Charge, précision, vitesse et déplacement.

Le choix des composants de mouvement linéaire lors de la phase de développement d'un projet est une source de frustration pour les concepteurs et les ingénieurs d'application depuis des décennies, notamment lorsqu'il s'agit de sous-ensembles complexes tels que les actionneurs linéaires. Prenons l'exemple de l'influence d'un actionneur linéaire sur la conception globale d'une machine. Tout d'abord, dans un actionneur, le guidage et l'entraînement sont couplés et intégrés à l'unité. Il est donc impératif que le choix du guidage et de l'entraînement soit judicieux. De plus, un actionneur a une influence significative sur la taille globale de la machine. Par exemple, un déplacement de la charge sur l'actionneur peut entraîner un moment de charge élevé et modifier les exigences d'une conception à guidage simple à une conception à guidage double, doublant ou triplant ainsi la largeur globale de l'actionneur, et donc la taille de la machine.

Choisir un actionneur en se basant sur des approximations des exigences de performance est sans doute plus risqué que de choisir un guide ou un entraînement linéaire avec un minimum d'informations sur l'application. Pourtant, il arrive fréquemment qu'un concepteur ou un ingénieur ait besoin d'une estimation raisonnable du système le mieux adapté à son application, avant de définir tous les critères d'application.

Bien qu’un exercice de dimensionnement approprié nécessite une compréhension approfondie des exigences de l’application, une solution générale, adaptée à la conception initiale et aux estimations de coûts, peut généralement être établie sur la base de quatre critères clés.

Charger

La charge à supporter et son orientation par rapport au système constituent l'un des critères les plus importants dans le choix d'un actionneur linéaire. Les charges légères, montées plus ou moins directement sur les roulements, peuvent être supportées par pratiquement toutes les technologies de guidage : rails profilés à recirculation, douilles et arbres linéaires, voire paliers lisses. Cependant, plus la charge est lourde et plus le moment (tangage, roulis et/ou lacet) qu'elle crée est important, plus le mécanisme de guidage doit être robuste afin de garantir une durée de vie adéquate et une déflexion minimale.

Précision

Comprendre les exigences de précision et de répétabilité du positionnement permettra d'affiner le choix du mécanisme d'entraînement. Un positionnement point à point de faible précision peut être réalisé avec un entraînement pneumatique ou un système à courroie et poulie, tandis qu'une précision et une répétabilité de l'ordre du micron nécessiteraient une vis à billes, voire un moteur linéaire. Bien que la charge puisse souvent être supportée par plusieurs technologies d'entraînement, la répétabilité est souvent le critère décisif.

Vitesse

Les vitesses moyenne et maximale pendant le déplacement contribueront également à définir le choix du mécanisme d'entraînement. Par exemple, la vitesse maximale des vis à billes est généralement de 1 m/s, bien qu'il existe des moyens d'obtenir des vitesses plus élevées. Les courroies, en revanche, peuvent facilement atteindre 10 m/s, et la vitesse maximale des moteurs linéaires est principalement limitée par le mécanisme de guidage. L'accélération joue également un rôle, tant dans le choix de l'entraînement que du guidage.

Voyage

Bien que la course requise soit moins souvent un critère décisif, il est important de vérifier que le type d'actionneur linéaire choisi respecte les spécifications de course. Les vis à billes et les vis-mères, en particulier, ont des courses limitées. La règle générale pour les vis d'entraînement est une longueur maximale de 3 mètres. Bien que les vis soient disponibles en longueurs supérieures, plus la longueur augmente, plus la vitesse maximale diminue, en raison de la vitesse critique de la vis.

Bien que ces quatre critères puissent fournir une estimation approximative des actionneurs linéaires adaptés, un processus complet de dimensionnement et de sélection nécessite de spécifier et de prendre en compte plusieurs paramètres d'application. Pour aider les concepteurs et les ingénieurs à recueillir les informations essentielles au dimensionnement, plusieurs fabricants ont mis au point des acronymes simples à suivre.