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

Vous travaillez sur une application qui nécessite un mouvement linéaire (il s'agit peut-être d'un système d'assemblage pick-and-place, d'une ligne d'emballage ou d'un portique pour le transfert de matériaux), mais vous concevez votre propre actionneur à partir de zéro, recherchez les différentes pièces, montez et alignez. les composants, et la mise en œuvre d’un système de maintenance n’est pas une utilisation efficace de votre temps. Vous commencez par examiner les actionneurs linéaires préconçus et pré-assemblés, mais il existe tellement d'options en termes de type, de taille et de principe de fonctionnement qu'il est difficile de savoir par où commencer dans votre sélection.

La première étape pour affiner le champ 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 étant les plus courantes, tandis que les entraînements à moteur pneumatique et linéaire servent à des applications de niche. Vous trouverez ci-dessous 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 longueur de course, est la première exigence à prendre en compte lors du choix entre un entraînement par vis à billes ou par courroie. Les actionneurs à vis à billes sont généralement trouvés dans des longueurs de 1 000 mm ou moins, bien que des vis à billes de plus grand diamètre puissent être utilisées dans des longueurs allant jusqu'à 3 000 mm. Cette limite est régie par la vitesse critique de la vis. À mesure que la longueur d'une vis augmente, sa vitesse critique, ou la vitesse à laquelle la vis commence à subir des vibrations de flexion, diminue. En termes simples, à mesure qu’une vis s’allonge et tourne plus vite, elle commence à « fouetter » comme une corde à sauter.

Pour les actionneurs avec entraînement par courroie crantée, la possibilité de tendre la courroie limite la longueur maximale. En utilisant des courroies plus larges (plus de surface de contact) et un pas de dent plus élevé, les actionneurs à entraînement par courroie sont couramment utilisés dans les applications nécessitant une longueur de course de 10 à 12 mètres.

2. Vitesse

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

Comme mentionné ci-dessus, dans un actionneur à vis à billes, à mesure que la longueur augmente, la vitesse critique diminue. En général, les actionneurs à vis à billes peuvent atteindre des vitesses allant jusqu'à 1,5 m/s pour des longueurs de course inférieures à 1 mètre. Les supports de vis à billes peuvent fournir une rigidité supplémentaire en réduisant la longueur non supportée de la vis, permettant ainsi à l'actionneur d'atteindre des vitesses plus élevées et des longueurs plus longues. Lorsque vous envisagez des supports de vis à billes, consultez le fabricant pour obtenir de l'aide pour effectuer les calculs de vitesse et de longueur nécessaires.

3. Précision

La précision est largement utilisée pour désigner soit la précision de déplacement (où le chariot ou la selle est situé dans l'espace pendant le mouvement), la précision de positionnement (à quelle distance l'actionneur atteint la position cible) ou la répétabilité (à quelle distance l'actionneur atteint la même position avec chaque accident vasculaire cérébral). Bien que la précision du déplacement soit fortement influencée par la structure, la base et le montage de l'actionneur, la précision et la répétabilité du positionnement sont principalement des fonctions du mécanisme d'entraînement.

Les vis à billes, en particulier si elles sont préchargées, ont une meilleure précision de positionnement que les entraînements par courroie en raison de leur rigidité. Cependant, « l'imprécision » du positionnement peut être mesurée et compensée dans le système de commande de l'actionneur. Pour cette raison, la répétabilité (la capacité d’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, la direction dans laquelle l'actionneur est monté déterminera quel mécanisme d'entraînement est le meilleur. Les entraînements par courroie et par vis à billes conviennent aux orientations de montage horizontales et inclinées, mais les applications nécessitant un montage vertical nécessitent une évaluation plus minutieuse.

Alors que tout système déplaçant une charge verticalement nécessite des mécanismes de sécurité intégrés, les entraînements à vis à billes sont souvent considérés comme plus sûrs que les entraînements par courroie pour le transport de charges verticales. En effet, les vis à billes, en fonction de la charge, du pas de vis et de la friction dans le système, sont réticentes à reculer ou à « chute libre » en cas de défaillance du frein ou de dommages catastrophiques au système. Lorsqu'un actionneur à entraînement par courroie est requis dans une application verticale, un frein ou un contrepoids externe doit être sérieusement envisagé.

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 que le système de guidage soit lubrifié périodiquement, mais les vis à billes introduisent un autre composant qui doit être surveillé pour une lubrification appropriée. Certains fabricants ont résolu ce problème en proposant des systèmes lubrifiés à vie (la durée de vie étant définie comme une distance de déplacement ou un nombre de tours défini, avec une charge, une vitesse et un environnement donnés), mais de nombreuses applications ne correspondent pas à ces paramètres spécifiés et nécessiteront lubrification à un moment donné au cours de leur durée de vie prévue.

Bien que les actionneurs entraînés par courroie présentent l'avantage de nécessiter moins de composants à entretenir, lorsque l'environnement contient de la poussière ou des copeaux, recherchez une conception d'actionneur qui minimise le risque de contamination des boîtiers de poulie. Cela garantira une durée de vie plus longue aux roulements de poulie et réduira l'usure de la courroie elle-même.

Les entraînements par courroie et les entraînements par vis à billes présentent des avantages en termes de performances. Lors de votre sélection initiale, n'oubliez pas que les entraînements par courroie sont généralement le meilleur choix pour les courses longues et les vitesses élevées, tandis que les entraînements à vis à billes conviennent mieux 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 ces cas, le fabricant peut vous guider dans le choix du bon actionneur en fonction de facteurs plus avancés, tels que l'accélération, le temps de stabilisation ou les conditions environnementales.