BlogLors de la réalisation de systèmes en mouvement, l’axe linéaire est utilisé afin de répondre à un ou plusieurs des besoins suivants :
- Guidage précis d’un déplacement
- Automatisation du déplacement précis
- Limitation des frottements (et ainsi des efforts pour la mise en mouvement et limitation de l’usure des pièces)
Ces besoins peuvent être combinés :
Par exemple, lors de l’automatisation d’un mouvement et en présence de grandes accélérations, il est préférable de limiter les frottements. De plus, il faut avoir un effort connu et constant ou non (le besoin de déplacer à la main un système d’un côté à un autre de la machine).
Pour répondre à ces besoins, nous allons retrouver 3 catégories de produits :
Cet article va vous présenter les différences entre chacun de ces produits et vous expliquer le fonctionnement de chacun.
Un guidage linéaire sur rail profilé permet un mouvement linéaire précis à l’aide d’éléments de roulement. Grâce à l’utilisation de billes ou rouleaux entre le rail et le patin, un guidage sur rail profilé permet de réaliser un mouvement linéaire d’une extrême précision.
Comparé à un guidage sur rail traditionnel, il présente un coefficient de frottement cinquante fois inférieur. Cela permet de faciliter le déplacement du système (diminution de l’effort à appliquer). Et ainsi d’allonger la durée de vie d’un système (limitation des frottements donc de l’usure).
Le montage d’un guidage linéaire sur rails profilés est simple et peut se réaliser sur tous les axes (vertical, horizontal ou diagonal). Il va guider le mouvement et le faciliter (par exemple en cas de présence de fortes charges).
Pour choisir un guidage sur rails profilés il faut réunir au minimum les paramètres suivants :
- Longueur de déplacement souhaité
- Espace de montage maximal (encombrement et hauteur de travail)
- Charge déplacée
- Précision souhaitée …
Les guidages linéaires sur rails profilés permettent donc de faciliter la mise en mouvement d’un système. Cependant il doit être utiliser en complément d’un élément extérieur générant le mouvement (par exemple une poussée manuelle, l’utilisation d’une courroie et d’un moteur [cf. les modules linéaires], d’une vis à bille alimentée par un moteur …).
Les différentes gammes de guidages linéaires sur rails profilés en fonction du type d’applications :
- Guidage HG : machines de ponçage, fraiseuses, centres d’usinage. Patins larges.
- Guidage EG : automation, transports à grandes vitesses. Encombrement réduit.
- Guidage MG : technologie miniature. Compactes et légers, encombrement minimal.
Manuel
+ Mouvement guidé avec précision
+ Efforts réduits
+ Usure réduite
– Intervention manuelle
+ Haute précision de déplacement/positionnement
+ Fortes charges admissibles
– Assemblage à réaliser avec précision
Poulie-courroie
+ Haute précision de déplacement/positionnement
+ Assemblage simple
+ Hautes accélérations admissibles
– Risque de dilatation de la courroie sous fortes chaleurs (perte en précision)
– Si effort trop gros, risque de sauter des dents et donc décalage de l’origine
Pignon crémaillère
+ Pas de problèmes liés à la thermique
– Jeu naturel dans le pignon limitant la précision de positionnement
– Positionnement réglable du moteur pour pouvoir le régler sur le rail
Vérin électrique
+ Très bon pour les applications deux positions
+ Très bonne répétabilité
– Nécessité de guidage de la tige
– Pas d’effort radial admissible
Les vis à billes sont constituées d’une vis, d’un écrou dans lequel sont intégrées des billes et du système de recirculation des billes. Elles ont des systèmes permettant de transformer une rotation en un déplacement longitudinal ou inversement.
Elles se distinguent par un déplacement précis, sans frottement, nécessitant un couple d’entrainement peu élevé. Elles garantissent donc une rigidité élevée, un déplacement discret et très précis.
La vis est montée dans une bride lui permettant de tourner mais pas de translater. L’écrou est monté de sorte qu’il ne puisse pas tourner. Quand la vis tournera, l’écrou n’aura d’autre choix que de translater.
L’écrou est monté sur la structure du système qui doit être guidé (soit par guidage linéaire sur rails profilés, soit par chariot quelconque). En fonction de la longueur de la tige, il faudra penser à rajouter une portée en bout de tige afin de conserver la direction de celle-ci. Cela évitera qu’elle ne flambe (= qu’elle se courbe).
Pour choisir une vis à billes, il faut réunir au minimum les paramètres suivants :
– Longueur de déplacement souhaité
– Espace de montage maximal (encombrement et hauteur de travail)
– Charge déplacée
– Précision souhaitée …
Il existe trois types de vis à billes à utiliser en fonction de l’application :
– roulées : utilisées pour le transport (déplacement de charge).
– tourbillonnées : utilisées pour le transport et le positionnement plus précis.
– rectifiées : utilisées pour le positionnement très précis.
3. Les modules linéaires
Ils sont une combinaison des technologies présentées ci-dessus permettant l’automatisation d’un mouvement.
Ils permettent un guidage de précision accompagné d’une motorisation et donc d’un pilotage. Les modules linéaires sont des solutions permettant la mise en mouvement précise électrique d’un ensemble.
Il en existe deux types :
– Module linéaire à entrainement par vis à billes
– Module linéaire à entrainement par courroie crantée.
Modules linéaires à entrainement par vis à billes
Les modules linéaires à entrainement par vis à billes combinent les technologies de guidages linéaires sur rails profilés et de vis à billes. L’écrou de la vis à billes est remplacé par un patin de guidage linéaire (ou monté sur une plaque d’adaptation pour le solidariser au patin) et ce dernier sera guidé par son rail.
L’avantage de cette solution est qu’elle permet une haute rigidité, une haute précision et un encombrement réduit grâce au fait que la rotation de la vis filetée est générée par un moteur monté dans l’axe de la vis.
Cette solution convient au déplacement de charges élevées avec un haut niveau de précision en positionnement.
Modules linéaires à entrainement par courroie
Les modules linéaires à entrainement par courroie combinent la technologie des guidages linéaires sur rails profilés et des courroies crantées.
L’avantage de cette solution est que le rail de guidage est monté sur une structure en profilé aluminium. De plus, la longueur peut être grande sans risque de flambage ou limitation de longueur de tige filetée.
Le mouvement de la courroie est généré par un moteur monté à 90° par rapport au déplacement augmentant l’encombrement total.
Cette solution convient aux applications requérant une haute dynamique et des vitesses élevées.
