Les modules linéaires prêts à installer sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels pour déplacer des matériaux, des produits et des outils de production dans une grande variété de machines.

Les concepteurs de machines disposent de nombreuses options pour le choix des modules linéaires, en fonction des exigences spécifiques de production et de performance. Cependant, dans certains secteurs et pour certaines applications, la précision et l'exactitude du mouvement sont primordiales.

En particulier, des applications telles que la fabrication de semi-conducteurs, les machines-outils de découpe laser, l'assemblage électronique et les systèmes d'automatisation de laboratoire nécessitent des modules linéaires de précision qui doivent fonctionner avec une précision extrême des points d'extrémité et un déplacement fluide avec un minimum de vibrations tout au long du cycle de mouvement.

Comprendre plusieurs caractéristiques clés de conception et de performance qui distinguent les modules linéaires de précision peut aider les concepteurs de machines et de systèmes à sélectionner les meilleurs produits pour satisfaire aux exigences des machines qu'ils construisent.

La nécessité d'un mouvement précis
Pour la découpe laser, les systèmes d'échantillonnage automatisés dans les équipements de test médical ou le déplacement de plaquettes de semi-conducteurs dans un outil de fabrication, un mouvement ultra-précis et délicat exige une stabilité extrême et une quasi-absence de vibrations. L'objectif principal est d'atteindre le point d'arrivée ciblé avec la plus grande précision.

La stabilité du mouvement est souvent essentielle pour protéger des matériaux extrêmement fragiles des dommages ou de la dégradation causés par le déplacement linéaire. Les plaquettes de semi-conducteurs en sont un parfait exemple : extrêmement délicates, elles peuvent contenir des puces d’une valeur potentielle de plusieurs millions de dollars, selon leur taille.

Chaque plaquette doit être transportée à travers des centaines d'étapes de traitement, et à chaque déplacement d'une étape à l'autre, les vibrations dans le module linéaire risquent d'endommager la plaquette en cours de traitement, réduisant ainsi sa valeur finale. Moins il y a de vibrations, plus le risque est faible.

La précision du point d'extrémité est tout aussi cruciale pour la productivité. Dans un processus d'assemblage automatisé à grande vitesse, la productivité maximale est atteinte lorsque le module linéaire achemine le plateau vers l'outil d'assemblage avec une précision micrométrique.

Il est également important de noter que cette stabilité de mouvement et la précision du positionnement doivent être reproductibles sur des milliers de cycles de mouvement quotidiens. Si le réglage précis du positionnement des pièces prend quelques millisecondes, ces millisecondes se traduisent par des heures de temps de production supplémentaires, réduisant ainsi le rendement et pouvant entraîner une augmentation des coûts et des retards de livraison.

Pour atteindre ces objectifs, veillez à prendre en compte la conception, les matériaux, la construction et les fonctionnalités clés des modules linéaires de précision haute performance.

Matériaux de construction
La conception du boîtier du module et les matériaux de construction sont des facteurs essentiels qui peuvent influencer la précision et la répétabilité à long terme.

Dans le monde des modules linéaires, l'aluminium ou l'acier sont le plus souvent utilisés pour créer les boîtiers, ou « profilés ». Les boîtiers en aluminium sont couramment utilisés dans les modules linéaires plus standard, car ils peuvent être extrudés de manière rentable pour répondre à une gamme plus étendue de dimensions et de longueurs de modules.

Il est toutefois important de prendre en compte les modules linéaires de précision fabriqués avec des boîtiers en acier usinés. Ces boîtiers présentent généralement une élasticité modulaire et une déviation par rapport à la trajectoire souhaitée bien moindres que les modules en aluminium (qui sont également très stables, mais pas au même niveau que les boîtiers en acier).

L'élasticité modulaire permet au module d'épouser la forme du châssis de la machine sur lequel il est monté. Avec un boîtier en aluminium extrudé, toute déviation, comme une torsion ou une courbure au niveau de la fixation du module, peut être reproduite.

Grâce à leurs boîtiers en acier usiné, les modules linéaires de précision éliminent tout écart, garantissant une planéité et une rectitude de déplacement optimales. Ceci contribue à la réduction des vibrations, à la précision des extrémités et à la répétabilité du positionnement. De plus, privilégiez les modules dotés d'un bord de référence usiné avec des rails de guidage intégrés sur le boîtier. Certains fabricants permettent même à l'utilisateur de choisir le côté du bord de référence usiné, facilitant ainsi le montage et l'alignement.

Dimensionnement adapté à l'application appropriée
Lorsqu'une opération de haute précision est requise, il est essentiel de choisir des composants adaptés à la charge. Par exemple, une charge axiale ou de torsion peut nécessiter des composants plus larges ou plus robustes qu'une simple charge radiale. De plus, pour de nombreuses applications avancées dans les machines-outils, la production de semi-conducteurs et la fabrication électronique, les systèmes de production sont relativement compacts, ce qui exige des modules de précision compacts pouvant s'intégrer facilement dans des espaces restreints. De nombreux fournisseurs proposent des modules de différentes tailles.

De plus, il est important de prendre en compte d'autres critères de conception fondamentaux pour les systèmes de mouvement linéaire, tels que l'environnement d'utilisation, l'angle de montage de la charge, la vitesse requise, la course et le facteur de marche. Dans le secteur, on désigne ces critères par l'acronyme LOSTPED (charge, orientation, vitesse, course, précision, environnement et facteur de marche).

