La charge maximale convoyeur aérien par balancelle s'obtient en additionnant trois masses : la pièce, le chariot ou la balancelle à vide et la part de chaîne supportée.
Charge par balancelle = poids de la pièce + poids à vide du chariot + fraction de l'élément tracteur
Les classes de charge lourde encadrent les vitesses admissibles et les capacités.
Sommaire
- Quelles données d'entrée rassembler avant de dimensionner un convoyeur aérien ?
- Comment calculer la charge utile et la charge par attache ?
- Quelle vitesse et quelle cadence retenir pour un convoyeur aérien ?
- Comment dimensionner la chaîne de traction d'un convoyeur aérien ?
- Comment calculer la puissance moteur d'un convoyeur aérien ?
- Comment dimensionner les courbes, pentes et aiguillages du tracé ?
- Comment calculer la longueur d'une zone d'accumulation de convoyeur aérien ?
- Quelles normes et mesures de sécurité appliquer au dimensionnement ?
- Quelles sont les questions fréquentes sur le dimensionnement d'un convoyeur aérien ?
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Sommaire
- Quelles données d'entrée rassembler avant de dimensionner un convoyeur aérien ?
- Comment calculer la charge utile et la charge par attache ?
- Quelle vitesse et quelle cadence retenir pour un convoyeur aérien ?
- Comment dimensionner la chaîne de traction d'un convoyeur aérien ?
- Comment calculer la puissance moteur d'un convoyeur aérien ?
- Comment dimensionner les courbes, pentes et aiguillages du tracé ?
- Comment calculer la longueur d'une zone d'accumulation de convoyeur aérien ?
- Quelles normes et mesures de sécurité appliquer au dimensionnement ?
- Quelles sont les questions fréquentes sur le dimensionnement d'un convoyeur aérien ?
Temps de lecture estimé : 8min
💡 L'essentiel à retenir :
- Le dimensionnement convoyeur aérien commence par la charge totale en mouvement, pas seulement par la charge utile nominale.
- La charge maximale convoyeur aérien atteint 3 500 kg en standard et 7,5 t en solution spéciale.
- Une unité motrice de 0,37 à 0,5 kW entraîne une ligne droite de 25 à 30 m.
- La vitesse recommandée diminue avec la charge : 1,3 m/s jusqu'à 30 kg et 0,5 m/s entre 150 et 2 000 kg.
- Un aiguillage accepte 1 000 kg par essieu et se franchit à 30 m/min maximum.
- La zone d'accumulation se calcule avec N = Q × T × K puis L = N × P, avec K entre 1,1 et 1,25.
Un sous-dimensionnement provoque des arrêts, des surchauffes et une usure accélérée. Un surdimensionnement augmente le coût d'investissement et la consommation énergétique. Le dimensionnement d'un convoyeur aérien repose sur des calculs enchaînés : charge par balancelle, vitesse, chaîne, puissance moteur et tracé. Le dimensionnement convoyeur aérien longueur charge relie la charge par attache à la longueur développée du circuit et au nombre d'unités motrices.
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Quelles données d'entrée rassembler avant de dimensionner un convoyeur aérien ?
Le calcul démarre par la collecte des données de charge, de cadence et d'implantation. Une erreur sur ces données fausse le choix de la chaîne, du moteur et des protections.
- La charge par balancelle et la charge totale en mouvement.
- La cadence horaire à transporter.
- La longueur développée du circuit et les pentes.
- La température d'exploitation et les contraintes d'environnement.
Caractéristiques précises des produits et des charges à transporter
Le poids unitaire, l'encombrement et la fragilité définissent la charge admissible par balancelle. Les capacités standard atteignent 3 500 kg, avec des solutions spéciales jusqu'à 7,5 t. Un convoyeur aérien birail supporte 3 à 10 t par balancelle selon la configuration.
- Le poids unitaire de chaque pièce.
- Les dimensions hors tout et la position du centre de gravité.
- La fragilité et les contraintes de préhension.
- La température du produit et l'environnement ATEX.
- Les exigences hygiéniques ou alimentaires.
| Configuration | Charge maximale supportée |
|---|---|
| Convoyeur aérien standard | 3 500 kg |
| Solution spéciale | 7 500 kg |
| Système bi-rail | 3 000 à 10 000 kg par balancelle |
Cadence de production et débit horaire à atteindre
Le débit horaire détermine le nombre de porteurs et la vitesse. Les systèmes à cordes ou boucles assurent 450 à 500 colis par heure et des capacités de 800 à 1 000 kg par heure selon les modèles.
