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UNmodule linéaire de courroie de distributionest un dispositif de mouvement linéaire à grande vitesse qui convertit le mouvement de rotation d'un moteur en mouvement linéaire contrôlé via un système de transmission par courroie de distribution et poulie. Sa structure mécanique combine le mécanisme d'entraînement, le système de guidage linéaire, le chariot mobile, la base en aluminium, les blocs d'extrémité, l'interface moteur, le mécanisme de tension de courroie, les capteurs et les composants de protection dans un ensemble compact.
Contrairement à unmodule linéaire à vis à billes, qui repose sur une vis et un écrou rotatifs, un module de courroie de distribution transmet la force via une courroie crantée qui se déplace entre une poulie d'entraînement et une poulie folle. Cette disposition structurelle permet de longues distances de déplacement, des vitesses de fonctionnement élevées, une accélération rapide et une masse en mouvement relativement faible.
Comprendre lestructure du module linéaire de courroie de distributionest essentiel lors de la sélection, de l'installation, de la maintenance ou de l'intégration du module dans un système d'automatisation. La rigidité du profilé en aluminium, la précision du guidage linéaire, la tension de la courroie, l'alignement des poulies, la conception du chariot et la méthode de montage du moteur affectent directement les performances de positionnement, la capacité de charge, la durée de vie et la stabilité de fonctionnement.
Quelle est la structure de base d’un module linéaire de courroie de distribution ?
Un module linéaire de courroie de distribution standard se compose généralement des systèmes mécaniques suivants :
- Profilé de base en aluminium
- Rail de guidage linéaire et blocs de guidage
- Système de transmission par courroie de distribution
- Poulie motrice et poulie folle
- Chariot en mouvement
- Blocs d'extrémité avant et arrière
- Interface de montage du moteur
- Mécanisme de tension de ceinture
- Roulements et composants de support rotatif
- Composants de montage des capteurs et des fins de course
- Housse de protection ou bande de protection de ceinture
- Fixations et composants de positionnement
Ces composants ne sont pas indépendants. Ils forment un système mécanique coordonné dans lequel le moteur génère un couple, la poulie transmet le mouvement à la courroie de distribution, la courroie entraîne le chariot et le guide linéaire contrôle le mouvement du chariot le long d'une trajectoire rectiligne définie.
Profil de base en aluminium
Le profilé de base en aluminium constitue le corps structurel principal du module linéaire de courroie dentée. Il prend en charge le rail de guidage, les poulies, les blocs d'extrémité, le support moteur, les capteurs et autres composants mécaniques tout en maintenant l'alignement tout au long de la course.
La plupartmodules linéaires de courroie de distributionutilisez un profilé en alliage d'aluminium extrudé car il offre un équilibre pratique entre rigidité structurelle, poids, résistance à la corrosion, coût de production et flexibilité de fabrication.
Principales fonctions du profilé en aluminium
- Prend en charge les composants de guidage linéaire et de transmission
- Maintient la rectitude et l'alignement du module
- Fournit des surfaces de montage pour l'installation
- Protège les composants internes des impacts externes
- Réduit le poids total de l'axe de mouvement
- Fournit des rainures pour les capteurs, les supports et les accessoires
La conception transversale du profilé a une influence majeure sur la rigidité du module. Les nervures de renfort, l'épaisseur des parois, les cavités internes, les rainures de montage et les surfaces de support des rails de guidage doivent être conçus pour résister à la déformation en flexion et en torsion.
Pour les modules à course longue, une rigidité insuffisante du profil peut entraîner un affaissement de la base sous son propre poids ou sous la charge appliquée. Cette déformation peut réduire la précision du positionnement, créer un chargement inégal du guide et augmenter les erreurs de suivi de la courroie. Les axes longs peuvent donc nécessiter des points d'appui supplémentaires ou une section de profil plus grande.
Système de guidage linéaire
Le système de guidage linéaire supporte la charge externe et contrôle la direction du mouvement du chariot. Bien que la courroie de distribution fournisse la force motrice, elle ne doit pas être utilisée comme principal composant de support de charge.
Un système de guidage typique se compose d'un ou plusieurs rails de guidage linéaires et de blocs de guidage à recirculation de billes correspondants. Le rail de guidage est monté le long de la base en aluminium, tandis que les blocs de guidage sont reliés au chariot mobile.
