Résolution des défaillances des paliers linéaires dans les robots cartésiens à grande vitesse : la mise à niveau du séparateur en acier
Date : Novembre 2023 | Catégorie : Étude de cas d'ingénierie et d'application | Temps de lecture : 3 minutes
Résumé
- Application : Axe Z vertical sur les robots de prélèvement à servocommande (moulage par injection).
- Le composant : Type à bride Palier linéaire (Modèle : LMK25LUU).
- La défaillance : Bris catastrophique du séparateur standard en résine (nylon).
- Notre solution : Mise à niveau vers des Paliers linéaires à séparateur en acier (remplacement direct).
- Résultat : Intervalle de maintenance prolongé de 3 mois à 14 mois.
Le défi : défaillances de paliers « mystérieuses » sur l'axe Z
Un fabricant de composants en plastique automobiles a contacté notre équipe d'ingénierie au sujet d'un problème de maintenance critique. Sa chaîne de production utilise 50 unités de Robots cartésiens à grande vitesse (Sprue Pickers) fonctionnant 24 h/24 et 7 j/7.
Les responsables de la maintenance ont signalé que les Paliers linéaires sur les bras verticaux (axe Z) se bloquaient fréquemment.
- Le symptôme : Les billes du palier se coinçaient, ce qui entraînait une surcharge et une alarme des servomoteurs.
- L'énigme : Les arbres en acier trempé ne présentaient aucun signe d'usure et le calendrier de lubrification était strictement respecté. Pourtant, les paliers tombaient en panne toutes les 8 à 12 semaines.
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Analyse technique des défaillances
Après avoir disséqué les échantillons défaillants de LMK25LUU dans notre laboratoire d'usine, la cause première est apparue immédiatement.
Le problème ne venait pas des billes d'acier ou du manchon extérieur, mais du Séparateur en résine (cage en nylon).
Dans l'automatisation standard, les séparateurs en nylon sont excellents pour un fonctionnement souple et silencieux. Cependant, cette application spécifique présentait un « scénario du pire » pour le nylon :
- Forte accélération : Le robot fonctionne à 2,5 m/s avec une décélération rapide (environ 2 G).
- Impact de l'inertie : Lorsque le bras vertical s'arrête brusquement pour saisir une pièce, les billes internes exercent une inertie importante vers le bas, frappant contre l'extrémité du séparateur.
- Résultat : La cage en nylon standard, incapable de résister à cette Fatigue due aux chocs répétitive, s'est finalement brisée. Les débris plastiques ont ensuite bloqué les pistes à billes.
Note de l'ingénieur : Les paliers linéaires « de qualité marché » standard utilisent généralement des cages en POM (polyacétal). Bien qu'elles soient rentables, elles sont structurellement insuffisantes pour les fortes forces G générées par les systèmes à servocommande modernes.
La solution : mise à niveau des matériaux, pas de refonte
Le client craignait de devoir repenser la bride du robot ou de passer à des guides linéaires coûteux. Nous avons proposé une solution plus simple et plus rentable : Une mise à niveau des matériaux.
Nous avons fourni nos Paliers linéaires de la série « Heavy Duty » (Modèle : LMK25LUU-Steel).
- Mise à niveau clé : Nous avons remplacé la cage en nylon standard par un Séparateur en acier allié à faible teneur en carbone.
- Intégrité structurelle : La cage en acier est rivetée et rigide. Elle est conçue pour résister aux charges de choc et aux vibrations inhérentes aux mouvements verticaux à servocommande.
- Compatibilité directe : Les dimensions externes restent identiques à celles de la série ISO LMK standard. Le client a pu remplacer les pièces immédiatement sans modifier la machine.
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Comparaison : standard contre Heavy Duty
| Caractéristique |
Palier linéaire standard |
Notre solution de séparateur en acier |
| Référence du modèle |
LMK25LUU (Standard) |
LMK25LUU-GA (Acier) |
| Matériau du séparateur |
Résine / Nylon |
Acier allié |
| Résistance aux chocs |
Faible (sujet aux fissures) |
Élevée (résistant aux chocs) |
| Température maximale |
80 °C |
150 °C |
| Limite du matériau de la cage |
Ramollit à >80 °C |
Stable jusqu'à 300 °C-400°C |
| Meilleure application |
Imprimantes 3D, portes coulissantes |
Servorobots, presse, moulage sous pression |
Les résultats (données sur le terrain sur 12 mois)
Le client a installé nos paliers à séparateur en acier sur 5 machines pilotes. Les résultats après un an ont été définitifs :
- Longévité : La durée de vie moyenne est passée de 3 mois à plus de 14 mois.
- Fiabilité : Zéro cas de bris de cage ou de défaillance « soudaine ».
- Économies de coûts : Bien que le prix unitaire du palier à séparateur en acier soit légèrement plus élevé, la réduction des coûts d'immobilisation a permis au client d'économiser environ 15 000 $ par an sur l'ensemble de la chaîne de production.
Conclusion
Tous les paliers linéaires ne sont pas créés égaux.
Si votre équipement d'automatisation utilise des servomoteurs à grande vitesse ou fonctionne dans des configurations verticales (axe Z), les paliers à cage en nylon standard peuvent être le maillon faible de votre chaîne de production.
En tant que fabricant direct, nous proposons des solutions spécialisées que les sociétés commerciales négligent souvent.