Italiano
UNmodulo lineare cinghia dentataè un dispositivo di movimento lineare ad alta velocità che converte il movimento rotatorio di un motore in movimento lineare controllato attraverso un sistema di trasmissione a cinghia dentata e puleggia. La sua struttura meccanica combina il meccanismo di azionamento, il sistema di guida lineare, il carrello mobile, la base in alluminio, i blocchi terminali, l'interfaccia del motore, il meccanismo di tensionamento della cinghia, i sensori e i componenti protettivi in un assieme compatto.
A differenza di un modulo lineare con vite a ricircolo di sfere, che si basa su una vite e un dado rotanti, un modulo con cinghia di distribuzione trasmette la forza attraverso una cinghia dentata che si muove tra una puleggia motrice e una puleggia tendicinghia. Questa disposizione strutturale consente lunghe distanze di spostamento, elevate velocità operative, rapida accelerazione e massa in movimento relativamente bassa.
Comprendere ilStruttura del modulo lineare della cinghia di distribuzioneè essenziale durante la selezione, l'installazione, la manutenzione o l'integrazione del modulo in un sistema di automazione. La rigidità del profilo in alluminio, la precisione della guida lineare, la tensione della cinghia, l'allineamento della puleggia, il design del carrello e il metodo di montaggio del motore influiscono tutti direttamente sulle prestazioni di posizionamento, sulla capacità di carico, sulla durata e sulla stabilità operativa.
Qual è la struttura di base di un modulo lineare con cinghia dentata?
Un modulo lineare standard per cinghia dentata è generalmente costituito dai seguenti sistemi meccanici:
- Profilo base in alluminio
- Binario di guida lineare e blocchi di guida
- Sistema di trasmissione a cinghia di distribuzione
- Puleggia motrice e puleggia tendicinghia
- Carrozza in movimento
- Blocchi anteriori e posteriori
- Interfaccia di montaggio del motore
- Meccanismo di tensionamento della cinghia
- Cuscinetti e componenti rotanti di supporto
- Componenti per il montaggio di sensori e finecorsa
- Copertura protettiva o striscia di protezione della cintura
- Elementi di fissaggio e componenti di posizionamento
Questi componenti non sono indipendenti. Formano un sistema meccanico coordinato in cui il motore genera coppia, la puleggia trasmette il movimento alla cinghia dentata, la cinghia aziona il carrello e la guida lineare controlla il movimento del carrello lungo un percorso rettilineo definito.
Profilo di base in alluminio
Il profilo di base in alluminio costituisce il corpo strutturale principale del modulo lineare della cinghia di distribuzione. Supporta il binario di guida, le pulegge, i blocchi terminali, il supporto motore, i sensori e altri componenti meccanici mantenendo l'allineamento durante l'intera corsa.
Mostmoduli lineari per cinghie dentateutilizzare un profilo in lega di alluminio estruso perché fornisce un equilibrio pratico tra rigidità strutturale, peso, resistenza alla corrosione, costi di produzione e flessibilità di produzione.
Principali funzioni del profilo in alluminio
- Supporta la guida lineare e i componenti di trasmissione
- Mantiene la rettilineità e l'allineamento del modulo
- Fornisce superfici di montaggio per l'installazione
- Protegge i componenti interni dagli impatti esterni
- Riduce il peso complessivo dell'asse di movimento
- Fornisce scanalature per sensori, staffe e accessori
La progettazione della sezione trasversale del profilo ha una grande influenza sulla rigidità del modulo. Le nervature di rinforzo, lo spessore delle pareti, le cavità interne, le scanalature di montaggio e le superfici di supporto della guida devono essere progettati per resistere alla flessione e alla deformazione torsionale.
Per i moduli a corsa lunga, una rigidità insufficiente del profilo può causare il cedimento della base sotto il proprio peso o sotto il carico applicato. Questa deformazione può ridurre la precisione del posizionamento, creare un carico non uniforme della guida e aumentare gli errori di tracciamento del nastro. Gli assi lunghi possono quindi richiedere punti di supporto aggiuntivi o una sezione trasversale del profilo maggiore.
Sistema di guida lineare
Il sistema di guida lineare trasporta il carico esterno e controlla la direzione del movimento del carrello. Sebbene la cinghia di distribuzione fornisca la forza motrice, non deve essere utilizzata come componente principale di supporto del carico.
Un tipico sistema di guida è costituito da una o più guide lineari e corrispondenti pattini di guida a ricircolo di sfere. Il binario di guida è montato lungo la base in alluminio, mentre i blocchi di guida sono collegati al carrello mobile.
