Cet article expliquera les bases de la conception d'un système linéaire, notamment le système de soutien structurel, la technologie de guidage, la technologie de conduite et le scellage, la lubrification et les accessoires. Il discutera d'abord des avantages et des inconvénients des différentes technologies telles que les entraînements à vis de plomb, les entraînements de vis, les entraînements de ceinture, les guides de balle, les guides de glissière et les guides de roue. L'article examinera ensuite les avantages et les inconvénients de la conception et de la construction de votre propre système linéaire par rapport à la configuration d'un système à partir de blocs de construction standard. Enfin, l'article décrira un processus Web étape par étape pour le dimensionnement et la sélection d'un système linéaire basé sur des composants standard économiques.

Les éléments constitutifs d'un système linéaire sont le système de support structurel, le système d'entraînement, le système de guidage, le scellement, la lubrification et les accessoires. Le composant principal du système de support structurel est généralement une extrusion d'aluminium qui est disponible en longueurs allant jusqu'à 12 mètres. La surface de montage de la base peut être usinée pour les applications qui nécessitent un positionnement précis. Les extrusions de base pour les applications de type transport à faible précision ne sont généralement pas usinées. Les bases utilisées dans les applications de transport sont optimisées pour la résistance à la flexion sous charge et à la distorsion pendant le processus d'extrusion, permettant au système d'être pris en charge aux extrémités uniquement.

Les principaux types de guides sont les guides de balle, les guides de roue et les guides de glissière ou de prisme. Les guides de balle prennent en charge les charges utiles élevées jusqu'à 38 000 Newtons (N) et les moments élevés se chargent jusqu'à 27,60 Newton Metter (NM). Les autres avantages des guides de balle comprennent une faible frottement et une forte rigidité. Les guides de balle sont disponibles dans des configurations de rails uniques ou doubles. Les faiblesses des guides de balle comprennent un coût relativement élevé et des niveaux de bruit élevés. Un avantage clé des guides de roue est leur capacité à fonctionner à des vitesses exceptionnellement élevées, jusqu'à 10 mètres par seconde (m / s). Les guides de roues offrent également une faible frottement et une très haute rigidité. D'un autre côté, les guides de roue ont une résistance relativement faible à la charge de choc. Les guides de diapositive utilisent des bagues en polymère en forme de prisme fonctionnant directement sur la surface du profil pour offrir un fonctionnement très silencieux et résister à des charges de choc élevées. Un avantage clé des guides de diapositives est leur capacité à fonctionner dans des environnements contaminés. Les guides de diapositive ont une vitesse et une capacité de chargement inférieurs que les guides de balle ou de roue.

Les technologies d'entraînement les plus populaires sont les entraînements à vis à billes, les entraînements à vis de plomb et les entraînements de courroie. Le lecteur de vis à billes se compose d'une vis à billes et d'un écrou à billes avec des roulements à billes de recirculation. Les vis à billes moulues et préchargées fournissent une précision de positionnement exceptionnellement élevée. La charge sur la vis à billes est distribuée sur un grand nombre de roulements à billes afin que chaque balle soit soumise à une charge relativement basse. Le résultat est une précision absolue élevée à 0,005 mm, une capacité de poussée élevée jusqu'à 40 kN et une rigidité élevée. La précision absolue est définie comme l'erreur maximale entre la position attendue et réelle. Les disques de vis à billes offrent généralement une efficacité mécanique de 90%, de sorte que leur coût plus élevé est souvent compensé par des besoins en puissance réduits. La vitesse critique d'une vis à billes est déterminée par le diamètre de la racine de la vis, la longueur non soutenue et la configuration de support final. Les supports de vis à billes permettent l'utilisation d'unités à vis jusqu'à 12 mètres de course et de 3 000 tr / min. Les disques de vis de plomb ne peuvent pas correspondre à la précision de positionnement absolu des entraînements à vis à billes, mais ils fournissent une excellente répétabilité de 0,005 mm. La répétabilité est définie comme la capacité d'un système de positionnement à revenir à un emplacement pendant le fonctionnement lors de l'approche de la même direction à la même vitesse et taux de décélération. Les disques de vis de plomb sont utilisés dans les applications de positionnement du cycle de service faible à moyen et fonctionnent à de faibles niveaux de bruit. Les entraînements de courroie sont utilisés dans des applications de transport à haut débit à grande vitesse avec des vitesses allant jusqu'à 10 m / s et une accélération jusqu'à 40 m / s2. Le système de guidage et le système d'entraînement nécessitent généralement une lubrification. Un accès facile aux raccords de lubrification simplifie la maintenance préventive. Une approche efficace est l'utilisation de raccords Zerk sur le chariot qui alimentent un réseau à travers lequel la vis à billes et le système de roulement linéaire sont lubrifiés pendant l'installation et à des intervalles de maintenance périodiques. Le système Guide Prism est sans maintenance. En plus de la lubricité inhérente du polymère, il existe des essuie-glaces lubrifiés qui reconstituent le lubrifiant à chaque AVC. La technologie d'étanchéité est importante dans de nombreuses applications. Un joint à bande magnétique se compose d'une bande magnétique en acier inoxydable chargé à ressort pour maintenir la tension. Les deux extrémités sont fixées aux plaques d'extrémité du système et la bande de couverture ou la bande d'étanchéité est acheminée à travers une cavité dans le chariot. Alors que les voitures traversent la longueur du système, la bande est soulevée des aimants pour permettre au chariot de passer.

