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

Les concepteurs de machines disposent de plusieurs options lors de la sélection des modules linéaires, en fonction des exigences spécifiques de production et de performances. Mais il existe certaines industries et applications système pour lesquelles un mouvement précis et exact constitue l’exigence la plus critique.

En particulier, les 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 et un déplacement fluide avec un minimum de vibrations tout au long du cycle de mouvement.

Comprendre plusieurs caractéristiques clés de conception et de performances 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.

Le besoin d'un mouvement précis
Un mouvement ultra-précis et délicat pour la découpe laser, les systèmes d'échantillonnage automatisés dans les équipements de tests médicaux ou le déplacement de tranches de semi-conducteurs à travers un outil de fabrication nécessitent un mouvement extrêmement stable et presque sans vibrations pendant le déplacement. Atteindre le point final ciblé avec la plus grande précision est l’objectif principal.

Un mouvement stable est souvent essentiel pour protéger les matériaux extrêmement fragiles contre les dommages ou la dégradation causés par le déplacement linéaire. Les tranches de semi-conducteurs en sont un parfait exemple : elles sont extrêmement délicates et une tranche finie peut contenir des puces valant potentiellement des millions de dollars, selon leur taille.

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

La précision des points finaux est également essentielle à des fins de productivité. Si un plateau de pièces électroniques se déplace dans un processus d'assemblage automatisé à grande vitesse, la productivité maximale est atteinte lorsque le module linéaire introduit le plateau dans l'outil d'assemblage avec une précision au micron près.

Il est également important de noter que ce mouvement stable et cette précision du point final doivent être reproductibles sur des milliers de cycles de mouvement chaque jour. S'il faut plusieurs millisecondes pour affiner le positionnement des pièces, ces millisecondes s'ajoutent à des heures de temps de production supplémentaire, réduisant le débit et potentiellement gonflant les coûts et ayant un impact sur les délais de livraison.

Pour atteindre ces objectifs, veillez à prendre en compte la conception, les matériaux, la construction et la fonctionnalité clés des modules linéaires de précision hautes performances.

Matériaux de construction
La conception du boîtier du module et les matériaux de construction sont des facteurs critiques qui peuvent régir 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 des modules linéaires plus standards, car ils peuvent être extrudés de manière rentable pour satisfaire une plus large gamme de tailles et de longueurs de modules.

Cependant, il est important de prendre en compte les modules linéaires de précision fabriqués avec des boîtiers usinés en acier. Ces boîtiers présentent généralement beaucoup moins d'élasticité modulaire et d'écart par rapport à la trajectoire de déplacement souhaitée, par rapport aux modules à base d'aluminium (qui sont également très stables mais tout simplement pas au niveau que les boîtiers en acier peuvent supporter).

L'élasticité modulaire permet au module de prendre la forme du châssis de la machine sur lequel il est monté. Avec un boîtier en aluminium extrudé, s'il y a un écart, comme une torsion ou un arc à l'endroit où le module est fixé, cela peut refléter cet écart.

Les modules linéaires de précision étant dotés de boîtiers en acier usiné, ce type de déviation est évité, garantissant ainsi une très grande planéité ou rectitude du déplacement. Cela contribue à la réduction des vibrations, à la précision du point final et à la répétabilité de la localisation. De plus, recherchez des modules dotés d'un bord de référence usiné avec des rails de guidage intégrés sur le boîtier. Certaines entreprises permettent même à l'utilisateur de spécifier de quel côté se trouve le bord de référence de la machine pour un montage plus rapide et un alignement facile.

Dimensionnement approprié pour la bonne application
Lorsqu'un fonctionnement très précis est requis, veillez à sélectionner des composants de taille appropriée pour supporter la charge. Les charges axiales ou de torsion, par exemple, peuvent nécessiter des composants plus larges ou plus résistants qu'une simple charge radiale. En outre, pour de nombreuses applications avancées dans les domaines des machines-outils, de la production de semi-conducteurs et de la fabrication électronique, les systèmes de production sont relativement petits, nécessitant des modules de précision compacts pouvant facilement s'insérer dans des espaces de machines restreints. De nombreux fournisseurs proposent différentes tailles.

En outre, il est important de prendre en compte d'autres critères de base de conception du mouvement linéaire, tels que l'environnement dans lequel le système fonctionne, l'angle auquel la charge est montée, la vitesse requise, la distance de déplacement et le cycle de service requis. Ceci est connu dans l'industrie sous le nom de LOSTPED (charge, orientation, vitesse, déplacement, précision, environnement et cycle de service).

Composants de mouvement
Un mouvement précis et stable est également le produit des composants de mouvement qui entraînent le module linéaire. Pour les modules linéaires de précision, les entraînements à vis à billes constituent la solution optimale.

