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 multiples options pour sélectionner des modules linéaires, en fonction de leurs exigences spécifiques de production et de performance. Cependant, pour certains secteurs et applications, la précision et l'exactitude des mouvements sont primordiales.

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 de point final extrêmement stricte et un déplacement fluide avec un minimum de vibrations tout au long du cycle de mouvement.

La compréhension de 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 répondre aux exigences des machines qu'ils construisent.

Le besoin d'un mouvement précis
Les mouvements ultra-précis et délicats pour la découpe laser, les systèmes d'échantillonnage automatisés dans les équipements de tests médicaux ou le déplacement de plaquettes de semi-conducteurs dans un outil de fabrication nécessitent un mouvement extrêmement stable et quasiment exempt de vibrations. L'objectif principal est d'atteindre le point final visé avec la plus grande précision.

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

Chaque plaquette doit être transportée à travers des centaines d'étapes de processus, et à chaque passage d'une étape à l'autre, les vibrations dans le module linéaire risquent d'endommager la plaquette en cours de fabrication et de réduire sa valeur finale. Moins les vibrations sont importantes, plus le risque est faible.

La précision des points finaux est tout aussi essentielle à la productivité. Si un plateau de composants électroniques traverse 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 de l'ordre du micron.

Il est également important de noter que la stabilité du mouvement et la précision des points finaux doivent être reproductibles sur des milliers de cycles de mouvement chaque jour. Si quelques millisecondes sont nécessaires pour affiner le positionnement des pièces, ces millisecondes représentent des heures de production supplémentaires, ce qui réduit le rendement et peut gonfler les coûts, impactant ainsi les délais de livraison.

Pour atteindre ces objectifs, assurez-vous de prendre en compte la conception, les matériaux, la construction et les fonctionnalités 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 les matériaux les plus couramment utilisés pour la fabrication des boîtiers, ou « profilés ». Les boîtiers en aluminium sont fréquemment utilisés dans les modules linéaires plus standard, car ils peuvent être extrudés à moindre coût pour s'adapter à une plus large gamme de tailles et de longueurs de modules.

Il est toutefois important de prendre en compte les modules linéaires de précision fabriqués avec des boîtiers usinés en acier. Ces boîtiers présentent généralement une élasticité modulaire et une déviation de la course souhaitée bien inférieures à celles des modules en aluminium (qui sont également très stables, mais pas au niveau supporté par 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 à l'endroit où le module est fixé, peut être répercutée.

Grâce à leurs boîtiers en acier usiné, les modules linéaires de précision évitent ce type d'écart, garantissant ainsi une planéité et une rectitude de déplacement optimales. Cela contribue à la réduction des vibrations, à la précision des points finaux et à la répétabilité de la localisation. De plus, privilégiez les modules dotés d'un bord de référence usiné avec rails de guidage intégrés au boîtier. Certaines entreprises permettent même à l'utilisateur de spécifier le côté du bord de référence rectifié pour un montage plus rapide et un alignement simplifié.

Dimensionnement approprié pour la bonne application
Lorsqu'une opération de précision est requise, veillez à sélectionner des composants de taille adaptée à la charge. Les charges axiales ou de torsion, par exemple, peuvent nécessiter des composants plus larges ou plus résistants qu'une simple charge radiale. De plus, pour de nombreuses applications avancées telles que les machines-outils, la production de semi-conducteurs et la fabrication électronique, les systèmes de production sont relativement compacts, ce qui nécessite des modules de précision compacts, faciles à intégrer dans des espaces machines restreints. De nombreux fournisseurs proposent différentes tailles.

De plus, il est important de prendre en compte d'autres critères fondamentaux de conception de mouvement linéaire, tels que l'environnement de fonctionnement du système, l'angle de montage de la charge, la vitesse requise, la distance de déplacement et le cycle de service requis. Ce critère 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 résultat des composants qui entraînent le module linéaire. Pour les modules linéaires de précision, les entraînements à vis à billes constituent la solution idéale.

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 des orientations XYZ et effectuer des mouvements avec la précision et la répétabilité requises.

Les vis à billes avec joints à contact intégral 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 du métal, du bois et de la pierre.

La conception des guidages linéaires des 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 chariot ou le roulement, les chemins de roulement à l'intérieur du roulement parcourus par 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 fluidité de la recirculation des billes à l'intérieur du chariot lors de leur déplacement sur le rail. Les applications de précision les plus exigeantes peuvent être affectées par un mouvement même minime des billes dans la chambre de recirculation, ou par un simple pivotement du système de rail autour de son axe.

La moindre déviation ou jeu réduit la précision, et toute rugosité dans la recirculation des billes peut entraîner des imprécisions. Pour remédier à 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 lors de la circulation des billes 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 de nombreuses caractéristiques clés requises dans les systèmes automatisés de haute précision et à grande vitesse.

Lubrification et étanchéité
Quelle que soit la qualité de leur conception et de leur ingénierie, les modules linéaires nécessitent une lubrification adéquate tout au long de leur cycle de vie pour maintenir un mouvement précis et stable. Pour garantir une intégration efficace de la lubrification dans les pratiques de maintenance globales du système, il est essentiel de sélectionner des modules de précision qui facilitent et simplifient leur lubrification continue.

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

Nous avons récemment modernisé notre gamme de modules de précision pour y inclure des lubrifiants pour salles blanches LSS standard et LSC plus avancés. Il est également possible de se connecter à des systèmes de lubrification centralisés utilisant de la graisse liquide. La relubrification automatisée améliore la fiabilité opérationnelle, éliminant ainsi toute erreur humaine lors d'une lubrification manuelle.

Les modules linéaires nécessitent une lubrification car ils comportent des pièces mobiles. Or, ces dernières peuvent générer de minuscules particules en suspension dans l'air si le module n'est pas correctement étanche (les lubrifiants eux-mêmes peuvent également se disperser dans l'air). Il est important d'évaluer au préalable les options 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 utilisant des échantillons biologiques sensibles.

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

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.

Choisir un fournisseur de modules linéaires proposant des outils de dimensionnement et de configuration en ligne faciles à utiliser et étape par étape peut aider les concepteurs de machines à configurer et commander rapidement les modules adaptés en fonction des besoins. Certaines entreprises permettent également de sélectionner et de dimensionner la combinaison mécanique, moteur et entraînement avec un seul outil.

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 experts en ingénierie du mouvement linéaire par téléphone, e-mail ou chat en ligne en temps réel. Souvent, lorsque les constructeurs de machines hésitent sur les exigences de dimensionnement et de performances spécifiques de leurs applications, ces experts ont déjà résolu ce type de problèmes.

Pour les systèmes d'automatisation les plus avancés d'aujourd'hui, atteindre des niveaux de cadence élevés ne devrait pas impliquer de sacrifier la qualité à la rapidité. En particulier pour les industries et les applications exigeant un mouvement linéaire ultra-précis, un transport sans vibrations et une précision extrême des points finaux, le choix du module linéaire de précision adapté peut jouer un rôle crucial dans la productivité, l'efficacité et la qualité de la production.