Les systèmes de mouvement linéaire sont exposés à des environnements industriels extrêmes. Une spécification et une sélection rigoureuses des composants, ainsi qu'une analyse technique approfondie, permettent d'atténuer les risques liés à ces conditions difficiles.

Une étape cruciale de la conception de tout système de mouvement linéaire mécanique consiste à comprendre les conditions environnementales dans lesquelles il fonctionnera. Les principaux éléments à prendre en compte sont : la température, les niveaux de poussière et de saleté, l’exposition aux produits chimiques, les procédures de nettoyage, les vibrations et les chocs, les radiations, ainsi que tout autre facteur environnemental pertinent auquel le système de mouvement pourrait être exposé. Il est impératif de documenter ces facteurs clés avant le choix des matériaux. Recueillez des données réelles et étudiez les codes d’erreur des produits précédents afin de vous baser sur des faits et non sur des hypothèses.

Tirez parti de l'expertise de votre chaîne d'approvisionnement pour sélectionner les composants de mouvement linéaire adaptés, en choisissant les matériaux, revêtements et lubrifiants appropriés en fonction des données recueillies. Ensuite, élaborez un plan de validation rigoureux, incluant des tests de durabilité et environnementaux, afin de garantir que les matériaux sélectionnés offriront la durée de vie et la fiabilité attendues. Envisagez également le recours à des tests de vieillissement accéléré (HALT), qui soumettent l'équipement à des contraintes environnementales de plus en plus sévères, jusqu'à un niveau nettement supérieur à celui auquel il sera soumis en service. Les tests HALT sont généralement réalisés pendant la phase de développement afin d'éliminer les problèmes de conception et les composants marginaux.

Choisir les composants en fonction de considérations environnementales
Une nouvelle génération d'outils de dimensionnement et de sélection en ligne simplifie le choix des matériaux appropriés pour les composants, en tenant compte des contraintes environnementales liées à la conception des systèmes de mouvement linéaire. Vous saisissez les principaux paramètres d'application, tels que la charge et la durée de vie des paliers linéaires, la charge et la durée de vie des vis à billes, ainsi que la vitesse critique de ces dernières. Vous indiquez également les conditions environnementales essentielles au choix du matériau, du revêtement et du système de lubrification. Par exemple, vous pouvez sélectionner :

• Pulvérisation d'eau/de produits chimiques/brouillard
• Impact/application de pression/vibration
• Concentration de particules de poussière modérée à élevée
• Lavage haute pression/température
• Éclaboussures d'eau/de produits chimiques,
• Salle blanche

L'application recommandera des dispositifs de glissement linéaire — tels que le chromage, des composants en acier inoxydable ou des paliers lisses en polymère — pour répondre aux conditions environnementales.

Caractéristiques des composants
Le guide à billes ou le rail de guidage, l'arbre ou la surface en aluminium supporte le roulement et est généralement disponible en acier standard, en acier inoxydable, plaqué Armoloy ou chromé. Les roulements linéaires assurent la capacité de charge et de moment du système. On peut citer comme exemples les roulements à billes linéaires sur rail rond, les rails profilés, les guides à roues ou les guides en polymère. La plupart sont disponibles en version standard, en version résistante à la corrosion (« CR ») ou en palier lisse en polymère. La visserie (vis et écrous) qui assemble l'unité linéaire est généralement disponible en acier standard ou inoxydable. Le système d'étanchéité ou de protection d'une unité linéaire offre différentes options : absence de protection, soufflet, carénage ou étanchéité parfaite. Enfin, la lubrification de l'unité linéaire peut être réalisée avec de la graisse standard ou de la graisse pour salle blanche.

1 • Solutions par environnement : Propreté—Cet environnement est celui d'un atelier d'usinage. On peut s'attendre à la présence de particules en suspension et à un certain degré d'humidité ; cependant, le personnel y travaille généralement sans équipement de protection (masques, respirateurs, hottes anti-poussière ou anti-produits chimiques).

Solution:
• Guide-billes : Standard
• Palier linéaire : Standard
• Matériel : Standard
• Couverture : Aucune couverture
• Lubrification : Graisse standard

Raison de ce choix de solution :Les pièces standard en aluminium et en acier sont acceptables dans ces environnements car les particules ou la corrosion y sont peu problématiques.

