LES AVANTAGES DE COÛT ET DE MISE EN OEUVRE

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1 LES AVANTAGES DE COÛT ET DE MISE EN OEUVRE DES PORTIQUES MODULAIRES À BASE DE POUTRES ALUMINIUM ET DE GUIDAGE EN V. +33 (0)

2 2 LES AVANTAGES DE COÛT ET DE MISE EN OEUVRE DES PORTIQUES MODULAIRES À BASE DE POUTRES ALUMINIUM ET DE GUIDAGE EN V Le portiques cartésiens XYZ sont, dans de nombreux cas, construits à partir de segments poutres en acier avec des surfaces usinées pour le montage des rails de guidage. Généralement, le mouvement est fourni par un ensemble pignon et crémaillère séparée, fixé sur la poutre. En conséquence, cela nécessite une surface usinée pour fournir la précision requise à l alignement de la crémaillère au système de guidage. Dans de nombreuses applications l intégration de composants modulaires pour les principaux axes, à base de poutres en aluminium et de rails en V, offrent des avantages de conception et de mise en oeuvre conséquents. Cet solution permet également de réduire le coût global du système. Ce Livre Blanc contient des informations sur : Simplification de la conception et installation. Réduction des coûts de maintenance. SYSTÈMES XY / XYZ. SIMPLIFICATION DE LA CONCEPTION ET INSTALLATION Les poutres de structure figurant dans la gamme de produits HDS2 HepcoMotion, fabriquées à partir de profilés extrudés en aluminium à haute résistance sont disponibles en trois tailles. Les poutres HB25 et HB33 sont, généralement, utilisées comme axe principal auto-porteur X ou Y, alors que la HB25C est plutôt employée comme axe Z. Toutes les poutres peuvent être utilisées sur n importe quels axes, le choix dépendra de la charge appliquée et de la flexion recherchée. Système XY avec poutres HB25 boulonnées aux extrémités pour former le châssis de la machine 2

3 3 Un avantage clé de ces poutres réside dans les rainures en T, courant tout le long du profile, qui permettent un positionnement et repositionnement d écrous. Elles servent aussi à la fixation de divers accessoires, capteurs et autres supports. Toutes les poutres peuvent être équipées de rails en Vee, fixés sur la poutre selon vos choix de positions. Pour un montage direct sur la poutre, les quatre angles peuvent être utilisés, sinon il existe des entretoises standard permettant la fixation des rails via les rainures en T. Ceci est particulièrement intéressant lorsque l'encombrement doit être réduit. Quand un entraînement à crémaillère est retenu, tous les rails en V peuvent être proposés avec une crémaillère taillée directement dans celui-ci, garantissant un très bon alignement par rapport aux V des guidages. Non seulement cela élimine la nécessité d aligner une crémaillère séparée, mais cela simplifie également la conception du chariot qui reçoit les galets en V et le réducteur. Les portiques XYZ nécessitent généralement deux axes devant être installés en parallèle. Pour simplifier ce processus, des roulements en V seront utilisés sur l axe maître et des galets de cames (et rails plats) sur l axe esclave. Cela simplifie l installation des deux poutres en parallèle, une compliance axiale a été introduite. 3

4 4 La poutre auto-porteuse Y sera déplacée grâce à deux crémaillères synchronisées. L utilisation d une crémaillère taillée directement dans le rail plat, simplifie encore une fois le montage, comparé à l utilisation d une crémaillère séparée. De plus l arbre de synchronisation et ses accouplements assureront rigidité et fluidité de mouvement. SYSTÈMES XZ Certains des problèmes de conception et d'installation rencontrés sur les portiques XYZ ne concernent pas les portiques XZ. Alors que l entraînement par crémaillère est adapté aux courses les plus longues, les applications courtes et dynamiques seront généralement mieux servies par une courroie. Les chariots des systèmes XZ sont d une seule pièce commune, avec une longueur, position des galets et réducteur, conçue pour s adapter à l application. Cela en réduit le coût, et offre l'avantage supplémentaire de positionner les éléments clés pour une maintenance rapide et facilité. Les chariots peuvent aller jusqu à des longueurs de 2 mètres, permettant le montage de 2 axes Z sur le même chariot. Exemple d un chariot commun XZ utilisant HB25 pour l'axe X et HB25C pour Z. 4