Fonctions du guide linéaire
- Supporte les charges verticales, horizontales et de moment
- Maintient le mouvement du chariot en ligne droite
- Réduit la friction pendant le mouvement
- Améliore la répétabilité et la stabilité du mouvement
- Empêche le chariot de tourner ou de s'incliner
- Sépare la fonction porteuse de l'entraînement par courroie
La surface d'installation du rail de guidage doit être suffisamment droite et plate. Des erreurs dans la surface de montage peuvent provoquer une courbure du rail de guidage, créant une résistance inégale, des vibrations, une usure anormale et une durée de vie réduite.
Certains modules de courroie de distribution compacts utilisent un seul rail de guidage avec un ou deux blocs de guidage. Les modules plus grands peuvent utiliser des rails de guidage plus larges, des blocs multiples ou des dispositions à double guidage pour augmenter la rigidité et la capacité de charge de moment.
Système de transmission par courroie de distribution
Le système de transmission par courroie de distribution est le mécanisme d'entraînement central du module. Il comprend normalement une courroie dentée, une poulie d'entraînement, une poulie de renvoi, des colliers de serrage, des composants de tension et des roulements de support.
Les dents de la courroie s'engagent dans les rainures correspondantes des poulies. Cet engagement positif empêche le glissement continu associé aux courroies plates ordinaires et permet à la position du chariot de correspondre à la rotation contrôlée du moteur.
Construction de la courroie de distribution
Les courroies de distribution industrielles sont généralement fabriquées à partir de matériaux à base de polyuréthane ou de caoutchouc. Les cordes de traction internes en acier, fibre de verre, fibre d'aramide ou autres matériaux renforcés améliorent la résistance à la traction et limitent l'allongement de la courroie.
Le matériau de la ceinture et la structure de renforcement affectent :
- Tension maximale admissible
- Déformation élastique
- Répétabilité du positionnement
- Bruit de fonctionnement
- Résistance à l'usure
- Résistance à la température
- Durée de vie prévue
Les courroies dentées en polyuréthane avec renfort en acier sont couramment utilisées dans les applications d'automatisation de précision car elles offrent une bonne résistance à l'usure et un allongement relativement faible. D'autres matériaux de courroie peuvent être sélectionnés pour les environnements à faible bruit, à haute température, en salle blanche ou résistants aux produits chimiques.
Profil de dent de courroie
Le profil des dents détermine la manière dont la courroie s'engage dans la poulie. Les profils industriels courants incluent des conceptions de dents trapézoïdales et curvilignes. Les profils curvilignes sont souvent préférés dans les systèmes plus performants car ils peuvent répartir la charge plus facilement et réduire la concentration des contraintes.
Le pas de la courroie, la largeur de la courroie, le profil des dents et le diamètre de la poulie doivent être sélectionnés en fonction de la vitesse, de l'accélération, du couple moteur, de la charge utile et de la force de transmission requis.
Poulie d'entraînement
La poulie d'entraînement est reliée à l'arbre du moteur soit directement, soit via un agencement d'accouplement et d'arbre. Lorsque le moteur tourne, la poulie d'entraînement tire la courroie de distribution et crée un mouvement linéaire du chariot.
La poulie motrice doit être usinée avec précision et montée de manière concentrique. Un faux-rond ou une excentricité excessive peut générer une variation périodique de la vitesse, des vibrations, une erreur de positionnement et une tension inégale de la courroie.
Paramètres importants de la poulie motrice
- Nombre de dents de poulie
- Diamètre primitif
- Diamètre extérieur
- Profil de dent
- Largeur de poulie
- Méthode de connexion de l'arbre
- Traitement des matériaux et des surfaces
- Équilibre de rotation
Un diamètre de poulie plus grand peut réduire les contraintes de flexion de la courroie et améliorer sa durée de vie, mais il augmente également la distance parcourue par tour de moteur. Une poulie plus petite peut fournir une structure plus compacte et une résolution mécanique plus élevée, mais elle augmente la courbure de la courroie et la vitesse de rotation.