- Le débit cible en pièces ou charges par heure.
- Le nombre de points de chargement et de déchargement.
- Les temps de cycle des opérateurs ou des robots.
- Les zones tampon nécessaires entre deux postes.
- Les variations de cadence en début et fin de série.
Contraintes physiques du bâtiment et environnement d'exploitation
L'implantation influence le nombre d'unités motrices et le type de protection. La température d'exploitation varie de -30 °C à +40 °C pour les navettes et atteint 80 °C pour les entraînements par friction.
- La longueur développée du circuit, droites et courbes comprises.
- La disponibilité des ancrages en plafond.
- Les contraintes de température et d'humidité.
- Le niveau sonore admissible.
- Les accès pour la maintenance et la consignation.
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Comment calculer la charge utile et la charge par attache ?
La charge par attache sert de base aux calculs de chaîne et de moteur. Elle inclut le poids de la pièce, celui de la balancelle et une fraction de l'élément tracteur.
Calcul détaillé de la charge maximale par balancelle
| Classe de charge | Plage de charge | Vitesse indicative |
|---|---|---|
| Heavy Duty | 150 à 2 000 kg | 0,5 m/s |
| Super Duty | 500 à 2 500 kg | 0,3 m/s |
| Extreme Duty | plus de 2 000 kg | 0,2 m/s |
Vérification de la capacité du rail et des chariots
Le rail porteur et les chariots doivent supporter la charge par essieu. Un système bi-rail supporte 3 à 10 t par balancelle selon la configuration.
- Vérifier la charge par essieu sur le rail porteur.
- Contrôler la répartition avant et arrière des essieux.
- Limiter le franchissement à 1 000 kg par essieu dans les aiguillages.
- Valider le nombre d'essieux en fonction des charges concentrées.
Quelle vitesse et quelle cadence retenir pour un convoyeur aérien ?
La vitesse optimale résulte d'un compromis entre charge, cadence, tracé et sécurité. La plage générale observée s'étend de 0,1 à 2 m/s.
Plages de vitesse recommandées selon la charge transportée
Pour les entraînements par friction, la vitesse diminue quand la charge augmente. Le tableau suivant fournit les valeurs de pré-dimensionnement.
| Charge transportée | Vitesse recommandée | Application type |
|---|---|---|
| Jusqu'à 30 kg | 1,3 m/s | Flux légers et logistique |
| 20 à 200 kg | 0,8 m/s | Assemblage et tamponnage |
| 150 à 2 000 kg | 0,5 m/s | Charges lourdes |
| 500 à 2 500 kg | 0,3 m/s | Charges très lourdes |
| Plus de 2 000 kg | 0,2 m/s | Charges extrêmes |
- La charge et son inertie.
- Les courbes et aiguillages du tracé.
- Les montées et descentes.
- Les zones accessibles au personnel.
- La fragilité du produit transporté.
- La technologie d'entraînement retenue.
Ajustement de la vitesse au process et à la cadence
La vitesse s'ajuste au temps de tâche des opérateurs ou des robots. Pour les produits fragiles, retenir 0,15 à 0,5 m/s.
- Le nombre de chariots ou de navettes sur le circuit.
- Les points de chargement et de déchargement.
- Les zones tampon disponibles.
- Les sections fonctionnant à des vitesses différentes.
Comment dimensionner la chaîne de traction d'un convoyeur aérien ?
La chaîne de convoyeur d'un convoyeur aérien monorail supporte l'effort de traction et guide les balancelles. Le choix du pas conditionne la charge et la longueur des sections motrices.
Choix du type de chaîne et du pas recommandé
La chaîne pour convoyeur aérien forgée convient aux charges lourdes avec un pas de 3, 4 ou 6 pouces. La chaîne à cardan, articulée dans les trois dimensions, tracte des efforts importants sans élongation excessive.
| Pas de chaîne | Type associé | Usage recommandé |
|---|---|---|
| 3 pouces | Chaîne forgée | Charges lourdes compactes |
| 4 pouces | Chaîne forgée | Charges lourdes standard |
| 6 pouces | Chaîne forgée | Efforts de traction très élevés |
- La charge totale en mouvement.
