Entraînement par courroie, entraînement par vis à billes, entraînement par crémaillère et pignon, entraînement par moteur linéaire, systèmes à entraînement pneumatique.

Il est révolu le temps où les concepteurs et les constructeurs de machines devaient choisir entre construire leur propre système linéaire à partir de zéro ou se contenter d'une gamme limitée de systèmes pré-assemblés qui, dans la plupart des cas, étaient imparfaitement adaptés à leur application. Les fabricants proposent aujourd'hui des systèmes basés sur une gamme de mécanismes d'entraînement (vis à billes, courroies, crémaillères et pignons, moteurs linéaires et pneumatiques) avec des options de guidage et de boîtier pour s'adapter à pratiquement toutes les applications, environnements ou contraintes d'espace. Le dilemme des ingénieurs consiste désormais moins à trouver un système qui fonctionnera pour leur application qu'à choisir la meilleure solution parmi la large gamme de configurations disponibles.

De nombreuses aides ont été créées pour faciliter ce processus de sélection. Ceux-ci prennent généralement la forme d'un tableau présentant les paramètres clés de l'application par rapport au type de système, avec des symboles permettant d'évaluer l'adéquation de chaque système pour chaque paramètre. Bien que cette présentation fournisse une référence visuelle rapide, elle manque certains des points les plus subtils des capacités et des faiblesses de chaque système. Pour tenter de creuser un peu plus, le schéma suivant examine les atouts et les limites spécifiques des types les plus courants de systèmes linéaires pré-assemblés.

Systèmes entraînés par courroie

Les systèmes d’entraînement par courroie sont probablement mieux reconnus pour leur capacité à parcourir de grandes longueurs. Ils sont également capables d'atteindre des vitesses élevées, car les mécanismes d'entraînement par courroie n'utilisent pas d'éléments de recirculation. Lorsqu'elles sont associées à des guides sans recirculation, tels que des rouleaux à cames ou des roues, les courroies peuvent généralement atteindre des vitesses allant jusqu'à 10 m/s. Les systèmes entraînés par courroie sont également bien adaptés aux environnements difficiles, car aucun élément roulant ne peut être endommagé par des débris et le matériau de la courroie en polyuréthane peut résister aux types de contamination chimique les plus courants.

Le principal inconvénient des systèmes entraînés par courroie est que les courroies s’étirent. Même les courroies renforcées en acier, utilisées par la plupart des fabricants de systèmes, finiront par subir un certain étirement, ce qui dégrade la répétabilité et la précision du déplacement. Les systèmes entraînés par courroie ont également plus de résonance que les autres types d’entraînement, en raison de l’élasticité de la courroie. Bien qu'un réglage approprié du variateur puisse compenser cela, les applications avec des taux d'accélération et de décélération élevés et/ou des charges lourdes peuvent connaître des temps de stabilisation indésirables.

Systèmes à vis à billes

Pour des charges de poussée élevées et une précision de positionnement élevée, les systèmes à vis à billes sont généralement le premier choix. Et pour cause. Avec des écrous préchargés, les vis à billes assurent un mouvement sans jeu et peuvent atteindre une précision et une répétabilité de positionnement très élevées. Les pas allant de 2 mm à 40+ mm permettent également aux systèmes de vis à billes de répondre à un large éventail d'exigences de vitesse et peuvent empêcher le retour en arrière dans les applications verticales.

La longueur de course est la limitation fondamentale des systèmes à vis à billes. À mesure que la longueur de la vis augmente, la vitesse admissible diminue, en raison de la tendance de la vis à s'affaisser sous son propre poids et à subir des coups de fouet. Les supports de vis à billes peuvent aider à contrer cet effet, mais au détriment de l'espace et du coût global du système.

Systèmes à crémaillère et pignon

Les systèmes à crémaillère et pignon produisent des forces de poussée élevées et peuvent le faire avec des longueurs de déplacement pratiquement illimitées. Leur conception permet également d'utiliser plusieurs chariots sur le même système, ce qui est utile pour les applications nécessitant que les chariots se déplacent de manière indépendante, telles que les grands systèmes à portique dans les industries de l'emballage et de l'automobile.

Bien que des systèmes à crémaillère et pignon de haute qualité et à faible jeu soient disponibles, en général, ils ont une précision de positionnement inférieure à celle des autres options d'entraînement. Et en fonction du profil des dents et de la qualité de l'usinage, les systèmes à entraînement par crémaillère et pignon peuvent produire 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 des 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 caractéristiques attrayantes des moteurs linéaires sont leur capacité de vitesse élevée, leur grande précision de positionnement et leurs faibles besoins de maintenance. Les moteurs linéaires offrent également la possibilité, comme les systèmes à crémaillère et pignon, d'intégrer plusieurs chariots indépendants sur un seul système.

Parce qu'ils ne comportent aucun composant mécanique empêchant la charge de tomber en cas de perte de puissance, les moteurs linéaires ne sont généralement pas recommandés pour une utilisation dans des applications verticales. Leur conception ouverte, associée à la présence d’aimants puissants, les rend également sensibles à la contamination et aux débris, en particulier aux copeaux et copeaux métalliques.

Systèmes à entraînement pneumatique

Lorsque la source de transmission de puissance préférée est l’air, les systèmes linéaires pneumatiques conviennent parfaitement. Pour un mouvement simple de point à point, les systèmes à entraînement pneumatique peuvent constituer l’option la plus économique et la plus simple à intégrer. La plupart des systèmes linéaires pneumatiques sont enfermés dans un boîtier en aluminium, ce qui permet d'incorporer des amortisseurs d'extrémité et des capots de protection.

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

Quelle que soit votre application, lorsque vous envisagez les options parmi les systèmes linéaires pré-assemblés, commencez par les quatre principaux paramètres d'application : course, charge, vitesse et précision. Une fois l’ampleur et l’importance de ces critères déterminées, d’autres paramètres, tels que le bruit, la rigidité et les facteurs environnementaux, peuvent contribuer à restreindre le champ et à réduire le temps nécessaire au dimensionnement et à la sélection finale.