Poulie de renvoi et extrémité de retour
La poulie folle est installée à l’extrémité opposée du module par rapport à la poulie motrice. Il redirige la courroie de distribution et complète la boucle de transmission fermée.
Dans de nombreuses conceptions, la poulie de renvoi est intégrée au mécanisme de tension de la courroie. Sa position peut être ajustée pour augmenter ou diminuer la tension de la courroie.
L’ensemble poulie de renvoi comprend normalement :
- Poulie folle
- Arbre de support
- Roulements
- Bloc de réglage
- Vis de tension
- Attaches verrouillables
La poulie folle doit rester parallèle à la poulie motrice. Un mauvais alignement peut entraîner un déplacement latéral de la courroie, un frottement contre la bride de la poulie, un bruit anormal et une usure inégale.
Chariot de déménagement
Le chariot mobile est la plate-forme qui transporte la pièce à usiner, le dispositif, l'effecteur final, l'axe du robot, la tête de distribution, la caméra, la pince ou tout autre équipement d'automatisation.
Le chariot est relié à la fois aux blocs de guidage linéaire et à la courroie de distribution. Les blocs de guidage soutiennent et guident le chariot, tandis que la pince à courroie transfère la force motrice de la courroie de distribution au chariot.
Exigences de conception du chariot
- Rigidité suffisante sous charges externes
- Connexion précise avec les blocs de guidage
- Serrage de ceinture fiable
- Surface de montage plate
- Trous de montage filetés standardisés
- Faible masse mobile
- Résistance à la déformation lors de l'accélération
Le chariot doit être suffisamment rigide pour éviter toute flexion, mais un poids excessif augmente la masse en mouvement. Une masse mobile plus élevée nécessite un couple moteur plus important, augmente la charge sur la courroie, réduit la capacité d'accélération et peut entraîner des temps de stabilisation plus longs.
La taille et l'espacement des blocs de guidage sous le chariot déterminent sa résistance aux moments de tangage, de lacet et de roulis. Les applications avec de grandes charges suspendues nécessitent souvent un chariot plus long ou plusieurs blocs de guidage.
Connexion courroie-chariot
La courroie de distribution est normalement reliée au chariot via une plaque de serrage mécanique. La pince fixe solidement un ou les deux côtés de la courroie au chariot sans endommager les dents de la courroie ou les cordons de traction.
Un serre-ceinture fiable doit empêcher tout mouvement entre la courroie et le chariot pendant l'accélération, la décélération, l'arrêt d'urgence et l'inversion de direction.
Un serrage incorrect de la courroie peut entraîner :
- Dérive de positionnement du chariot
- Jeu lors d’une inversion de sens
- Dommages aux dents de la courroie
- Déformation locale de la ceinture
- Force de transmission réduite
- Libération inattendue de la ceinture
La pression de serrage doit être répartie sur une longueur de courroie suffisante. Concentrer la force sur une petite zone peut endommager le renfort de la courroie et réduire sa durée de vie.
Blocs d'extrémité avant et arrière
Les blocs d'extrémité sont installés aux deux extrémités du profilé de base en aluminium. Ils supportent les ensembles poulies, les roulements, la connexion du moteur, les composants de tension et les structures de butée mécanique.
Les blocs d'extrémité aident également à fermer l'espace interne du module et à protéger la transmission par courroie des objets externes.
Principales fonctions des blocs d'extrémité
- Soutenir les arbres des poulies d'entraînement et de renvoi
- Maintenir l'alignement des poulies
- Connectez le support moteur
- Assurer le réglage de la tension de la courroie
- Limiter les déplacements en calèche
- Protéger les composants internes de la transmission
- Prévoir des positions de montage pour les couvercles et les capteurs
La précision dimensionnelle des blocs d'extrémité est importante car leurs trous d'appui et leurs surfaces de montage déterminent la position des poulies par rapport au guide linéaire.
Structure de montage du moteur
La structure de montage du moteur relie le servomoteur ou le moteur pas à pas à la transmission par courroie de distribution. En fonction des contraintes d'espace et des exigences d'installation, le moteur peut être monté dans plusieurs configurations.
Montage direct du moteur
Dans une configuration à entraînement direct, l'arbre du moteur est aligné avec l'arbre de la poulie d'entraînement. Un accouplement flexible peut être utilisé entre le moteur et l'arbre de la poulie.
