Suivre quelques directives simples pour la conception de systèmes de mouvement linéaire peut améliorer les performances du système et la durée de vie de l'actionneur.

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

Le désalignement est l'un des problèmes les plus courants dans les systèmes linéaires, quel que soit leur type. Il peut entraîner de nombreux problèmes, tels qu'un mouvement linéaire irrégulier, une réduction de la durée de vie du système de roulement linéaire, une usure ou une défaillance prématurée du système d'actionneur, et des mouvements irréguliers tels que des variations de vitesse ou des oscillations.

Cependant, il existe des moyens courants d’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 de transmettre un mouvement à un élément de machine guidé, les plus courantes se répartissent en deux catégories. La première est celle des actionneurs à tige. Ces actionneurs peuvent être hydrauliques ou pneumatiques, ou électriques, comme des vis-mères ou des vis à billes.

Le deuxième type d'actionneur est celui sans tige. Ceux-ci peuvent également être hydrauliques ou électriques, via une vis-mère, une vis à billes, une courroie ou un moteur linéaire. Ces deux types d'actionneurs sont utilisés dans les systèmes guidés. Cependant, chacun présente des différences subtiles quant à la meilleure façon de l'utiliser pour optimiser les performances et la durée de vie du système.

Les éléments de guidage, qu'il s'agisse de rails profilés, de rails ronds ou d'autres systèmes roulants ou coulissants, doivent être correctement dimensionnés et sélectionnés dès la conception, puis installés conformément aux recommandations du fabricant, en accordant une attention particulière à l'alignement. Cela garantit l'optimisation des performances du système de guidage sélectionné pour l'application concernée.

Importance des membres de 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. La plupart des fournisseurs proposent des options telles que des trous percés et taraudés, des pieds de montage, des rotules sphériques, des coupleurs d'alignement, des chapes ou des tourillons. En cas d'utilisation avec un mécanisme guidé, il faut s'assurer que chaque sous-système, actionneur et ensemble de guidage, est capable d'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 séparés, l'un ou les deux sous-systèmes étant soumis à une charge excessive.

Dans un tel système, un actionneur à tige est idéalement utilisé avec un élément de compliance entre l'élément moteur (actionneur) et l'élément entraîné (système de guidage). Par exemple, une extrémité de tige sphérique montée sur la tige de l'actionneur permet au point de montage de pivoter autour de l'articulation sphérique. Ce type de connexion au niveau du guide est idéalement utilisé en association avec un tourillon ou une chape à l'extrémité opposée de l'actionneur, où il se fixe au châssis de la machine. Ce type de montage assure la compliance de la connexion sans exercer de contrainte excessive sur l'élément moteur (actionneur) ou l'élément entraîné (système de guidage).

Les actionneurs sans tige, caractérisés par une course contenue dans leur longueur totale, peuvent également être équipés d'un système de guidage intégré. Utilisés avec un système de guidage séparé, les actionneurs sans tige doivent également intégrer un élément souple entre les éléments d'entraînement et entraîné. La plupart des fournisseurs d'actionneurs proposent divers supports adaptés à ce type d'installation, tels que des supports flottants.

Les actionneurs sans tige intégrant un système de guidage peuvent assurer le guidage et le support de l'équipement en remplacement d'un système de guidage séparé. Cette fonctionnalité est particulièrement utile et permet souvent au constructeur de machines de gagner du temps et de l'argent. Les actionneurs sans tige à guides intégrés peuvent être intégrés aux machines en combinaison pour répondre à une grande variété de besoins de mouvement. Des configurations multiaxes telles que XY ou XYZ, ainsi que des configurations à portique, sont possibles avec un dimensionnement approprié. Lors de l'installation d'actionneurs sans tige à guides intégrés, l'alignement est tout aussi important.

Parallélisme et perpendicularité des éléments joints

Un actionneur sans tige avec guidage intégré utilisé dans une configuration mono-axe doit simplement répondre aux exigences de positionnement. Le processus d'alignement est simple : l'actionneur fonctionne seul, amenant sa charge en position sans aucun guidage externe. Ce type de configuration comprend par exemple l'alignement point de travail à point de travail ou l'alignement sur fixation de l'équipement.

L'alignement des actionneurs sans tige dans les configurations multiaxes devient plus complexe, car plusieurs actionneurs doivent fonctionner ensemble. Lors du montage de ces actionneurs, le parallélisme et la perpendicularité de tous les dispositifs assemblés doivent donc être pris en compte pour des performances optimales et une durée de vie maximale.

Parallélisme des éléments joints

Trois variables peuvent affecter le parallélisme lors du montage d'actionneurs linéaires. Poser ces 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 désalignement dans ce plan entraînera un moment de flexion défavorable sur l'axe Mx du système de roulement de l'une ou des deux unités.

2. Les actionneurs sont-ils montés à une distance constante les uns des autres d'une extrémité à l'autre ? Un désalignement dans ce plan appliquera une charge latérale défavorable sur l'axe Fy du système de roulement et, s'il est important, pourra entraîner le blocage des unités.

3. Les actionneurs sont-ils montés de niveau ? Un désalignement angulaire entraînera un moment de flexion défavorable dans l'axe My sur le système de roulement des deux unités.

Perpendicularité des éléments joints

Il existe deux variables qui affectent la perpendicularité lors du montage des actionneurs linéaires.

1. Dans un système XYZ, l'axe Z est-il monté perpendiculairement à l'axe Y ? Un désalignement dans ce plan appliquera un moment de flexion défavorable au système de roulement de l'actionneur de l'axe Y, quel que soit l'axe.

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

Les tolérances réelles relatives aux recommandations d'alignement et de montage dépendent du fabricant de l'actionneur et du type de roulement. Cependant, en règle générale, il est important de prendre en compte le type de roulement. Les roulements hautes performances, tels que les systèmes à rails profilés, ont tendance à être assez rigides et l'alignement est plus critique. Les systèmes moyennement performants utilisant des rouleaux ou des roues présentent souvent des jeux qui offrent une certaine tolérance à l'alignement. Les systèmes à paliers lisses ou coulissants présentent souvent un jeu plus important et peuvent être encore plus tolérants.

Lors de l'installation de systèmes de montage d'actionneurs linéaires, de nombreux outils de mesure, allant des jauges aux systèmes laser, permettent de garantir un alignement correct. Quel que soit l'outil utilisé, créez toujours un axe de référence pour les plans XY et Z et montez les autres dispositifs par rapport à cet axe. Cela permettra d'optimiser les performances et la durée de vie de votre système d'actionneur.