Tipos de módulos lineares de correia dentada: configurações e projetos

Correia de distribuiçãomódulos linearessão frequentemente agrupados como uma categoria de produto, mas as suas estruturas reais podem ser muito diferentes. Um eixo de correia aberto para transferência de curso longo, um módulo totalmente fechado para automação empoeirada, um estágio de correia compacto para espaço limitado da máquina e um sistema de pórtico de eixo duplo podem usar correias dentadas enquanto atendem a requisitos mecânicos completamente diferentes.

Entendendo os principaistipos de módulos lineares de correia dentadaajuda os engenheiros a comparar mais do que apenas curso e velocidade. O estilo do gabinete, a disposição das guias, a estrutura do carro, o caminho da correia, a localização do motor e a orientação de montagem afetam a rigidez, a resistência à contaminação, o acesso para manutenção e a integração do sistema.

Este guia explica os mais comunsmódulo de correia dentadaconfigurações e mostra como combinar cada design com a aplicação.

Módulos lineares de correia dentada podem ser classificados de diversas maneiras

Não existe um sistema único de classificação universal. Na prática, os módulos lineares acionados por correia são geralmente comparados a partir de várias dimensões estruturais ao mesmo tempo:

• Construção aberta ou fechada
• Arranjo de eixo único ou eixo duplo
• Design de corpo padrão ou compacto
• Configuração de carro único ou de vários carros
• Posição do motor e disposição do roteamento da correia
• Montagem horizontal, vertical, lateral ou invertida
• Montagem cartesiana de módulo único ou multieixo

Princípio de seleção:“módulo de correia dentada” descreve o método de transmissão. O gabinete, a estrutura guia e a configuração do sistema ainda precisam ser selecionados separadamente.

Módulos lineares de correia dentada aberta

Um módulo de esteira aberto deixa mais acessível a área interna da esteira ou da guia. A estrutura é relativamente simples e muitas vezes mais fácil de inspecionar e manter.

As vantagens típicas incluem:

• Layout mecânico simples
• Inspeção visual fácil
• Acesso conveniente para manutenção
• Custo potencialmente mais baixo
• Boa adequação para ambientes de fábrica limpos e controlados

Onde os módulos abertos funcionam bem

Projetos abertos costumam ser adequados para transferência geral, seleção e colocação, posicionamento de acessórios e células de automação onde poeira, cavacos e líquidos são limitados.

Limitação principal

A correia exposta e a área da guia podem ser mais vulneráveis ​​à contaminação. Poeira fina, partículas metálicas, fibras ou detritos do processo podem reduzir a vida útil da correia e da guia se entrarem no caminho do movimento.

Módulos lineares de correia dentada fechados

Um módulo fechado ou coberto adiciona tiras de proteção, tampas superiores ou invólucros integrados ao redor da correia e do mecanismo de guia.

O objetivo principal não é apenas a aparência. O invólucro pode ajudar a reduzir a exposição direta à contaminação e manter os componentes móveis separados do processo circundante.

Benefícios comuns

• Maior proteção contra poeira e detritos
• Aparência externa mais limpa
• Contato acidental reduzido com peças móveis internas
• Melhor adequação para ambientes de produção com contaminação atmosférica
• Integração mais controlada de cabos e sensores

Compensações

Estruturas fechadas podem ser de manutenção mais complexa. Tampas, tiras de vedação e pontos de acesso adicionam componentes que podem exigir inspeção ao longo do tempo.

Importante:um módulo fechado não é automaticamente à prova de poeira, à prova d'água ou classificado como sala limpa. O nível de proteção final depende do projeto real da vedação e do ambiente da máquina.

Módulos de correia abertos vs fechados

Módulos de correia dentada de perfil padrão

Os módulos de esteira de perfil padrão utilizam uma viga ou carcaça de alumínio relativamente convencional com guias lineares integradas e um carro móvel.

Eles são projetados como eixos de uso geral e podem abranger uma ampla gama de tarefas de automação.

As aplicações típicas incluem:

• Transferência de material
• Escolha e coloque
• Equipamentos de embalagem
• Linhas de montagem
• Dispositivos de inspeção
• Sistemas cartesianos

Módulos compactos de correia dentada

Projetos compactos reduzem a altura geral do módulo, a largura ou o envelope do motor para caber em máquinas menores.

Eles são úteis quando o espaço de instalação é mais restritivo que a capacidade de carga útil.

