En physique classique, on définit quatre types fondamentaux de mouvement : linéaire, rotatif, alternatif et oscillant. Appliqués à des dispositifs mécaniques, ces mouvements naturels transforment le mouvement en force. Cette force, ou puissance, est ensuite utilisée pour créer un mouvement de sortie, qui entraîne l'équipement ou la machine. En automatisation industrielle, nous utilisons une grande variété d'équipements utilisant ces différents types de systèmes de mouvement, généralement rotatifs ou linéaires, mais parfois une combinaison des deux.

mouvement linéaire

Le mouvement linéaire est la forme de mouvement la plus simple et la plus fondamentale, caractérisée par un changement de position dans une seule direction. Imaginez une personne marchant, nageant ou courant en ligne droite, ou un objet mécanique tel qu'un véhicule roulant sur une voie droite. Un système de mouvement linéaire repose sur un mécanisme qui déplace une charge le long d'un axe unique. En pneumatique, les charges sont entraînées en ligne droite par des dispositifs tels que des moteurs linéaires, des glissières, des actionneurs ou des vis à billes. Ce type de système de mouvement est le plus souvent utilisé dans des applications telles que la manutention, l'usinage CNC, l'emballage, la palettisation et la robotique.

Types d'entraînement linéaire

Différentes technologies d'entraînement utilisent le mouvement linéaire, chacune avec ses propres avantages

1. Moteurs linéairesIls créent un mouvement linéaire direct. Ils peuvent atteindre des vitesses élevées sans nécessiter de conversion mécanique. Ils sont particulièrement adaptés aux applications de pick-and-place.

2. Guides linéairesLes guidages à rouleaux ou à rails, tels que ceux-ci, assurent un mouvement linéaire fluide et à faible frottement. Ils sont fréquemment utilisés en automatisation et sur machines-outils pour supporter des charges lourdes.

3. Vis à billesConvertissent les mouvements rotatifs en mouvements linéaires. Extrêmement précis et efficaces, ils sont largement utilisés en robotique et dans des applications comme les machines CNC.

4. Systèmes à crémaillère et pignonIls offrent une capacité de force élevée et de longues distances de déplacement, grâce à des engrenages dentés qui convertissent le mouvement rotatif en mouvement linéaire. On retrouve ce type d'entraînement dans les systèmes à portique et les grosses machines.

mouvement rotatif

La forme la plus élémentaire du mouvement rotatif est la roue, où un objet tourne dans un sens ou dans l'autre autour d'un axe central ou d'un point de pivot. Le mouvement peut être auto-généré, comme une tornade ou la rotation de la Terre, mais dans les systèmes d'automatisation, il est créé par des actionneurs rotatifs, des systèmes à engrenages ou des tables rotatives.

Un actionneur rotatif génère de l'énergie dans un rayon pouvant correspondre à un angle partiel de cercle ou à une révolution complète et continue. Les applications utilisant des systèmes de mouvement rotatif comprennent les turbines pour produire de l'énergie à partir du vent, de l'eau ou de la vapeur, les broches de machines-outils, les outils de perçage ou de meulage, les articulations de robots et les tables d'indexation.

Types d'entraînement rotatif

Les dispositifs rotatifs sont classés en fonction de leur source d'énergie, notamment manuelle, électrique ou à fluide (hydraulique ou pneumatique).

1. Entraînements manuelsCréer un mouvement rotatif grâce à un système d'engrenage, généralement une roue manuelle qui transmet l'énergie de rotation à l'élément d'actionnement via l'engrenage. Le couple mécanique réduit l'effort nécessaire pour déplacer une charge importante.

2. Entraînements rotatifs électriquesIls fonctionnent généralement grâce à un moteur contrôlant un système d'engrenages. Ils sont généralement réversibles et peuvent générer une rotation angulaire ou une oscillation. Un contrôleur électrique régule le courant d'entrée du moteur, ce qui permet de faire varier l'accélération et la vitesse.

3. Entraînements rotatifs à base de fluideUtiliser de l'air ou un fluide sous pression pour générer un mouvement. Il existe de nombreuses façons d'y parvenir, notamment en utilisant un engrenage à crémaillère, la pression sur une palette ou un diaphragme, ou un système d'accouplement à piston et rotation appelé « scotch yoke ».

Systèmes de mouvement combinés

Les tâches plus complexes créent un système à partir d'une combinaison de mouvements, le plus souvent linéaires et rotatifs. On les retrouve dans des applications comme les opérations de pick-and-place et la robotique, où ils sont utilisés pour différents types de robots et certains bras robotisés. Vous constaterez également des avancées technologiques dans les solutions de contrôle de mouvement multi-axes et la programmation électronique complexe.

Entraînements à mouvement combiné

Pour obtenir un mouvement précis grâce à des entraînements combinés, les principales solutions sont les engrenages, les transmissions par courroie et les vis-mères. Chaque solution présente ses propres avantages et inconvénients, notamment la répétabilité, la vitesse de positionnement, la précision et le coût.

1. EngrenagesCe sont des dispositifs mécaniques qui transmettent un couple par l'intermédiaire de dents. Les dents d'un mécanisme d'engrenage s'engrènent avec les pièces dentées compatibles d'un autre engrenage ou entraînement pour créer une force de rotation. Les engrenages sont généralement circulaires, avec une circonférence dentée, mais il est également possible d'implanter des dents sur le diamètre intérieur d'une roue dentée. Ces conceptions sont généralement utilisées dans les applications où l'espace et le poids sont critiques et offrent un contrôle élevé du couple et de la vitesse. Deux ou plusieurs engrenages engrenés peuvent également fonctionner en séquence comme un train d'engrenages pour transmettre un mouvement de rotation, généralement alimenté par un moteur.

2. Transmissions par courroieIls sont généralement constitués d'une bande ou d'une courroie flexible et circulaire reliant deux poulies. Entraînés par un moteur, ils transmettent la puissance de rotation d'un point à un autre grâce à leur mouvement cyclique. Très utiles pour les applications nécessitant des déplacements sur de longues distances, ils sont plus légers, plus silencieux, plus économiques et plus performants que les engrenages. Leur application la plus courante est la transmission par courroie dans les systèmes de convoyage et les courroies à cames pour moteurs.

3. Comme une vis à billes,Les vis-mères, ou vis de puissance, convertissent le mouvement rotatif d'une vis ou d'un écrou en mouvement linéaire. Leur filetage hélicoïdal permet de traduire le mouvement ; on les appelle donc souvent vis de translation. Disponibles dans une grande variété de tailles et de valeurs, elles permettent de déterminer l'amplitude du mouvement produit par tour de vis. Elles sont donc idéales pour les entraînements exigeant une précision et une vitesse élevées, comme une tête de lecture de disque, ou pour ceux nécessitant une faible vitesse et un couple élevé, comme un étau d'établi. Les vis-mères conviennent également aux applications nécessitant un transfert de charge élevé ou un mouvement précis et sont couramment utilisées dans les machines de loisirs et la robotique.

Quel type de mouvement devriez-vous choisir ?

Le type de système de mouvement que vous utilisez dépend largement de votre application et de son environnement de travail. De quel espace disposez-vous ou quelle distance parcourir ? D'autres facteurs sont à prendre en compte, notamment la précision et la vitesse requises, ainsi que la force nécessaire pour effectuer une tâche. Le choix d'un système de mouvement linéaire, rotatif ou combiné peut nécessiter des calculs complexes. En cas de doute ou d'assistance, n'hésitez pas à contacter nos experts chez FUYU Motion.