Dans le passé, le défi des systèmes d'automatisation mécanique était de réussir la conversion du mouvement de rotation des moteurs électriques ou mécaniques en formes utiles de mouvement linéaire. Véritable avancée à cet égard, le système de bande transporteuse a représenté l'une des premières implémentations utiles de conversion de mouvement rotatif en mouvement linéaire pour une utilisation dans un environnement de production. Ces systèmes sont capables de transporter une grande variété de matières premières et de pièces à usiner d'une manière bien plus efficace que ce qui pouvait auparavant être réalisé par l'utilisation de forces mécaniques brutes et sont extrêmement utiles dans les environnements de production.

Aujourd'hui, d'importants travaux d'ingénierie dans le domaine de la conversion du mouvement rotatif ont donné naissance à une classe diversifiée d'actionneurs mécaniques linéaires utiles pour un large éventail d'applications d'automatisation avancées. Le défi consiste à sélectionner un actionneur approprié pour la fonctionnalité souhaitée, qu'il s'agisse simplement du mouvement de la matière première dans un environnement de fabrication ou de la construction de systèmes de mouvement plus avancés conçus pour déplacer l'outillage dans des positions précises.

Afin de sélectionner l'actionneur mécanique linéaire approprié, certaines considérations importantes, telles que la capacité de charge souhaitée, ou la force de poussée, et la distance de course nécessaire, doivent être prises en compte. Bien qu’il s’agisse de considérations primordiales, d’autres, comme la charge de maintenance, jouent certainement également un rôle important.

Deux types d'actionneurs linéaires mécanisés largement utilisés se différencient par leurs mécanismes d'entraînement : les actionneurs à courroie et à vis à billes. Les deux types sont utilisés dans des types d’applications similaires, mais leurs fonctions diffèrent considérablement. Chaque type possède des atouts uniques et des limites importantes qui doivent être soigneusement prises en compte lors de la sélection d'un actionneur.

Actionneurs entraînés par courroie

L'actionneur entraîné par courroie fonctionne selon les mêmes principes que le système de bande transporteuse. L'entraînement par courroie traduit le mouvement rotatif en mouvement linéaire via une courroie de distribution reliée entre deux poulies circulaires. La courroie de distribution est généralement fabriquée à partir d'un élastomère renforcé de fibres, mais de nombreux autres matériaux de courroie sont disponibles pour des applications plus exigeantes. La courroie contient des dents qui s'interfacent avec les poulies du rotor pour transférer efficacement le couple et éviter tout glissement. La transmission par courroie est enfermée dans un corps en aluminium tandis que le chariot repose sur le dessus, et l'interface de l'arbre de transmission est généralement située perpendiculairement au côté de l'actionneur.

Actionneurs à vis à billes

Le principe fondamental de l'actionneur à vis à billes est essentiellement une amélioration par rapport à un système à vis mère. Dans les actionneurs à vis à billes, la rotation de la vis à billes entraîne l'écrou à bille/le chariot monté en raison du fait que l'interface entre le goujon et la vis à billes est essentiellement un système de roulement à billes, où les billes en acier trempé dans l'écrou roulent le long du chemin de roulement. du haras. Semblables à l'actionneur entraîné par courroie, les composants d'entraînement de l'actionneur entraîné par vis à billes sont enfermés dans un corps en aluminium tandis que le chariot se déplace sur le dessus. Contrairement aux actionneurs entraînés par courroie, l'interface de l'arbre de transmission est située dans l'alignement de la vis à billes, à l'extrémité de l'actionneur.

Forces et limites de chacun

Les actionneurs entraînés par courroie sont généralement préférés pour les applications nécessitant de longues distances de déplacement, ce qui peut être réalisé de manière plus rentable qu'avec un actionneur entraîné par vis à billes de longueur similaire. De plus, l'actionneur entraîné par courroie est généralement plus efficace, possédant moins de pièces mobiles critiques, ce qui permet une maintenance moins exigeante en main-d'œuvre. Malgré cela, une tension adéquate de la courroie est essentielle afin d'assurer un transfert correct du couple, et une retension de la courroie lors des périodes d'entretien périodique est généralement nécessaire.

Alternativement, l'unité de vis à billes ressemble beaucoup à un système de roulement à billes et est donc capable de supporter des charges plus élevées et d'atteindre une force de poussée plus élevée. Pour cette raison, les actionneurs à vis à billes sont idéaux dans les applications où le positionnement de charges importantes et lourdes peut être nécessaire avec un haut niveau de précision. Une lubrification périodique de la vis à billes peut être nécessaire en fonction de la conception spécifique de l'actionneur.

Une comparaison plus approfondie entre les deux types d'actionneurs révèle des inconvénients supplémentaires par rapport à l'actionneur entraîné par courroie, malgré sa simplicité et son efficacité. Des courroies nettement plus épaisses sont nécessaires pour des exigences de charge/poussée plus élevées. Les courroies sont également sensibles aux charges de choc, bien que ce problème puisse être atténué dans une certaine mesure par la sélection minutieuse des matériaux de courroie qui peuvent ajouter de la résistance au détriment de l'élasticité. De plus, en raison de la vulnérabilité de la courroie à l'allongement, la précision de positionnement des actionneurs à vis à billes a tendance à être supérieure à celle des actionneurs entraînés par courroie. Pour cette raison, les actionneurs à vis à billes sont préférés pour les applications nécessitant des degrés élevés de fiabilité et de répétabilité sur des périodes prolongées. Les actionneurs à vis à billes sont le choix préféré pour les demandes d'accélération et de poussée élevées, car la poulie d'entraînement par courroie est vulnérable au glissement du rotor sous de telles demandes répétées.

En conclusion, les actionneurs à vis à billes constituent le meilleur choix dans les applications où des forces de charge et/ou de poussée élevées sont requises, ainsi qu'un positionnement très précis. Cependant, en raison de leur grande efficacité et de leur simplicité, les actionneurs entraînés par courroie restent le meilleur choix pour les applications à faibles charges, en particulier lorsque des vitesses plus élevées sont nécessaires. Les actionneurs entraînés par courroie peuvent également constituer une solution rentable pour les applications à longue course. Bien que la tâche consistant à choisir entre des actionneurs mécaniques entraînés par courroie et par vis à billes puisse sembler ardue. À première vue, les forces et les faiblesses de chaque conception offrent des choix clairs pour chaque application unique.