Cette configuration offre un chemin de transmission simple, une efficacité mécanique élevée et un jeu relativement faible. Cependant, cela augmente la longueur totale du module car le moteur s'étend depuis l'extrémité de l'axe.
Montage du moteur plié ou parallèle
Dans un agencement de moteur plié, le moteur est installé parallèlement au corps du module. Un ensemble secondaire de courroie de distribution et de poulies transfère le couple du moteur à la poulie d’entraînement principale.
Cette configuration réduit la longueur totale de l'installation et est utile lorsque la machine dispose d'un espace final limité. Les composants de transmission supplémentaires introduisent cependant davantage d'exigences d'assemblage et de considérations supplémentaires en matière de tension de courroie.
Montage du moteur inférieur ou latéral
Certains modules positionnent le moteur en dessous ou à côté du profilé en aluminium. Cet agencement peut améliorer le conditionnement de l'équipement et réduire les interférences avec les axes adjacents.
La méthode de montage du moteur sélectionnée doit maintenir l'alignement de l'arbre et fournir une rigidité suffisante pour empêcher les vibrations de l'accouplement ou le désalignement des poulies.
Mécanisme de tension de courroie
Une tension correcte de la courroie est essentielle aux performances d'un module linéaire de courroie de distribution. Le mécanisme de tension élimine le jeu excessif de la courroie tout en conservant suffisamment de flexibilité pour un engagement en douceur de la poulie.
Les méthodes de tension courantes comprennent :
- Position de la poulie de renvoi réglable
- Bloc d'extrémité mobile
- Bloc tendeur à vis
- Support de palier lisse
- Plaque de réglage de la tension de la courroie dédiée
Si la tension de la courroie est trop faible, le système peut subir un jeu, un saut de dents, des vibrations, un positionnement imprécis et une inversion de direction instable.
Si la tension de la courroie est trop élevée, les charges sur les roulements augmentent, la fatigue de la courroie s'accélère, la demande de couple du moteur augmente et le profilé en aluminium ou l'arbre de la poulie peuvent se déformer.
La tension de la courroie doit donc être ajustée selon les recommandations du fabricant de la courroie, la course du module, la largeur de la courroie, l'accélération, la charge utile et l'orientation de fonctionnement.
Structure de support de roulement
Les roulements soutiennent les arbres des poulies d'entraînement et de renvoi et leur permettent de tourner avec un faible frottement. Leur disposition affecte la stabilité des poulies, la précision de rotation, le bruit et la durée de vie.
L'extrémité d'entraînement peut utiliser un ou plusieurs roulements pour résister aux forces radiales de la courroie et maintenir la position de l'arbre. Les applications avec une tension de courroie ou un couple plus élevé peuvent nécessiter des roulements plus grands ou un agencement de support de roulement plus rigide.
Une mauvaise installation des roulements peut provoquer :
- Bruit de rotation anormal
- La poulie oscille
- Frottement accru
- Surcharge du moteur
- Suivi inégal de la courroie
- Répétabilité de positionnement réduite
Structure de montage du capteur
Les modules linéaires de courroie de distribution incluent normalement des positions de montage pour les capteurs domestiques, les capteurs de limite positive, les capteurs de limite négative et les dispositifs de détection de position supplémentaires.
Les capteurs peuvent être installés dans des rainures le long du profilé en aluminium ou fixés à l'aide de supports réglables. Une plaque de détection ou une cible de capteur est montée sur le chariot.
Fonctions communes des capteurs
- Établir la position de départ de la machine
- Prévenir les surcourses
- Fournir des signaux de référence lors de l'initialisation
- Confirmation de l'arrivée du chariot
- Prise en charge des verrouillages de processus
- Déclenchement d'actions d'automatisation externes
La position du capteur doit être réglable afin que la plage de déplacement effective puisse être configurée lors de l'installation. Les câbles des capteurs doivent également être éloignés des pièces mobiles, des surfaces des poulies et des chemins de courroie.
Arrêts mécaniques et protection de voyage
Des butées mécaniques sont souvent installées près des extrémités du module comme mesure de sécurité finale. Ils empêchent le chariot de quitter le rail de guidage en cas de défaillance du système de contrôle, du capteur ou de la limite logicielle.