Funzioni della guida lineare
- Supporta carichi verticali, orizzontali e momento
- Mantiene il movimento rettilineo del carrello
- Riduce l'attrito durante il movimento
- Migliora la ripetibilità e la stabilità del movimento
- Impedisce la rotazione o l'inclinazione del carrello
- Separa la funzione portante dalla trasmissione a cinghia
La superficie di installazione della guida laterale deve essere sufficientemente diritta e piana. Errori nella superficie di montaggio possono causare la flessione del binario di guida, creando resistenza irregolare, vibrazioni, usura anomala e durata di servizio ridotta.
Alcuni moduli compatti della cinghia di distribuzione utilizzano un singolo binario di guida con uno o due blocchi di guida. I moduli più grandi possono utilizzare binari di guida più larghi, blocchi multipli o disposizioni a doppia guida per aumentare la rigidità e la capacità di carico del momento.
Sistema di trasmissione a cinghia dentata
Il sistema di trasmissione a cinghia dentata è il meccanismo di azionamento centrale del modulo. Normalmente comprende una cinghia dentata, una puleggia motrice, una puleggia tendicinghia, morsetti per cinghia, componenti di tensionamento e cuscinetti di supporto.
I denti della cinghia si innestano nelle scanalature corrispondenti sulle pulegge. Questo impegno positivo impedisce lo slittamento continuo associato alle normali cinghie piatte e consente alla posizione del carrello di corrispondere alla rotazione controllata del motore.
Costruzione della cinghia di distribuzione
Le cinghie dentate industriali sono generalmente realizzate in poliuretano o materiali a base di gomma. I trefoli di trazione interni realizzati in acciaio, fibra di vetro, fibra aramidica o altri materiali rinforzati migliorano la resistenza alla trazione e limitano l'allungamento della cinghia.
Il materiale della cintura e la struttura di rinforzo influiscono su:
- Tensione massima consentita
- Deformazione elastica
- Ripetibilità di posizionamento
- Rumore di funzionamento
- Resistenza all'usura
- Resistenza alla temperatura
- Vita utile prevista
Le cinghie dentate in poliuretano con rinforzo in acciaio sono comunemente utilizzate nelle applicazioni di automazione di precisione perché forniscono una buona resistenza all'usura e un allungamento relativamente basso. È possibile selezionare altri materiali per nastri per ambienti a bassa rumorosità, ad alta temperatura, camere bianche o resistenti agli agenti chimici.
Profilo del dente della cinghia
Il profilo del dente determina il modo in cui la cinghia si innesta sulla puleggia. I profili industriali comuni includono design dei denti trapezoidali e curvilinei. I profili curvilinei sono spesso preferiti nei sistemi ad alte prestazioni perché possono distribuire il carico in modo più fluido e ridurre la concentrazione delle sollecitazioni.
Il passo della cinghia, la larghezza della cinghia, il profilo del dente e il diametro della puleggia devono essere selezionati in base alla velocità, all'accelerazione, alla coppia del motore, al carico utile e alla forza di trasmissione richiesti.
Puleggia motrice
La puleggia motrice è collegata all'albero motore direttamente o tramite una disposizione di accoppiamento e albero. Mentre il motore ruota, la puleggia motrice tira la cinghia di distribuzione e crea un movimento lineare del carrello.
La puleggia motrice deve essere accuratamente lavorata e montata concentricamente. Un'eccentricità o un'eccentricità radiale eccessiva possono generare variazioni periodiche di velocità, vibrazioni, errori di posizionamento e tensione irregolare della cinghia.
Parametri importanti della puleggia motrice
- Numero di denti della puleggia
- Diametro primitivo
- Diametro esterno
- Profilo del dente
- Larghezza della puleggia
- Metodo di connessione dell'albero
- Materiale e trattamento superficiale
- Equilibrio rotazionale
Un diametro della puleggia maggiore può ridurre lo stress di flessione della cinghia e migliorarne la durata, ma aumenta anche la distanza percorsa per giro del motore. Una puleggia più piccola può fornire una struttura più compatta e una risoluzione meccanica più elevata, ma aumenta la curvatura della cinghia e la velocità di rotazione.
Puleggia tenditrice e estremità di ritorno
La puleggia tendicinghia è installata all'estremità opposta del modulo rispetto alla puleggia motrice. Reindirizza la cinghia di distribuzione e completa il circuito di trasmissione chiuso.
