Les systèmes à anneaux et rails à roues de guidage sont plus compacts et offrent une meilleure précision de positionnement ainsi que plus d'options pour les positions de transport de marchandises que les autres systèmes de convoyeurs pour les applications curvilignes.

Dans le cadre des efforts continus pour réduire les coûts de production, une tendance se dessine dans les usines : regrouper au maximum les postes de travail afin de minimiser les déplacements de matériaux et d'optimiser l'espace au sol. Cette approche implique que les matériaux doivent se déplacer selon des trajectoires curvilignes de plus en plus complexes. La plupart des systèmes de guidage et d'actionnement disponibles sur le marché sont de conception linéaire et ne permettent pas de gérer facilement les trajectoires non linéaires. Cependant, des systèmes de guidage et d'actionnement curvilignes, tels que les systèmes à anneaux et rails à galets de guidage, sont disponibles pour répondre à ces besoins.

Systèmes d'anneau et de voie
Au cœur des systèmes de guidage par anneaux et rails se trouvent des roues de guidage à roulements en V et des glissières à profil en V. Les surfaces de roulement des roues et des glissières présentent des profils en V complémentaires, permettant aux chariots équipés de roues de guidage de se déplacer en douceur le long des glissières tout en résistant aux mouvements latéraux ou de rotation, même sous des charges élevées. Les chariots peuvent suivre des trajectoires rectilignes ou circulaires grâce à l'utilisation de segments de glissières droits et annulaires, ou des trajectoires curvilignes complexes grâce à une combinaison de segments droits et annulaires. Dans les applications de mouvement rotatif, il est possible que les roues soient montées statiquement et que les glissières annulaires tournent par rapport à elles. Certains systèmes de guidage curvilignes peuvent également être convertis en un système motorisé par l'ajout de composants tels que des liaisons de chariot, des éléments d'entraînement et des moteurs.

Les glissières annulaires et droites à galet de guidage sont disponibles en de nombreux profils pour s'adapter à des roues de dimensions et de capacités de charge variées. Les glissières droites existent également en différentes longueurs, tandis que les glissières annulaires sont proposées avec divers rayons de courbure et angles d'ouverture. Certaines glissières annulaires sont disponibles avec un centre creux ou plein, également appelé disque annulaire. D'autres options de glissières incluent différentes configurations en V et des crémaillères intégrées pour l'actionnement par pignons.

La conception des systèmes de guidage par anneaux et rails à galets en fait l'une des solutions les plus résistantes à la contamination et à la corrosion. Les galets de guidage sont généralement suffisamment lubrifiés pour assurer leur durée de vie prévue et sont dotés de joints permanents afin de minimiser les pertes de lubrification et la pénétration de débris. Les composants du système présentent des formes simples qui n'accumulent pas les débris et nombre d'entre eux sont fabriqués en acier inoxydable pour une résistance accrue à la corrosion.

Solutions curvilignes traditionnelles
Les systèmes de convoyage et les couronnes d'orientation sont des méthodes traditionnelles pour intégrer des guidages et des actionneurs curvilignes. Le convoyeur à bande est le type de convoyeur le plus simple ; il se compose généralement de larges bandes enroulées autour de rouleaux cylindriques fixés sur un châssis. La rotation des rouleaux, actionnée par des moteurs, entraîne le transport de la charge placée sur la bande. Si les convoyeurs à bande les plus simples ne peuvent déplacer les charges qu'en ligne droite, il est possible de créer des trajectoires curvilignes en montant plusieurs convoyeurs droits en série, selon des angles décalés le long du trajet souhaité, ou en utilisant des bandes comportant des segments pivotants interconnectés, comme les convoyeurs à bagages dans les aéroports.

Un convoyeur à rouleaux est similaire à un convoyeur à bande, à ceci près que la large bande est remplacée par une série de rouleaux rapprochés, montés sur un châssis conçu pour suivre une trajectoire curviligne précise. Les convoyeurs à rouleaux peuvent être motorisés (par des moteurs entraînés directement sur les rouleaux ou par des courroies intermédiaires), ou fonctionner sans moteur, la charge étant alors déplacée par gravité ou manuellement.