Les butées mécaniques ne sont pas destinées à absorber les impacts répétés à grande vitesse. Le contrôle de mouvement normal doit arrêter le chariot avant qu'il n'atteigne la limite physique.
Certains modules utilisent des tampons élastiques, des amortisseurs en caoutchouc ou des composants amortisseurs pour réduire la force d'impact lors d'une surcourse d'urgence.
Composants de protection
Les composants de protection réduisent la contamination et empêchent les corps étrangers de pénétrer dans la courroie et le système de guidage. Le niveau de protection requis dépend de l'environnement d'exploitation.
Les structures de protection courantes comprennent :
- Capot de protection supérieur
- Bande de recouvrement en acier inoxydable
- Housse de ceinture flexible
- Bandes d'étanchéité latérales
- Embouts
- Protection des guides résistante à la poussière
- Protection interne des câbles
Les modules de courroie de distribution ouverts offrent un accès pratique et un coût inférieur, mais exposent le rail de guidage et la courroie à la poussière et aux débris. Les modules semi-fermés et entièrement fermés offrent une meilleure protection pour les environnements industriels où des particules, des copeaux métalliques ou une contamination des processus peuvent être présents.
Pour les applications en salle blanche, le module peut nécessiter des courroies à faible teneur en particules, des lubrifiants spéciaux, des couvercles scellés, des connexions d'extraction sous vide et des matériaux résistants à la corrosion.
Conceptions structurelles ouvertes, semi-fermées et fermées
Structure ouverte
Un module linéaire à courroie de distribution ouverte possède un chariot, un rail de guidage ou une transmission par courroie exposé. Il est facile à inspecter, nettoyer, assembler et entretenir.
Les modules ouverts conviennent aux environnements d'équipement relativement propres où l'accessibilité et le coût sont plus importants que la protection contre la contamination.
Structure semi-fermée
Un module semi-fermé utilise des parois latérales, des plaques de recouvrement ou des bandes d'étanchéité pour protéger le guide interne et la courroie de distribution tout en permettant au chariot de se déplacer à travers une ouverture.
Cette conception offre un équilibre entre accessibilité, protection, rigidité structurelle et coût de production.
Structure entièrement fermée
Un module entièrement fermé offre un degré plus élevé de protection contre la poussière, les débris et les contacts accidentels. Les composants internes de la courroie et du guide sont largement isolés de l'environnement externe.
Les conceptions entièrement fermées sont généralement sélectionnées pour les équipements d'emballage, les machines à bois, les environnements d'usinage et d'autres applications où le contrôle de la contamination est important.
Structures à guide unique et à double guide
Un module de courroie de distribution compact peut utiliser un rail de guidage linéaire monté le long du centre du profilé en aluminium. Cette conception réduit la largeur, le poids et le coût.
Une conception à double guide utilise deux rails de guidage parallèles ou un agencement de guidage plus large. Il offre une plus grande résistance aux charges de moment et améliore la stabilité du chariot sous charge décalée.
La structure du guide appropriée dépend :
- Charge utile
- Position du centre de charge
- Dimensions du chariot
- Orientation de montage
- Accélération
- Rigidité requise
- Moments de tangage, de lacet et de roulis
Une structure à guide unique peut suffire pour les charges montées au centre. A dual-guide structure is generally more suitable for wide tooling plates, cantilevered loads, or applications subject to significant moment forces.
Comment les composants structurels fonctionnent ensemble
Lorsque le moteur tourne, le couple est transféré à la poulie motrice. La poulie motrice déplace la courroie dentée autour de la boucle de transmission fermée. La courroie étant fixée au chariot, le mouvement de la courroie crée un mouvement du chariot.
Le rail de guidage linéaire contrôle le sens de déplacement et supporte la charge appliquée. Les blocs d'extrémité maintiennent les arbres de poulies alignés, tandis que le mécanisme de tension maintient la tension de courroie requise. Des capteurs surveillent la position du chariot et des composants de protection réduisent la contamination.
La séquence de mouvement complète peut être résumée comme suit :
- Lecontrôleur de mouvementenvoie une commande au variateur de vitesse.