In molti modelli, la puleggia tendicinghia è integrata con il meccanismo di tensionamento della cinghia. La sua posizione può essere regolata per aumentare o diminuire la tensione della cinghia.
Il gruppo della puleggia tendicinghia normalmente include:
- Puleggia tendicinghia
- Albero di supporto
- Cuscinetti volventi
- Blocco di regolazione
- Vite di tensionamento
- Elementi di fissaggio di bloccaggio
La puleggia tendicinghia deve rimanere parallela alla puleggia motrice. Il disallineamento può causare lo spostamento laterale della cinghia, lo sfregamento contro la flangia della puleggia, la produzione di rumori anomali e l'usura non uniforme.
Carrello in movimento
Il carrello mobile è la piattaforma che trasporta il pezzo, l'attrezzatura, l'effettore finale, l'asse del robot, la testa di erogazione, la telecamera, la pinza o altre apparecchiature di automazione.
Il carrello è collegato sia ai pattini della guida lineare che alla cinghia di distribuzione. I blocchi guida supportano e guidano il carrello, mentre il morsetto della cinghia trasferisce la forza motrice dalla cinghia dentata al carrello.
Requisiti di progettazione del carrello
- Rigidità sufficiente sotto carichi esterni
- Collegamento accurato con blocchi guida
- Fissaggio affidabile della cinghia
- Superficie di montaggio piatta
- Fori di montaggio filettati standardizzati
- Massa in movimento ridotta
- Resistenza alla deformazione durante l'accelerazione
Il carrello deve essere sufficientemente rigido da evitare flessioni, ma un peso eccessivo del carrello aumenta la massa in movimento. Una massa in movimento più elevata richiede una coppia motore maggiore, aumenta il carico del nastro, riduce la capacità di accelerazione e può causare tempi di assestamento più lunghi.
Le dimensioni e la spaziatura dei blocchi guida sotto il carrello ne determinano la resistenza ai momenti di beccheggio, imbardata e rollio. Le applicazioni con grandi carichi sospesi spesso richiedono un carrello più lungo o più blocchi guida.
Collegamento cinghia-carrello
La cinghia dentata è normalmente collegata al carrello tramite una piastra di bloccaggio meccanico. Il morsetto fissa saldamente uno o entrambi i lati della cinghia al carrello senza danneggiare i denti della cinghia o i cavi di trazione.
Un morsetto della cinghia affidabile deve impedire il movimento tra la cinghia e il carrello durante l'accelerazione, la decelerazione, l'arresto di emergenza e l'inversione di direzione.
Un serraggio improprio della cinghia può provocare:
- Deriva di posizionamento del carrello
- Gioco durante l'inversione di direzione
- Danni ai denti della cinghia
- Deformazione locale della cintura
- Forza di trasmissione ridotta
- Sgancio inaspettato della cintura
La pressione di serraggio deve essere distribuita su una lunghezza sufficiente della cinghia. Concentrare la forza in una piccola area può danneggiare il rinforzo della cinghia e ridurne la durata.
Blocchi anteriori e posteriori
I blocchi terminali vengono installati su entrambe le estremità del profilo di base in alluminio. Supportano i gruppi di pulegge, i cuscinetti, il collegamento del motore, i componenti di tensionamento e le strutture di arresto meccanico.
I blocchi terminali aiutano inoltre a chiudere lo spazio interno del modulo e a proteggere la trasmissione a cinghia da oggetti esterni.
Principali funzioni dei blocchi finali
- Sostenere gli alberi della puleggia motrice e tendicinghia
- Mantenere l'allineamento della puleggia
- Collegare il supporto motore
- Fornire la regolazione della tensione della cinghia
- Limitare i viaggi in carrozza
- Proteggere i componenti interni della trasmissione
- Fornire posizioni di montaggio per coperture e sensori
La precisione dimensionale dei blocchi terminali è importante perché i fori dei cuscinetti e le superfici di montaggio determinano la posizione delle pulegge rispetto alla guida lineare.
Struttura di montaggio del motore
La struttura di montaggio del motore collega il servomotore o il motore passo-passo alla trasmissione della cinghia di distribuzione. A seconda dei limiti di spazio e dei requisiti di installazione, il motore può essere montato in diverse configurazioni.
Montaggio diretto del motore
In una disposizione ad azionamento diretto, l'albero del motore è allineato con l'albero della puleggia motrice. È possibile utilizzare un giunto flessibile tra il motore e l'albero della puleggia.
