Entraînements en technique linéaire : quelle solution pour quelle tâche ?
La technique linéaire est un élément central des concepts modernes de machines et dinstallations. Partout où des mouvements ou des forces doivent être générés, transmis ou contrôlés le long dun axe, des systèmes de guidage linéaire avec lentraînement approprié sont utilisés. Quil sagisse du réglage de format dans les installations demballage, du positionnement doutils dans les centres dusinage, des axes de manipulation dans les cellules de montage ou des systèmes de levage dans la construction de machines spéciales les exigences diffèrent considérablement. Le choix du concept dentraînement est donc tout aussi crucial que celui du guidage. Lentraînement influence de manière significative la dynamique, la capacité de charge, le comportement de positionnement, lefficacité énergétique et la durée de vie dune application.
Critères de sélection dans la pratique
Lors de la conception, les questions suivantes sont généralement au premier plan :
- Quelle précision de positionnement ou de répétabilité est requise ?
- Quelles forces et quels couples agissent dans le spectre de charge ?
- Quelles vitesses de déplacement et quelles accélérations sont nécessaires ?
- De quel espace de montage dispose-t-on ?
- Quelle durée de vie est attendue ?
- Quelles sont les conditions environnementales ?
Le choix du système dentraînement approprié découle de ces paramètres et dautres facteurs tels que la position de montage, la vitesse de rotation critique ou le niveau sonore.
Les entraînements par vis sont précis et polyvalents
Les entraînements par vis transforment un mouvement de rotation en un mouvement davance linéaire et comptent parmi les types dentraînement les plus fréquemment utilisés en technique linéaire. Ils sont notamment employés dans les installations de montage, les systèmes de dosage, les bancs dessai, les axes CNC ou les dispositifs de réglage.
Vis à filets trapézoïdaux robuste et économique
Les entraînements à filets trapézoïdaux fonctionnent avec un profil de filetage trapézoïdal. Ils présentent une conception simple et se distinguent par une capacité de charge élevée. Caractéristiques typiques :
- conception robuste
- acquisition économique
- insensibilité aux environnements difficiles
- autoblocage pour les petits angles dinclinaison en fonction du coefficient de frottement et de létat de lubrification
Lautoblocage est particulièrement avantageux pour les dispositifs de levage, les systèmes de serrage ou les dispositifs de réglage mécaniques. Il faut toutefois tenir compte du frottement plus élevé et du dégagement de chaleur qui en découle, ainsi que dun éventuel jeu axial pour les modèles décrous simples.
Pour les applications avec une dynamique modérée et des profils de charge clairement définis comme pour les systèmes dalimentation linéaire ou les réglages de format la vis à filets trapézoïdaux constitue une solution économique.
Vis à billes haute efficacité et précision
Les entraînements par vis à billes remplacent le frottement de glissement par un frottement de roulement au moyen de billes recirculantes. Il en résulte un rendement élevé et de faibles pertes par frottement. Propriétés typiques :
- rigidité axiale élevée avec une précharge correspondante
- faible frottement
- haute précision de répétabilité
- vitesses de déplacement élevées
- longue durée de vie avec un dimensionnement correct
La précision du pas, le jeu axial, la précharge ainsi que la capacité de charge dynamique sont des éléments déterminants lors de la sélection. Dans de nombreuses applications, il suffit de dimensionner la capacité de charge nettement au-dessus de la charge maximale rencontrée. Cependant, cest toujours lensemble du spectre de charge qui est déterminant, et non seulement la charge individuelle. Les écrous préchargés permettent des mouvements de positionnement sans jeu, tels que requis par exemple dans les machines-outils, les installations laser, les cellules de montage automatisées ou les systèmes de mesure.
Selon le procédé de fabrication roulé, tourbillonné ou rectifié la précision, la performance et la structure des coûts diffèrent. Les vis rectifiées sont principalement utilisées là où les exigences de positionnement sont les plus élevées.
Entraînement par courroie crantée dynamique pour les courses longues
Lentraînement par courroie crantée est particulièrement adapté aux vitesses de déplacement élevées et aux courses longues. Le mouvement de rotation du moteur est converti en mouvement linéaire via des poulies crantées. Avantages typiques :
- dynamique et capacité daccélération élevées
- réalisation économique de grandes distances de déplacement
- absence de vis rotative sur toute la longueur de laxe
- faible inertie de masse du système dentraînement
Contrairement aux entraînements par vis, aucune vis longue ne tourne dans les systèmes à courroie crantée. Par conséquent, la masse en rotation et donc le moment dinertie restent comparativement faibles, même pour de grandes courses. Cela a un impact positif sur les valeurs daccélération et les temps de cycle.
Les entraînements par courroie crantée sont typiquement utilisés dans les systèmes Pick-and-Place, les axes de portiques, les installations demballage ou les systèmes de manipulation automatisés.
La précision de positionnement atteignable dépend du système et se situe généralement, dans la pratique, en dessous de celle des solutions à vis à billes. En revanche, les systèmes à courroie crantée offrent des avantages en termes de vitesse, de dynamique et de prix.
Autres types dentraînements en technique linéaire
Outre les solutions par vis et par courroie crantée, il existe dautres concepts qui répondent à des exigences spécifiques en termes de force, de dynamique ou despace de montage :
- Entraînements par pignon-crémaillère, par exemple dans les grandes machines à portique ou les centres dusinage
- Moteurs linéaires pour les applications de haute dynamique et de haute précision dans la technique des semi-conducteurs ou de mesure
- Entraînements par chaîne dans les systèmes de convoyage ou de transport robustes
- Vis à rouleaux satellites pour des forces axiales très élevées
- Vérins pneumatiques dans les systèmes de serrage et de manipulation
- Entraînements linéaires hydrauliques dans la construction de presses ou pour les installations industrielles lourdes
Une décision système plutôt quun composant individuel
Le dimensionnement dun entraînement linéaire est toujours une décision système sur le plan mécanique, de la régulation et de léconomie. Le guidage, le palier, le moteur, lélément dentraînement et le profil de charge doivent être considérés ensemble. Nous vous accompagnons dans la conception technique, analysons les cas de charge ainsi que les conditions de service et développons avec vous la solution adaptée, de la phase de concept à la mise en œuvre en série.
Contactez-nous. Ensemble, nous trouverons lentraînement qui convient à votre application.