- Le servomoteur ou moteur pas à pas génère un mouvement de rotation.
- Le moteur transmet le couple à la poulie motrice.
- Les dents de la poulie s'engagent dans la courroie de distribution.
- La courroie de distribution se déplace à travers le module.
- La pince à ceinture transfère le mouvement au chariot.
- Le rail de guidage soutient et guide le chariot.
- Les capteurs fournissent des signaux de référence et de limite.
- Le contrôleur régule la vitesse, l'accélération et la position finale.
Facteurs structurels affectant la précision
Les modules linéaires de courroie de distribution sont généralement sélectionnés pour leur vitesse et leur longue course plutôt que pour leur positionnement au niveau du micron. Cependant, leur répétabilité et leur stabilité de mouvement peuvent encore être considérablement améliorées grâce à une conception structurelle appropriée.
Les facteurs structurels importants comprennent :
- Allongement élastique de la courroie de distribution
- Rigidité du profilé aluminium
- Précision de l'installation du rail de guidage
- Excentricité de la poulie motrice
- Cohérence de la tension de la courroie
- Rigidité du chariot
- Stabilité du collier de serrage
- Jeu des roulements
- Alignement de l'accouplement moteur
- Dilatation thermique sur de longues distances
Les courroies plus longues subissent une plus grande déformation élastique sous la même force appliquée. Pour cette raison, les modules à course longue peuvent présenter un écart de positionnement plus important lors de l'accélération ou sous des charges changeantes.
La servocommande en boucle fermée et le retour de position externe peuvent améliorer les performances de positionnement réelles, mais ils ne peuvent pas compenser entièrement une mauvaise rigidité mécanique, une élasticité excessive de la courroie ou un désalignement structurel.
Facteurs structurels affectant la capacité de charge
La courroie de distribution transmet la force motrice, tandis que le système de guidage linéaire supporte la majorité de la charge utile et du moment de charge. La charge nominale du module dépend donc à la fois de la transmission par courroie et de la structure de guidage.
La capacité de charge est influencée par :
- Taille du rail de guidage
- Nombre de blocs de guidage
- Espacement des blocs de guidage
- Longueur et largeur du chariot
- Rigidité du profil
- Largeur et renfort de la ceinture
- Résistance de l'arbre de poulie
- Capacité portante
- Orientation de montage
- Accélération et décélération
Un module peut être capable de supporter une charge statique importante mais ne pas être adapté à une accélération rapide. La force dynamique augmente à mesure que la masse mobile et l'accélération augmentent, ce qui impose une charge supplémentaire sur la courroie, le collier de serrage, le moteur, les roulements et le système de guidage.
Facteurs structurels affectant la vitesse et l'accélération
Les modules de courroie de distribution sont largement utilisés dans l'automatisation à grande vitesse car la transmission par courroie a une inertie de rotation relativement faible et peut supporter de longues courses sans les limitations de vitesse critique associées aux vis à billes longues.
La conception structurelle à grande vitesse doit prendre en compte :
- Engagement des dents de courroie
- Équilibre à poulie
- Lubrification des guides
- Masse du chariot
- Vibrations du profil
- Indice de vitesse du roulement
- Adaptation du couple moteur et de l'inertie
- Résistance du support de câble
- Protection contre les chocs en fin de course
Un chariot léger améliore l'accélération mais doit néanmoins conserver une rigidité adéquate. Les longs profilés non supportés peuvent vibrer à grande vitesse, des supports de montage supplémentaires peuvent donc être nécessaires.
Structures d'installation horizontales, verticales et inversées
Installation horizontale
L'installation horizontale est la disposition la plus courante. Le système de guidage supporte le poids du chariot et de la charge utile, tandis que la courroie fournit principalement une force motrice horizontale.
Installation verticale
Dans les applications verticales, la courroie de distribution doit résister en permanence à la gravité. Un moteur équipé de freins, un système de contrepoids ou un mécanisme de sécurité supplémentaire peuvent être nécessaires pour empêcher le chariot de tomber en cas de perte de puissance.
La masse mobile verticale doit être incluse lors du calcul de la force de la courroie, du couple du moteur et des exigences d'arrêt d'urgence.