Questa configurazione fornisce un percorso di trasmissione semplice, un'elevata efficienza meccanica e un gioco relativamente basso. Tuttavia, aumenta la lunghezza totale del modulo poiché il motore si estende dall'estremità dell'asse.
Montaggio motore piegato o parallelo
In una disposizione del motore piegata, il motore è installato parallelamente al corpo del modulo. Un set secondario di cinghie di distribuzione e pulegge trasferisce la coppia dal motore alla puleggia motrice principale.
Questa configurazione riduce la lunghezza complessiva dell'installazione ed è utile quando la macchina ha uno spazio terminale limitato. I componenti di trasmissione aggiuntivi, tuttavia, introducono ulteriori requisiti di assemblaggio e ulteriori considerazioni sul tensionamento della cinghia.
Montaggio del motore inferiore o laterale
Alcuni moduli posizionano il motore sotto o accanto al profilo in alluminio. Questa disposizione può migliorare l'imballaggio delle apparecchiature e ridurre l'interferenza con gli assi adiacenti.
Il metodo di montaggio del motore selezionato deve mantenere l'allineamento dell'albero e fornire una rigidità sufficiente per evitare vibrazioni del giunto o disallineamento della puleggia.
Meccanismo di tensionamento della cinghia
La corretta tensione della cinghia è fondamentale per le prestazioni di un modulo lineare con cinghia di distribuzione. Il meccanismo di tensionamento rimuove l'eccessivo allentamento della cinghia mantenendo allo stesso tempo una flessibilità sufficiente per un innesto regolare della puleggia.
I metodi di tensionamento comuni includono:
- Posizione della puleggia tenditrice regolabile
- Blocco terminale mobile
- Blocco tenditore a vite
- Supporto cuscinetto scorrevole
- Piastra dedicata per la regolazione della tensione della cinghia
Se la tensione della cinghia è troppo bassa, il sistema potrebbe presentare giochi, salti dei denti, vibrazioni, posizionamento impreciso e inversione di direzione instabile.
Se la tensione della cinghia è troppo elevata, i carichi sui cuscinetti aumentano, l'affaticamento della cinghia accelera, la richiesta di coppia del motore aumenta e il profilo in alluminio o l'albero della puleggia potrebbero deformarsi.
La tensione del nastro deve quindi essere regolata in base alle raccomandazioni del produttore del nastro, alla corsa del modulo, alla larghezza del nastro, all'accelerazione, al carico utile e all'orientamento operativo.
Struttura di supporto portante
I cuscinetti supportano gli alberi della puleggia motrice e di rinvio e consentono loro di ruotare con basso attrito. La loro disposizione influisce sulla stabilità della puleggia, sulla precisione di rotazione, sul rumore e sulla durata.
L'estremità conduttrice può utilizzare uno o più cuscinetti per resistere alle forze radiali della cinghia e mantenere la posizione dell'albero. Le applicazioni con tensione della cinghia o coppia più elevata possono richiedere cuscinetti più grandi o una disposizione di supporto dei cuscinetti più rigida.
L'installazione impropria dei cuscinetti può causare:
- Rumore di rotazione anomalo
- Oscillazione della puleggia
- Aumento dell'attrito
- Sovraccarico del motore
- Tracciamento irregolare del nastro
- Ridotta ripetibilità di posizionamento
Struttura di montaggio del sensore
I moduli lineari della cinghia di distribuzione normalmente includono posizioni di montaggio per sensori di posizione iniziale, sensori di limite positivo, sensori di limite negativo e dispositivi di rilevamento della posizione aggiuntivi.
I sensori possono essere installati in scanalature lungo il profilo di alluminio o fissati tramite staffe regolabili. Sul carrello è montata una piastra di rilevamento o un target del sensore.
Funzioni comuni dei sensori
- Stabilire la posizione iniziale della macchina
- Prevenire la corsa eccessiva
- Fornire segnali di riferimento durante l'inizializzazione
- Conferma dell'arrivo della carrozza
- Supportare gli interblocchi del processo
- Attivazione di azioni di automazione esterne
La posizione del sensore deve essere regolabile in modo che il campo di corsa effettivo possa essere configurato durante l'installazione. Inoltre, i cavi dei sensori devono essere instradati lontano da parti in movimento, superfici di pulegge e percorsi della cinghia.
