Types de modules linéaires de courroie de distribution : configurations et conceptions

Modules linéaires à courroie dentéesont souvent regroupés en une seule catégorie de produits, mais leurs structures réelles peuvent être très différentes. Un axe à courroie ouvert pour le transfert à longue course, un module entièrement fermé pour l'automatisation poussiéreuse, un étage à courroie compact pour un espace machine limité et un système de portique à deux axes peuvent tous utiliser des courroies dentées tout en répondant à des exigences mécaniques complètement différentes.

Comprendre l'essentieltypes de modules linéaires de courroie de distributionaide les ingénieurs à comparer bien plus que la course et la vitesse. Le style du boîtier, la disposition des guides, la structure du chariot, le chemin de la courroie, l'emplacement du moteur et l'orientation du montage affectent tous la rigidité, la résistance à la contamination, l'accès pour la maintenance et l'intégration du système.

Ce guide explique les configurations de modules de courroie de distribution les plus courantes et montre comment adapter chaque conception à l'application.

Les modules linéaires de courroie de distribution peuvent être classés de plusieurs manières

Il n’existe pas de système de classification universel unique. En pratique, entraîné par courroiemodules linéairessont généralement comparés à partir de plusieurs dimensions structurelles en même temps :

• Construction ouverte ou fermée
• Disposition à un ou deux axes
• Conception de carrosserie standard ou compacte
• Configuration à un ou plusieurs chariots
• Position du moteur et disposition du passage de la courroie
• Montage horizontal, vertical, latéral ou inversé
• Assemblage cartésien mono-module ou multi-axes

Principe de sélection :Le « module de courroie de distribution » décrit la méthode de transmission. Le boîtier, la structure de guidage et la configuration du système doivent encore être sélectionnés séparément.

Modules linéaires à courroie de distribution ouverte

Un module de ceinture ouvert laisse une plus grande partie de la ceinture interne ou de la zone de guidage accessible. La structure est relativement simple et souvent plus facile à inspecter et à entretenir.

Les avantages typiques incluent :

• Disposition mécanique simple
• Inspection visuelle facile
• Accès pratique pour la maintenance
• Coût potentiellement inférieur
• Bonne adéquation aux environnements d’usine propres et contrôlés

Où les modules ouverts fonctionnent bien

Les conceptions ouvertes conviennent souvent aux cellules générales de transfert, de prélèvement et de placement, de positionnement de fixations et d'automatisation où la poussière, les copeaux et les liquides sont limités.

Principale limite

La bande et la zone de guidage exposées peuvent être plus vulnérables à la contamination. Les poussières fines, les particules métalliques, les fibres ou les débris de processus peuvent réduire la durée de vie de la courroie et du guide s'ils pénètrent dans la trajectoire de mouvement.

Modules linéaires à courroie de distribution fermée

Un module fermé ou couvert ajoute des bandes de protection, des couvercles supérieurs ou des boîtiers intégrés autour de la courroie et du mécanisme de guidage.

L’objectif principal n’est pas seulement l’apparence. Le boîtier peut aider à réduire l’exposition directe à la contamination et à maintenir les composants mobiles séparés du processus environnant.

Avantages communs

• Protection améliorée contre la poussière et les débris
• Aspect extérieur plus propre
• Contact accidentel réduit avec les pièces mobiles internes
• Meilleure adéquation aux environnements de production présentant une contamination aéroportée
• Intégration plus contrôlée des câbles et des capteurs

Compromis

Les structures fermées peuvent être plus complexes à entretenir. Les couvercles, les bandes d'étanchéité et les points d'accès ajoutent des composants qui peuvent nécessiter une inspection au fil du temps.

Important:un module fermé n’est pas automatiquement étanche à la poussière, à l’eau ou adapté aux salles blanches. Le niveau de protection final dépend de la conception réelle du joint et de l'environnement de la machine.

Modules de ceinture ouverts ou fermés

Modules de courroie de distribution à profil standard

Les modules de courroie à profil standard utilisent une poutre ou un boîtier en aluminium relativement conventionnel avec des guides linéaires intégrés et un chariot mobile.

Ils sont conçus comme des axes à usage général et peuvent couvrir un large éventail de tâches d'automatisation.

Les applications typiques incluent :

• Transfert de matériaux
• Choisir et placer
• Équipement d'emballage
• Lignes d'assemblage
• Appareils d'inspection
• Systèmes cartésiens

Modules de courroie de distribution compacts

Les conceptions compactes réduisent la hauteur globale du module, la largeur ou l'enveloppe du moteur pour s'adapter aux machines plus petites.

Ils sont utiles lorsque l'espace d'installation est plus restrictif que la capacité de charge utile.