Onde designs compactos são úteis

• Equipamento eletrônico 3C
• Automação de área de trabalho
• Sistemas de inspeção
• Pequenas unidades pick-and-place
• Equipamento com espaçamento estreito entre eixos

O que a compactação pode mudar

Um corpo menor pode ter menos seção estrutural, menor espaçamento entre guias ou espaço reduzido para rolamentos e correias maiores. O projeto deve, portanto, ainda ser verificado quanto ao momento de carga, rigidez e acesso de serviço.

Módulos de correia dentada de carro único

A configuração mais comum utiliza um carro móvel em um módulo linear.

Isto é adequado quando uma ferramenta, acessório ou carga deve se mover ao longo do eixo.

As vantagens incluem:

• Cálculo de carga simples
• Roteamento de cabos simples
• Interface de transporte padronizada
• Fácil integração com sistemas XY ou XYZ

Módulos de esteira com vários transportadores

Alguns estágios de correia utilizam dois ou mais carros no mesmo eixo.

Dependendo do projeto, os carros podem ser ligados mecanicamente, posicionados de forma independente através de acionamentos separados ou usados ​​para suportar um acessório amplo.

Por que usar vários carros?

• Suporta uma carga longa ou larga
• Aumentar a resistência a cargas momentâneas
• Carregue dois acessórios em uma viga
• Crie mecanismos de manipulação sincronizados

O comportamento exato depende muito do roteamento da correia e do projeto do acionamento; portanto, a relação mecânica entre os carros deve ser confirmada antes do projeto do sistema.

Módulos de correia dentada de eixo único

Um módulo de eixo único fornece um grau de liberdade linear. É o elemento básico para transferência, posicionamento e ajuste da máquina.

Os usos típicos incluem:

• Transferência do lado do transportador
• Movimento da bandeja
• Posicionamento da câmera
• Ajuste de ferramenta
• Alimentação e descarregamento

Sistemas de correia dentada de eixo duplo

Uma configuração de eixo duplo geralmente usa dois módulos de correia paralelos para suportar uma estrutura móvel mais ampla ou viga de pórtico.

Isto é comum quando um módulo sozinho não consegue fornecer estabilidade de vão ou momento suficiente.

Usos típicos

• Sistemas de pórtico amplo
• Grandes molduras pick-and-place
• Manuseio de paletes
• Movimento longo da viga cruzada

A sincronização é importante

Se ambos os lados forem acionados, os dois eixos deverão permanecer alinhados. A sincronização pode ser mecânica ou eletrônica.

A sincronização deficiente pode torcer a viga transversal e aumentar a carga da guia.

Regra do eixo duplo:dois módulos fortes não criam automaticamente um bom pórtico. O paralelismo, a sincronização e a rigidez da viga devem ser projetados em conjunto.

Módulos de correia dentada em sistemas XY

Um sistema XY combina dois eixos lineares perpendiculares. Um eixo carrega o segundo eixo e a carga útil.

Os módulos de correia dentada são frequentemente usados ​​quando o sistema precisa de:

• Viagem longa
• Alta velocidade
• Carga útil moderada
• Posicionamento bidimensional rápido

O eixo inferior deve ser dimensionado para a massa do eixo superior, motor, cabos, ferramentas e peça de trabalho.

Módulos de correia dentada em sistemas XYZ

Os sistemas XYZ adicionam um eixo vertical ou de terceira direção para criar movimento cartesiano completo.

Um arranjo comum usa módulos de correia dentada para o longo curso X e Y, enquanto o eixo Z pode usar um parafuso esférico ou outra estrutura se for necessária uma melhor fixação ou impulso vertical.

Essa abordagem de acionamento misto é comum porque cada eixo pode ser otimizado para seu próprio trabalho.

Configurações de montagem horizontal

A instalação horizontal é uma das orientações mais comuns para módulos de correia dentada.

As aplicações típicas incluem transferência, movimento de pórtico e mesas de posicionamento.

Verificações importantes incluem:

• Carga útil
• Deslocamento do centro de gravidade
• Momentos de lançar, guinar e rolar
• Aceleração
• Espaçamento de suporte

Módulos verticais de correia dentada

Os módulos de correia dentada também podem ser usados ​​verticalmente, mas o movimento vertical altera o caso de carga.

O motor deve funcionar contra a gravidade e o sistema deve considerar o que acontece durante a perda de potência.

Dependendo da aplicação, o projeto pode exigir:

• Freio do motor
• Contrabalançar
• Mecanismo de retenção mecânica
• Medidas anti-queda com classificação de segurança

Os eixos verticais da correia devem ser selecionados cuidadosamente porque a correia suporta continuamente a carga suspensa.

Configurações montadas lateralmente e invertidas

Algumas máquinas exigem que o módulo seja instalado de lado ou de cabeça para baixo para economizar espaço ou obter um arranjo de ferramentas específico.