Arresti meccanici e protezione della corsa
Gli arresti meccanici vengono spesso installati vicino alle estremità del modulo come misura di sicurezza finale. Impediscono al carrello di uscire dalla rotaia di guida in caso di guasto del sistema di controllo, del sensore o del limite software.
Gli arresti meccanici non sono progettati per assorbire impatti ripetuti ad alta velocità. Il normale controllo del movimento dovrebbe arrestare il carrello prima che raggiunga il limite fisico.
Alcuni moduli utilizzano respingenti elastici, ammortizzatori in gomma o componenti ammortizzanti per ridurre la forza d'impatto durante la corsa eccessiva di emergenza.
Componenti protettivi
I componenti protettivi riducono la contaminazione e impediscono l'ingresso di corpi estranei nel nastro e nel sistema di guida. Il livello di protezione richiesto dipende dall'ambiente operativo.
Le strutture protettive comuni includono:
- Copertura protettiva superiore
- Listello di copertura in acciaio inox
- Copri cintura flessibile
- Strisce di tenuta laterali
- Tappi terminali
- Protezione guida antipolvere
- Protezione interna del cavo
I moduli aperti della cinghia di distribuzione forniscono un accesso conveniente e un costo inferiore, ma espongono la guida e la cinghia a polvere e detriti. I moduli semi-chiusi e completamente chiusi forniscono una migliore protezione per gli ambienti industriali in cui possono essere presenti particelle, trucioli metallici o contaminazione del processo.
Per le applicazioni in camera bianca, il modulo può richiedere nastri a basso contenuto di particelle, lubrificanti speciali, coperture sigillate, connessioni per l'estrazione del vuoto e materiali resistenti alla corrosione.
Progetti strutturali aperti, semichiusi e chiusi
Struttura aperta
Un modulo lineare con cinghia di distribuzione aperto ha un carrello, un binario di guida o una trasmissione a cinghia esposta. È facile da ispezionare, pulire, assemblare e manutenere.
I moduli aperti sono adatti per ambienti con apparecchiature relativamente pulite dove l'accessibilità e il costo sono più importanti della protezione dalla contaminazione.
Struttura semichiusa
Un modulo semichiuso utilizza pareti laterali, piastre di copertura o strisce di tenuta per proteggere la guida interna e la cinghia di distribuzione consentendo al contempo il movimento del carrello attraverso un'apertura.
Questo design fornisce un equilibrio tra accessibilità, protezione, rigidità strutturale e costi di produzione.
Struttura completamente chiusa
Un modulo completamente chiuso fornisce un livello più elevato di protezione contro polvere, detriti e contatti accidentali. I componenti interni della cinghia e della guida sono in gran parte isolati dall'ambiente esterno.
I design completamente chiusi vengono comunemente selezionati per apparecchiature di imballaggio, macchinari per la lavorazione del legno, ambienti di lavorazione e altre applicazioni in cui è importante il controllo della contaminazione.
Strutture a guida singola e doppia guida
Un modulo compatto della cinghia di distribuzione può utilizzare una guida lineare montata lungo il centro del profilo in alluminio. Questo design riduce larghezza, peso e costi.
Un design a doppia guida utilizza due binari di guida paralleli o una disposizione di guida più ampia. Fornisce una maggiore resistenza ai carichi momento e migliora la stabilità del carrello sotto carico sfalsato.
La struttura della guida appropriata dipende da:
- Carico utile
- Posizione del centro di carico
- Dimensioni del carrello
- Orientamento di montaggio
- Accelerazione
- Rigidità richiesta
- Momenti di beccheggio, imbardata e rollio
Una struttura a guida singola può essere sufficiente per i carichi montati centralmente. Una struttura a doppia guida è generalmente più adatta per piastre di utensili larghe, carichi a sbalzo o applicazioni soggette a momenti di forza significativi.
Come i componenti strutturali lavorano insieme
Quando il motore ruota, la coppia viene trasferita alla puleggia motrice. La puleggia motrice muove la cinghia dentata attorno all'anello di trasmissione chiuso. Poiché la cinghia è fissata al carrello, il movimento della cinghia crea il movimento del carrello.
La guida lineare controlla la direzione del movimento e supporta il carico applicato. I blocchi terminali mantengono allineati gli alberi delle pulegge, mentre il meccanismo di tensionamento mantiene la tensione della cinghia richiesta. I sensori monitorano la posizione del carrello e i componenti protettivi riducono la contaminazione.
La sequenza completa del movimento può essere riassunta come segue:
- ILcontrollore di movimentoinvia un comando al comando del motore.
