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

Dans le cadre de la recherche constante de réduction des coûts de production, les usines ont tendance à regrouper les postes de production au plus près afin de minimiser les mouvements de matériaux et de préserver un espace précieux au sol. Ce processus implique que les matériaux doivent suivre des trajectoires curvilignes de plus en plus complexes. La plupart des systèmes de guidage et d'actionneurs disponibles sur le marché sont de conception linéaire et ne gèrent pas facilement les trajectoires non linéaires. Cependant, des systèmes de guidage et d'actionneurs curvilignes, tels que les systèmes à anneaux et rails de guidage à roues, sont disponibles pour ces situations.

Systèmes d'anneaux et de rails
Au cœur des systèmes de guidage à anneaux et rails à galets se trouvent des galets de guidage à roulements à gorge en V et des glissières à bord en V. Les galets et les glissières présentent des surfaces de roulement à profil en V complémentaires qui permettent aux chariots équipés de galets de guidage de se déplacer en douceur le long des glissières tout en résistant aux mouvements latéraux ou rotatifs, même sous de fortes charges. Les chariots peuvent suivre des trajectoires droites ou circulaires grâce à l'utilisation de segments droits et de glissières à anneaux, ou des trajectoires curvilignes complexes grâce à une combinaison de segments droits et de glissières à anneaux. Dans les applications à mouvement rotatif, il est possible de monter les galets statiquement et de faire tourner les glissières à anneaux par rapport à eux. Certains systèmes de guidage curviligne peuvent également être transformés en systèmes motorisés grâce à l'ajout de composants tels que des tringleries de chariot, des éléments d'entraînement et des moteurs.

Les glissières à anneau et les glissières droites sont disponibles dans de nombreux profils pour s'adapter à des roues de différentes tailles et capacités de charge. Les glissières droites sont également disponibles en différentes longueurs et les glissières à anneau sont disponibles avec différents rayons de courbure et portées angulaires. Certaines glissières à anneau sont disponibles avec des centres creux ou pleins, également appelés disques annulaires. D'autres options de glissières peuvent inclure différentes configurations en V et des crémaillères intégrées pour l'entraînement par pignons.

La conception des systèmes de guidage à anneaux et rails à galets en fait l'une des options 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 équipés de joints permanents pour minimiser les pertes de lubrification et la pénétration de débris. Les composants du système présentent des formes simples qui ne retiennent pas les débris et sont souvent fabriqués en acier inoxydable pour une meilleure résistance à la corrosion.

Solutions curvilignes traditionnelles
Les systèmes de convoyeurs et les couronnes d'orientation constituent les solutions traditionnelles pour les guidages et actionneurs curvilignes. Un convoyeur à bande est le type de convoyeur le plus simple. Il est généralement constitué de larges bandes enroulées autour de rouleaux cylindriques dans un cadre. Des moteurs font tourner les rouleaux, ce qui permet aux bandes de transporter la charge utile posée dessus. Alors que les systèmes de convoyeurs à bande plus simples ne peuvent déplacer les charges utiles qu'en ligne droite, des trajectoires curvilignes peuvent être créées en montant plusieurs convoyeurs droits en série à des angles décalés le long du trajet souhaité, ou en utilisant des bandes à segments pivotants interconnectés, comme les convoyeurs à bagages des aéroports.

Un système de convoyeur à rouleaux est similaire à un système à bande, à la différence que la large bande est remplacée par une série de rouleaux rapprochés, montés sur un châssis configuré pour suivre une trajectoire curviligne spécifique. Les systèmes de convoyeurs à rouleaux peuvent être alimentés par des moteurs couplés directement aux rouleaux ou par des courroies d'entraînement intermédiaires, ou non, la charge utile étant déplacée par gravité ou manuellement.

Les systèmes de chariots suspendus sont constitués de rails curvilignes montés en hauteur, sur lesquels sont suspendus des chariots à roues. Ces chariots peuvent être déplacés manuellement ou tirés par des chaînes motorisées circulant le long des rails. Les couronnes d'orientation (également appelées roulements de table tournante) sont essentiellement des roulements de machines de grande taille utilisant un grand nombre de petits éléments roulants. Cela leur permet de maintenir des capacités de charge élevées tout en offrant des diamètres d'alésage importants et des chemins de roulement à profil fin. Les couronnes d'orientation peuvent être équipées de crémaillères usinées dans leurs chemins pour un entraînement direct.

Comparaison des systèmes Ring et Track
Les systèmes de guidage à anneaux et rails offrent une précision de positionnement supérieure à celle des systèmes de convoyeurs, une différence importante dans les applications où la charge utile est fragile ou doit être maintenue fermement et précisément positionnée pour le traitement lors de son déplacement dans le système. Les roues des systèmes de guidage à anneaux et rails sont conçues pour être fermement préchargées contre la glissière, empêchant ainsi le chariot de se déplacer en dehors de la trajectoire prévue.

Ce niveau de précision de positionnement est généralement impossible dans les systèmes de convoyage, où la charge utile est principalement retenue par la gravité sur les éléments mobiles. Les systèmes de convoyeurs à bande et à rouleaux n'offrent aucune contrainte horizontale et peuvent nécessiter des rails de guidage latéraux pour empêcher la charge utile de tomber des éléments mobiles. La charge utile peut être soumise à des vibrations continues, car elle est constamment transférée d'un rouleau ou d'une boucle de bande à un autre, et peut s'emmêler avec les composants du convoyeur si leurs formes sont incompatibles, provoquant des débits irréguliers, des collisions et des blocages. Les chariots suspendus n'ont qu'une contrainte horizontale suffisante pour éviter les déraillements et utilisent généralement des liaisons non rigides, telles que des chaînes ou des crochets, pour porter la charge utile, ce qui leur permet de se balancer librement et d'entrer en collision avec d'autres objets.