Essas orientações podem mudar:

• Distribuição de carga guia
• Carga de momento admissível
• Distribuição de lubrificantes
• Comportamento de contaminação
• Roteamento de operadora de cabo

Utilize sempre dados de carga e momento que correspondam à direção real da instalação.

A disposição do motor é outra opção de configuração

O motor nem sempre precisa ser montado alinhado com o módulo.

Layouts comuns incluem:

• Motor em linha
• Motor montado lateralmente
• Arranjo de motor dobrado ou paralelo
• Motor com caixa de velocidades

Motor em linha

Simples e direto, mas aumenta o comprimento total do eixo.

Motor dobrado

Reduz o comprimento total colocando o motor ao lado do módulo. Isto é útil em máquinas compactas, mas adiciona polias, correias ou outros elementos de transferência dependendo do projeto.

A estrutura do guia também define o tipo de módulo

A correia dentada fornece força motriz, mas a guia linear carrega a carga e controla a geometria do movimento.

Os módulos de esteira podem usar diferentes conceitos de guia, como:

• Trilhos lineares recirculantes
• Sistemas de trilhos integrados
• Orientação baseada em rolo
• Estruturas especiais de guia de baixo atrito

O tipo de guia influencia a rigidez, capacidade de carga, resistência ao funcionamento, manutenção e custo.

Designs de corpo largo e de alto momento

Alguns módulos de correia utilizam perfis mais largos ou espaçamento de guia maior para melhorar a resistência às cargas momentâneas.

Esses designs são úteis ao transportar:

• Grandes placas de montagem
• Garras de deslocamento
• Efetores finais do robô
• Luminárias amplas
• Montagens de eixo cruzado

Um módulo de corpo largo pode ser mais apropriado do que simplesmente escolher um motor mais pesado se a limitação real for a capacidade do momento guia.

Módulos de correia de longo curso

Uma das principais vantagens do acionamento por correia é sua adequação para viagens longas.

Ao contrário dos fusos de esferas longos, uma correia não precisa girar como um eixo longo, portanto a velocidade crítica do fuso não é o fator limitante.

O design de curso longo ainda requer atenção para:

• Tensão da correia
• Alongamento do cinto
• Rigidez do perfil
• Espaçamento de suporte
• Gerenciamento de cabos
• Efeitos térmicos

Módulos de correia de alta velocidade

Projetos de alta velocidade geralmente combinam baixa massa móvel, diâmetro de polia adequado, tensão correta da correia e um sistema de guia suficientemente rígido.

A velocidade máxima por si só não define o desempenho real. Aceleração, desaceleração, acomodação e carga influenciam o tempo útil do ciclo.

Como escolher entre tipos de módulos de correia dentada

Erros comuns de configuração

Escolhendo o gabinete apenas pela aparência

Um módulo fechado deve ser selecionado porque o processo precisa de proteção, e não simplesmente porque parece mais limpo.

Usando um módulo onde uma estrutura de eixo duplo é necessária

Uma luminária muito ampla pode criar grandes momentos. Um arranjo de guia de eixo duplo ou mais largo pode ser mais estável.

Ignorando o envelope do motor

O motor pode interferir na proteção, nos eixos adjacentes ou nas portas da máquina, mesmo quando o corpo do módulo se ajusta.

Montar um eixo horizontal padrão verticalmente sem verificação

O uso vertical altera o torque do motor, os requisitos do freio e o comportamento da carga.

Supondo que todos os módulos da correia tenham a mesma precisão

O design da guia, a rigidez da correia, a tensão, a rigidez do perfil e a qualidade da montagem afetam o desempenho.

O que QRXQ precisa para recomendar uma configuração de módulo de correia dentada

• Curso necessário
• Carga útil e massa de ferramentas
• Posição do centro de gravidade
• Velocidade e aceleração máximas
• Montagem horizontal, vertical, lateral ou invertida
• Requisito de ambiente aberto ou protegido
• Estrutura de eixo único, XY, XYZ ou pórtico
• Espaço de instalação disponível
• Preferência de orientação motora
• Repetibilidade necessária
• Ciclo operacional diário

O melhor tipo de módulo linear de correia dentada é definido pelo layout completo da máquina.O gabinete, a largura da guia, a disposição do carro, a localização do motor e a direção de montagem podem ser tão importantes quanto o curso e a velocidade.

QRXQ avalia projetos de módulos de correia dentada combinando carga de aplicação, deslocamento, desempenho dinâmico e estrutura de instalação e, em seguida, selecionando a configuração aberta, fechada, compacta, de eixo único ou multieixo mais adequada.