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

L'époque où les concepteurs et 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 mal adaptés à leur application, est révolue. Aujourd'hui, les fabricants proposent des systèmes basés sur divers mécanismes d'entraînement – ​​vis à billes, courroies, crémaillères et pignons, moteurs linéaires et pneumatiques – avec des options de guidage et de carter permettant de répondre à pratiquement toutes les applications, tous les environnements et toutes les contraintes d'espace. Le défi pour les ingénieurs n'est plus tant de trouver un système compatible avec leur application, mais plutôt de choisir la meilleure solution parmi la vaste gamme de configurations disponibles.

De nombreux outils ont été créés pour faciliter ce processus de sélection. Ils se présentent généralement sous la forme d'un tableau indiquant les principaux paramètres d'application en fonction du 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 ne rend pas compte de certaines subtilités des capacités et des faiblesses de chaque système. Afin d'approfondir l'analyse, le tableau suivant examine les points forts et les limitations spécifiques des types les plus courants de systèmes linéaires préassemblés.

systèmes à courroie

Les systèmes d'entraînement par courroie sont surtout connus pour leur capacité à parcourir de longues distances. Ils peuvent également atteindre des vitesses élevées, car les mécanismes d'entraînement par courroie ne comportent pas d'éléments de recirculation. Associées à des guides sans recirculation, tels que des galets ou des roues à cames, 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 matériau de la courroie en polyuréthane résiste à la plupart des types courants de contamination chimique.

Le principal inconvénient des systèmes à courroie est l'allongement de celle-ci. Même les courroies renforcées d'acier, utilisées par la plupart des fabricants, finissent par s'allonger, ce qui dégrade la répétabilité et la précision de déplacement. De plus, les systèmes à courroie présentent une résonance plus importante que les autres types de transmission, en raison de l'élasticité de la courroie. Bien qu'un réglage approprié puisse compenser ce phénomène, les applications avec des taux d'accélération et de décélération élevés et/ou des charges importantes peuvent subir des temps de stabilisation indésirables.

systèmes à vis à billes

Pour les charges axiales élevées et les applications exigeant une grande précision de positionnement, les systèmes à vis à billes sont généralement privilégiés. Et pour cause : grâce à leurs écrous précontraints, les vis à billes garantissent un mouvement sans jeu et permettent d’atteindre une précision et une répétabilité de positionnement très élevées. Des pas de vis allant de 2 mm à plus de 40 mm permettent également aux systèmes à vis à billes de répondre à une large gamme d’exigences de vitesse et d’empêcher le retour de force dans les applications verticales.

La course de la vis est la principale limitation des systèmes à vis à billes. Plus la vis est longue, plus sa vitesse admissible diminue, car elle a tendance à s'affaisser sous son propre poids et à vibrer. Les supports de vis à billes permettent de contrer cet effet, mais au prix d'un encombrement et d'un coût global accrus.

Systèmes à crémaillère et pignon

Les systèmes à crémaillère et pignon génèrent des forces de poussée élevées et ce, 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 le déplacement indépendant des chariots, comme les grands systèmes portiques 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 existent, leur précision de positionnement est généralement inférieure à celle d'autres systèmes d'entraînement. De plus, selon le profil des dents et la qualité d'usinage, ces systèmes peuvent générer un niveau sonore élevé par rapport à d'autres systèmes linéaires.

systèmes entraînés par moteur linéaire

Longtemps considérés comme trop onéreux pour la plupart des applications, les moteurs linéaires sont désormais utilisés pour les opérations de positionnement et de manutention dans des secteurs tels que l'emballage et l'assemblage. La baisse des coûts a contribué à cette évolution, mais pour les ingénieurs, les atouts majeurs des moteurs linéaires résident dans leur vitesse élevée, leur grande précision de positionnement et leurs faibles besoins de maintenance. À l'instar des systèmes à crémaillère, les moteurs linéaires 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 coupure de courant, les moteurs linéaires sont généralement déconseillés pour les applications verticales. Leur conception ouverte, associée à la présence d'aimants puissants, les rend également sensibles à la contamination et aux débris, notamment aux copeaux et aux particules métalliques.

systèmes à entraînement pneumatique

Lorsque l'air est la source de transmission de puissance privilégiée, les systèmes linéaires pneumatiques sont parfaitement adaptés. Pour des mouvements simples, point à point, les systèmes à entraînement pneumatique constituent souvent l'option la plus économique et la plus facile à intégrer. La plupart des systèmes linéaires pneumatiques sont logés dans un boîtier en aluminium, permettant l'intégration d'amortisseurs de fin de course et de protections.

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

Quel que soit votre usage, lorsque vous examinez les options de systèmes linéaires pré-assemblés, commencez par les quatre paramètres principaux : course, charge, vitesse et précision. Une fois l’importance de ces critères déterminée, d’autres paramètres, tels que le bruit, la rigidité et les facteurs environnementaux, peuvent affiner votre sélection et accélérer le dimensionnement et le choix final.