Installation inversée ou latérale
Les installations latérales et inversées modifient la direction de la charge agissant sur les blocs de guidage. Le système de guidage et le chariot doivent être évalués pour les moments de charge qui en résultent.
Les capots de protection et les méthodes de lubrification peuvent également nécessiter des ajustements, car la répartition de la graisse et le comportement de contamination peuvent changer selon l'orientation.
Conception structurelle pour les systèmes multi-axes
Les modules linéaires de courroie de distribution sont fréquemment intégrés dans les plates-formes XY, les systèmes XZ, les portiques XYZ,robots cartésienset des équipements de prélèvement et de placement.
Dans un système multi-axes, l'axe inférieur doit supporter non seulement la charge utile mais également la masse complète de l'axe supérieur, du moteur, des câbles, des outils et des accessoires.
La planification structurelle doit prendre en compte :
- Masse totale en mouvement
- Centre de gravité
- Interface de montage d'axe
- Rigidité des traverses
- Charges de moment dynamiques
- Acheminement des chaînes de câbles
- Interférence du moteur
- Accès maintenance
- Synchronisation des axes parallèles
Pour les structures à portique de longue portée, deux axes de courroie de distribution parallèles peuvent être synchronisés mécaniquement ou électroniquement. Le cadre de support doit maintenir le parallélisme pour éviter tout grippage et tout chargement inégal du guide.
Considérations relatives à l'assemblage du module de courroie de distribution
Un assemblage correct est essentiel pour garantir que les différents composants structurels fonctionnent comme un système de mouvement coordonné.
Les étapes d'assemblage importantes comprennent :
- Inspection des surfaces de montage des profilés en aluminium
- Installation et alignement du rail de guidage linéaire
- Montage des blocs de guidage et du chariot
- Installation des ensembles de poulie d'entraînement et de poulie folle
- Acheminement de la courroie de distribution à travers le module
- Connexion de la courroie à la pince du chariot
- Réglage de la tension de la courroie
- Vérification du parallélisme des poulies
- Installation du moteur et de l'accouplement
- Réglage des capteurs et butées mécaniques
- Tester le mouvement du chariot à la main
- Effectuer une mise en service à basse vitesse
Le chariot doit se déplacer en douceur sur toute la course sans résistance anormale. Le suivi de la courroie, la résistance du guide, le bruit des roulements et le fonctionnement du capteur doivent être vérifiés avant les tests à grande vitesse.
Problèmes structurels courants
Suivi inégal de la courroie
Un suivi irrégulier est souvent causé par un mauvais alignement des poulies, un positionnement incorrect de l'arbre, une tension inégale de la courroie ou des brides de poulie endommagées.
Vibrations du chariot
Les vibrations du chariot peuvent résulter d'une tension insuffisante de la courroie, d'une accélération excessive, de fixations desserrées, d'un jeu de guidage, d'une résonance de profil ou d'un montage instable.
Répétabilité de positionnement réduite
Les problèmes de répétabilité peuvent être causés par un allongement de la courroie, des colliers de serrage desserrés, une excentricité des poulies, un jeu des roulements, une rigidité structurelle insuffisante ou des modifications de la charge utile.
Bruit anormal
Le bruit peut provenir de roulements usés, de blocs de guidage secs, du frottement de la courroie, d'une tension excessive de la courroie, d'un désalignement des poulies ou de dents de courroie endommagées.
Déviation du profil
La déflexion du profil se produit généralement lorsque le module a une longue portée non supportée ou qu'il supporte une charge dépassant la capacité structurelle de la base en aluminium.
Comment évaluer une structure de module linéaire de courroie de distribution
Lorsque vous comparez des modules de courroie de distribution, n'évaluez pas uniquement les dimensions extérieures ou la vitesse maximale. La conception mécanique interne a une influence majeure sur les performances opérationnelles réelles.
Les points d’évaluation importants comprennent :
- Section transversale et rigidité du profil
- Taille et disposition des rails de guidage
- Nombre et espacement des blocs de guidage
- Matériau, largeur et renfort de la ceinture
- Diamètre de la poulie motrice et précision d’usinage
- Disposition du support de roulement
- Rigidité du chariot et dimensions de montage
- Méthode de réglage de la tension de la courroie
- Options de montage du moteur
- Flexibilité d'installation du capteur
- Niveau de protection
- Accessibilité pour la maintenance
Un module correctement conçu doit offrir une combinaison équilibrée de vitesse, de rigidité, de répétabilité, de capacité de charge, de durée de vie et de commodité d'installation.