2 • Concentration de particules de poussière modérée à élevée—Cet environnement est caractérisé par une concentration de particules en suspension suffisamment élevée pour nécessiter le port d'un appareil de protection respiratoire par l'opérateur. Les papeteries et les usines équipées de grandes machines de polissage industrielles sont des exemples d'environnements présentant une forte concentration de poussières.

Solution:
• Guide-billes : Standard
• Palier linéaire : Standard
• Matériel : Standard
• Couverture : Fermée (idéalement), une housse ou un soufflet peuvent convenir.
• Lubrification : Standard

Raison de ce choix de solution :Les composants en acier standard sont acceptables, car la corrosion ne pose pas de problème. Le principal souci est d'empêcher la pénétration de particules dans le roulement, les glissières à billes et le mécanisme d'entraînement (vis ou courroie). Pour les particules de grande taille, un soufflet ou un carter en aluminium peut convenir. Pour les particules plus fines, le système de mouvement linéaire doit être doté d'un système d'étanchéité robuste protégeant les pièces internes mentionnées précédemment. Deux options d'étanchéité sont possibles. La première est un joint magnétique constitué de bandes magnétiques en acier inoxydable s'étendant d'une extrémité à l'autre du canal du système de support structurel. Fixées aux embouts, ces bandes sont maintenues sous tension par un ressort. Elles passent dans une cavité du chariot, de sorte que la bande est légèrement surélevée par rapport aux aimants, juste devant et derrière le chariot lors de son déplacement. La seconde technologie d'étanchéité potentielle, les bandes de recouvrement en plastique, utilise des bandes de caoutchouc souples qui s'emboîtent dans l'extrusion de base, à la manière d'un sac de congélation à fermeture zip. L'assemblage par rainure et languette crée un joint labyrinthe empêchant la pénétration de particules.

3 • Éclaboussures d'eau/chimiquesh — Cet environnement représente une situation où le produit peut être exposé à des projections de liquide intermittentes. Par exemple, lors d'une impression de grande envergure, les réservoirs d'encre peuvent être changés périodiquement, ce qui entraîne des déversements occasionnels ou accidentels. Le contact du liquide avec les guides linéaires dans cet environnement peut résulter d'une mauvaise manipulation du produit ou d'un mauvais positionnement des composants, mais ne fait généralement pas partie du processus d'application normal.

Solution:
• Guide-bille : chromé
• Palier linéaire : résistant à la corrosion
• Quincaillerie : Acier inoxydable
• Couvercle : Fermé (idéal) ou à soufflet (peut convenir).
• Lubrification : Standard

Raison de ce choix de solution :Pour ces applications, les guides à billes et les paliers linéaires doivent être résistants à la corrosion. Pour les paliers sur rails ronds, cela implique l'utilisation d'arbres chromés ou en acier inoxydable 440C. Les paliers linéaires doivent comporter des plaques de roulement chromées et des billes en acier inoxydable. L'utilisation de billes et d'arbres en acier inoxydable plus tendre entraîne généralement une réduction de charge de 30 %, un facteur à prendre en compte lors de la conception. Pour les paliers sur rails profilés, un chromage fin et dense, tel que le Duralloy, est recommandé. Les paliers lisses, souvent appelés guides prismatiques, constituent une alternative aux roulements. Ces guides prismatiques sont fabriqués en polymère technique à haute résistance à la corrosion chimique. Pour l'étanchéité, des soufflets peuvent suffire selon l'intensité des projections chimiques, mais une solution parfaitement étanche est idéale.

4 • Pulvérisation/brouillard chimique à l'eauCette condition est plus contraignante que l'environnement décrit précédemment. Dans ce cas, des projections ou du brouillard font partie intégrante du processus et les guides linéaires sont directement exposés à cet élément. On peut également la qualifier d'environnement de condensation, similaire à celui rencontré dans une application frigorifique. Le liquide de refroidissement vaporisé sur les pièces de la machine pendant l'usinage appartient également à cette catégorie. Dans ce scénario, les roulements et les guides sont en contact avec le fluide en l'absence de protection mécanique.

