Tenez compte des supports, des guides, des entraînements et des joints lors de la conception d'un système linéaire. Connaissez vos exigences en matière de précision, de répétabilité, de charge et d’environnement avant de commencer la conception d’un système linéaire.

Les guides à billes à faible friction et à haute rigidité supportent un rail (en haut) ou deux (en bas). Les compromis pour cette performance sont un coût plus élevé et plus de bruit.

Le chemin le plus court entre deux points est une ligne droite. Mais si vous concevez un système à mouvement linéaire, vous devrez prendre en compte le support structurel, les guides, les entraînements, les joints, la lubrification et les accessoires entre les points A et B.

Que vous décidiez de concevoir et de construire votre système à partir de zéro en utilisant des pièces standard ou d'en acheter un conçu spécialement pour vous, faire les bons choix dès le départ devrait vous aider à faire avancer les choses à long terme.

Accompagnement et conseils

Construire un système linéaire signifie littéralement partir de zéro – avec un système de support structurel. Le composant principal du système de support est généralement une extrusion d'aluminium.

Vous pouvez faire usiner la surface de montage de l'extrusion de base et la surface sur laquelle le guide linéaire est monté pour les applications nécessitant un positionnement précis. Pour les applications de transport de moindre précision, optimisez les bases pour résister à la flexion sous charge et pour éviter la distorsion pendant l’extrusion.

Une base robuste permet au système de reposer uniquement sur des supports d'extrémité. Les extrusions plus légères peuvent nécessiter des supports intermittents sur toute leur longueur.
Des guides se fixent à la base pour faciliter le mouvement. Les principaux types sont les guides à billes, les guides à roues et les guides à glissière ou à prisme.
Les guides à billes supportent les charges utiles les plus lourdes et ont la plus grande rigidité. Leurs configurations à un ou deux rails se déplacent avec peu de friction. Les inconvénients sont un coût plus élevé et la quantité de bruit qu’ils génèrent.

Les guides de roue fonctionnent jusqu'à 10 m/sec avec un faible frottement et une rigidité élevée. Cependant, les chocs peuvent les endommager.
Dans les guides coulissants, des douilles en polymère en forme de prisme courent sur la surface du profilé. Le polymère les aide à se déplacer silencieusement et à résister à des charges de choc élevées. Ils tolèrent les environnements contaminés par la saleté, les gravillons, la poussière, l'huile et les produits chimiques, mais fonctionnent avec des charges plus lentes et plus légères que les guides à billes ou à roues, comme l'indique leur indice PV, le produit de la pression et de la vitesse qu'ils peuvent tolérer.

Les vis à billes et les courroies font partie des technologies d'entraînement disponibles pour les systèmes linéaires. Les entraînements par courroie sont silencieux et conviennent aux applications à haut débit et de moindre précision. Les entraînements à vis à billes plus coûteux offrent une efficacité, une précision et une rigidité élevées.

Force motrice

Les entraînements déplacent le chariot vers les positions souhaitées. Les technologies d'entraînement les plus courantes sont les entraînements à vis à billes, les entraînements à vis et les entraînements par courroie.

Dans un entraînement à vis à billes, les roulements à billes se déplacent le long des rainures d'un arbre fileté – la vis à billes – et recirculent à travers un écrou à billes. Étant donné que les roulements partagent la charge, les entraînements à vis à billes ont une capacité de poussée relativement élevée.

Le résultat est une précision absolue, définie comme l'erreur maximale entre la position attendue et réelle, jusqu'à 0,005 mm. Les systèmes avec vis à billes rectifiées et préchargées sont les plus précis.

Les systèmes ont une capacité de poussée jusqu'à 40 kN et une rigidité élevée. Leur vitesse critique est déterminée par le diamètre du pied de vis, la longueur non supportée et la configuration du support d'extrémité. Grâce à un nouveau support à vis, les unités à vis peuvent parcourir jusqu'à 12 m et accepter des vitesses d'entrée de 3 000 tr/min. Les entraînements à vis à billes offrent un rendement mécanique de 90 %, de sorte que leur coût plus élevé est souvent compensé par une consommation d'énergie moindre.

Les supports de systèmes linéaires sont généralement des extrusions d'aluminium qui peuvent être usinées pour plus de précision.

Les entraînements à vis-mère ne peuvent pas égaler la précision de positionnement absolue des entraînements à vis à billes, mais leur répétabilité (la capacité de revenir à un emplacement pendant le fonctionnement lors d'une approche dans la même direction à la même vitesse et taux de décélération) est de 0,005 mm. Ils sont utilisés dans des positions à cycle de service faible à moyen et fonctionnent silencieusement.