Composants de mouvement
La précision et la stabilité du mouvement dépendent également des composants qui actionnent le module linéaire. Pour les modules linéaires de précision, les entraînements à vis à billes constituent la solution optimale.

Les vis à billes sont extrêmement efficaces pour convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire. En tant qu'éléments d'entraînement mécaniques, elles peuvent être installées selon les axes XYZ et réaliser des mouvements avec la précision et la répétabilité requises.

Les vis à billes à joints d'étanchéité complets offrent une combinaison unique de rigidité élevée, de haute précision et de vitesse respectable, ce qui les rend utiles dans une grande variété d'applications de mouvement de précision. Plus précisément, leur capacité à supporter des charges axiales importantes en fait souvent un meilleur choix que les moteurs linéaires, notamment pour la découpe des métaux, du bois et de la pierre.

La conception des guidages linéaires dans les modules de précision est tout aussi importante. La précision des guidages linéaires dépend de nombreux facteurs : la rectitude du rail sur lequel se déplace le galet ou le roulement, les chemins de roulement à l’intérieur du roulement où circulent les billes ou les rouleaux, et la planéité de la surface de montage du rail.

L'un des aspects les plus importants à évaluer est la régularité de la recirculation des billes à l'intérieur du bloc de guidage lorsqu'il se déplace le long du rail. Les applications exigeant une très haute précision peuvent être compromises par le moindre mouvement des billes dans la chambre de recirculation, ou par une simple rotation du système de rail autour de son axe.

Le moindre jeu ou la moindre déformation réduit la précision, et la moindre irrégularité dans la recirculation des billes peut engendrer des imprécisions. Pour pallier ce problème, les principaux fournisseurs de modules linéaires intègrent des guides qui optimisent la recirculation aux points de transition clés, assurant ainsi un mouvement extrêmement fluide et constant des billes dans les chemins de roulement.

Les modules linéaires de précision, qui intègrent à la fois des ensembles de vis à billes et des guides linéaires optimisés, associés à des boîtiers en acier, offrent bon nombre des caractéristiques clés requises dans les systèmes automatisés de haute précision et à grande vitesse.

Lubrification et étanchéité
Aussi bien conçus et fabriqués soient-ils, les modules linéaires nécessitent une lubrification adéquate tout au long de leur cycle de vie pour garantir un mouvement précis et stable. Pour une intégration efficace de la lubrification dans la maintenance globale du système, il est recommandé de choisir des modules de précision qui facilitent et simplifient leur lubrification régulière.

La plupart des modules de précision sont disponibles avec un lubrifiant industriel classique pour le graissage initial. D'autres modules proposent des options de lubrification plus avancées, par exemple pour répondre aux exigences des salles blanches ou de l'industrie électronique.

Nous avons récemment mis à jour sa gamme de modules de précision afin d'y intégrer des lubrifiants plus performants, conformes aux normes LSS et LSC pour salles blanches. Il est également possible de se connecter à des systèmes de lubrification centralisés utilisant de la graisse liquide. La relubrification automatisée accroît la fiabilité opérationnelle en éliminant les risques d'erreur humaine liés à la lubrification manuelle.

Les modules linéaires nécessitent une lubrification en raison de leurs pièces mobiles. Or, ces pièces peuvent générer de fines particules en suspension dans l'air si le module n'est pas correctement étanche (les lubrifiants eux-mêmes peuvent également se disperser). Il est donc essentiel d'évaluer au préalable les solutions d'étanchéité proposées par les fournisseurs de modules linéaires de précision, notamment pour les environnements de salles blanches ou les systèmes d'automatisation de laboratoire manipulant des échantillons biologiques sensibles.

Recherchez un ensemble vis à billes et chariot linéaire de précision, étanche des deux côtés grâce à des joints d'étanchéité. Cette conception réduit considérablement le risque de fuite de lubrifiant.

Assistance technique et de configuration
Un dernier élément à prendre en compte lors du choix de modules linéaires de précision est le niveau d'assistance technique disponible auprès du fournisseur pour aider les constructeurs de machines à sélectionner, spécifier, configurer et commander les modules dont ils ont besoin.

Choisir un fournisseur de modules linéaires doté d'outils de dimensionnement et de configuration en ligne conviviaux et intuitifs permet aux concepteurs de machines de configurer et de commander rapidement les modules adaptés à leurs besoins. Certaines entreprises proposent également un outil unique pour la sélection et le dimensionnement de la combinaison mécanique, moteur et variateur.

Lorsqu'une assistance directe est nécessaire, il est judicieux de collaborer avec des fournisseurs de modules linéaires possédant une vaste expérience des technologies de mouvement linéaire. Ces entreprises proposent un support technique assuré par des ingénieurs spécialisés en mouvement linéaire, joignables par téléphone, courriel ou messagerie instantanée. Bien souvent, lorsque les constructeurs de machines ont des doutes quant aux exigences de dimensionnement et de performance de leurs applications, ces experts auront déjà résolu ce type de problèmes.

Pour les systèmes d'automatisation les plus performants d'aujourd'hui, l'obtention d'un débit élevé ne doit pas se faire au détriment de la qualité. En particulier pour les industries et les applications exigeant un mouvement linéaire ultra-précis, un transport sans vibrations et une précision extrême des extrémités, le choix du module linéaire de précision adéquat peut s'avérer crucial pour la productivité, l'efficacité et la qualité de la production.