Structure du module de courroie de distribution par rapport à la structure du module de vis à billes
Un module de courroie de distribution utilise un système de courroie et de poulie flexibles, tandis qu'un module à vis à billes utilise une vis rigide et un écrou à billes à recirculation.
La structure de la courroie de distribution est généralement plus adaptée pour :
- Longues distances de déplacement
- Mouvement à grande vitesse
- Accélération rapide
- manutention des matériaux
- Équipement d'emballage
- Systèmes de prélèvement et de placement
La structure à vis à billes est généralement plus adaptée pour :
- Précision de positionnement plus élevée
- Une plus grande rigidité axiale
- Applications à forte poussée
- Assemblage de précision
- Matériel d'usinage et de contrôle
- Positionnement à course courte à moyenne
La structure appropriée doit être sélectionnée en fonction des exigences de mouvement complet plutôt qu'en fonction d'un seul paramètre de performance.
Foire aux questions
Qu'est-ce qui supporte la charge dans un module linéaire à courroie de distribution ?
Le rail de guidage linéaire et les blocs de guidage supportent la charge utile et les charges de moment. La courroie de distribution transmet principalement la force motrice.
Pourquoi la tension de la courroie est-elle importante ?
Une tension correcte de la courroie réduit le jeu, stabilise l'inversion de direction, empêche le saut des dents et améliore la répétabilité du positionnement. Toutefois, une tension excessive peut surcharger les roulements et réduire la durée de vie de la courroie.
Un module de courroie de distribution peut-il être utilisé verticalement ?
Oui. Cependant, les applications verticales nécessitent un calcul minutieux du couple moteur et peuvent nécessiter un moteur de frein, un contrepoids ou un mécanisme de prévention des chutes.
A quoi sert le profilé aluminium ?
Le profilé en aluminium supporte le rail de guidage, les ensembles de poulies, le chariot, le support moteur et les capteurs tout en conservant l'alignement structurel du module complet.
La courroie de distribution supporte-t-elle la charge utile ?
La courroie de distribution transfère la force motrice mais ne doit pas supporter directement la charge utile principale. Le système de guidage linéaire supporte la charge.
Pourquoi les modules de courroie de distribution à course longue nécessitent-ils un support supplémentaire ?
Les longs profilés en aluminium peuvent se plier ou vibrer sous leur propre poids et la charge appliquée. Des supports de montage supplémentaires aident à maintenir la rectitude, la rigidité et un fonctionnement stable du guide.
Qu’est-ce qui fait qu’une courroie de distribution bouge latéralement ?
Le mouvement latéral de la courroie est généralement causé par un désalignement de la poulie, un non-parallélisme de l'arbre, une tension inégale, des surfaces de poulie endommagées ou une installation incorrecte de la courroie.
Conclusion
Lestructure du module linéaire de courroie de distributionest une combinaison coordonnée d'un profilé de base en aluminium, d'un système de guidage linéaire, d'une transmission par courroie de distribution, d'un chariot mobile, d'ensembles de poulies, d'un support moteur, d'un mécanisme de tension, de capteurs, de roulements et de composants de protection.
Chaque composant remplit une fonction spécifique. Le profilé en aluminium constitue la base structurelle, le système de guidage soutient et dirige la charge, la courroie de distribution transmet le mouvement, le chariot porte l'équipement de travail et les blocs d'extrémité maintiennent l'alignement des poulies et la tension de la courroie.
Les performances d'un module linéaire entraîné par courroie dépendent non seulement de la puissance du moteur ou du type de courroie, mais également de la rigidité, de la précision, de l'alignement et de l'intégration de la structure mécanique complète. Une sélection structurelle appropriée permet d'obtenir une vitesse plus élevée, une répétabilité stable, des déplacements plus longs, des besoins de maintenance réduits et un fonctionnement fiable dans les systèmes d'automatisation industrielle.
