Le respect de quelques règles simples pour la conception de systèmes de mouvement linéaire peut améliorer les performances du système et la durée de vie des actionneurs.

De nombreuses machines automatisées utilisent des systèmes de guidage linéaire, tels que des rails profilés, des rails ronds ou d'autres structures à roulement ou à glissement, pour guider et supporter les éléments mobiles de l'équipement. De plus, ces éléments mobiles sont souvent actionnés par un actionneur linéaire.

L'un des problèmes les plus courants dans les systèmes linéaires, quels qu'ils soient, est le défaut d'alignement. Ce dernier peut engendrer de nombreux problèmes, tels que des résultats de mouvement linéaire incohérents, une durée de vie réduite du système de roulements linéaires, une usure prématurée ou une défaillance du système d'actionneurs, et des mouvements erratiques comme des variations de vitesse ou des oscillations.

Il existe cependant des méthodes courantes pour améliorer les performances globales du système en optimisant l'alignement du guide linéaire et de l'actionneur.

Actionneurs et guides
Bien qu'il existe plusieurs façons d'animer un élément de machine guidé, les plus courantes se répartissent en deux catégories. La première concerne les actionneurs à tige. Ces actionneurs peuvent être à fluide (hydrauliques ou pneumatiques) ou électriques (vis à billes ou vis sans fin).

La seconde catégorie est celle des actionneurs sans tige. Eux aussi peuvent être hydrauliques ou électriques, via une vis sans fin, une vis à billes, une courroie ou un moteur linéaire. Ces deux types d'actionneurs sont utilisés dans les systèmes guidés. Cependant, leurs applications optimales pour maximiser les performances et la durée de vie du système présentent des différences subtiles.

Les éléments de guidage, qu'il s'agisse de rails profilés, de rails ronds ou d'autres systèmes de roulement ou de glissement, doivent être correctement dimensionnés et sélectionnés lors de la conception, puis installés conformément aux recommandations du fabricant, en accordant une attention particulière à l'alignement. Ceci garantit une performance optimale du système de guidage choisi pour l'application prévue.

Importance des membres de la conformité
Les actionneurs à tige, caractérisés par l'extension et la rétraction de la tige de piston ou de l'actionneur à chaque cycle, offrent généralement plusieurs options de montage. Parmi celles-ci, on trouve des trous taraudés, des pieds de montage, des rotules, des accouplements d'alignement, des chapes ou des tourillons, proposés par la plupart des fournisseurs. Lorsqu'ils sont utilisés avec un mécanisme guidé, il est essentiel de s'assurer que chaque sous-système, actionneur et ensemble de guidage permette un mouvement fluide et sans entrave. Les systèmes qui tentent de coupler rigidement l'élément moteur à l'élément entraîné peuvent présenter des performances irrégulières, car ces deux éléments tentent de se déplacer dans des plans différents, l'un ou les deux sous-systèmes étant soumis à une charge supérieure à leurs capacités.

Dans un tel système, un actionneur à tige est idéalement utilisé avec un élément flexible entre l'élément moteur (actionneur) et l'élément entraîné (système de guidage). Par exemple, une rotule fixée à la tige de l'actionneur permet au point de fixation de pivoter autour de l'articulation sphérique. Ce type de liaison au niveau du guidage est optimal avec un tourillon ou une chape à l'extrémité opposée de l'actionneur, là où il se fixe à l'élément de bâti de la machine. Ce montage permet une certaine flexibilité dans la liaison sans exercer de contraintes excessives ni sur l'actionneur ni sur l'élément entraîné (système de guidage).

Les actionneurs sans tige, dont la course est contenue dans leur longueur totale, peuvent intégrer un système de guidage. Lorsqu'ils sont utilisés avec un système de guidage externe, ils nécessitent également un élément flexible au niveau de la liaison entre les éléments moteur et mené. La plupart des fournisseurs d'actionneurs proposent divers supports adaptés à ce type d'installation, tels que des supports flottants.

