Charge, orientation, vitesse, déplacement, précision, environnement et cycle de service.

Une analyse approfondie de l'application, prenant en compte l'orientation, le moment et l'accélération, permettra de déterminer la charge à supporter. Il arrive que la charge réelle diffère de la charge calculée ; les ingénieurs doivent donc tenir compte de l'utilisation prévue et des risques de mauvaise utilisation.

Lors du dimensionnement et de la sélection des systèmes de mouvement linéaire pour les machines d'assemblage, les ingénieurs négligent souvent des exigences d'application critiques. Cela peut engendrer des modifications et des reprises coûteuses. Pire encore, il peut en résulter un système surdimensionné, plus onéreux et moins performant que prévu.

Face à la multitude d'options technologiques, concevoir des systèmes de mouvement linéaire à un, deux ou trois axes peut vite devenir un casse-tête. Quelle charge le système devra-t-il supporter ? À quelle vitesse devra-t-il se déplacer ? Quelle est la conception la plus économique ?

Toutes ces questions ont été prises en compte lors de la création de « LOSTPED », un acronyme simple destiné à aider les ingénieurs à recueillir les informations nécessaires à la spécification des composants ou modules de mouvement linéaire pour toute application. LOSTPED signifie : charge, orientation, vitesse, course, précision, environnement et cycle de service. Chaque lettre représente un facteur à considérer lors du dimensionnement et de la sélection d'un système de mouvement linéaire.

Chaque facteur doit être considéré individuellement et collectivement afin de garantir des performances optimales du système. Par exemple, la charge impose des contraintes différentes aux roulements lors des phases d'accélération et de décélération par rapport au fonctionnement à vitesse constante. À mesure que la technologie du mouvement linéaire évolue des composants individuels vers des systèmes complets, les interactions entre les composants – tels que les guidages linéaires et une vis à billes – se complexifient et la conception du système adéquat devient plus ardue. LOSTPED aide les concepteurs à éviter les erreurs en leur rappelant de prendre en compte ces facteurs interdépendants lors du développement et de la spécification du système.

【Charger】

La charge désigne le poids ou la force appliquée au système. Tous les systèmes de mouvement linéaire sont soumis à une charge, comme les forces verticales lors de la manutention ou les forces axiales lors du perçage, du pressage ou du vissage. D'autres applications sont soumises à une charge constante. Par exemple, dans une application de manutention de plaquettes de semi-conducteurs, un conteneur monobloc à ouverture frontale est transporté d'un emplacement à l'autre pour le dépôt et le retrait. D'autres applications encore présentent des charges variables. Par exemple, dans une application de distribution médicale, un réactif est déposé successivement dans une série de pipettes, ce qui réduit la charge à chaque étape.

Lors du calcul de la charge, il est important de prendre en compte le type d'outil qui sera placé au bout du bras pour saisir ou transporter la charge. Bien que cela ne soit pas directement lié à la charge, des erreurs à ce niveau peuvent s'avérer coûteuses. Par exemple, dans une application de prélèvement et de placement, une pièce très sensible pourrait être endommagée si une pince inadaptée est utilisée. Bien qu'il soit peu probable que les ingénieurs oublient de prendre en compte les exigences générales de charge d'un système, ils peuvent néanmoins négliger certains aspects de ces exigences. LOSTPED permet de garantir l'exhaustivité des données.

Questions clés à poser :

* Quelle est la source de la charge et comment est-elle orientée ?

* Existe-t-il des précautions particulières à prendre lors de la manipulation ?

* Quel poids ou quelle force faut-il gérer ?

* S'agit-il d'une force descendante, d'une force de décollage ou d'une force latérale ?

【Orientation】

L'orientation, c'est-à-dire la position relative ou la direction d'application de la force, est également importante, mais souvent négligée. Certains modules ou actionneurs linéaires supportent des charges verticales plus élevées que les charges latérales grâce à leurs guides linéaires. D'autres modules, utilisant des guides linéaires différents, peuvent supporter les mêmes charges dans toutes les directions. Par exemple, un module équipé de guides linéaires à double roulement à billes supporte mieux les charges axiales que les modules dotés de guides standard.

Questions clés à poser :

* Comment le module linéaire ou l'actionneur est-il orienté ? Est-il horizontal, vertical ou à l'envers ?

* Quelle est l'orientation de la charge par rapport au module linéaire ?

* La charge va-t-elle provoquer un moment de roulis ou de tangage sur le module linéaire ?

【Vitesse】

La vitesse et l'accélération influent également sur le choix d'un système de mouvement linéaire. Une charge appliquée engendre des forces très différentes sur le système lors des phases d'accélération et de décélération par rapport à une vitesse constante. Le type de profil de déplacement (trapézoïdal ou triangulaire) doit aussi être pris en compte, car l'accélération nécessaire pour atteindre la vitesse ou la durée de cycle souhaitée dépend du type de déplacement requis. Un profil de déplacement trapézoïdal implique une accélération rapide de la charge, suivie d'un déplacement à vitesse relativement constante pendant un certain temps, puis d'un ralentissement. Un profil de déplacement triangulaire implique une accélération et une décélération rapides de la charge, comme dans les applications de chargement et de déchargement point à point.

