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Bien que les moteurs linéaires sans fer soient utilisés dans les applications de semi-conducteurs et d'électronique depuis plus de dix ans, ils sont encore considérés par de nombreux concepteurs et équipementiers comme des produits de niche. Cependant, la perception des moteurs linéaires comme solution coûteuse pour des applications spécifiques évolue lentement, car de plus en plus d'industries les adoptent en remplacement des vis à billes dans les applications d'emballage, d'assemblage et de chargement de pièces. Et si le coût de la technologie des moteurs linéaires a baissé ces dix dernières années, le choix entre un moteur linéaire et une vis à billes doit tenir compte à la fois des exigences de performance de l'application et du coût total de possession sur la durée de vie de la machine ou du système. Voici quelques paramètres clés à prendre en compte pour comparer et choisir entre les vis à billes et les moteurs linéaires.

Là où les moteurs linéaires excellent

Un moteur linéaire est essentiellement un servomoteur « déroulé », dont le rotor à aimants permanents constitue la partie fixe (également appelée secondaire) et le stator la partie mobile (également appelée primaire), avec des bobines encapsulées dans de l'époxy. L'avantage le plus reconnu des moteurs linéaires est l'absence de pièces mobiles, ce qui leur permet d'atteindre une précision de positionnement et une répétabilité bien supérieures à celles des vis à billes. Un autre avantage en termes de précision de positionnement est le codeur. Alors que les vis à billes utilisent généralement un codeur rotatif monté sur le moteur pour le retour de positionnement, les moteurs linéaires utilisent une règle linéaire magnétique ou optique pour le retour de position. Cette règle linéaire mesure la position à la charge, ce qui donne une lecture plus précise de la position réelle. Pour les applications de très haute précision, ce retour de position plus précis peut faire la différence entre une pièce conforme aux spécifications et une pièce nécessitant une reprise ou une mise au rebut.

Moteur linéaire rotatif

Dans un article précédent, nous avons abordé le compromis entre vitesse et course dans les applications de vis à billes. C'est un autre domaine où les moteurs linéaires offrent un avantage. La course admissible des moteurs linéaires est théoriquement illimitée, les autres composants du système (roulements linéaires, gestion des câbles et codeurs) dictant la course maximale. De même, la vitesse et l'accélération maximales des moteurs linéaires sont bien supérieures à celles des vis à billes, avec des valeurs nominales typiques allant jusqu'à 10 m/s et 10 g d'accélération, à condition que les autres composants du système soient dimensionnés correctement pour répondre à ces spécifications. Malgré les limites imposées par les autres composants du système, les moteurs linéaires surpassent toujours les vis à billes dans les applications nécessitant à la fois une grande course et une vitesse élevée. Ils présentent également l'avantage de permettre l'entraînement indépendant de chariots (principaux) sur la même pièce secondaire. Ceci est particulièrement utile dans certaines applications d'emballage, où le matériau à emballer doit être comprimé avant d'être inséré dans le support d'emballage (pensez aux couches emballées dans un sac en polyéthylène).

Facteurs du coût total de possession

La maintenance et la fiabilité sont des critères importants dans l'analyse du coût total de possession, et les moteurs linéaires offrent plusieurs avantages tout au long de leur durée de vie. Premièrement, comme ils ne contiennent aucune pièce mécanique mobile, ils ne nécessitent aucun entretien. Seuls les roulements de support linéaire nécessitent une lubrification périodique, et de nombreux roulements sont désormais proposés avec des options de lubrification « longue durée » ou « lubrifiés à vie ». L'absence de pièces mobiles dans le système d'entraînement améliore également la fiabilité, car il n'y a ni éléments roulants, ni chemins de roulement, ni joints susceptibles de s'user et de nécessiter un remplacement au fil du temps.

Pour tout système linéaire, il est important de prendre en compte l'environnement et la nécessité de joints et de capots de protection. Les moteurs linéaires ne font pas exception, car ils peuvent être plus difficiles à enfermer et à protéger que les vis à billes traditionnelles. Cependant, dans de nombreux cas, à condition que les roulements linéaires soient correctement étanches pour l'environnement de travail, les moteurs linéaires peuvent résister à une contamination plus agressive que les vis à billes.

Pour les moteurs linéaires, le facteur environnemental le plus critique est la température. L'époxy utilisé pour encapsuler les bobines d'un moteur linéaire sans fer dissipant difficilement la chaleur, un refroidissement par air pulsé ou par eau peut être nécessaire pour maintenir une température de fonctionnement acceptable pour le moteur et la structure de montage. Certains fabricants utilisent des époxydes à forte capacité de dissipation thermique, mais il est important de vérifier la dissipation thermique du moteur et l'effet de la température sur la force disponible.

De plus en plus d'industries et d'applications exigent de grandes courses, des vitesses élevées et une précision de positionnement élevée. Si de nombreux systèmes linéaires peuvent répondre à deux de ces trois critères, les moteurs linéaires sont la seule technologie capable de les satisfaire tous sans compromis. Le rendement et le coût total de possession devenant des facteurs déterminants dans le choix d'une technologie, les concepteurs et les équipementiers se familiarisent avec les moteurs linéaires et les aident à passer d'un statut de niche à celui de grand public, aux côtés des courroies, des crémaillères et même des vis à billes.