Les actionneurs à courroie en robotique : Meilleures applications, avantages et limites

Les systèmes d'actionneurs à courroie sont courants en robotique pour assurer des mouvements linéaires rapides, fluides et précis. Ces actionneurs transforment le mouvement de rotation d'un moteur en mouvement linéaire par l'intermédiaire d'un système de courroies et de poulies. En raison de leur vitesse élevée, de leur longue course et de leur coût relativement faible, les actionneurs à courroie constituent un choix courant dans les domaines de l'automatisation et de la robotique, qui mettent l'accent sur l'efficacité et la flexibilité.

Dans la robotique moderne, la commande de mouvement est l'un des principaux facteurs de succès de l'automatisation.

Dans la robotique moderne, le contrôle des mouvements est l'un des domaines les plus critiques. Qu'il s'agisse de robots de prélèvement et de placement, de portiques ou de robots d'inspection, le type d'actionneur utilisé a un impact direct sur les performances du système. Un système d'actionneur linéaire à courroie est généralement préféré dans les applications qui requièrent une forte accélération, une précision modérée et des courses importantes. Comme tout autre système mécanique (ou physique), un système à entraînement par courroie présente des avantages et des inconvénients.

Qu'est-ce qu'un actionneur à courroie et comment fonctionne-t-il ?

Dans le cas d'un actionneur à courroie, le moteur est couplé à un système de poulies qui propulse une courroie renforcée. La courroie est couplée à un chariot qui se déplace le long d'un guide linéaire. Lorsque le moteur tourne, la courroie se déplace, traduisant ainsi le mouvement rotatif en mouvement linéaire.

Cet arrangement est généralement connu sous le nom d'actionneur linéaire à courroie, et il est le plus adapté aux applications qui impliquent un mouvement rapide sur une longue distance. Contrairement aux systèmes à vis à billes, qui utilisent un contact mécanique sous la forme d'un filetage, les systèmes à courroie utilisent des courroies tendues renforcées par de l'acier.

Les principaux composants de ce système sont les suivants

• Moteur électrique (servomoteur ou moteur pas à pas)

• Poulie d'entraînement et poulie de renvoi

• Courroie dentée renforcée

• Rails de guidage linéaires

• Chariot mobile

Le système est bien adapté aux applications robotiques qui exigent des performances dynamiques en raison de sa légèreté et de sa faible inertie.

Les meilleurs cas d'utilisation des actionneurs à courroie en robotique

L'actionneur à courroie trouve sa plus grande utilisation dans la robotique, où la vitesse et une distance de déplacement plus longue sont plus importantes qu'une haute précision. Les actionneurs à courroie sont souvent associés à des robots cartésiens, des robots portiques et des lignes d'assemblage automatisées.

L'une des utilisations les plus courantes des actionneurs à courroie est celle des robots "pick-and-place". Dans ces robots, des mouvements rapides de va-et-vient sont nécessaires pour augmenter la productivité. Un système d'actionneurs à courroie permet aux robots de se déplacer rapidement d'une position à l'autre avec une précision de positionnement acceptable. L'efficacité et la productivité s'en trouvent accrues.

Parmi les autres utilisations courantes des actionneurs à courroie dans les robots, on peut citer

• Robots d'emballage et de tri

• Robots de manutention et de transfert

• Robots à 3 axes et robots portiques

• Robots d'inspection automatisés

• Robots d'impression 3D et robots CNC légers

Comme l'actionneur linéaire à courroie offre une plus grande longueur de course sans augmenter le coût, il est préféré dans l'assemblage robotique de grand format. En outre, il est plus facile à entretenir que le système d'entraînement mécanique.

Avantages des actionneurs à courroie en robotique

1. Les spécifications de performance des systèmes robotiques varient en fonction des besoins de l'application. L'actionneur à courroie présente plusieurs avantages qui permettent de l'utiliser dans les systèmes d'automatisation.

2. Tout d'abord, la vitesse et l'accélération sont des avantages significatifs. Les systèmes à courroie ont une faible inertie, ce qui permet des changements de direction rapides avec un minimum de vibrations. Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour les robots industriels collaboratifs et à action rapide.

3. Deuxièmement, il s'agit d'un système rentable. Par rapport aux vis à billes ou aux moteurs linéaires, un actionneur linéaire à courroie est moins coûteux à produire et à entretenir. Cet aspect est très important pour les systèmes robotiques évolutifs, qui nécessitent plusieurs axes.

4. Autres avantages

• Grandes plages de mouvement avec des conceptions simples

• Absence de bruit par rapport aux systèmes à entraînement par chaîne

• Conception légère

• Compatibilité avec les systèmes robotiques modulaires

Un système de mouvement linéaire robotisé est un très bon compromis entre coût et performance s'il est utilisé dans un domaine qui ne nécessite pas une précision de l'ordre du micron.

Limites des actionneurs à courroie

Cependant, l'actionneur à courroie n'est pas toujours le meilleur choix pour toutes les tâches robotiques. L'une des principales raisons est la précision du positionnement dans les applications à forte charge. En effet, la courroie peut s'étirer légèrement lorsqu'elle est sous tension, ce qui ne permet pas d'obtenir le même niveau de précision que les vis à billes ou les moteurs linéaires.

Avec le temps, la courroie peut également s'user, ce qui peut affecter la précision du positionnement. Dans les applications à forte charge ou à force élevée, la courroie peut également s'étirer en raison de l'élongation. Pour les applications qui exigent une grande précision des robots, comme la fabrication de semi-conducteurs, d'autres types d'actionneurs peuvent offrir des performances supérieures.

Les inconvénients d'un actionneur à courroie sont les suivants :

• Manque de précision dans les systèmes à forte charge

• étirement de la courroie avec le temps

• La rigidité est plus faible que celle des actionneurs à vis.

• Il n'est pas recommandé pour les applications impliquant des forces élevées.

En outre, les conditions environnementales telles que les températures élevées, la poussière ou les produits chimiques peuvent avoir un impact sur la durée de vie de la courroie si elle n'est pas protégée. Lors du choix d'un actionneur linéaire à courroie, l'ingénieur doit tenir compte des conditions de travail.

Quand choisir un actionneur à courroie ?

Le choix de l'actionneur approprié dépend des critères de performance. Un actionneur à courroie est idéal dans les cas suivants

• des vitesses et des accélérations élevées sont nécessaires

• De grandes longueurs de course sont importantes

• Des tolérances de précision moyennes sont autorisées

• Le coût de l'actionneur est important

• Les charges peuvent être légères ou modérées, ou modérées ou plus lourdes.

Cependant, si vous avez besoin d'un fonctionnement de précision très rapide, ou si vous avez besoin de charges extrêmement lourdes, les types d'actionneurs à vis (ou les entraînements directs) sont préférables.

Un système d'actionneur linéaire à entraînement par courroie est plus approprié pour l'automatisation des entrepôts, les robots d'emballage et les robots d'assemblage industriels légers. Sa capacité à fournir des mouvements réguliers à grande vitesse en fait un candidat idéal pour les applications robotiques dynamiques.

Conclusion

L'actionneur à courroie est une solution extrêmement efficace pour la robotique qui nécessite des vitesses élevées, de longues courses et un bon rapport coût-efficacité. Bien qu'un actionneur linéaire à courroie n'offre peut-être pas la rigidité requise pour les applications lourdes ou d'ultra-précision, il offre certainement d'excellentes performances dans les applications d'automatisation dynamiques où la flexibilité et la rapidité de mouvement sont de la plus haute importance. Un système d'actionneur linéaire à entraînement par courroie peut considérablement améliorer la productivité et l'efficacité.

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