Solution:
• Guide-bille : chromé
• Palier linéaire : résistant à la corrosion
• Quincaillerie : Acier inoxydable
• Couverture : Incluse
• Lubrification : Standard

Raison de ce choix de solution :Pour ces applications, une unité parfaitement étanche est indispensable. Compte tenu de la nature agressive des projections chimiques, il est également fortement recommandé d'éviter les roulements à billes et d'utiliser des paliers à guidage prismatique, comme indiqué précédemment. Pour la même raison, un système d'entraînement par vis à billes doit être évité autant que possible dans ces environnements. Un système d'entraînement par courroie en polyuréthane sera en revanche mieux adapté pour résister à l'environnement chimique corrosif.

5 • Nettoyage haute pression et haute températureCe type d'environnement correspond généralement à une application de transformation alimentaire. Dans ce cas, les équipements peuvent être lavés sous pression très fréquemment. Les lames de verre seront non seulement en contact avec le liquide, mais subiront également une force considérable lors du processus de nettoyage.

Solution:
• Guide-bille : chromé
• Palier linéaire : résistant à la corrosion
• Quincaillerie : Acier inoxydable
• Couverture : Aucune couverture
• Lubrification : graisse standard ou, éventuellement, graisse de qualité alimentaire ou haute température

Raison de ce choix de solution :L'environnement de lavage intense peut provoquer la corrosion des pièces en acier standard. Il est recommandé d'utiliser des roulements et des guides à billes chromés et résistants à la corrosion, ainsi que des éléments de fixation en acier inoxydable. Les guides prismatiques peuvent également être utilisés, mais sont à éviter pour les applications à haute température en raison de leur composition en polymère, moins résistant à la chaleur que les éléments roulants métalliques. L'unité linéaire doit être ouverte (sans joint) et comporter des raccords de purge ou des orifices de drainage pour évacuer le liquide de lavage. Pour les applications à haute température, une graisse spéciale haute température peut être utilisée. Dans ce cas, tous les joints et autres éléments en plastique doivent être retirés du système.

6 • Salle blanche— Nous faisons ici généralement référence à un environnement de salle blanche de classe ISO 3 (parfois appelée classe 1000), bien que certaines familles de produits d'unités linéaires puissent être configurées pour un environnement de salle blanche de classe 100.

Solution:
• Guide-bille : chromé
• Palier linéaire : Résistant à la corrosion, avec possibilité de retirer les joints/racleurs
• Quincaillerie : Acier inoxydable
• Couverture : Aucune couverture
• Lubrification : Graisse pour salle blanche

Raison de ce choix de solution :En environnement de salle blanche, le système de guidage linéaire doit générer un minimum de particules lors de son mouvement. Un revêtement métallique est nécessaire pour prévenir toute corrosion. Il est également impératif de supprimer tous les éléments coulissants du système linéaire. Cela implique l'absence de joints/racleurs dans les guides de roulement et de couvercle sur l'unité linéaire. Une graisse spéciale pour salle blanche doit être utilisée.

7 • Impact/Pression App./VibrationCette application se caractérise souvent par plusieurs procédés différents. Les agitateurs et les tables vibrantes, généralement utilisés dans les équipements de tri, appartiennent à cette catégorie. Les applications de presse qui, en raison de la dynamique d'impact initiale, exercent des charges supérieures à la normale sur les chariots ou les selles sont également considérées comme faisant partie de cette classe d'applications.

Solution:
• Guide-billes : Standard
• Palier linéaire : Palier lisse en polymère
• Matériel : Standard
• Couverture : optionnelle
• Lubrification : Standard

Raison de ce choix de solution :L'utilisation de bagues en polymère, également appelées guides prismatiques, comme mentionné précédemment, offre une meilleure résistance aux chocs que les éléments roulants. Dans ces conditions, ces derniers peuvent se fissurer ou se bloquer au niveau des pistes du roulement en raison de leurs contacts ponctuels avec la surface du roulement. Les guides prismatiques, quant à eux, permettent une répartition uniforme de la charge sur toute la surface plane, ce qui est idéal en cas de vibrations. L'utilisation de guides prismatiques peut être combinée avec un couvercle, si nécessaire et en fonction de la concentration de particules.