Le choix des composants et la conception de la machine influent sur la précision et la répétabilité du système.

Avant de répondre à cette question, définissons la précision et la répétabilité pour les systèmes linéaires.

【Précision】

En mécanique linéaire, on distingue généralement deux catégories de précision : la précision de positionnement et la précision de déplacement. La précision de positionnement spécifie l’écart entre la position cible du système et sa position réelle atteinte. La précision de déplacement spécifie les erreurs survenant lors du mouvement ; autrement dit, le système se déplace-t-il en ligne droite, ou effectue-t-il des mouvements verticaux ou latéraux ?

La précision est exprimée par rapport à une valeur de référence « vraie » ou acceptée. Pour la précision de positionnement, la valeur de référence est la position cible. Pour la précision de déplacement, la valeur de référence est un plan de mouvement défini, tant verticalement (ou planéité du déplacement) qu'horizontalement (ou rectitude du déplacement). Il est important de noter que la précision se rapporte à la proximité de la position cible atteinte lors de l'approche, quelle que soit la direction.

【Répétabilité】

La répétabilité définit la précision avec laquelle un système revient à la même position lors de plusieurs tentatives. Elle peut être unidirectionnelle (la spécification est alors valable lorsque la position est approchée de la même direction) ou bidirectionnelle (la spécification est alors valable lorsque la position est approchée de l'une ou l'autre direction).

Question : « Je conçois un nouveau système de mouvement linéaire. Dois-je privilégier la précision ou la répétabilité ? Ou les deux ? »

Les systèmes linéaires se composent de quatre éléments principaux : la structure de base ou de montage, le ou les guides linéaires, le mécanisme d’entraînement et le moteur. Chacun de ces éléments contribue à la précision et à la répétabilité du système. Des composants secondaires, tels que les accouplements, les connecteurs, les plaques de montage, les capteurs et les dispositifs de rétroaction, influent également sur les performances du système. Enfin, des facteurs difficiles à maîtriser, comme les variations de température et les vibrations de la machine, affectent les spécifications de précision et de répétabilité du système.

Pour optimiser la précision de positionnement, le mécanisme d'entraînement est généralement un élément crucial. Les vis à billes sont généralement reconnues comme le meilleur choix pour une précision de positionnement élevée, spécifiée par leur classe d'erreur de pas ou de tolérance. Cependant, les vis à billes avec écrous précontraints et les systèmes pignon-crémaillère de haute précision permettent également d'atteindre une précision de positionnement élevée. Les flexions et vibrations du système peuvent dégrader la précision de positionnement ; la rigidité de la structure de montage, du guidage linéaire et des liaisons entre les composants est donc également importante pour les systèmes exigeant une précision de positionnement élevée.

En revanche, la précision de déplacement d'un système dépend presque entièrement de sa structure de montage et du système de guidage linéaire. La plupart des guidages linéaires à recirculation sont spécifiés par classe de précision, qui définit les écarts maximaux de hauteur, de parallélisme et de rectitude lors du déplacement. Cependant, la précision d'un guidage linéaire dépend entièrement de la surface sur laquelle il est monté ; la structure de montage est donc un facteur important. Monter un guidage linéaire de haute précision sur une base non usinée ou une extrusion d'aluminium compromet sa précision de déplacement.

La répétabilité d'un système linéaire est principalement déterminée par le mécanisme d'entraînement : la précision d'hélice d'une vis, l'écart de pas et l'allongement maximal d'une courroie, ou encore le jeu dans un système pignon-crémaillère. La meilleure façon d'améliorer la répétabilité est d'éliminer le jeu dans le mécanisme d'entraînement. Les vis à billes sont souvent préchargées pour supprimer le jeu, et de nombreuses vis-mères offrent également un jeu nul. Les systèmes pignon-crémaillère présentent intrinsèquement un jeu entre la crémaillère et les dents du pignon, mais les systèmes à double pignon et à pignon divisé éliminent ce jeu.

Si le système subit d'importantes fluctuations de température, la dilatation et la contraction des composants dues aux effets thermiques peuvent également réduire sa répétabilité. Contrairement à la précision de positionnement ou de déplacement, la répétabilité d'un système ne peut être améliorée par rétroaction ni par contrôle. La seule façon d'améliorer la répétabilité d'un système linéaire est d'utiliser un variateur offrant une répétabilité supérieure.

Le choix entre précision et répétabilité, pour un concepteur ou un ingénieur, dépend du type d'application. Dans les applications de positionnement, comme la prise et le placement ou l'assemblage, la précision et la répétabilité du positionnement sont souvent les facteurs les plus critiques. En revanche, dans des applications telles que le dosage, la découpe ou le soudage, où l'uniformité et la précision du processus lors du déplacement sont essentielles, la précision du déplacement doit être la priorité.