- Il servomotore o motore passo-passo genera un movimento rotatorio.
- Il motore trasmette la coppia alla puleggia motrice.
- I denti della puleggia si innestano nella cinghia di distribuzione.
- La cinghia di distribuzione si muove attraverso il modulo.
- Il morsetto della cintura trasferisce il movimento al carrello.
- La rotaia di guida sostiene e guida il carrello.
- I sensori forniscono segnali di riferimento e limite.
- Il controller regola la velocità, l'accelerazione e la posizione finale.
Fattori strutturali che incidono sulla precisione
I moduli lineari della cinghia di distribuzione sono generalmente selezionati per la velocità e la corsa lunga piuttosto che per il posizionamento a livello di micron. Tuttavia, la loro ripetibilità e stabilità del movimento possono ancora essere migliorate in modo significativo attraverso un’adeguata progettazione strutturale.
Importanti fattori strutturali includono:
- Allungamento elastico della cinghia di distribuzione
- Rigidità del profilo in alluminio
- Precisione dell'installazione della guida
- Eccentricità della puleggia motrice
- Consistenza della tensione della cinghia
- Rigidità del carrello
- Stabilità del morsetto della cintura
- Gioco dei cuscinetti
- Allineamento accoppiamento motore
- Dilatazione termica su lunghe distanze di viaggio
Le cinghie più lunghe subiscono una maggiore deformazione elastica sotto la stessa forza applicata. Per questo motivo i moduli a corsa lunga possono mostrare una maggiore deviazione di posizionamento durante l'accelerazione o in caso di variazioni di carico.
Il servocontrollo a circuito chiuso e il feedback di posizione esterno possono migliorare le prestazioni di posizionamento effettive, ma non possono compensare completamente la scarsa rigidità meccanica, l'eccessiva elasticità della cinghia o il disallineamento strutturale.
Fattori strutturali che influenzano la capacità di carico
La cinghia di distribuzione trasmette la forza motrice, mentre il sistema di guida lineare sostiene la maggior parte del carico utile e del momento. Il carico nominale del modulo dipende quindi sia dalla trasmissione a cinghia che dalla struttura della guida.
La capacità di carico è influenzata da:
- Dimensioni del binario di guida
- Numero di blocchi guida
- Spaziatura del blocco guida
- Lunghezza e larghezza del carrello
- Rigidità del profilo
- Larghezza e rinforzo della cintura
- Resistenza dell'albero della puleggia
- Capacità portante
- Orientamento di montaggio
- Accelerazione e decelerazione
Un modulo potrebbe essere in grado di supportare un carico statico pesante ma non essere comunque adatto per un'accelerazione rapida. La forza dinamica aumenta con l'aumento della massa in movimento e dell'accelerazione, ponendo un carico aggiuntivo sulla cinghia, sul morsetto della cinghia, sul motore, sui cuscinetti e sul sistema di guida.
Fattori strutturali che influenzano la velocità e l'accelerazione
I moduli a cinghia di distribuzione sono ampiamente utilizzati nell'automazione ad alta velocità perché la trasmissione a cinghia ha un'inerzia rotazionale relativamente bassa e può supportare lunghe corse senza le limitazioni di velocità critica associate alle viti a ricircolo di sfere lunghe.
La progettazione strutturale ad alta velocità deve considerare:
- Innesto dei denti della cinghia
- Equilibrio della puleggia
- Lubrificazione della guida
- Massa del carrello
- Vibrazione del profilo
- Valutazione della velocità del cuscinetto
- Adattamento della coppia e dell'inerzia del motore
- Resistenza del portacavi
- Protezione dagli impatti di fine corsa
Una carrozza leggera migliora l'accelerazione ma deve comunque mantenere un'adeguata rigidità. I profili lunghi non supportati possono vibrare ad alta velocità, pertanto potrebbero essere necessari supporti di montaggio aggiuntivi.
Strutture di installazione orizzontali, verticali e invertite
Installazione orizzontale
L'installazione orizzontale è la disposizione più comune. Il sistema di guida sostiene il peso del carrello e del carico utile, mentre il nastro fornisce principalmente la forza motrice orizzontale.
Installazione verticale
Nelle applicazioni verticali, la cinghia di distribuzione deve resistere continuamente alla gravità. Potrebbe essere necessario un motore dotato di freno, un sistema di controbilanciamento o un meccanismo di sicurezza aggiuntivo per impedire la caduta del carrello in caso di perdita di potenza.
