L'automatisation des machines est un élément essentiel de l'automatisation industrielle. Elle concerne les processus qui permettent d'effectuer des activités de production concrètes de manière rapide et précise, comme les machines de remplissage de bouteilles, les machines d'emballage, les étiqueteuses, etc. Les processus qui assurent le comptage précis des produits sont appelés processus d'automatisation des machines.

La commande de mouvement est donc un élément essentiel de l'automatisation des machines, car elle permet de contrôler directement et en continu le mouvement des pièces mécaniques. Ce contrôle garantit la production précise des résultats souhaités. On distingue principalement deux catégories de commande de mouvement : linéaire et rotative.

Qu'est-ce que le mouvement linéaire ?

Comme son nom l'indique, le mouvement linéaire est une activité au cours de laquelle une pièce mécanique se déplace en ligne droite. Prenons l'exemple d'une machine à découper. Imaginez que vous ayez des gâteaux au chocolat dans votre usine. Sur une chaîne de production, vous souhaitez découper régulièrement les gâteaux en petites parts. Un outil de découpe sera contrôlé en continu pour effectuer une découpe verticale. Il s'agit d'un mouvement linéaire.

Parmi les autres applications courantes, citons les moteurs linéaires, les guides, les paliers et les actionneurs. Examinons les différents types de produits utilisés en mouvement linéaire ; cela vous permettra de mieux comprendre le concept.

Dispositifs de mouvement linéaire

Un actionneur est un dispositif pneumatique qui, alimenté électriquement, utilise l'air comprimé pour se propulser et accomplir sa fonction. Lorsque l'alimentation électrique est coupée, l'arrivée d'air est interrompue et l'actionneur revient à sa position initiale. C'est la définition la plus simple d'un actionneur.

Actionneur linéaire

Un actionneur linéaire, comme son nom l'indique, se déplace en ligne droite et exécute l'action requise lorsqu'il est activé. Ce déplacement rectiligne dépend notamment du mouvement selon les axes X, Y et Z. L'actionneur peut se déplacer selon l'axe X ou l'axe Y. Il est donc essentiel de prendre en compte ce facteur lors de la conception et de l'utilisation d'un actionneur linéaire. Outre ces deux axes, un actionneur linéaire peut également se déplacer selon l'axe Z.

Lors de la programmation d'un actionneur linéaire, il est essentiel de déterminer s'il doit se déplacer dans une seule direction ou simultanément dans plusieurs. Cette information est cruciale pour évaluer la robustesse, la fiabilité et la précision de l'actionneur. Les actionneurs linéaires se déplacent généralement sur un chariot ou un rail ; ce point doit donc également être pris en compte en fonction de l'application.

Actionneurs à vis à billes

Les actionneurs à vis à billes fonctionnent grâce à des vis mécaniques et des roulements à billes à recirculation. La vis se déplace en continu par recirculation, ce qui lui permet de tourner rapidement et efficacement en ligne droite.

L'ensemble se déplace sur un arbre fileté et convertit le mouvement rotatif en mouvement linéaire. Il génère un couple élevé et fonctionne avec un faible frottement, ce qui réduit les temps d'arrêt et limite la dissipation de chaleur.

Actionneurs à courroie

Les actionneurs à courroie constituent une autre innovation dans le domaine du mouvement linéaire. Leur fonctionnement est similaire à celui d'un système de convoyeur, grâce à une courroie crantée reliant deux poulies circulaires.

Lorsqu'on observe un convoyeur se déplacer linéairement entre deux positions, cette technologie fonctionne de la même manière sur un actionneur à courroie. L'entraînement par courroie est intégré dans un boîtier en aluminium, le chariot porteur se déplaçant sur des rails.

Facteurs à prendre en compte dans le mouvement linéaire – Certains des facteurs importants sont abordés ci-dessous.

Forcer

Comme indiqué précédemment, le mouvement linéaire peut s'effectuer selon un seul axe ou plusieurs axes. L'objet peut soit porter une charge, soit se déplacer librement pour exécuter une autre tâche.

Quoi qu'il en soit, la force est un facteur primordial dans le choix du dispositif approprié. Selon le poids de la charge (le cas échéant) ou la rapidité requise pour atteindre la destination, la force joue un rôle essentiel. Elle permet également de déterminer le niveau de friction nécessaire à l'exécution de la tâche.

Vitesse

Le temps joue un rôle crucial dans l'automatisation des machines. En effet, si la cadence de production est trop lente, la machine devient inutile. La vitesse, combinée à la force, détermine donc la puissance nécessaire au fonctionnement de l'appareil. Si celui-ci est capable de supporter une charge importante, mais fonctionne lentement, cela ralentira considérablement la production.

De plus, en tenant compte de la vitesse, deux temps de réaction doivent être considérés : le temps d’accélération et le temps de décélération. Si une décélération rapide est requise, le dispositif doit pouvoir ralentir rapidement et sans à-coups ni pertes par frottement. Il en va de même pour le temps d’accélération.

En résumé, il faut veiller à ce que l'appareil ne dysfonctionne pas, quelle que soit la durée programmée (bien que chaque machine ait ses limites en matière de durée, elle doit au moins fonctionner correctement dans la plage de temps définie).

Longueur de la course

Lorsque vous travaillez avec des actionneurs linéaires, il est essentiel de connaître leur course maximale. Chaque type de dispositif de mouvement linéaire possède ses propres longueurs de course. Plus la course est importante, plus vous disposez de flexibilité pour manipuler la machine.

En effet, vous bénéficiez d'une meilleure visibilité sur le produit final et vous pouvez envisager plus largement de placer la machine à une certaine distance, ce qui vous permet de libérer de l'espace pour installer autre chose.

Cycle de service

Lorsqu'un dispositif de mouvement linéaire fonctionne par intermittence, sa durée de vie et sa robustesse sont mises à rude épreuve. Le nombre de cycles de fonctionnement quotidiens ou annuels sans incident détermine le cycle de service, c'est-à-dire la fréquence d'utilisation de la machine.