Tenez compte des supports, des guides, des entraînements et des joints lors de la conception d'un système linéaire. Avant de commencer la conception, renseignez-vous sur la précision, la répétabilité, la charge et les exigences environnementales.

Les guidages à billes à faible frottement et haute rigidité reposent sur un rail (en haut) ou deux (en bas). Ces performances se traduisent par un coût plus élevé et un niveau sonore plus élevé.

Le chemin le plus court entre deux points est la ligne droite. Cependant, si vous concevez un système de mouvement linéaire, vous devrez prendre en compte le support structurel, les guides, les entraînements, les joints, la lubrification et les accessoires entre les points A et B.

Que vous décidiez de concevoir et de construire votre système à partir de zéro en utilisant des pièces standard ou d'en acheter un conçu pour vous, faire les bons choix dès le départ devrait vous aider à faire avancer les choses à long terme.

Soutien et orientation

Construire un système linéaire signifie littéralement partir de zéro, avec un système de support structurel. Le composant principal de ce système est généralement une extrusion d'aluminium.

Pour les applications nécessitant un positionnement précis, vous pouvez usiner la surface de montage de l'extrusion de base et celle du guide linéaire. Pour les applications de transport de moindre précision, optimisez les bases afin qu'elles résistent à la flexion sous charge et empêchent la déformation lors de l'extrusion.

Une base robuste permet au système de reposer uniquement sur des supports d'extrémité. Les profilés plus légers peuvent nécessiter des supports intermittents sur toute leur longueur.
Des guides se fixent à la base pour faciliter le mouvement. Les principaux types sont les guides à billes, les guides à roues et les guides à glissière ou à prisme.
Les guidages à billes supportent les charges les plus lourdes et offrent la rigidité la plus élevée. Leur configuration à simple ou double rail offre un faible frottement. Leurs inconvénients sont leur coût plus élevé et le niveau sonore qu'ils génèrent.

Les guides de roue fonctionnent à une vitesse allant jusqu'à 10 m/s, avec un faible frottement et une grande rigidité. Cependant, les chocs peuvent les endommager.
Dans les guidages à glissière, des bagues en polymère prismatiques coulissent sur la surface du profilé. Le polymère leur confère un mouvement silencieux et une résistance aux chocs importants. Ils tolèrent les environnements contaminés par la saleté, les gravillons, la poussière, l'huile et les produits chimiques, mais fonctionnent plus lentement et sous des charges plus légères que les guidages à billes ou à galets, comme l'indique leur valeur nominale PV, le produit de la pression et de la vitesse qu'ils peuvent supporter.

Les vis à billes et les courroies font partie des technologies d'entraînement disponibles pour les systèmes linéaires. Les transmissions par courroie sont silencieuses et adaptées aux applications à haut débit et de faible précision. Les transmissions par vis à billes, plus onéreuses, offrent un rendement, une précision et une rigidité élevés.

Force motrice

Les entraînements déplacent le chariot vers les positions souhaitées. Les technologies d'entraînement les plus courantes sont les entraînements à vis à billes, à vis-mère et à courroie.

Dans une vis à billes, les roulements à billes se déplacent le long des rainures d'un arbre fileté (la vis à billes) et recirculent à travers un écrou à billes. Grâce à la répartition de la charge entre les roulements, les vis à billes offrent une capacité de poussée relativement élevée.

Le résultat est une précision absolue, définie comme l'erreur maximale entre la position attendue et la position réelle, jusqu'à 0,005 mm. Les systèmes équipés de vis à billes rectifiées et préchargées sont les plus précis.

Les systèmes offrent une capacité de poussée allant jusqu'à 40 kN et une grande rigidité. Leur vitesse critique est déterminée par le diamètre du pied de vis, la longueur libre et la configuration des supports d'extrémité. Grâce à un nouveau support de vis, les unités à vis peuvent parcourir jusqu'à 12 m et accepter des vitesses d'entrée de 3 000 tr/min. Les entraînements par vis à billes offrent un rendement mécanique de 90 %, ce qui compense souvent leur coût plus élevé par une consommation d'énergie moindre.

Les supports de systèmes linéaires sont généralement des extrusions d'aluminium qui peuvent être usinées pour plus de précision.

Les entraînements à vis-mère ne peuvent égaler la précision de positionnement absolue des entraînements à vis à billes, mais leur répétabilité (capacité à revenir à un emplacement en cours de fonctionnement en s'approchant de la même direction à la même vitesse et au même taux de décélération) est de 0,005 mm. Ils sont utilisés pour le positionnement à cycle de service faible à moyen et fonctionnent silencieusement.

