et des capteurs de limite négative.
Avant la mise en service :
- Confirmer la position du capteur d'origine
- Vérifiez la distance de détection
- Fixez le câble du capteur
- Vérifiez le signal d’entrée du contrôleur
- Définir les limites de déplacement du logiciel
- Confirmer que la position finale mécanique n'est pas atteinte pendant le fonctionnement normal
Les limites logicielles doivent être définies à l'intérieur de la course mécanique utilisable afin que le chariot ait une distance de décélération suffisante.
Exigences relatives au moteur et aux freins
Un moteur de frein n'est généralement pas nécessaire pour un axe purement horizontal car la gravité n'entraîne normalement pas le chariot dans le sens de déplacement une fois l'alimentation coupée.
Toutefois, un frein ou un dispositif de verrouillage mécanique peut toujours être envisagé lorsque :
- L'axe est installé sur une surface inclinée
- Des forces externes peuvent déplacer le chariot après la mise hors tension
- L'application nécessite le maintien de la position pour des raisons de sécurité
- La machine est installée sur un équipement mobile
- Un mouvement inattendu du chariot pourrait endommager l'outillage ou les pièces à usiner
Le moteur doit être sélectionné en fonction du couple d'accélération, de la vitesse de fonctionnement, de l'efficacité de la transmission, de la résistance externe et du rapport cyclique.
Procédure de mise en service initiale
Après l'installation mécanique, effectuez le test initial à faible vitesse et faible accélération.
- Déplacez le chariot manuellement si la conception le permet.
- Vérifiez toute la course pour déceler toute interférence.
- Confirmez le fonctionnement du capteur.
- Déplacez l'axe à basse vitesse.
- Écoutez les bruits anormaux de courroie, de guide ou de roulement.
- Surveillez le courant du moteur et l’erreur suivante.
- Augmentez progressivement la vitesse et l'accélération.
- Exécutez des cycles répétés sous la charge utile réelle.
- Revérifiez les boulons de montage après la période de fonctionnement initiale.
Ne commencez pas la mise en service à la vitesse nominale maximale. Un test à basse vitesse facilite la détection des désalignements, des interférences de câbles et des capteurs mal positionnés.
Liste de contrôle d'installation horizontale
| Article d'inspection | Exigence |
|---|---|
| Surface de montage | Propre, rigide et dans la tolérance de planéité requise |
| Support de base | Adapté à la longueur du module, à la charge utile et à l'accélération |
| Alignement des modules | Droit et correctement positionné par rapport à la référence machine |
| Boulons de montage | Qualité, longueur et couple de serrage corrects |
| Centre de gravité de la charge utile | Aussi près que possible du centre de transport |
| Charge de moment | Dans les limites autorisées en matière de tangage, de lacet et de roulis |
| Masse totale en mouvement | Comprend le montage, l'outillage, les axes secondaires et les câbles |
| Mouvement du chariot | Lisser sur toute la longueur sans coincer |
| Acheminement des câbles | Pas de traction, de frottement, de flexion excessive ou d'interférence |
| Capteurs | Sécurisé, correctement positionné et vérifié électriquement |
| Limites du logiciel | Situé dans la course mécanique utilisable |
| Test de fonctionnement | Réalisé progressivement depuis une vitesse faible jusqu'à des conditions normales |
Erreurs courantes d'installation horizontale
Montage du module sur un cadre inégal
Un cadre inégal peut tordre la base du module et créer une résistance de guidage excessive. Le cadre doit être inspecté et corrigé avant l'installation finale.
Ignorer le centre de gravité de la charge utile
Vérifier uniquement la masse de la charge utile peut conduire à un moment de chargement excessif. Le décalage du centre de gravité doit être inclus dans le calcul.
Prise en charge uniquement des deux extrémités d'un module long
Un module long peut dévier entre les supports. Des points de support supplémentaires ou un support continu peuvent être nécessaires.
Utiliser un couple de serrage de boulon excessif
Un serrage excessif peut déformer la base en aluminium ou endommager les filetages de montage. Respectez le couple de serrage spécifié.
Courir à pleine vitesse lors du premier test
Une mise en service à grande vitesse peut transformer un problème mineur d’alignement ou d’acheminement des câbles en de graves dommages mécaniques.
Ignorer la résistance du support de câble
Un grand porte-câble peut ajouter une masse mobile et une force de traînée significatives, en particulier sur une longue course.
Foire aux questions
Un module linéaire de courroie de distribution peut-il être installé horizontalement ?
Oui. L'installation horizontale est l'une des configurations de montage standard pour la synchronisationmodules linéaires à courroie. La surface de montage, le support de base, la position de la charge utile, la charge de guidage et l'accélération doivent être soigneusement vérifiées.
Un module de courroie de distribution horizontale nécessite-t-il un moteur de frein ?
Un frein n'est généralement pas nécessaire pour un axe complètement horizontal. Cela peut être nécessaire lorsque l'axe est incliné, exposé à des forces externes ou doit maintenir sa position pour des raisons de sécurité après une mise hors tension.
Pourquoi le chariot devient-il difficile à déplacer après l'installation ?
Les causes possibles incluent une surface de montage inégale, un couple de boulon excessif, une déformation de la base, un mauvais parallélisme, des interférences de câble ou une plaque de charge utile mal installée.
Le module peut-il être pris en charge uniquement aux deux extrémités ?
Cela dépend du profil du module, de la longueur non prise en charge, de la charge utile et de l'accélération. Les modules à course longue peuvent nécessiter un support intermédiaire ou continu pour contrôler la déflexion.
Comment réduire le moment de charge ?
Rapprochez le centre de gravité de la charge utile du chariot, utilisez un chariot plus large, ajoutez un deuxième module parallèle, réduisez la longueur du porte-à-faux ou repensez le dispositif pour répartir la charge plus uniformément.
Conclusion
Une installation horizontale réussie nécessite plus que la simple fixation du module linéaire de courroie de distribution sur un châssis de machine. Le système complet doit fournir une base de montage plate et rigide, un support structurel adéquat, un alignement approprié et une résistance suffisante aux charges de guidage et de moment.
Le centre de gravité de la charge utile, la masse totale en mouvement, l'accélération de fonctionnement et la résistance du porte-câble doivent être inclus dans le processus de sélection et d'installation. Après l'assemblage, l'axe doit être mis en service progressivement depuis une vitesse faible jusqu'à des conditions de fonctionnement normales.
En suivant une procédure structurée d'installation et d'inspection, les utilisateurs peuvent améliorer la stabilité du positionnement, réduire les vibrations et le bruit, prolonger la durée de vie des guides et des courroies et obtenir un mouvement linéaire horizontal plus fiable.