- Les efforts de traction dans les courbes et pentes.
- Les démarrages fréquents.
- La température d'exploitation.
Calcul de l'effort de traction et du coefficient de sécurité
L'effort de traction total additionne le frottement, les montées, les courbes et les efforts dynamiques.
Ft = (Mtotal × g × f) + Fmontée + Fcourbes + Fdynamique
Le coefficient de sécurité compare la charge de rupture de la chaîne à l'effort de traction corrigé.
Kg = Rr / Ftc, avec Kg entre 5 et 10 selon les chocs et l'environnement.
Ft = (Mtotal × g × f) + Fmontée + Fcourbes + Fdynamique
Le coefficient de sécurité compare la charge de rupture de la chaîne à l'effort de traction corrigé.
Kg = Rr / Ftc, avec Kg entre 5 et 10 selon les chocs et l'environnement.
- Le frottement des galets sur le rail.
- La composante gravitaire des montées.
- Les frottements latéraux en courbe.
- Les accélérations au démarrage.
Comment calculer la puissance moteur d'un convoyeur aérien ?
La puissance ne se déduit pas de la seule charge nominale. Elle dépend de la charge totale en mouvement, du frottement, des pentes, de la longueur, de la vitesse et du démarrage.
Formule de calcul de la puissance moteur requise
La puissance utile se calcule avec l'effort résistant total et la vitesse. Le rendement de transmission corrige cette valeur.
Pmoteur = (ΣFrésistants × v) / η
Pmoteur = (ΣFrésistants × v) / η
- La charge totale en mouvement.
- Le frottement des galets et des articulations.
- Les pentes et les descentes.
- La vitesse de chaîne visée.
- Le régime de démarrage en charge.
Sélection du motoréducteur, du variateur et du limiteur de couple
Le motoréducteur industriel à couple conique ou arbres parallèles assure un couple élevé au démarrage. Le variateur de fréquence permet un démarrage progressif.
- Le motoréducteur dimensionné pour le démarrage en charge.
- Le variateur de fréquence pour éviter les à-coups.
- Le limiteur de couple ou le débrayage mécanique.
- Le frein anti-recul sur les pentes.
Comparaison chiffrée entre entraînement par friction et par chaîne
L'entraînement par friction fonctionne sans huile et à faible maintenance. L'entraînement par chaîne supporte les efforts très élevés et les longs circuits.
| Critère | Friction | Chaîne ou cardan |
|---|---|---|
| Lubrification | Sans huile | Lubrification des articulations |
| Puissance unitaire courante | 0,37 à 0,5 kW | Variable selon effort |
| Longueur entraînée | 25 à 30 m | Plusieurs unités selon tension |
| Montée possible | Jusqu'à 25° selon charge | Selon capacité de traction |
| Maintenance | Faible | Contrôle de l'usure des articulations |
Comment dimensionner les courbes, pentes et aiguillages du tracé ?
Le tracé influence l'effort de traction, la vitesse et la sécurité des charges suspendues. Chaque changement de direction doit être validé avec la balancelle réelle.
Détermination du rayon de courbure et des contraintes géométriques
Les courbes horizontales restent limitées à 180°, avec des rayons disponibles de 400 ou 500 mm et des angles de 15° à 180°. Aucun rayon universel ne s'applique au convoyeur aérien.
- La largeur de la balancelle et de sa charge.
- Le déport de la charge sous le rail.
- Le type de rail et le jeu fonctionnel.
- La marge de 50 mm de chaque côté de la diagonale maximale du produit.
Pentes admissibles et gestion des montées du circuit
Des montées jusqu'à 25° restent possibles selon le poids de la charge. Les gammes très lourdes n'acceptent pas l'inclinaison.
- Vérifier la tenue de charge en pente.
- Installer des dispositifs anti-recul.
- Réserver les déplacements verticaux à un convoyeur vertical dédié.
Dimensionnement des aiguillages et du réseau de distribution
L'aiguillage oriente la balancelle vers le bon embranchement. La balancelle pilote l'aiguillage via le contrôle centralisé.
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Poids admissible par essieu | 1 000 kg maximum |
| Vitesse de franchissement | 30 m/min maximum |
| Temps de changement de position | 2 secondes |
| Alignement | ± 1 mm |
| Configurations | tout droit plus gauche ou droite |
- Répartir les essieux pour respecter 1 000 kg par essieu.
