Longueur de course, vitesse, précision, montage, entretien.

Vous travaillez sur une application nécessitant un mouvement linéaire – qu'il s'agisse d'un système d'assemblage par transfert de matière, d'une ligne de conditionnement ou d'un portique de transfert de matériaux – mais concevoir votre propre actionneur de A à Z, trouver les différentes pièces, monter et aligner les composants et mettre en place un système de maintenance ne vous permet pas de gagner du temps. Vous commencez à vous intéresser aux actionneurs linéaires préconçus et pré-assemblés, mais le choix est si vaste en termes de type, de taille et de principe de fonctionnement qu'il est difficile de savoir par où commencer.

La première étape pour affiner votre recherche consiste à choisir le mécanisme d'entraînement le mieux adapté à votre application. La plupart des fabricants proposent au moins deux options d'entraînement : la courroie crantée et la vis à billes sont les plus courantes, tandis que les entraînements pneumatiques et à moteur linéaire sont destinés à des applications de niche. Voici cinq facteurs qui vous aideront à choisir entre les deux types d'actionneurs les plus courants : la courroie crantée et la vis à billes.

1. Longueur de course

La distance que l'actionneur doit parcourir dans une direction, appelée course, est le premier critère à prendre en compte lors du choix entre une vis à billes et une courroie. Les actionneurs à vis à billes sont généralement disponibles en longueurs inférieures ou égales à 1 000 mm, bien que des vis à billes de plus grand diamètre puissent être utilisées jusqu'à 3 000 mm. Cette limite est déterminée par la vitesse critique de la vis. Plus la longueur d'une vis augmente, plus sa vitesse critique, c'est-à-dire la vitesse à laquelle elle commence à subir des vibrations de flexion, diminue. Autrement dit, plus une vis s'allonge et tourne vite, plus elle commence à « fouiller » comme une corde à sauter.

Pour les actionneurs à entraînement par courroie crantée, la possibilité de tension de la courroie limite la longueur maximale. Grâce à l'utilisation de courroies plus larges (surface de contact plus importante) et à un pas de dent plus important, les actionneurs à entraînement par courroie sont couramment utilisés dans les applications nécessitant une course de 10 à 12 mètres.

2. Vitesse

Le deuxième facteur critique dans le choix d'un actionneur est la vitesse. La vitesse maximale de la plupart des actionneurs à entraînement par courroie est de 5 m/s. Cette limite est influencée par le système de guidage, qui utilise généralement des roulements à recirculation. Pour les applications nécessitant des vitesses plus élevées, jusqu'à 10 m/s, une transmission par courroie peut être utilisée avec des roues préchargées ou des galets de came plutôt que des roulements à recirculation.

Comme mentionné précédemment, dans un actionneur à vis à billes, la vitesse critique diminue avec l'augmentation de la longueur. En général, les actionneurs à vis à billes peuvent atteindre des vitesses allant jusqu'à 1,5 m/s pour des courses inférieures à 1 mètre. Les supports de vis à billes peuvent apporter une rigidité supplémentaire en réduisant la longueur non supportée de la vis, permettant ainsi à l'actionneur d'atteindre des vitesses et des longueurs plus élevées. Si vous envisagez d'utiliser des supports de vis à billes, consultez le fabricant pour obtenir de l'aide afin d'effectuer les calculs de vitesse et de longueur nécessaires.

3. Précision

La précision désigne généralement la précision de déplacement (position du chariot ou de la selle dans l'espace pendant le mouvement), la précision de positionnement (la proximité de l'actionneur avec la position cible) ou la répétabilité (la proximité de l'actionneur avec la même position à chaque course). Si la précision de déplacement dépend fortement de la structure, de la base et du montage de l'actionneur, la précision et la répétabilité du positionnement dépendent principalement du mécanisme d'entraînement.

Les vis à billes, surtout si elles sont préchargées, offrent une meilleure précision de positionnement que les transmissions par courroie grâce à leur rigidité. Cependant, l'imprécision de positionnement peut être mesurée et compensée par le système de commande de l'actionneur. C'est pourquoi la répétabilité (la capacité à atteindre la même position à chaque course) devient souvent le facteur le plus important dans les applications de haute précision. Pour une répétabilité élevée, la rigidité du mécanisme d'entraînement est essentielle, ce qui fait d'un ensemble vis à billes et écrou préchargés le meilleur choix.

4. Montage

Dans certains cas, le sens de montage de l'actionneur déterminera le mécanisme d'entraînement le plus adapté. Les entraînements par courroie et par vis à billes conviennent aux montages horizontaux et inclinés, mais les applications nécessitant un montage vertical nécessitent une évaluation plus approfondie.

Bien que tout système déplaçant une charge verticalement nécessite des mécanismes de sécurité intégrés, les vis à billes sont souvent considérées comme plus sûres que les transmissions par courroie pour le transport de charges verticales. En effet, selon la charge, le pas de vis et le frottement du système, les vis à billes sont réticentes à reculer, ou à tomber en chute libre, en cas de défaillance du frein ou de dommages catastrophiques au système. Lorsqu'un actionneur à courroie est requis pour une application verticale, l'installation d'un frein ou d'un contrepoids externe doit être sérieusement envisagée.

5. Entretien

La principale cause de défaillance des actionneurs linéaires est le manque de lubrification. Les actionneurs à vis à billes et à courroie nécessitent une lubrification périodique du système de guidage, mais les vis à billes introduisent un autre composant dont la lubrification doit être surveillée. Certains fabricants ont résolu ce problème en proposant des systèmes lubrifiés à vie (la durée de vie étant définie par une distance de déplacement ou un nombre de tours défini, avec une charge, une vitesse et un environnement donnés). Cependant, de nombreuses applications ne respectent pas ces paramètres et nécessiteront une lubrification à un moment ou un autre de leur durée de vie prévue.

Bien que les actionneurs à courroie présentent l'avantage de nécessiter moins de maintenance, en présence de poussière ou de copeaux, privilégiez une conception d'actionneur réduisant le risque de contamination des logements de poulie. Cela prolongera la durée de vie des roulements de poulie et réduira l'usure de la courroie.

Les entraînements par courroie et les entraînements par vis à billes présentent tous deux des avantages en termes de performances. Lors de votre choix initial, gardez à l'esprit que les entraînements par courroie sont généralement plus adaptés aux courses longues et aux vitesses élevées, tandis que les entraînements par vis à billes sont plus adaptés aux applications nécessitant une répétabilité élevée ou un montage vertical. Dans certaines applications, l'un ou l'autre mécanisme d'entraînement répondra aux critères décrits ci-dessus. Dans ce cas, le fabricant peut vous guider dans le choix de l'actionneur adapté en fonction de facteurs plus précis, tels que l'accélération, le temps de stabilisation ou les conditions environnementales.