La massa in movimento verticale deve essere inclusa nel calcolo della forza della cinghia, della coppia del motore e dei requisiti di arresto di emergenza.
Installazione invertita o montata lateralmente
Le installazioni montate lateralmente e invertite modificano la direzione del carico che agisce sui blocchi di guida. Il sistema di guida e il carrello devono essere valutati per i carichi momentori risultanti.
Potrebbe essere necessario modificare anche le coperture protettive e i metodi di lubrificazione poiché la distribuzione del grasso e il comportamento di contaminazione possono cambiare con l'orientamento.
Progettazione strutturale per sistemi multiasse
I moduli lineari per cinghie dentate sono spesso integrati in piattaforme XY, sistemi XZ, portali XYZ,Robot cartesianie attrezzature pick-and-place.
In un sistema multiasse, l'asse inferiore deve supportare non solo il carico utile ma anche la massa completa dell'asse superiore, motore, cavi, utensili e accessori.
La pianificazione strutturale dovrebbe considerare:
- Massa totale in movimento
- Centro di gravità
- Interfaccia di montaggio dell'asse
- Rigidità della traversa
- Momenti dinamici
- Instradamento della catena portacavi
- Interferenza del motore
- Accesso per manutenzione
- Sincronizzazione degli assi paralleli
Per le strutture a portale di lunga portata, due assi paralleli della cinghia dentata possono essere sincronizzati meccanicamente o elettronicamente. Il telaio di supporto deve mantenere il parallelismo per evitare inceppamenti e carichi irregolari sulle guide.
Considerazioni sull'assemblaggio del modulo cinghia di distribuzione
Il corretto assemblaggio è essenziale per garantire che i singoli componenti strutturali funzionino come un sistema di movimento coordinato.
Le fasi importanti dell'assemblaggio includono:
- Ispezione delle superfici di montaggio del profilo in alluminio
- Installazione e allineamento della guida lineare
- Montaggio dei blocchi guida e del carrello
- Installazione dei gruppi puleggia motrice e tendicinghia
- Instradamento della cinghia di distribuzione attraverso il modulo
- Collegamento della cinghia al morsetto del carrello
- Regolazione della tensione della cinghia
- Controllo del parallelismo delle pulegge
- Installazione del motore e del giunto
- Impostazione sensori e arresti meccanici
- Testare manualmente il movimento del carrello
- Esecuzione della messa in servizio a bassa velocità
Il carrello dovrebbe muoversi agevolmente per tutta la corsa senza resistenza anomala. Prima del test ad alta velocità è necessario controllare il tracciamento del nastro, la resistenza della guida, il rumore dei cuscinetti e il funzionamento del sensore.
Problemi strutturali comuni
Tracciamento irregolare del nastro
Il tracciamento irregolare è spesso causato da pulegge disallineate, posizionamento errato dell'albero, tensione irregolare della cinghia o flange delle pulegge danneggiate.
Vibrazione del carrello
Le vibrazioni del carrello possono derivare da una tensione insufficiente della cinghia, da un'accelerazione eccessiva, da dispositivi di fissaggio allentati, da gioco della guida, da risonanza del profilo o da un montaggio instabile.
Ridotta ripetibilità di posizionamento
I problemi di ripetibilità possono essere causati dall'allungamento della cinghia, dai morsetti della cinghia allentati, dall'eccentricità della puleggia, dal gioco dei cuscinetti, da un'insufficiente rigidità strutturale o da variazioni del carico utile.
Rumore anomalo
Il rumore può provenire da cuscinetti usurati, blocchi guida asciutti, sfregamento della cinghia, tensione eccessiva della cinghia, disallineamento della puleggia o denti della cinghia danneggiati.
Deflessione del profilo
La deflessione del profilo solitamente si verifica quando il modulo ha una lunga campata non supportata o trasporta un carico oltre la capacità strutturale della base in alluminio.
Come valutare la struttura di un modulo lineare della cinghia di distribuzione
Quando si confrontano i moduli cinghia di distribuzione, non valutare solo le dimensioni esterne o la velocità massima. La progettazione meccanica interna ha una grande influenza sulle prestazioni operative effettive.