- Limiter la vitesse à 30 m/min dans l'aiguillage.
- Prévoir un temps de basculement de 2 secondes.
- Respecter un alignement à ± 1 mm.
Comment calculer la longueur d'une zone d'accumulation de convoyeur aérien ?
La zone d'accumulation d'un convoyeur aérien avec stock tampon absorbe les décalages de cadence entre un poste amont et un poste aval. Sa longueur se calcule à partir du nombre de places nécessaires.
Formule de calcul du nombre de places d'accumulation
En cas d'arrêt complet du poste aval, le nombre de places se calcule avec le flux amont et le temps d'arrêt. En cas de déficit partiel, soustraire le flux aval.
N = Qamont × Tarrêt × K
N = (Qamont − Qaval) × Tarrêt × K
N = Qamont × Tarrêt × K
N = (Qamont − Qaval) × Tarrêt × K
- Qamont : flux entrant en charges par heure.
- Qaval : flux traité en charges par heure.
- Tarrêt : durée maximale d'arrêt en heures.
- K : coefficient de sécurité entre 1,1 et 1,25.
Longueur physique et configuration de la zone d'accumulation
La longueur développée se calcule en multipliant le nombre de places par le pas entre balancelles.
L = N × P, avec P de 0,4 à 1,5 m selon le système.
L = N × P, avec P de 0,4 à 1,5 m selon le système.
- La distance minimale d'accumulation atteint 400 mm pour certains convoyeurs Power & Free.
- Une configuration linéaire assure une sortie FIFO.
- Une accumulation compacte réduit l'emprise au sol.
- Les capteurs de zone pleine évitent le bourrage.
Quelles normes et mesures de sécurité appliquer au dimensionnement ?
La sécurité s'intègre dès le calcul des ancrages, de la chaîne et du tracé. Les protections mécaniques et les arrêts d'urgence conditionnent l'implantation.
Directive machines et normes de conception à appliquer
La directive Machines 2006/42/CE encadre la conception. Les normes suivantes précisent les méthodes et les protections.
- NF EN ISO 12100 pour l'évaluation des risques.
- NF EN ISO 13857 pour les distances de sécurité.
- ISO 14120 pour les protecteurs fixes.
- ANSI B20.1 pour la conception et la maintenance.
Protections mécaniques et dispositifs de sécurité à prévoir
Les protections collectives réduisent les risques de chute, de pincement et de redémarrage intempestif.
- Des filets ou plaques sous la ligne.
- Des barres de retenue ou glissières latérales.
- Des carters fixes sur les zones d'entraînement.
- Des dispositifs anti-recul sur les pentes.
- Des arrêts d'urgence accessibles sur tout le tracé.
- Une signalisation sonore ou visuelle de démarrage.
- Une consignation de type LOTO pour la maintenance.
- Une note de calcul stricte des ancrages.
Quelles sont les questions fréquentes sur le dimensionnement d'un convoyeur aérien ?
Les réponses suivantes regroupent les valeurs de pré-dimensionnement les plus utilisées.
Quelle charge maximale supporte un convoyeur aérien standard ?
La charge maximale convoyeur aérien atteint 3 500 kg en standard. Des solutions spéciales acceptent 7,5 t. Un système bi-rail supporte 3 à 10 t par balancelle selon la configuration.
Quelle puissance moteur prévoir pour une ligne droite ?
Une unité motrice de 0,37 à 0,5 kW entraîne une ligne droite de 25 à 30 m. Au-delà, répartir plusieurs unités motrices sur le circuit.
Quelle vitesse maximale retenir pour les charges légères ?
La vitesse maximale atteint 1,3 m/s pour les charges jusqu'à 30 kg. Pour les charges lourdes, retenir 0,5 m/s entre 150 et 2 000 kg.
Le variateur de fréquence est-il obligatoire ?
Le variateur de fréquence assure un démarrage et un arrêt progressifs. Il évite les à-coups sur la chaîne et la charge.
Quelle pente maximale peut accepter un convoyeur aérien ?
Une pente maximale de 25° reste possible selon le poids de la charge. Les gammes très lourdes n'acceptent pas l'inclinaison et nécessitent un convoyeur vertical dédié.
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