Les entraînements à vis à billes sont ultra efficaces pour convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire. En tant qu'éléments d'entraînement mécaniques, ils peuvent être installés dans des orientations XYZ et effectuer des mouvements avec la précision et la répétabilité nécessaires.

Les vis à billes avec joints à contact total 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, en particulier dans les applications de coupe du métal, du bois et de la pierre.

La conception des guides linéaires dans les modules de précision est tout aussi importante. La précision des guidages linéaires dépend de nombreux facteurs : la justesse du rail sur lequel se déplace le patin ou le roulement, les chemins de roulement à l'intérieur du roulement à travers lesquels se déplacent les billes ou les rouleaux et la planéité de la surface de montage du rail.

L'un des domaines les plus importants à évaluer est la régularité de la recirculation des billes à l'intérieur du bloc de guidage lors de son déplacement le long du rail. Les applications situées à l'extrémité la plus élevée du spectre de précision peuvent être affectées par un mouvement même infime des billes dans la chambre de recirculation, ou par un simple pivotement du système de rails autour de son axe.

Toute déviation ou jeu réduit la précision, et toute rugosité dans la recirculation des billes peut entraîner une imprécision. Pour résoudre ce problème, les principaux fournisseurs de modules linéaires intègrent des guides qui optimisent la recirculation aux points de transition clés, offrant ainsi un mouvement extrêmement fluide et constant lorsque les billes circulent dans les chemins de roulement.

Les modules linéaires de précision dotés à la fois d'assemblages de vis à billes et de guides linéaires optimisés combinés 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
Quelle que soit leur conception et leur ingénierie, les modules linéaires nécessitent une lubrification appropriée tout au long de leur cycle de vie pour maintenir un mouvement précis et stable. Une façon de garantir que la lubrification est efficacement intégrée aux pratiques globales de maintenance du système consiste à sélectionner des modules de précision qui facilitent et facilitent la lubrification continue des modules.

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

Nous avons récemment mis à niveau sa gamme de modules de précision pour inclure des lubrifiants standard LSS et LSC pour salle blanche plus avancés. Il existe également une option de connexion à des systèmes de lubrification centralisés utilisant de la graisse liquide. La relubrification automatisée augmente la fiabilité opérationnelle, excluant toute erreur humaine lors de la lubrification manuelle.

Les modules linéaires nécessitent une lubrification car ils comportent des pièces mobiles, mais les pièces mobiles peuvent générer de minuscules particules en suspension dans l'air si le module n'est pas correctement scellé (les lubrifiants eux-mêmes peuvent également se disperser dans l'air). Il est important d'évaluer à l'avance les options d'étanchéité proposées par les fournisseurs de modules linéaires de précision, en particulier pour les environnements de salle blanche ou les systèmes d'automatisation de laboratoire avec des échantillons biologiques sensibles.

Recherchez un écrou de vis à billes de précision et un ensemble de chariot linéaire scellés des deux côtés avec des joints d'assemblage de vis à billes. Cette conception réduit considérablement le risque de fuite de lubrifiants à l'extérieur.

Configuration et support technique
Un dernier élément à prendre en compte lors de la sélection de modules linéaires de précision est le niveau de support technique disponible auprès du fournisseur pour aider les constructeurs de machines à sélectionner, spécifier, configurer et commander les modules dont ils ont besoin.

Le choix d'un fournisseur de modules linéaires doté d'outils de dimensionnement et de configuration en ligne faciles à utiliser, étape par étape, peut aider les concepteurs de machines à configurer et à commander rapidement les bons modules en cas de besoin. Certaines entreprises permettent également la sélection et le dimensionnement de la combinaison mécanique, moteur et entraînement avec un seul outil.

Lorsqu'une aide directe est requise, il est également judicieux de travailler avec des fournisseurs de modules linéaires possédant une vaste expérience dans les technologies de mouvement linéaire. Ces sociétés fournissent une assistance technique assurée par des experts en ingénierie du mouvement linéaire par téléphone, e-mail ou via des outils de chat en ligne en temps réel. Dans de nombreux cas, lorsque les constructeurs de machines ne sont pas sûrs des exigences spécifiques en matière de dimensionnement et de performances de leurs applications, ces experts auront résolu ce type de défis dans le passé.

Pour les systèmes d'automatisation les plus avancés d'aujourd'hui, atteindre des niveaux de débit élevés ne devrait pas nécessiter de sacrifier la qualité au profit de la vitesse. En particulier pour les industries et les applications qui nécessitent un mouvement linéaire ultra-précis, un transport sans vibrations et une précision extrême des points finaux, le choix du module linéaire de précision approprié peut jouer un rôle essentiel dans la productivité, l'efficacité et la qualité de la fabrication.