Les entraînements par courroie fonctionnent dans les applications de transport à haut débit avec des vitesses allant jusqu'à 10 m/s et une accélération jusqu'à 40 m/s2.

Lubrification et étanchéités pour les appareils linéaires

La plupart des systèmes de guidage et des systèmes d'entraînement nécessitent une lubrification. Vous pouvez simplifier la maintenance préventive future en garantissant un accès facile aux raccords de lubrification. Par exemple, les raccords Zerk installés sur le chariot peuvent alimenter un réseau de lubrification qui dessert à la fois la vis à billes et le système de roulements linéaires lors de l'installation et à des intervalles de maintenance périodiques.

L'unité d'entraînement linéaire est équipée d'un joint magnétique. La bande en acier inoxydable se soulève juste devant le chariot et se referme juste derrière lui grâce à des aimants et des ancrages à ressort sur les embouts.

Les guides prisme ne nécessitent aucun entretien. Le matériau polymère de la glissière a un pouvoir lubrifiant inhérent et les racleurs en feutre lubrifiés reconstituent le lubrifiant à chaque course.

Les joints empêchent le lubrifiant d'entrer et les contaminants d'entrer. Un type est celui des joints à bande magnétique – des bandes magnétiques en acier inoxydable s’étendant d’une extrémité à l’autre du canal. Les bandes sont fixées aux embouts et chargées par des ressorts pour maintenir la tension. Ils traversent une cavité dans le chariot afin que la bande soit soulevée des aimants juste devant et derrière le chariot lorsqu'il traverse le système.
Une autre technologie d'étanchéité, les bandes de couverture en plastique, utilise des bandes de caoutchouc conformes qui s'emboîtent avec l'extrusion de base, comme un sac de congélation à fermeture éclair. Les profils à rainure et languette correspondants créent un joint labyrinthe qui empêche les particules d'entrer.

Une autre considération est la façon dont vous monterez votre moteur. Un boîtier de moteur et un accouplement doivent correspondre à la taille du boulon et au diamètre du cercle de boulon sur la bride du moteur, au diamètre du pilote du moteur, ainsi qu'au diamètre et à la longueur de l'arbre du moteur.

De nombreux moteurs ont des dimensions conformes aux normes NEMA, mais d'autres dépendent du fabricant et du modèle. Dans les deux cas, les supports de moteur flexibles usinés à partir d'ébauches courantes facilitent le montage sur presque tous les moteurs avec un alignement garanti.

Des verrouillages en caoutchouc conformes maintiennent les bandes de couverture en plastique sécurisées et scellent les particules.

Mélanger et assortir

Toutes les combinaisons de lecteurs et de guides n’ont pas de sens. Dans les applications pratiques, vous verrez probablement des vis-mères entraîner des guides à billes ou à glissière ; vis à billes associées à des guides à billes ou à glissière ; et des courroies entraînant des guides à billes, à glissière ou à roues.

Un entraînement par vis à billes se combine avec un guide à billes pour un mouvement reproductible et un système rigide qui gère des forces et des moments élevés. De tels systèmes fonctionnent bien dans les applications de positionnement de précision avec des charges et des cycles de service élevés, comme le chargement et le déchargement d'ébauches d'engrenages sur des machines-outils.

Les unités entraînées par courroie et guidées par billes sont destinées aux applications à grande vitesse et à forte accélération avec de lourdes charges utiles et des moments de charge élevés. Ces unités fonctionnent sur des bases qui couvrent un espace et sont soutenues soit aux extrémités, soit par intermittence. La palettisation des canettes en est une application.
Les systèmes linéaires entraînés par courroie et guidés par glissière sont des unités moins coûteuses, silencieuses et nécessitant peu d'entretien. Ils travaillent à des vitesses et accélérations modérées mais excellent dans la gestion des charges d’impact. L'ajout d'une bande de couverture magnétique rend ce type de système adapté aux environnements à forte teneur en particules et aux exigences de lavage telles que le traitement par pulvérisation de tôles.

Étant donné que les guides de roue nécessitent moins d'entretien que les guides à billes, mais plus que les glissières, les roues entraînées par courroies constituent une autre option peu coûteuse, peu bruyante et nécessitant peu d'entretien. Ces systèmes atteignent des vitesses et des accélérations linéaires élevées et sont souvent utilisés dans les machines d'emballage et de remplissage.