Les actionneurs sans tige avec système de guidage intégré assurent le guidage et le support de l'équipement, remplaçant ainsi un système de guidage séparé. Cette caractéristique s'avère particulièrement utile et permet souvent aux constructeurs de machines de réaliser des économies de temps et d'argent. Les actionneurs sans tige avec guidage intégré peuvent être combinés pour répondre à une grande variété de besoins de mouvement. Les configurations multi-axes (XY ou XYZ) et les configurations à portique sont possibles moyennant un dimensionnement approprié. Lors de l'installation d'actionneurs sans tige avec guidage intégré, l'alignement est primordial.

Parallélisme et perpendicularité des éléments joints
Un actionneur sans tige avec guide intégré, utilisé en configuration mono-axe, doit uniquement répondre aux exigences de positionnement. Le processus d'alignement est simple, car l'actionneur fonctionne de manière autonome en positionnant sa charge sans guidage externe. Ce type de configuration peut être utilisé pour l'alignement entre deux points de travail ou pour l'alignement sur un dispositif de fixation de l'équipement.

L'alignement des actionneurs sans tige dans les configurations multi-axes se complexifie lorsque plusieurs actionneurs doivent fonctionner de concert. Par conséquent, lors du montage de ces actionneurs, le parallélisme et la perpendicularité de tous les éléments assemblés doivent être pris en compte pour des performances optimales et une durée de vie maximale.

Parallélisme des éléments joints
Trois variables peuvent influencer le parallélisme lors du montage d'actionneurs linéaires. Se poser les bonnes questions et y répondre permettra d'optimiser le parallélisme et les performances du système.

1. Les actionneurs sont-ils montés avec les chariots à la même hauteur ? Un défaut d’alignement dans ce plan induira un moment de flexion défavorable sur l’axe Mx au niveau du système de roulement d’une ou des deux unités.

2. Les actionneurs sont-ils montés à une distance constante l'un de l'autre d'une extrémité à l'autre ? Un défaut d'alignement dans ce plan appliquera une charge latérale défavorable sur l'axe Fy au système de roulement et, s'il est important, peut entraîner le blocage des unités.

3. Les actionneurs sont-ils montés de niveau l'un par rapport à l'autre ? Un défaut d'alignement angulaire appliquera un moment de flexion défavorable dans l'axe My sur le système de roulement des deux unités.

Perpendicularité des éléments joints
Deux variables influent sur la perpendicularité lors du montage d'actionneurs linéaires.

1. Dans un système XYZ, l'axe Z est-il monté perpendiculairement à l'axe Y ? Un défaut d'alignement dans ce plan appliquera un moment de flexion défavorable sur le système de roulement de l'actionneur de l'axe Y, selon n'importe quel axe possible.

2. Dans un système de portique où deux actionneurs doivent se déplacer simultanément sur l'axe X ou Y, se déplacent-ils réellement simultanément ? Un défaut d'alignement ou des performances d'asservissement insuffisantes induiront un moment de flexion indésirable sur l'axe Mz au niveau du système de paliers.

Les tolérances réelles relatives aux recommandations d'alignement et de montage dépendent du fabricant de l'actionneur et du type de roulement. Toutefois, de manière générale, il convient de tenir compte du type de système de roulement. Les roulements haute performance, tels que les systèmes à rails profilés, sont généralement très rigides et l'alignement y est plus critique. Les systèmes de performance moyenne, utilisant des rouleaux ou des roues, présentent souvent des jeux qui offrent une certaine tolérance en matière d'alignement. Les systèmes à paliers lisses ou à glissement ont généralement un jeu plus important et peuvent être encore plus tolérants.

Lors de l'installation de systèmes de montage d'actionneurs linéaires, plusieurs outils de mesure, des jauges aux systèmes laser, permettent de garantir un alignement précis. Quel que soit l'outil utilisé, il est impératif de définir un axe de référence pour les plans XY et Z et de monter les autres dispositifs par rapport à cet axe. Cette méthode optimisera les performances et la durée de vie de votre système d'actionneurs.