Les transmissions par courroie fonctionnent dans des applications de transport à haut débit avec des vitesses allant jusqu'à 10 m/s et une accélération jusqu'à 40 m/s2.

Lubrification et étanchéités pour les dispositifs linéaires

La plupart des systèmes de guidage et d'entraînement nécessitent une lubrification. Simplifiez la maintenance préventive future en facilitant l'accès aux graisseurs. Par exemple, des graisseurs Zerk installés sur le chariot peuvent alimenter un réseau de lubrification qui dessert à la fois la vis à billes et le système de guidage linéaire lors de l'installation et lors des entretiens périodiques.

L'unité d'entraînement linéaire est dotée d'un joint magnétique. La bande en acier inoxydable se soulève juste devant le chariot et se referme juste derrière grâce à des aimants et des ancrages à ressort situés sur les embouts.

Les guides prismatiques ne nécessitent aucun entretien. Le matériau polymère de la glissière possède un pouvoir lubrifiant inhérent, et des racleurs en feutre lubrifiés réapprovisionnent le lubrifiant à chaque course.

Les joints empêchent le lubrifiant de pénétrer et les contaminants d'entrer. Parmi ces joints, on trouve les joints à bande magnétique, des bandes magnétiques en acier inoxydable s'étendant d'une extrémité à l'autre du canal. Ces bandes sont fixées aux embouts et maintenues en tension par ressort. Elles traversent une cavité du chariot, de sorte que la bande se soulève des aimants juste devant et derrière le chariot lors de son déplacement dans le système.
Une autre technologie d'étanchéité, les bandes de recouvrement en plastique, utilise des bandes de caoutchouc souples qui s'imbriquent dans l'extrusion de base, comme un sac de congélation à fermeture éclair. L'assemblage des profils à rainure et languette crée un joint labyrinthe qui empêche la pénétration des particules.

Un autre point à prendre en compte est le montage du moteur. Le carter et l'accouplement doivent correspondre à la taille et au diamètre des boulons de la bride du moteur, au diamètre du pilote, ainsi qu'au diamètre et à la longueur de l'arbre du moteur.

De nombreux moteurs ont des dimensions conformes aux normes NEMA, mais d'autres sont spécifiques au fabricant et au modèle. Dans les deux cas, les supports moteur flexibles usinés à partir de pièces brutes courantes facilitent le montage sur presque tous les moteurs, avec un alignement garanti.

Les verrouillages en caoutchouc conformes maintiennent les bandes de protection en plastique en place et empêchent les particules de pénétrer.

Mélanger et assortir

Toutes les combinaisons d'entraînements et de guides ne sont pas judicieuses. Dans la pratique, on rencontre généralement des vis-mères entraînant des guides à billes ou à glissières ; des vis à billes associées à des guides à billes ou à glissières ; et des courroies entraînant des guides à billes, à glissières ou à roues.

Une vis à billes est associée à un guidage à billes pour un mouvement répétable et un système rigide capable de gérer des forces et des moments élevés. Ces systèmes sont particulièrement adaptés aux applications de positionnement de précision soumises à des charges et des cycles de service élevés, comme le chargement et le déchargement d'ébauches d'engrenages sur des machines-outils.

Les unités à entraînement par courroie et guidage à billes sont destinées aux applications à grande vitesse et forte accélération, avec des charges utiles et des moments élevés. Ces unités fonctionnent sur des bases qui enjambent un espace et sont soutenues aux extrémités ou par intermittence. La palettisation des canettes en est une application.
Les systèmes linéaires à entraînement par courroie et guidage par coulisseau sont des unités économiques, silencieuses et nécessitant peu d'entretien. Ils fonctionnent à des vitesses et accélérations modérées, mais excellent dans la gestion des charges d'impact. L'ajout d'une bande de protection magnétique rend ce type de système adapté aux environnements à forte teneur en particules et aux exigences de lavage, comme le traitement par pulvérisation des tôles.

Les guides à roues nécessitant moins d'entretien que les guides à billes, mais davantage que les glissières, les roues entraînées par courroies constituent une autre option économique, silencieuse et nécessitant peu d'entretien. Ces systèmes atteignent des vitesses linéaires et des accélérations élevées et sont souvent utilisés dans les machines d'emballage et de remplissage.