Les systèmes de chariots aériens sont constitués de rails curvilignes installés en hauteur, surmontés de chariots à roues supportant leur charge. Ces chariots peuvent être déplacés manuellement ou tirés par des chaînes motorisées courant le long des rails. Les couronnes d'orientation (également appelées roulements de plateau tournant) sont des roulements de grande taille utilisant un grand nombre de petits éléments roulants. Ceci leur permet de supporter des charges élevées tout en offrant des diamètres d'alésage importants et des bagues de roulement minces. Des crémaillères peuvent être usinées dans les bagues d'orientation pour un entraînement direct.

Comparaison des systèmes Ring et Track
Les systèmes de guidage par anneaux et rails à roues offrent une précision de positionnement supérieure aux convoyeurs, un avantage crucial pour les applications où la charge est fragile ou doit être maintenue rigidement et précisément positionnée lors de son déplacement. Les roues de ces systèmes sont précontraintes contre le chariot, empêchant tout déplacement hors de sa trajectoire prévue.

Ce niveau de précision de positionnement est généralement impossible à atteindre avec les convoyeurs, où la charge est principalement maintenue en place par la gravité. Les convoyeurs à bande et à rouleaux n'offrent aucune contrainte horizontale et peuvent nécessiter des rails de guidage latéraux pour empêcher la charge de tomber des éléments mobiles. La charge peut être soumise à des vibrations continues lors de ses transferts constants d'un rouleau ou d'une boucle de bande à l'autre, et peut s'emmêler avec les composants du convoyeur si leurs formes sont incompatibles, entraînant des débits irréguliers, des collisions et des blocages. Les chariots des systèmes de transport aérien n'offrent qu'une contrainte horizontale suffisante pour éviter les déraillements et utilisent généralement des liaisons non rigides, comme des chaînes ou des crochets, pour supporter la charge, ce qui leur permet de se balancer librement et d'entrer potentiellement en contact avec d'autres objets.

Le fait que les systèmes de convoyage utilisent la gravité pour maintenir la charge limite les positions possibles de transport et la possibilité de déplacer la charge verticalement. Les convoyeurs à bande et à rouleaux doivent transporter leur charge directement au-dessus de leurs éléments mobiles et ne peuvent pas emprunter de pentes raides. Les chariots des systèmes à trolley aériens doivent supporter la charge suspendue directement en dessous pour assurer leur stabilité et ne peuvent pas se déplacer sur des sections abruptes, car la charge suspendue risque d'entrer en contact avec le rail ou les chariots adjacents. En revanche, dans un système à anneaux et rails de guidage, la charge peut être fixée solidement à n'importe quelle position par rapport au chariot. Elle peut également être transportée dans toutes les directions, indépendamment de la gravité, car les roues du chariot sont fermement maintenues contre les glissières et ne permettent qu'un déplacement le long de la trajectoire prévue.

Les systèmes de convoyage à anneaux et rails à roues de guidage nécessitent moins d'espace, de structure de support et d'entretien que les autres systèmes. Grâce à des fixations adaptées, les chariots peuvent transporter des charges utiles bien plus larges qu'eux. Ces systèmes et leur structure de support sont ainsi plus compacts que les convoyeurs à bande et à rouleaux, dont les éléments roulants doivent être plus larges que la charge utile prévue. Les chariots aériens peuvent transporter des charges relativement larges, mais requièrent des structures de support robustes et imposantes, car leurs rails doivent être suffisamment surélevés pour que la charge utile suspendue soit accessible et dégagée de tout obstacle au sol. La taille relativement importante des structures de support des systèmes de convoyage les rend également plus difficiles et plus coûteux à assembler et à reconfigurer. Enfin, les systèmes de convoyage sont plus difficiles à nettoyer que les systèmes à anneaux et rails à roues de guidage, car leurs composants sont plus grands, plus nombreux et de formes complexes, ce qui favorise l'accumulation de débris.

