Suivre quelques directives simples pour concevoir des systèmes à mouvement linéaire peut améliorer les performances du système et la durée de vie des actionneurs.

De nombreuses machines automatisées s'appuient sur des composants de guidage linéaire, tels que des rails profilés, des rails ronds ou d'autres structures à roulements ou à roulements coulissants, pour guider et soutenir les éléments mobiles de l'équipement. De plus, ces éléments mobiles sont souvent entraînés par un certain type de dispositif d’actionneur linéaire.

L’un des problèmes les plus courants dans les systèmes linéaires, quels qu’ils soient, est le désalignement. Un mauvais alignement peut entraîner une multitude de problèmes tels que des résultats de mouvement linéaire incohérents, une durée de vie raccourcie du système de roulements linéaires, une usure prématurée ou une défaillance du système d'actionneur et des mouvements irréguliers tels qu'une variation de vitesse ou une oscillation.

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 un certain nombre de façons de transmettre un mouvement à un élément de machine guidé, certaines des plus courantes se répartissent en deux catégories. Le premier concerne les actionneurs à tige. Les actionneurs à tige peuvent être soit alimentés par fluide, comme hydrauliques ou pneumatiques, soit électriques, comme des vis mères ou des vis à billes.

Le second concerne les actionneurs sans tige. Ceux-ci peuvent également être alimentés par fluide ou électriques via une vis mère, une vis à billes, une courroie ou un moteur linéaire. Les deux styles d'actionneurs trouvent une application dans les systèmes guidés. Cependant, chacun présente des différences subtiles dans la meilleure façon de l’utiliser pour maximiser les performances et la durée de vie du système.

Les éléments de guidage eux-mêmes, qu'il s'agisse de rails profilés, de rails ronds ou d'autres systèmes roulants ou coulissants, doivent être correctement dimensionnés et sélectionnés lors de la phase de conception et installés selon les recommandations du fabricant, en accordant une attention particulière au processus d'alignement. Cela garantit que les performances du système de guidage sélectionné sont maximisées pour l'application particulière.

Importance des membres conformes

Les actionneurs à tige, caractérisés par l'extension et la rétraction de la tige de piston ou de la tige d'actionneur à chaque cycle, offrent généralement un certain nombre d'options de montage. Les options de montage telles que les trous percés et taraudés dans l'appareil, les pieds de montage, les joints de tige sphérique, les coupleurs d'alignement, les chapes ou les tourillons sont généralement proposés par la plupart des fournisseurs d'actionneurs à tige. Lorsqu'il est utilisé avec un mécanisme guidé, assurez-vous que chaque sous-système, actionneur et ensemble de guidage est capable d'un mouvement fluide et sans entrave. Les systèmes qui tentent de coupler de manière rigide l'élément d'entraînement à l'élément entraîné peuvent présenter des performances incohérentes lorsque ces deux éléments tentent de se déplacer dans des plans séparés avec l'un ou les deux sous-systèmes chargés au-delà de leurs capacités.

Dans un tel système, il est préférable d'utiliser un actionneur de type tige avec un élément de conformité entre l'élément d'entraînement (actionneur) et l'élément entraîné (système de guidage). Par exemple, une extrémité de tige sphérique montée sur la tige d'actionneur permet au point de montage de pivoter autour du joint sphérique. Ce type de connexion au niveau du guide est mieux utilisé en conjonction avec un tourillon ou une chape à l'extrémité opposée de l'actionneur où il se fixe à l'élément du châssis de la machine. Un tel schéma de montage permet la conformité de la connexion sans ajouter de contrainte excessive ni à l'entraînement (actionneur) ni à l'entraînement (système de guidage).

Les actionneurs sans tige, caractérisés par leur course contenue dans leur longueur totale, peuvent également contenir un système de guidage intégré à l'actionneur. Les actionneurs sans tige, lorsqu'ils sont utilisés conjointement avec un système de guidage séparé, devront également inclure un élément conforme dans la connexion entre les éléments d'entraînement et entraînés. La plupart des fournisseurs d'actionneurs proposent une variété de supports destinés à ce type d'installation, tels que des supports flottants.

Les actionneurs sans tige qui incluent un système de guidage peuvent effectuer la tâche de guidage et de support de l'équipement tout en remplaçant un système de guidage séparé. Cette fonctionnalité peut être particulièrement utile et permet au constructeur de machines d'économiser du temps et de l'argent dans le processus. Des actionneurs sans tige avec guides intégrés peuvent être intégrés aux machines en combinaisons pour répondre à une grande variété de besoins de mouvement. Les configurations multi-axes telles que xy ou xyz ainsi que les configurations de portique sont toutes possibles avec un dimensionnement approprié. Lors de l'installation d'actionneurs sans tige avec guides intégrés, l'alignement est tout aussi important.

Parallélisme et perpendiculaire des éléments joints

Un actionneur sans tige avec guide intégré utilisé dans une configuration à axe unique doit uniquement répondre aux attentes en matière de positionnement. Le processus d'alignement est simple car l'actionneur fonctionne singulièrement pour mettre sa charge en position sans aucun guidage externe. Des exemples de ce type de configuration incluent un point de travail à un point de travail ou un alignement par rapport aux fixations sur l'équipement.

L'alignement des actionneurs sans tige dans des configurations multi-axes devient plus difficile car plusieurs actionneurs doivent fonctionner ensemble. Ainsi, lors du montage de ces actionneurs, le parallélisme et la perpendiculaire de tous les dispositifs joints doivent 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 et répondre à ces questions maximisera 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 sur le système de roulements 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 dans l'axe Fy sur le système de roulements et, s'il est grave, peut provoquer le grippage des unités.

3. Les actionneurs sont-ils montés à niveau les uns par rapport aux autres ? Un désalignement angulaire appliquera un moment de flexion défavorable dans l'axe My sur le système de roulements des deux unités.

Perpendularité des éléments joints

Deux variables affectent la perpendiculaire lors du montage d'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 sur le système de roulement de l'actionneur de l'axe Y dans n'importe lequel ou tous les axes possibles.

2. Dans un système à 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 inadéquates appliqueront un moment de flexion indésirable dans l'axe Mz au système de roulements.

Les tolérances réelles liées aux recommandations d'alignement et au montage dépendent du fabricant spécifique de l'actionneur ainsi que du type de roulement. Cependant, une règle générale consiste à prendre en compte le type de système de roulement. Les types de roulements hautes performances tels que les systèmes de rails profilés ont tendance à être assez rigides et l'alignement est plus critique. Les systèmes à performances moyennes utilisant des rouleaux ou des roues ont souvent des jeux qui offrent une certaine tolérance dans l'alignement. Les systèmes à paliers lisses ou coulissants ont souvent un jeu plus grand et peuvent être encore plus indulgents.

Lors de l'installation de systèmes de montage d'actionneurs linéaires, un certain nombre d'outils de mesure sont disponibles pour garantir un alignement correct, allant des jauges aux systèmes laser. Quels que soient les outils utilisés, créez toujours un axe comme référence pour les plans XY et Z et montez les autres appareils par rapport à l'axe de référence. Cela contribuera à obtenir les performances maximales et la durée de vie la plus longue de votre système d'actionneur.