Tipi di moduli lineari per cinghie dentate: configurazioni e progetti

I moduli lineari per cinghie di distribuzione sono spesso raggruppati insieme come un'unica categoria di prodotti, ma le loro strutture effettive possono essere molto diverse. Un asse a nastro aperto per trasferimenti a corsa lunga, un modulo completamente chiuso per l'automazione polverosa, uno stadio a nastro compatto per spazio macchina limitato e un sistema a portale a doppio asse possono tutti utilizzare cinghie di distribuzione soddisfacendo requisiti meccanici completamente diversi.

Capire il principaletipi di moduli lineari per cinghia dentataaiuta gli ingegneri a confrontare non solo corsa e velocità. Lo stile della custodia, la disposizione delle guide, la struttura del carrello, il percorso del nastro, la posizione del motore e l'orientamento di montaggio influiscono tutti sulla rigidità, sulla resistenza alla contaminazione, sull'accesso per la manutenzione e sull'integrazione del sistema.

Questa guida spiega i più comunimodulo cinghia di distribuzioneconfigurazioni e mostra come abbinare ciascun progetto all'applicazione.

I moduli lineari con cinghia dentata possono essere classificati in diversi modi

Non esiste un unico sistema di classificazione universale. In pratica, i moduli lineari con trasmissione a cinghia vengono solitamente confrontati da diverse dimensioni strutturali contemporaneamente:

• Costruzione aperta o chiusa
• Disposizione ad asse singolo o doppio asse
• Design del corpo standard o compatto
• Configurazione a carrello singolo o multiplo
• Posizione del motore e disposizione del percorso della cinghia
• Montaggio orizzontale, verticale, laterale o invertito
• Montaggio cartesiano monomodulo o multiasse

Principio di selezione:"Modulo cinghia di distribuzione" descrive il metodo di trasmissione. La custodia, la struttura della guida e la configurazione del sistema devono ancora essere selezionate separatamente.

Moduli lineari a cinghia dentata aperta

Un modulo nastro aperto lascia accessibile una parte maggiore del nastro interno o dell'area guida. La struttura è relativamente semplice e spesso più facile da ispezionare e manutenere.

I vantaggi tipici includono:

• Layout meccanico semplice
• Facile ispezione visiva
• Comodo accesso per la manutenzione
• Costo potenzialmente più basso
• Buona idoneità per ambienti di fabbrica puliti e controllati

Dove i moduli aperti funzionano bene

I design aperti sono spesso adatti per celle di trasferimento generale, pick-and-place, posizionamento di attrezzature e automazione in cui polvere, trucioli e liquidi sono limitati.

Limitazione principale

La cinghia esposta e l'area della guida possono essere più vulnerabili alla contaminazione. Polvere fine, particelle metalliche, fibre o residui di processo possono ridurre la durata della cinghia e della guida se entrano nel percorso di movimento.

Moduli lineari con cinghia dentata chiusa

Un modulo chiuso o coperto aggiunge strisce protettive, coperture superiori o alloggiamenti integrati attorno alla cinghia e al meccanismo di guida.

Lo scopo principale non è solo l'apparenza. La custodia può aiutare a ridurre l'esposizione diretta alla contaminazione e a mantenere i componenti in movimento separati dal processo circostante.

Benefici comuni

• Protezione migliorata da polvere e detriti
• Aspetto esterno più pulito
• Ridotti contatti accidentali con le parti interne in movimento
• Migliore idoneità per ambienti di produzione con contaminazione aerea
• Integrazione più controllata di cavi e sensori

Compromessi

Le strutture chiuse possono essere più complesse da manutenere. Coperchi, strisce di tenuta e punti di accesso aggiungono componenti che potrebbero richiedere un'ispezione nel tempo.

Importante:un modulo chiuso non è automaticamente resistente alla polvere, all'acqua o idoneo per camere bianche. Il livello di protezione finale dipende dall'effettivo design della tenuta e dall'ambiente della macchina.

Moduli a cinghia aperti e chiusi

Moduli per cinghie dentate a profilo standard

I moduli nastro a profilo standard utilizzano una trave o alloggiamento in alluminio relativamente convenzionale con guide lineari integrate e un carrello mobile.

Sono progettati come assi per uso generale e possono coprire un'ampia gamma di compiti di automazione.

Le applicazioni tipiche includono:

• Trasferimento di materiale
• Scegli e posiziona
• Attrezzature per l'imballaggio
• Linee di assemblaggio
• Dispositivi di ispezione
• Sistemi cartesiani

Moduli compatti per cinghie dentate

I design compatti riducono l'altezza complessiva del modulo, la larghezza o l'involucro del motore per adattarsi a macchine più piccole.

Sono utili quando lo spazio di installazione è più limitato della capacità di carico utile.