La dépendance des systèmes de convoyage à la gravité pour contraindre la charge utile limite également les positions possibles de transport de la charge utile et sa capacité à se déplacer verticalement. Les systèmes de convoyeurs à bande et à rouleaux doivent transporter leur charge utile directement au-dessus de leurs éléments mobiles et ne peuvent pas la transporter sur des pentes raides. Les chariots suspendus doivent avoir leur charge utile suspendue directement sous eux pour plus de stabilité et ne peuvent pas monter ou descendre des pentes raides, car la charge utile suspendue peut entrer en contact avec les rails ou la charge utile des chariots adjacents. Cependant, dans un système de rails et d'anneaux à roues de guidage, la charge utile peut être fixée solidement à n'importe quelle position par rapport au chariot. La charge utile peut également être transportée dans n'importe quelle direction, quelle que soit la gravité, car les roues du chariot sont fermement maintenues contre les glissières et ne permettent le déplacement que le long du chemin prévu.

Les systèmes de guidage à anneaux et rails nécessitent moins d'espace, de structure de support et d'entretien que les autres systèmes de convoyage. Grâce à des fixations appropriées, les chariots peuvent transporter des charges utiles bien plus larges qu'eux. Cela permet à ces systèmes et à leur structure de support d'être plus compacts que les systèmes de convoyeurs à bande et à rouleaux, dont les éléments roulants doivent être plus larges que la charge utile prévue. Les chariots suspendus peuvent transporter des charges utiles relativement larges, mais nécessitent des structures de support importantes et robustes, car leurs systèmes de rails doivent être suffisamment surélevés pour que la charge utile suspendue soit accessible et dégagée de tout obstacle au niveau du 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. Les systèmes de convoyage sont également plus difficiles à nettoyer que les systèmes de guidage à anneaux et rails, car leurs composants sont plus grands, plus nombreux et ont des formes complexes qui retiennent plus facilement les débris.

Les couronnes d'orientation sont plus adaptées que les systèmes de convoyage aux applications nécessitant uniquement un mouvement circulaire, car elles sont plus compactes, plus légères et disponibles en unités individuelles entièrement assemblées, ce qui permet une intégration plus rapide dans une application. Elles offrent également une meilleure précision et une meilleure fluidité, et peuvent accueillir une charge utile, comme les systèmes à roues de guidage, mais présentent néanmoins certains inconvénients par rapport à ces derniers.

Si les systèmes rotatifs à chenilles à galets de guidage et les couronnes d'orientation présentent une facilité d'assemblage similaire, les premières sont plus faciles à entretenir grâce à l'interchangeabilité de leurs composants. Les couronnes d'orientation sont généralement entièrement assemblées en usine grâce à la précision de l'assemblage et de l'usinage requis pour un fonctionnement fluide et précis. La défaillance d'un seul composant rend la couronne entière difficile à entretenir sur le terrain. Les couronnes d'orientation constituant parfois la principale structure de montage des composants d'une application, leur remplacement peut 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 à ajustement uniforme permet d'assembler et d'utiliser des composants individuels dans tout système compatible, et non pas seulement une unité spécifique parfaitement adaptée comme les couronnes d'orientation. Dans certaines applications, il est également possible de remplacer les composants endommagés des systèmes de rails à galets de guidage sans démonter les autres composants.

Les couronnes d'orientation peuvent offrir une meilleure rigidité et une meilleure régularité de rotation que les systèmes de convoyeurs, mais elles ne sont généralement pas préchargées. La précharge des éléments roulants pour une meilleure rigidité et une meilleure régularité de rotation est courante sur les roulements de petites machines, mais rare sur les couronnes d'orientation, car les composants de grande taille sont plus difficiles à usiner avec précision et leur forme et leur ajustement sont davantage affectés par des facteurs externes. De petits défauts de fabrication, une déformation des composants due à des charges externes ou à des surfaces de montage irrégulières, ou une dilatation thermique inégale due à de fortes 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 des composants, réduisant ainsi la rigidité du système, ou une forte interférence rendant la rotation plus difficile et endommageant les composants. Le niveau de précharge d'une couronne d'orientation dépend des dimensions internes des 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 des 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 couronnes d'orientation à galets de guidage présentent un avantage de taille significatif par rapport aux couronnes d'orientation dans les applications nécessitant un déplacement inférieur à 360°. Les couronnes d'orientation doivent être entièrement circulaires pour assurer un circuit complet de leurs éléments roulants, même si l'application nécessite un déplacement bien inférieur à 360°. Dans les systèmes rotatifs à galets de guidage, la longueur de l'arc de la couronne doit être suffisante pour supporter toutes les galets de guidage (jusqu'à trois) sur toute la longueur de l'arc de déplacement.

La conception de systèmes de guidage ou d'actionneur curvilignes peut s'avérer plus complexe que celle de systèmes linéaires. Cependant, leur installation peut simplifier et optimiser le transport et la manutention des charges utiles. Les systèmes à anneaux et rails à roues de guidage simplifient le processus de conception et surpassent les autres types de systèmes de guidage et d'actionneurs non linéaires.