5 5 ALLONGEMENT DES AXES X Une tendance récurrente des utilisateurs tient à vouloir allonger le portique après plusieurs années d exploitation. La nécessité d'augmenter la production exige une évolution des systèmes existants, et plutôt que d'investir dans un portique supplémentaire la préférence va souvent vers une extension quand cela est possible. Cela peut être problématique si la conception existante n'offre pas la modularité nécessaire permettant d abouter facilement la poutre existante X avec un segment de poutre (avec ses rails) supplémentaires. Les poutres HB25 et HB33, de la gamme HDS2, sont fournies en 6 mètres de long et ont la possibilité de s abouter avec des poutres supplémentaires à l'aide de plaques de jonction interne. Poutres HB33 aboutées avec plaques de jonction internes. Cette photo montre la jonction de poutre et de ses rails ( 4 trous supplémentaires de part et d autre de la jonction des rails) 5

6 6 Le lot dans lequel le rail en V initial a été produit étant identifié, des rails peuvent lui être aboutés, tout en s assurant que leur jonction soit bien décalée de la jonction de la poutre. L aboutage des rails avec crémaillère est réalisé de la même manière, en s assurant que la jonction tombe au fond d une dent. Pour un résultat optimum, il est habituel de retourner en usine les rails de l extrémité concernée par l aboutage pour traitement. Un appairage permettra de fournir une extension de poutre de 6 mètres, ou toute autre longueur souhaitée, pouvant se fixer aisément pour augmenter la course du portique. Des axes Z supplémentaires peuvent si nécessaire être engagés et ajustés en utilisant l excentrique des galets pour atteindre un fonctionnement optimum sur toute la longueur du portique. SYSTÈMES À COURROIES Alors que les axes X entraînés par crémaillère sont souvent la solution par défaut dans les applications à grande course, la HDLS entraînée par courroie développée à partir de composants HDS2 fait un axe idéal pour des vitesses plus élevées et des courses plus courtes. Système composé de 2 x HDLS en parallèle et un Y transversal Toute réduction des masses mobiles, en n ayant pas à inclure le moteur / réducteur dans la charge utile déplacée contribuera à une augmentation de la durée de vie du système. Cela est particulièrement applicable lorsqu il ya beaucoup d arrêts et démarrages sur une courte distance. Les systèmes HDLS entraînés par courroie sont généralement économiques jusqu'à 6/8 mètres. RÉDUIRE LES COÛTS DE MAINTENANCE Pour une efficacité maximale, toutes les installations de mécanique doivent durer avec des coûts de maintenance réduits. Les conditions environnementales peuvent jouer un rôle primordial dans les pannes et le 6