Dove i design compatti sono utili

• Apparecchiature elettroniche 3C
• Automazione del desktop
• Sistemi di ispezione
• Piccole unità pick-and-place
• Attrezzatura con spaziatura assiale ridotta

Quale compattezza può cambiare

Un corpo più piccolo può avere una sezione strutturale inferiore, una distanza tra le guide più piccola o uno spazio ridotto per cuscinetti e cinghie più grandi. Il progetto dovrebbe pertanto essere ancora controllato per quanto riguarda il carico di momento, la rigidezza e l'accesso al servizio.

Moduli cinghia dentata a carrello singolo

La configurazione più comune utilizza un carrello mobile su unomodulo lineare.

Questo è adatto quando un utensile, un dispositivo o un carico deve muoversi lungo l'asse.

I vantaggi includono:

• Calcolo semplice del carico
• Instradamento dei cavi semplice
• Interfaccia carrello standardizzata
• Facile integrazione con i sistemi XY o XYZ

Moduli con cinghia a carrello multiplo

Alcuni stadi a nastro utilizzano due o più carrelli sullo stesso asse.

A seconda del progetto, i carrelli possono essere collegati meccanicamente, posizionati in modo indipendente tramite azionamenti separati o utilizzati per supportare un'ampia attrezzatura.

Perché utilizzare più carrozze?

• Supporta un carico lungo o largo
• Aumentare la resistenza ai carichi momento
• Portare due apparecchi su una trave
• Costruisci meccanismi di gestione sincronizzati

Il comportamento esatto dipende fortemente dal percorso della cinghia e dalla progettazione della trasmissione, pertanto la relazione meccanica tra i carrelli deve essere confermata prima della progettazione del sistema.

Moduli cinghia dentata ad asse singolo

Un modulo ad asse singolo fornisce un grado di libertà lineare. È l'elemento base per il trasferimento, il posizionamento e la regolazione della macchina.

Gli usi tipici includono:

• Trasferimento lato trasportatore
• Movimento del vassoio
• Posizionamento della telecamera
• Regolazione dell'utensile
• Alimentazione e scarico

Sistemi di cinghie dentate a doppio asse

Una configurazione a doppio asse utilizza solitamente due moduli a nastro paralleli per supportare una struttura mobile più ampia o una trave a portale.

Ciò è comune quando un modulo da solo non può fornire sufficiente stabilità di campata o momento.

Usi tipici

• Sistemi a portale ampio
• Grandi cornici pick-and-place
• Movimentazione pallet
• Movimento lungo della traversa

La sincronizzazione è importante

Se vengono azionati entrambi i lati, i due assi devono rimanere allineati. La sincronizzazione può essere meccanica o elettronica.

Una scarsa sincronizzazione può torcere la traversa e aumentare il carico della guida.

Regola del doppio asse:due moduli robusti non creano automaticamente un buon portale. Parallelismo, sincronizzazione e rigidezza della traversa devono essere progettati insieme.

Moduli cinghia dentata nei sistemi XY

Un sistema XY combina due assi lineari perpendicolari. Un asse trasporta il secondo asse e il carico utile.

I moduli cinghia di distribuzione vengono spesso utilizzati quando il sistema necessita di:

• Viaggi lunghi
• Ad alta velocità
• Carico utile moderato
• Posizionamento bidimensionale veloce

L'asse inferiore deve essere dimensionato per la massa dell'asse superiore, del motore, dei cavi, dell'attrezzatura e del pezzo.

Moduli cinghia dentata nei sistemi XYZ

I sistemi XYZ aggiungono un asse verticale o di terza direzione per creare un movimento cartesiano completo.

Una disposizione comune utilizza moduli cinghia di distribuzione per la corsa lunga X e Y, mentre l'asse Z può utilizzare una vite a ricircolo di sfere o un'altra struttura se è richiesta una migliore tenuta verticale o spinta.

Questo approccio a trasmissione mista è comune perché ciascun asse può essere ottimizzato per il proprio lavoro.

Configurazioni di montaggio orizzontale

L'installazione orizzontale è uno degli orientamenti più comuni per i moduli della cinghia di distribuzione.

Le applicazioni tipiche includono tavoli di trasferimento, movimento a portale e di posizionamento.

I controlli importanti includono:

• Carico utile
• Offset del baricentro
• Momenti di beccheggio, imbardata e rollio
• Accelerazione
• Spaziatura dei supporti

Moduli a cinghia dentata verticale

I moduli della cinghia di distribuzione possono essere utilizzati anche verticalmente, ma il movimento verticale modifica il caso di carico.

Il motore deve funzionare contro la gravità e il sistema deve considerare cosa accade durante la perdita di potenza.

A seconda dell'applicazione, la progettazione può richiedere:

• Freno motore
• Controbilanciamento
• Meccanismo di tenuta meccanico
• Misure anticaduta di sicurezza

Gli assi verticali del nastro devono essere selezionati con attenzione perché il nastro sostiene continuamente il carico sospeso.

Configurazioni montate lateralmente e invertite

Alcune macchine richiedono che il modulo sia installato su un lato o capovolto per risparmiare spazio o ottenere una disposizione specifica degli utensili.

