L'époque où les concepteurs et les constructeurs de machines devaient choisir entre construire leur propre système linéaire de A à Z ou se contenter d'une gamme limitée de systèmes pré-assemblés, souvent inadaptés à leur application, est révolue. Les fabricants proposent aujourd'hui des systèmes basés sur une gamme de mécanismes d'entraînement (vis à billes, courroies, crémaillères, moteurs linéaires et pneumatiques), avec des options de guidage et de boîtier adaptées à pratiquement toutes les applications, tous les environnements et toutes les contraintes d'espace. Le dilemme des ingénieurs n'est plus de trouver un système adapté à leur application, mais plutôt de choisir la solution la plus adaptée parmi la vaste gamme de configurations disponibles.

De nombreux outils d'aide à la sélection ont été créés. Ils se présentent généralement sous la forme d'un tableau présentant les principaux paramètres d'application par type de système, avec des symboles permettant d'évaluer l'adéquation de chaque système à chaque paramètre. Bien que cette présentation offre une référence visuelle rapide, elle omet certains aspects plus précis des capacités et des faiblesses de chaque système. Afin d'approfondir le sujet, le plan suivant examine les forces et les limites spécifiques des types de systèmes linéaires pré-assemblés les plus courants.

【Systèmes à entraînement par courroie】

Les systèmes d'entraînement par courroie sont probablement mieux connus pour leur capacité à parcourir de grandes distances. Ils peuvent également atteindre des vitesses élevées, car les mécanismes d'entraînement par courroie n'utilisent pas d'éléments de recirculation. Associées à des guides sans recirculation, tels que des galets ou des roues à came, les courroies peuvent généralement atteindre des vitesses allant jusqu'à 10 m/s. Les systèmes d'entraînement par courroie sont également bien adaptés aux environnements difficiles, car ils ne comportent aucun élément roulant susceptible d'être endommagé par des débris, et le polyuréthane de la courroie résiste à la plupart des contaminations chimiques courantes.

Le principal inconvénient des systèmes à entraînement par courroie est leur allongement. Même les courroies renforcées d'acier, utilisées par la plupart des fabricants de systèmes, finissent par s'allonger, ce qui dégrade la répétabilité et la précision de déplacement. Les systèmes à entraînement par courroie présentent également une résonance plus importante que les autres types d'entraînement, en raison de l'élasticité de la courroie. Bien qu'un réglage correct de l'entraînement puisse compenser ce phénomène, les applications à accélérations et décélérations élevées et/ou à charges lourdes peuvent connaître des temps de stabilisation indésirables.

【Systèmes à vis à billes】

Pour des charges axiales élevées et une précision de positionnement élevée, les systèmes à vis à billes constituent généralement le premier choix. Et pour cause. Grâce à leurs écrous précontraints, les vis à billes offrent un mouvement sans jeu et permettent d'atteindre une précision de positionnement et une répétabilité très élevées. Leurs pas, compris entre 2 et 40 mm, permettent également aux systèmes à vis à billes de répondre à une large gamme d'exigences de vitesse et d'éviter le retour en arrière dans les applications verticales.

La course de déplacement est la principale limitation des systèmes à vis à billes. Plus la longueur de la vis augmente, plus la vitesse admissible diminue, car elle a tendance à s'affaisser sous son propre poids et à subir des battements.

【Systèmes à crémaillère et pignon】

Les systèmes à crémaillère et pignon produisent des forces de poussée élevées et peuvent le faire avec des courses pratiquement illimitées. Leur conception permet également l'utilisation de plusieurs chariots sur un même système, ce qui est utile pour les applications nécessitant un déplacement indépendant des chariots, comme les grands systèmes à portique dans les secteurs de l'emballage et de l'automobile.

Bien que des systèmes à crémaillère et pignon de haute qualité et à faible jeu soient disponibles, leur précision de positionnement est généralement inférieure à celle des autres options d'entraînement. De plus, selon le profil des dents et la qualité de l'usinage, les systèmes à crémaillère et pignon peuvent générer un niveau de bruit élevé par rapport aux autres systèmes linéaires.

【Systèmes à moteur linéaire】

Traditionnellement considérés comme trop coûteux pour la plupart des applications, les moteurs linéaires sont désormais utilisés pour les tâches de positionnement et de manutention dans des secteurs tels que l'emballage et l'assemblage. La baisse des coûts a contribué à cette tendance, mais pour les ingénieurs, les moteurs linéaires sont particulièrement attractifs grâce à leur grande vitesse, leur grande précision de positionnement et leur faible maintenance. À l'instar des systèmes à pignon et crémaillère, ils permettent également d'intégrer plusieurs chariots indépendants sur un même système.

En raison de l'absence de composants mécaniques empêchant la chute de la charge en cas de perte de puissance, les moteurs linéaires sont généralement déconseillés pour les applications verticales. Leur conception ouverte, associée à la présence d'aimants puissants, les rend également vulnérables à la contamination et aux débris, notamment aux copeaux et copeaux métalliques.

【Systèmes à entraînement pneumatique】

Lorsque la source de transmission de puissance privilégiée est l'air, les systèmes linéaires pneumatiques sont la solution idéale. Pour un mouvement point à point simple, les systèmes pneumatiques peuvent constituer l'option la plus économique et la plus simple à intégrer. La plupart des systèmes linéaires pneumatiques sont logés dans un boîtier en aluminium, ce qui permet d'intégrer des amortisseurs d'extrémité et des capots de protection.

Les systèmes pneumatiques ont la précision et la rigidité les plus faibles des types décrits ici, mais leur principale limitation est l'incapacité de s'arrêter à des positions intermédiaires.

【Conseils importants】

Quelle que soit votre application, lorsque vous envisagez les différentes options de systèmes linéaires pré-assemblés, commencez par examiner les quatre principaux paramètres : course, charge, vitesse et précision. Une fois ces critères déterminés, d'autres paramètres, tels que le bruit, la rigidité et les facteurs environnementaux, peuvent contribuer à affiner le choix et à accélérer le dimensionnement et la sélection finale.