7 7 remplacement prématuré des composants, spécialement des guidages linéaires. Non seulement le guidage linéaire doit fournir rigidité et précision suffisantes pour que les opérations puissent être effectuées, mais doit souvent supporter la pollution des processus associés. Les systèmes à haute vitesse et taux d utilisation élevé conditionnent la durée de vie et les clients doivent souvent accepter de remplacer régulièrement des composants. Ce ne sera pas nécessairement le cas, si certains critères de sélection et de conception sont remplis. Le dimensionnement des systèmes linéaires est essentiel, il se peut que deux rails de taille 35 à recirculation de billes offrent une capacité de charge suffisante, en théorie. Cependant, la vitesse, les conditions hostiles et les cycles d'usage élevés peuvent facilement provoquer un rapide grippage si la saleté pénètre dans les patins guides. Les galets en V utilisés avec les rails en V, sont proposés dans des diamètres allant de 64mm à 150mm, permettant de répondre au cahier des charges sans risque de panne. Dans de nombreuses installations, les systèmes en V se sont révélés être le meilleur choix pour applications de hautes cadences, ou en conditions hostiles. La durée de vie du système, généralement calculée en kilomètres, définie l échéance à laquelle le premier roulement devra être remplacé, dans le cas d une piste de roulement convenablement lubrifiée. Cette durée de vie, définissant la défaillance du premier galet, n interviendra pas avant plusieurs milliers de km. Lorsqu une maintenance est nécessaire, le processus de remplacement doit être simple et ne pas engendrer un arrêt de production trop long. Tous les roulements montés sur les chariots HDS2 roulants sont de type amovible et peuvent être démontés du chariot sans avoir à retirer le chariot de ses rails. Cela signifie que l'ensemble du processus est très rapide et peut être réalisé avec un minimum de temps d'arrêt. Si les pistes de roulement sont lubrifiées, il n est pas nécessaire de remplacer les rails. Les systèmes de guidage à recirculation de billes n offrent pas cette possibilité, et dans de nombreux cas, il faudra remplacer l'ensemble du système de guidage, les patins et les rails. Ce n est pas un processus simple et contraint l utilisateur à devoir ré-aligner les rails sur les poutres, souvent à la hauteur du plafond. Pour les longs portiques, il est facile de perdre deux jours de production supposant que l'utilisateur a en stock les rails et les patins nécessaires. 7

8 8 Pour optimiser la durée de vie des guidages en V, des systèmes de lubrification automatiques pour le guidage et la crémaillère sont couramment utilisés dans les portiques HepcoMotion. L apport de lubrifiant est généralement géré par des cartouches appliquant des quantités mesurées à la fois au pignon et sur les pistes de roulement des galets en V. Pour les applications à faible cadence, il est possible de charger manuellement de lubrifiant les boîtiers de graissage et de l appliquer directement sur la crémaillère. Une vérification périodique sera nécessaire pour s assurer qu une lubrification suffisante est présente. Bien que les guidages en V ne nécessitent qu une toute petite quantité de lubrifiant pour être efficace. Axes X et Y équipés de cartouches de lubrification Dans beaucoup de conditions hostiles, il est acceptable de fonctionner uniquement avec des boîtiers de graissage à faible entretien pour protèger les galets et d'utiliser les options de lubrification. Pour des conditions particulièrement hostiles, avec une exposition fréquente à la poussière abrasive, il est toutefois possible de couvrir complètement les axes d'un soufflet comme indiqué ci-dessous. 8

9 9 RÉSUMÉ La modularité des poutres aluminium est évidente pour leur facilité de mise en oeuvre, surtout lorsque des ajustements sont nécessaires pour obtenir le bon fonctionnement. L'avantage supplémentaire d'être en mesure d'allonger une poutre (et ses rails) X est de plus en plus considéré comme une raison principale pour laquelle les structures aluminium sont devenues si populaires. Alors que les poutres acier offrent clairement une rigidité supérieure, il est essentiel que la poutre garantie un niveau élevé de rectitude sur toute sa longueur. Les guidages à recirculation de billes montés sur une poutre, comme la solution de guidage ne sera pas du tout tolérante aux défauts de planéité ou de rectitude. Les surfaces de fixation doivent toujours être usinées. La plus grande compliance obtenue dans les assemblages à l aide de poutres en aluminium équipées de rails en V et de rails plats permet d accepter des défauts mineurs sans appliquer des efforts de fonctionnement supplémentaires aux systèmes linéaires. Qu elles soient en aluminium ou en acier, les poutres ont chacune plusieurs qualités à offrir pour une application donnée. C est bien souvent la crainte d'un défaut de maintenance dans les usines de certains endroits du monde qui pousse les concepteurs à penser aussi bien à la nécessité d'éliminer les risques que de répondre aux exigences opérationnelles. À cette fin, les guidages en V et poutres aluminium affichent de bons résultats en raison de leur faible entretien et de leur flexibilité de conception. 9