Questi orientamenti possono cambiare:

• Guida la distribuzione del carico
• Momento di carico ammissibile
• Distribuzione del lubrificante
• Comportamento di contaminazione
• Percorso delle portacavi

Utilizzare sempre i dati di carico e momento che corrispondono alla reale direzione di installazione.

La disposizione del motore è un'altra scelta di configurazione

Non sempre il motore deve essere montato in linea con il modulo.

I layout comuni includono:

• Motore in linea
• Motore montato lateralmente
• Disposizione del motore piegata o parallela
• Motore con riduttore

Motore in linea

Semplice e diretto, ma aumenta la lunghezza totale dell'asse.

Motore piegato

Riduce la lunghezza complessiva posizionando il motore accanto al modulo. Ciò è utile nelle macchine compatte ma aggiunge pulegge, cinghie o altri elementi di trasferimento a seconda del design.

La struttura della guida definisce anche il tipo di modulo

La cinghia di distribuzione fornisce la forza motrice, ma la guida lineare trasporta il carico e controlla la geometria del movimento.

I moduli nastro possono utilizzare diversi concetti di guida come:

• Guide lineari a ricircolo
• Sistemi di binari integrati
• Guida a rulli
• Speciali strutture di guida a basso attrito

Il tipo di guida influenza la rigidità, la capacità di carico, la resistenza allo scorrimento, la manutenzione e il costo.

Design wide-body e high-moment

Alcuni moduli nastro utilizzano profili più ampi o una spaziatura guida maggiore per migliorare la resistenza ai carichi momento.

Questi disegni sono utili quando si trasporta:

• Piastre di montaggio di grandi dimensioni
• Pinze sfalsate
• Effetti finali del robot
• Infissi ampi
• Assemblaggi ad asse trasversale

Un modulo wide-body potrebbe essere più appropriato rispetto alla semplice scelta di un motore più pesante se la vera limitazione è la capacità del momento di guida.

Moduli a cinghia a corsa lunga

Uno dei principali vantaggi della trasmissione a cinghia è la sua idoneità per viaggi lunghi.

A differenza delle viti a ricircolo di sfere lunghe, una cinghia non ha bisogno di ruotare come un albero lungo, quindi la velocità critica della vite non è un fattore limitante.

La progettazione a corsa lunga richiede ancora attenzione a:

• Tensione della cinghia
• Allungamento della cintura
• Rigidità del profilo
• Spaziatura dei supporti
• Gestione dei cavi
• Effetti termici

Moduli a cinghia ad alta velocità

I progetti ad alta velocità solitamente combinano una massa in movimento ridotta, un diametro adeguato della puleggia, una corretta tensione della cinghia e un sistema di guida sufficientemente rigido.

La velocità massima da sola non definisce le prestazioni effettive. Accelerazione, decelerazione, assestamento e carico influiscono tutti sul tempo ciclo utile.

Come scegliere tra i tipi di moduli della cinghia di distribuzione

Errori comuni di configurazione

Scegliere la custodia solo dall'apparenza

Un modulo chiuso dovrebbe essere selezionato perché il processo necessita di protezione, non semplicemente perché sembra più pulito.

Utilizzando un modulo dove è necessaria una struttura a doppio asse

Un apparecchio molto ampio può creare grandi momenti. Una disposizione a doppio asse o con guida più ampia può essere più stabile.

Ignorare l'inviluppo del motore

Il motore può interferire con le protezioni, gli assi adiacenti o le porte della macchina anche quando il corpo del modulo è montato.

Montaggio verticale di un asse orizzontale standard senza controllo

L'uso verticale modifica la coppia del motore, i requisiti del freno e il comportamento del carico.

Supponendo che tutti i moduli del nastro abbiano la stessa precisione

Il design della guida, la rigidità della cinghia, la tensione, la rigidità del profilo e la qualità dell'assemblaggio influiscono tutti sulle prestazioni.

Di cosa ha bisogno QRXQ per consigliare una configurazione del modulo cinghia di distribuzione

• Colpo richiesto
• Carico utile e massa degli utensili
• Posizione del baricentro
• Massima velocità e accelerazione
• Montaggio orizzontale, verticale, laterale o invertito
• Requisito di ambiente aperto o protetto
• Struttura ad asse singolo, XY, XYZ o a portale
• Spazio di installazione disponibile
• Preferenza di orientamento del motore
• Ripetibilità richiesta
• Ciclo operativo giornaliero

Il miglior tipo di modulo lineare per cinghia di distribuzione è definito dal layout completo della macchina.La custodia, la larghezza della guida, la disposizione del carrello, la posizione del motore e la direzione di montaggio possono avere la stessa importanza della corsa e della velocità.

QRXQ valuta i progetti dei moduli della cinghia di distribuzione combinando carico applicativo, corsa, prestazioni dinamiche e struttura di installazione, quindi selezionando la configurazione aperta, chiusa, compatta, monoasse o multiasse più adatta.