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. Considérons un instant l'influence d'un actionneur linéaire sur la conception globale de la machine. Tout d'abord, dans un actionneur, le guidage et l'entraînement sont couplés et font partie intégrante de l'unité. Il est donc impératif que le choix du guidage et celui de l'entraînement soient appropriés. De plus, un actionneur a une influence significative sur la taille globale de la machine. Par exemple, le déplacement de la charge sur l'actionneur peut engendrer un moment de force important et nécessiter une conception à double guidage, doublant ou triplant ainsi la largeur totale de l'actionneur et, par conséquent, la taille de la machine.

Choisir un actionneur en se basant sur des approximations des performances requises est sans doute plus risqué que de choisir un guidage linéaire ou un variateur avec un minimum d'informations sur l'application. Cependant, il est fréquent qu'un concepteur ou un ingénieur ait besoin d'une estimation raisonnable du système le plus adapté à son application, avant même que tous les critères de celle-ci ne soient définis avec précision.

Bien qu’un dimensionnement approprié nécessite une compréhension approfondie des exigences de l’application, une solution générale – convenant 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 au-dessus des paliers, peuvent être supportées par pratiquement n'importe quelle technologie de guidage : paliers à recirculation sur rails profilés, bagues et arbres linéaires, ou même paliers lisses. Cependant, plus la charge est importante et plus le moment (tangage, roulis et/ou lacet) qu'elle génère est élevé, plus le mécanisme de guidage doit être robuste afin de garantir une durée de vie adéquate et une flèche minimale.

Précision

Comprendre les exigences en matière de précision et de répétabilité du positionnement permet de restreindre le choix du mécanisme d'entraînement. Un positionnement point à point de faible précision peut être réalisé avec un entraînement pneumatique ou un système de courroie et de poulie, tandis qu'une précision et une répétabilité de l'ordre du micron nécessitent 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 facteur déterminant.

Vitesse

Les vitesses moyennes et maximales lors du déplacement contribuent également à définir le choix du mécanisme d'entraînement. Par exemple, on considère généralement que la vitesse maximale des vis à billes est de 1 m/s, bien qu'il existe des moyens d'atteindre des vitesses supérieures. Les courroies, quant à elles, 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 dans celui du guidage.

Voyage

Bien que la course requise soit rarement un critère déterminant, il est important de vérifier que le type d'actionneur linéaire choisi respecte les spécifications de longueur de course. Les vis à billes et les vis-mères, en particulier, ont des courses limitées. De manière générale, pour les entraînements par vis, on considère une longueur maximale de 3 mètres. Bien que des vis plus longues soient disponibles, la vitesse maximale diminue avec l'augmentation de la longueur, en raison de la vitesse critique de la vis.

Bien que ces quatre critères permettent d'estimer approximativement le nombre d'actionneurs linéaires adaptés, un dimensionnement et une sélection complets nécessitent la spécification et la prise en compte de plusieurs paramètres d'application. Afin d'aider les concepteurs et les ingénieurs à recueillir les informations essentielles au dimensionnement, plusieurs fabricants ont mis au point des acronymes simples.