La vitesse et l'accélération sont des facteurs essentiels pour déterminer le type d'entraînement linéaire approprié : vis à billes, courroie ou moteur linéaire.

Questions clés à poser :

* Quelle vitesse ou quel temps de cycle doit être atteint ?

La vitesse est-elle constante ou variable ?

* Comment la charge affectera-t-elle l'accélération et la décélération ?

* Le profil du mouvement est-il trapézoïdal ou triangulaire ?

* Quel entraînement linéaire répondra le mieux aux besoins de vitesse et d'accélération ?

【Voyager】

Le terme « course » désigne la distance ou l’amplitude du mouvement. Il convient de tenir compte non seulement de la distance parcourue, mais aussi du dépassement de course. Prévoir une certaine « course de sécurité », ou un espace supplémentaire, en fin de course garantit la sécurité du système en cas d’arrêt d’urgence.

Questions clés à poser :

* Quelle est la distance ou l'amplitude du mouvement ?

* Quel surcourse peut être nécessaire lors d'un arrêt d'urgence ?

【Précision】

La précision est un terme général souvent employé pour définir soit la précision de déplacement (le comportement du système lors de son passage du point A au point B), soit la précision de positionnement (la proximité du système par rapport à la position cible). Elle peut également désigner la répétabilité, c'est-à-dire la capacité du système à revenir à sa position initiale à la fin de chaque course.

Il est essentiel de comprendre la différence entre ces trois termes – précision de déplacement, précision de positionnement et répétabilité – pour garantir que le système réponde aux spécifications de performance et qu'il ne soit pas surdimensionné pour atteindre un niveau de précision superflu. La principale raison de bien cerner les exigences de précision est le choix du mécanisme d'entraînement. Les systèmes de mouvement linéaire peuvent être entraînés par courroie, vis à billes ou moteur linéaire. Chaque type présente des compromis entre précision, vitesse et capacité de charge. Le choix optimal dépendra de l'application.

Questions clés à poser :

* Quelle importance revêtent la précision du déplacement, la précision du positionnement et la répétabilité dans l'application ?

La précision est-elle plus importante que la vitesse ou d'autres facteurs LOSTPED ?

【Environnement】

L'environnement désigne les conditions de fonctionnement du système. Les températures extrêmes peuvent affecter les performances des composants en plastique et la lubrification interne. La saleté, les liquides et autres contaminants peuvent endommager les chemins de roulement et les éléments porteurs. L'environnement d'utilisation influe considérablement sur la durée de vie d'un système de mouvement linéaire. Des solutions comme les joints d'étanchéité et les revêtements spéciaux permettent de prévenir les dommages causés par ces facteurs environnementaux.

À l'inverse, les ingénieurs doivent réfléchir à l'impact environnemental du système de mouvement linéaire. Le caoutchouc et le plastique peuvent libérer des particules. Les lubrifiants peuvent se vaporiser. Les pièces mobiles peuvent générer de l'électricité statique. Votre produit est-il compatible avec de tels contaminants ? Des solutions comme une lubrification spéciale et une surpression d'air permettent de rendre le module ou l'actionneur utilisable en salle blanche.

Questions clés à poser :

Quels sont les dangers ou contaminants présents ? Températures extrêmes, saletés, poussières ou liquides ?

* Le système de mouvement linéaire constitue-t-il lui-même une source potentielle de contaminants pour l'environnement ?

【Cycle de service】

Le facteur de marche correspond à la durée nécessaire pour effectuer un cycle de fonctionnement complet. Dans tous les actionneurs linéaires, la durée de vie globale du système est généralement déterminée par les composants internes. La durée de vie des roulements à l'intérieur d'un module, par exemple, est directement influencée par la charge appliquée, mais aussi par le facteur de marche auquel ils sont soumis. Un système de mouvement linéaire peut être capable de répondre aux six critères précédents, mais s'il fonctionne en continu 24 h/24 et 7 j/7, sa durée de vie sera considérablement réduite par rapport à un fonctionnement de seulement 8 heures par jour, 5 jours par semaine. De plus, le rapport entre le temps de fonctionnement et le temps de repos influe sur l'échauffement interne du système et a un impact direct sur sa durée de vie et son coût total de possession. Anticiper ces problèmes permet d'éviter des pertes de temps et des désagréments ultérieurs.

Questions clés à poser :

* À quelle fréquence le système est-il utilisé, y compris les temps d'arrêt entre les coups ou les mouvements ?

* Combien de temps le système doit-il durer ?