Une autre technologie d'étanchéité, les bandes de couverture en plastique utilisent une bande de caoutchouc conforme qui se verrouille avec l'extrusion de base, agissant un peu comme un sac Ziploc. Les profils de «langue et rainure» d'accouplement créent un sceau de labyrinthe qui est extrêmement efficace pour empêcher l'entrée des particules. Les supports de moteur flexibles simplifient l'intégration des systèmes linéaires en assemblages automatisés. Les utilisateurs peuvent simplement demander un support de moteur NEMA standard ou fournir des informations de montage spécifiques à leur moteur ou fournir le nom et le numéro de pièce du fabricant du moteur. Le boîtier et le couplage sont usinés à partir de blancs communs pour s'accoupler avec les caractéristiques clés du moteur du client: taille du boulon et diamètre du cercle des boulons sur la bride du moteur; diamètre du pilote de moteur; et diamètre et longueur de l'arbre du moteur. Cela permet aux diapositives de monter facilement, horizontalement, verticalement, inclinées ou inversées, à presque n'importe quel moteur, avec un alignement garanti.

Toutes les combinaisons de type de lecteur et de guide n'ont pas de sens. Les sept groupes technologiques qui sont utilisés dans les applications pratiques comprennent le conduite à vis de plomb et le guide de balle, le conduite à vis de plomb et le guide de diapositive, le guide à billes et le guide de balle, le conduite à billes et le guide de diapositive, le guide de la courroie et le guide de la courroie et le guide de diapositive, et le guide de conduite et de roue de courroie. Les diagrammes d'araignée représentent les forces relatives et la faiblesse de chacune de ces technologies. La technologie à billes et la technologie du guide de balle offre une répétabilité élevée, une rigidité élevée et une capacité à gérer les forces et les moments élevés. Il est utilisé dans les applications de positionnement de précision avec des charges élevées et des cycles de service élevés tels que le système linéaire utilisé pour charger et décharger des blancs d'équipement sur une machine-outil. Les unités guidées par la courroie sont conçues pour les applications à grande vitesse et à accélération avec des charges utiles lourdes et des charges de moment élevé. Ce groupe technologique convient aux applications qui s'étendent sur un écart et sont prises en charge aux extrémités ou par intermittence. Une application typique implique une palettisation peut. Les systèmes linéaires guidés par la courroie offrent une vitesse et une capacité d'accélération modérées. Les guides de diapositive peuvent gérer les charges d'impact mais sont quelque peu limitées dans leurs vitesses linéaires. Cette combinaison offre une solution rentable et à faible bruit qui nécessite un faible entretien. L'ajout d'une bande de couverture magnétique rend cette solution idéale pour les environnements avec une teneur élevée en particules et les exigences de lavage telles qu'une application de traitement par pulvérisation en tôle. Les unités guidées par la courroie offrent une vitesse linéaire élevée et des capacités d'accélération ainsi qu'un coût modéré, un faible bruit et des exigences d'entretien relativement faibles. Une application typique est la machine d'emballage et de remplissage.

Faire ou acheter? Lorsque vous envisagez de fabriquer ou d'acheter un système linéaire, il est important d'examiner le temps d'ingénierie et l'expertise requis pour concevoir un système linéaire. La conception d'un système comprend des calculs d'ingénierie tels que la durée de vie linéaire et radiale, la durée de vie des vis à billes, la vitesse critique de la vis à billes, la déviation du profil de support, la sélection de lubrification, la conception de la couverture, etc. L'approche de la super-dimensionnement du système linéaire pour réduire le temps de conception n'a l'inconvénient que le coût et l'enveloppe augmentent et que l'ingénierie de base ne devait toujours pas s'assurer que rien de base n'a été manqué. Lors de l'achat de systèmes linéaires, il y aura des moments où les produits du catalogue standard ne répondent pas aux exigences de l'application. Dans ce cas, des modifications importantes des produits standard ou des conceptions de feuilles blanches sont des alternatives viables. Un partenaire avec une large gamme de produits et de capacités d'ingénierie peut travailler avec vous pour résoudre votre problème tout en économisant du temps et de l'argent et en accélérant le cycle de développement.