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#Tendances produits
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Comment concevoir un système de mouvement linéaire
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Tenez compte des supports, des guides, des entraînements et des joints lors de la conception d'un système linéaire.
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Connaissez vos exigences en matière de précision, de répétabilité, de charge et d'environnement avant de commencer la conception du système linéaire
Les guides à billes à faible frottement et à haute rigidité prennent appui sur un rail (en haut) ou deux (en bas). Les contreparties de cette performance sont un coût plus élevé et plus de bruit.
Le chemin le plus court entre deux points est une ligne droite. Mais si vous concevez un système de mouvement linéaire, vous devez prendre en compte le support structurel, les guides, les entraînements, les joints, la lubrification et les accessoires entre les points A et B.
Que vous décidiez de concevoir et de construire votre système à partir de zéro en utilisant des pièces standard ou d'en acheter un qui a été conçu pour vous, faire les bons choix dès le départ devrait vous aider à faire avancer les choses sur le long terme.
Assistance et conseils
Construire un système linéaire signifie littéralement commencer à partir de la base - avec un système de support structurel. Le principal composant du système de support est généralement une extrusion d'aluminium.
Vous pouvez faire usiner la surface de montage de l'extrusion de la base et la surface sur laquelle le guide linéaire se fixe pour les applications qui exigent un positionnement précis. Pour les applications de moindre précision, de type transport, optimisez plutôt les bases pour qu'elles résistent à la flexion sous charge et pour éviter toute déformation pendant l'extrusion.
Une base robuste permet au système de reposer uniquement sur les supports d'extrémité. Les extrusions plus légères peuvent nécessiter des supports intermittents sur toute leur longueur.
Les guides se fixent à la base pour faciliter le mouvement. Les principaux types de guides sont les guides à billes, les guides à roues et les guides à glissière ou à prisme.
Les guides à billes supportent les charges utiles les plus lourdes et présentent la plus grande rigidité. Leurs configurations à un ou deux rails se déplacent avec peu de friction. Les inconvénients sont un coût plus élevé et le bruit qu'ils génèrent.
Les guides à roue fonctionnent jusqu'à 10 m/sec avec un faible frottement et une grande rigidité. Cependant, les chocs peuvent les endommager.
Dans les guides coulissants, des bagues en polymère en forme de prisme se déplacent sur la surface du profilé. Le polymère leur permet de se déplacer silencieusement et de résister à des charges de choc élevées. Ils tolèrent les environnements contaminés par la saleté, les gravillons, la poussière, l'huile et les produits chimiques, mais fonctionnent plus lentement et sous des charges plus légères que les guides à billes ou à roues, comme l'indique leur indice PV, le produit de la pression et de la vitesse qu'ils peuvent tolérer.
Les vis à billes et les courroies font partie des technologies d'entraînement disponibles pour les systèmes linéaires. Les entraînements par courroie sont silencieux et conviennent aux applications à haut débit et à faible précision. Les entraînements à vis à billes, plus coûteux, offrent une efficacité, une précision et une rigidité élevées.
Force motrice
Les entraînements déplacent le chariot vers les positions souhaitées. Les technologies d'entraînement les plus courantes sont les entraînements à vis à billes, à vis sans fin et à courroie.
Dans un entraînement par vis à billes, les roulements à billes se déplacent le long des rainures d'un arbre fileté - la vis à billes - et circulent dans un écrou à billes. Comme les roulements partagent la charge, les entraînements par vis à billes ont une capacité de poussée relativement élevée.
Il en résulte une précision absolue, définie comme l'erreur maximale entre la position prévue et la position réelle, jusqu'à 0,005 mm. Les systèmes avec des vis à billes rectifiées et préchargées sont les plus précis.
Ces systèmes ont une capacité de poussée allant jusqu'à 40 kN et une grande rigidité. Leur vitesse critique est déterminée par le diamètre de la racine de la vis, la longueur sans support et la configuration du support d'extrémité. Avec un nouveau support de vis, les unités à vis peuvent se déplacer jusqu'à 12 m et accepter des vitesses d'entrée de 3 000 tr/min. Les entraînements par vis à billes offrent un rendement mécanique de 90 %, de sorte que leur coût plus élevé est souvent compensé par des besoins énergétiques moindres.