I punti importanti di valutazione includono:
- Sezione trasversale e rigidezza del profilo
- Dimensioni e disposizione della guida
- Numero e spaziatura dei blocchi guida
- Materiale, larghezza e rinforzo della cintura
- Diametro della puleggia motrice e precisione di lavorazione
- Disposizione del supporto del cuscinetto
- Rigidità del carrello e dimensioni di montaggio
- Metodo di regolazione della tensione della cinghia
- Opzioni di montaggio del motore
- Flessibilità di installazione del sensore
- Livello di protezione
- Accessibilità per la manutenzione
Un modulo progettato correttamente dovrebbe fornire una combinazione equilibrata di velocità, rigidità, ripetibilità, capacità di carico, durata e comodità di installazione.
Struttura del modulo della cinghia di distribuzione e struttura del modulo della vite a ricircolo di sfere
Un modulo cinghia di distribuzione utilizza un sistema di cinghia e puleggia flessibile, mentre amodulo vite a ricircolo di sfereutilizza una vite rigida e una chiocciola a ricircolo di sfere.
La struttura della cinghia di distribuzione è generalmente più adatta per:
- Lunghe distanze di viaggio
- Movimento ad alta velocità
- Rapida accelerazione
- Movimentazione dei materiali
- Attrezzature per l'imballaggio
- Sistemi di prelievo e posizionamento
La struttura della vite a ricircolo di sfere è generalmente più adatta per:
- Maggiore precisione di posizionamento
- Maggiore rigidità assiale
- Applicazioni ad alta spinta
- Assemblaggio di precisione
- Attrezzature di lavorazione e ispezione
- Posizionamento a corsa breve e media
La struttura appropriata dovrebbe essere selezionata in base al requisito di movimento completo piuttosto che a un singolo parametro di prestazione.
Domande frequenti
Cosa supporta il carico in un modulo lineare con cinghia di distribuzione?
La guida lineare e i blocchi guida supportano il carico utile e i momenti. La cinghia di distribuzione trasmette principalmente la forza motrice.
Perché la tensione della cinghia è importante?
La corretta tensione della cinghia riduce il gioco, stabilizza l'inversione di direzione, impedisce il salto dei denti e migliora la ripetibilità del posizionamento. Una tensione eccessiva, tuttavia, può sovraccaricare i cuscinetti e ridurre la durata della cinghia.
È possibile utilizzare un modulo cinghia di distribuzione verticalmente?
SÌ. Tuttavia, le applicazioni verticali richiedono un accurato calcolo della coppia del motore e potrebbero richiedere un motore con freno, un contrappeso o un meccanismo di prevenzione delle cadute.
Qual è lo scopo del profilo in alluminio?
Il profilo in alluminio supporta il binario di guida, i gruppi di pulegge, il carrello, il supporto motore e i sensori mantenendo l'allineamento strutturale del modulo completo.
La cinghia di distribuzione sostiene il carico utile?
La cinghia di distribuzione trasferisce la forza motrice ma non dovrebbe supportare direttamente il carico utile primario. Il sistema di guida lineare sostiene il carico.
Perché i moduli della cinghia di distribuzione a corsa lunga richiedono un supporto aggiuntivo?
I profili lunghi in alluminio possono piegarsi o vibrare sotto il proprio peso e il carico applicato. Supporti di montaggio aggiuntivi aiutano a mantenere la rettilineità, la rigidità e il funzionamento stabile della guida.
Cosa provoca lo spostamento laterale della cinghia di distribuzione?
Il movimento laterale della cinghia è comunemente causato dal disallineamento della puleggia, dal mancato parallelismo dell'albero, da una tensione irregolare, da superfici danneggiate della puleggia o da un'installazione errata della cinghia.
Conclusione
ILStruttura del modulo lineare della cinghia di distribuzioneè una combinazione coordinata di profilo di base in alluminio, sistema di guida lineare, trasmissione a cinghia dentata, carrello mobile, gruppi di pulegge, supporto motore, meccanismo di tensionamento, sensori, cuscinetti e componenti di protezione.
Ogni componente svolge una funzione specifica. Il profilo in alluminio fornisce la base strutturale, il sistema di guida supporta e dirige il carico, la cinghia di distribuzione trasmette il movimento, il carrello trasporta l'attrezzatura di lavoro e i blocchi terminali mantengono l'allineamento della puleggia e la tensione della cinghia.
Le prestazioni di un modulo lineare con trasmissione a cinghia dipendono non solo dalla potenza del motore o dal tipo di cinghia, ma anche dalla rigidità, precisione, allineamento e integrazione dell'intera struttura meccanica. Una corretta selezione strutturale aiuta a ottenere velocità più elevate, ripetibilità stabile, corse più lunghe, minori requisiti di manutenzione e funzionamento affidabile nei sistemi di automazione industriale.