Là où les conceptions compactes sont utiles

• Équipement électronique 3C
• Automatisation du bureau
• Systèmes d'inspection
• Petites unités de transfert
• Équipement avec espacement d’axes serré

Ce que la compacité peut changer

Un corps plus petit peut avoir moins de section structurelle, un espacement de guidage plus petit ou un espace réduit pour des roulements et des courroies plus grands. La conception doit donc toujours être vérifiée pour le moment de charge, la rigidité et l'accès pour l'entretien.

Modules de courroie de distribution à chariot unique

La configuration la plus courante utilise un chariot mobile sur un module linéaire.

Ceci convient lorsqu'un outil, un accessoire ou une charge doit se déplacer le long de l'axe.

Les avantages incluent :

• Calcul de charge simple
• Acheminement simple des câbles
• Interface chariot standardisée
• Intégration facile avec les systèmes XY ou XYZ

Modules de courroie à chariots multiples

Certains étages à courroie utilisent deux ou plusieurs chariots sur le même axe.

Selon la conception, les chariots peuvent être liés mécaniquement, positionnés indépendamment via des entraînements séparés ou utilisés pour supporter un large luminaire.

Pourquoi utiliser plusieurs chariots ?

• Supporte une charge longue ou large
• Augmente la résistance aux charges de moment
• Transportez deux luminaires sur une poutre
• Construire des mécanismes de gestion synchronisés

Le comportement exact dépend fortement du routage de la courroie et de la conception de l'entraînement. La relation mécanique entre les chariots doit donc être confirmée avant la conception du système.

Modules de courroie de distribution à axe unique

Un module à axe unique offre un degré de liberté linéaire. C'est l'élément de base pour le transfert, le positionnement et le réglage de la machine.

Les utilisations typiques incluent :

• Transfert côté convoyeur
• Mouvement du plateau
• Positionnement de la caméra
• Ajustement des outils
• Alimentation et déchargement

Systèmes de courroie de distribution à deux axes

Une configuration à deux axes utilise généralement deux modules de courroie parallèles pour supporter une structure mobile ou une poutre de portique plus large.

Ceci est courant lorsqu'un module à lui seul ne peut pas fournir suffisamment de portée ou de stabilité de moment.

Utilisations typiques

• Systèmes à portiques larges
• Grands cadres pick-and-place
• Manutention de palettes
• Mouvement de la traverse longue

La synchronisation est importante

Si les deux côtés sont entraînés, les deux axes doivent rester alignés. La synchronisation peut être mécanique ou électronique.

Une mauvaise synchronisation peut tordre la traverse et augmenter la charge du guide.

Règle à deux axes :deux modules solides ne créent pas automatiquement un bon portique. Parallélisme, synchronisation et rigidité des traverses doivent être conçus ensemble.

Modules de courroie de distribution dans les systèmes XY

Un système XY combine deux axes linéaires perpendiculaires. Un axe porte le deuxième axe et la charge utile.

Les modules de courroie de distribution sont souvent utilisés lorsque le système a besoin :

• Long voyage
• Grande vitesse
• Charge utile modérée
• Positionnement bidimensionnel rapide

L'axe inférieur doit être dimensionné pour la masse de l'axe supérieur, du moteur, des câbles, de l'outillage et de la pièce.

Modules de courroie de distribution dans les systèmes XYZ

Les systèmes XYZ ajoutent un axe vertical ou de troisième direction pour créer un mouvement cartésien complet.

Une disposition courante utilise des modules de courroie de distribution pour les longs déplacements X et Y, tandis que l'axe Z peut utiliser une vis à billes ou une autre structure si une meilleure tenue ou poussée verticale est requise.

Cette approche à entraînement mixte est courante car chaque axe peut être optimisé pour sa propre tâche.

Configurations de montage horizontal

L'installation horizontale est l'une des orientations les plus courantes pour les modules de courroie de distribution.

Les applications typiques incluent les tables de transfert, de déplacement sur portique et de positionnement.

Les contrôles importants comprennent :

• Charge utile
• Décalage du centre de gravité
• Moments de tangage, de lacet et de roulis
• Accélération
• Espacement des supports

Modules de courroie de distribution verticale

Les modules de courroie de distribution peuvent également être utilisés verticalement, mais le mouvement vertical modifie le cas de charge.

Le moteur doit fonctionner contre la gravité et le système doit tenir compte de ce qui se passe en cas de perte de puissance.

Selon l'application, la conception peut nécessiter :

• Frein moteur
• Contrepoids
• Mécanisme de maintien mécanique
• Mesures antichute de sécurité

Les axes verticaux de la courroie doivent être sélectionnés avec soin car la courroie supporte en permanence la charge suspendue.

Configurations latérales et inversées

Certaines machines nécessitent que le module soit installé sur le côté ou à l'envers pour gagner de la place ou obtenir une disposition d'outillage spécifique.