Les couronnes d'orientation sont mieux adaptées que les convoyeurs pour les applications nécessitant un mouvement circulaire uniquement, car elles sont plus compactes, plus légères et disponibles en unités individuelles entièrement assemblées, ce qui facilite leur intégration. Elles offrent également une meilleure précision et une plus grande fluidité, et peuvent supporter une charge utile, comme les systèmes à galets de guidage. Cependant, elles présentent certains inconvénients par rapport à ces derniers.

Bien que les systèmes de chenilles rotatives à galets de guidage et les couronnes d'orientation présentent une facilité d'assemblage similaire, les premiers sont généralement plus faciles à entretenir grâce à l'interchangeabilité de leurs composants. Les couronnes d'orientation sont généralement entièrement assemblées en usine, car leur assemblage et leur usinage de précision garantissent un fonctionnement fluide et précis. Le remplacement de la couronne entière est généralement nécessaire en cas de défaillance d'un seul composant, ce qui complique leur maintenance sur site. De plus, les couronnes d'orientation constituant parfois la structure de montage principale des composants de l'application, leur remplacement peut également nécessiter le remontage de tous les éléments qui y sont fixés.

Pour les systèmes rotatifs à galets de guidage, seuls les composants endommagés doivent être remplacés, car leur conception standard permet d'assembler et d'utiliser chaque composant dans n'importe quel système compatible, et non pas seulement dans un système spécifique adapté, comme les couronnes d'orientation. Dans certaines applications, il est également possible de remplacer les composants endommagés des systèmes de chenilles à galets de guidage sans démonter les autres composants.

Les couronnes d'orientation offrent une rigidité et une régularité supérieures aux systèmes de convoyage, mais ne sont généralement pas préchargées. La précharge des éléments roulants, essentielle à une meilleure rigidité et une plus grande régularité, est courante pour les roulements de petites machines, mais rare pour les couronnes d'orientation. En effet, les composants de grande taille sont plus difficiles à usiner avec précision et leur forme et leur ajustement sont davantage sensibles aux facteurs externes. De petits défauts de fabrication, la déformation des composants due à des charges externes ou à des surfaces de montage irrégulières, ou encore une dilatation thermique inégale due à d'importantes variations de température entre les composants, sont plus susceptibles d'affecter la précharge des roulements de grande taille comme les couronnes d'orientation.

Les variations de précharge peuvent entraîner un jeu interne excessif, réduisant la rigidité du système, ou un jeu important, rendant la rotation plus difficile et endommageant les composants. Le niveau de précharge d'une couronne d'orientation dépend des dimensions internes de ses composants et ne peut être ajusté après assemblage. Des facteurs externes, tels que des surfaces de montage irrégulières et la dilatation thermique, peuvent également modifier la précharge dans les systèmes rotatifs à galets de guidage. Cependant, ces facteurs sont moins problématiques, car la précharge est définie lors de l'assemblage et peut être facilement ajustée ultérieurement.

Les glissières annulaires à galets de guidage présentent un avantage de taille considérable par rapport aux couronnes d'orientation pour les applications nécessitant une course inférieure à 360°. Les couronnes d'orientation doivent être parfaitement circulaires pour assurer un circuit de déplacement complet de leurs éléments roulants, même si l'application requiert une course bien inférieure à 360°. Dans les systèmes rotatifs à galets de guidage, la longueur d'arc du segment de glissière annulaire doit simplement être suffisante pour supporter tous les galets de guidage (qui peuvent être au nombre de trois seulement) sur toute la course.

La conception de systèmes de guidage ou d'actionnement curvilignes peut s'avérer plus complexe que celle de systèmes linéaires. Toutefois, leur installation permet d'améliorer la simplicité et l'efficacité du transport et de la manutention des charges utiles. Les systèmes à anneaux et rails à roues de guidage simplifient la conception et offrent des performances supérieures à celles des autres systèmes de guidage et d'actionnement non linéaires.