Ces orientations peuvent changer :

• Répartition de la charge de guidage
• Charge de moment admissible
• Distribution de lubrifiant
• Comportement de contamination
• Acheminement des porte-câbles

Utilisez toujours les données de charge et de moment qui correspondent au sens d'installation réel.

La disposition du moteur est un autre choix de configuration

Le moteur ne doit pas toujours être monté aligné avec le module.

Les mises en page courantes incluent :

• Moteur en ligne
• Moteur latéral
• Disposition des moteurs pliés ou parallèles
• Moteur avec réducteur

Moteur en ligne

Simple et direct, mais augmente la longueur totale de l'axe.

Moteur plié

Réduit la longueur totale en plaçant le moteur à côté du module. Ceci est utile dans les machines compactes mais ajoute des poulies, des courroies ou d'autres éléments de transfert en fonction de la conception.

La structure du guide définit également le type de module

La courroie de distribution fournit la force d'entraînement, mais le guide linéaire supporte la charge et contrôle la géométrie du mouvement.

Les modules de ceinture peuvent utiliser différents concepts de guidage tels que :

• Rails linéaires à recirculation
• Systèmes de chenilles intégrés
• Guidage à rouleaux
• Structures de guidage spéciales à faible friction

Le type de guidage influence la rigidité, la capacité de charge, la résistance au fonctionnement, la maintenance et le coût.

Conceptions à corps large et à moment élevé

Certains modules de courroie utilisent des profils plus larges ou un espacement de guidage plus grand pour améliorer la résistance aux charges de moment.

Ces modèles sont utiles pour transporter :

• Grandes plaques de montage
• Pinces décalées
• Effecteurs terminaux de robots
• Luminaires larges
• Assemblages transversaux

Un module à corps large peut être plus approprié que le simple choix d'un moteur plus lourd si la véritable limitation est la capacité du moment de guidage.

Modules de courroie à longue course

L’un des principaux avantages de la transmission par courroie est son aptitude aux longs déplacements.

Contrairement aux vis à billes longues, une courroie n'a pas besoin de tourner comme un seul arbre long, la vitesse critique de la vis n'est donc pas un facteur limitant.

La conception à course longue nécessite toujours une attention particulière aux points suivants :

• Tension de la courroie
• Étirement de la ceinture
• Rigidité du profil
• Espacement des supports
• Gestion des câbles
• Effets thermiques

Modules de courroie à grande vitesse

Les conceptions à grande vitesse combinent généralement une faible masse en mouvement, un diamètre de poulie approprié, une tension de courroie correcte et un système de guidage suffisamment rigide.

La vitesse maximale ne définit pas à elle seule les performances réelles. L'accélération, la décélération, la stabilisation et la charge influencent toutes le temps de cycle utile.

Comment choisir entre les types de modules de courroie de distribution

Erreurs de configuration courantes

Choisir l'enceinte uniquement en fonction de son apparence

Un module fermé doit être sélectionné parce que le processus a besoin de protection, et pas simplement parce qu'il semble plus propre.

Utiliser un module lorsqu'une structure à deux axes est nécessaire

Un luminaire très large peut créer de grands moments. Un agencement de guidage à deux axes ou plus large peut être plus stable.

Ignorer l'enveloppe du moteur

Le moteur peut interférer avec les protections, les axes adjacents ou les portes de la machine même lorsque le corps du module s'adapte.

Montage vertical d'un axe horizontal standard sans vérification

L'utilisation verticale modifie le couple du moteur, les exigences de freinage et le comportement de la charge.

En supposant que tous les modules de ceinture ont la même précision

La conception des guides, la rigidité de la courroie, la tension, la rigidité du profil et la qualité de l'assemblage affectent tous les performances.

Ce dont QRXQ a besoin pour recommander une configuration de module de courroie de distribution

• Course requise
• Charge utile et masse d'outillage
• Position du centre de gravité
• Vitesse et accélération maximales
• Montage horizontal, vertical, latéral ou inversé
• Exigence d’environnement ouvert ou protégé
• Structure mono-axe, XY, XYZ ou portique
• Espace d'installation disponible
• Préférence d'orientation du moteur
• Répétabilité requise
• Cycle de fonctionnement quotidien

Le meilleur type de module linéaire de courroie de distribution est défini par la configuration complète de la machine.Le boîtier, la largeur du guide, la disposition du chariot, l'emplacement du moteur et le sens de montage peuvent avoir autant d'importance que la course et la vitesse.

QRXQ évalue les projets de modules de courroie de distribution en combinant la charge d'application, le déplacement, les performances dynamiques et la structure d'installation, puis en sélectionnant la configuration ouverte, fermée, compacte, mono-axe ou multi-axes la plus appropriée.