Les supports des systèmes linéaires sont généralement des extrusions d'aluminium qui peuvent être usinées pour plus de précision.
Les entraînements à vis sans fin ne peuvent pas égaler la précision de positionnement absolue des entraînements à vis à billes, mais leur répétabilité - la capacité à revenir à un emplacement en cours de fonctionnement lorsqu'on s'approche dans la même direction à la même vitesse et au même taux de décélération - est de 0,005 mm. Ils sont utilisés pour le positionnement à cycle de service faible à moyen et fonctionnent silencieusement.
Les transmissions par courroie fonctionnent dans les applications de transport à haut débit avec des vitesses allant jusqu'à 10 m/sec et des accélérations allant jusqu'à 40 m/sec2.
Lubrification et joints pour les dispositifs linéaires
La plupart des systèmes de guidage et des systèmes d'entraînement nécessitent une lubrification. Vous pouvez simplifier la maintenance préventive future en garantissant un accès facile aux raccords de lubrification. Par exemple, les raccords Zerk installés sur le chariot peuvent alimenter un réseau de lubrification qui dessert à la fois la vis à billes et le système de paliers linéaires pendant l'installation et aux intervalles de maintenance périodiques.
L'unité d'entraînement linéaire Thomson M100 est dotée d'un joint magnétique. La bande en acier inoxydable se soulève juste devant le chariot et se referme juste derrière lui grâce à des aimants et des ancrages à ressort sur les embouts.
Les guides à prisme ne nécessitent aucun entretien. Le matériau polymère de la glissière possède un pouvoir lubrifiant inhérent, et des racleurs en feutre lubrifiés réapprovisionnent le lubrifiant à chaque course.
Les joints d'étanchéité maintiennent le lubrifiant à l'intérieur et les contaminants à l'extérieur. L'un d'entre eux est le joint à bande magnétique - des bandes magnétiques en acier inoxydable s'étendant d'une extrémité à l'autre du canal. Les bandes sont fixées aux embouts et sont chargées par un ressort pour maintenir la tension. Elles passent par une cavité dans le chariot, de sorte que la bande est soulevée par les aimants juste devant et derrière le chariot lorsqu'il traverse le système.
Une autre technologie de scellement, les bandes de recouvrement en plastique, utilise des bandes en caoutchouc souple qui s'emboîtent dans l'extrusion de base, comme un sac de congélation à fermeture éclair. Des profils à rainure et languette créent un joint en labyrinthe qui empêche les particules d'entrer.
Il faut également tenir compte de la façon dont vous allez monter votre moteur. Le carter du moteur et l'accouplement doivent correspondre à la taille et au diamètre du cercle de boulons de la bride du moteur, au diamètre du pilote du moteur, ainsi qu'au diamètre et à la longueur de l'arbre du moteur.
De nombreux moteurs ont des dimensions qui répondent aux normes NEMA, mais d'autres sont spécifiques au fabricant et au modèle. Dans tous les cas, les supports de moteur flexibles usinés à partir d'ébauches communes permettent de monter facilement sur presque tous les moteurs avec un alignement garanti.
Des dispositifs de verrouillage en caoutchouc conformes maintiennent les bandes de recouvrement en plastique en place et assurent l'étanchéité aux particules.
Combinaison de produits
Toutes les combinaisons d'entraînements et de guides n'ont pas forcément un sens. Dans les applications pratiques, il est plus probable de voir des vis sans tête entraînant des guides à billes ou à glissières, des vis à billes associées à des guides à billes ou à glissières, et des courroies entraînant des guides à billes, à glissières ou à roues.
Un entraînement par vis à billes associé à un guide à billes permet d'obtenir un mouvement répétable et un système rigide capable de supporter des forces et des moments élevés. Ces systèmes fonctionnent bien dans les applications de positionnement de précision avec des charges élevées et des cycles de travail importants, comme le chargement et le déchargement d'ébauches d'engrenages sur les machines-outils.
Les unités entraînées par courroie et guidées par billes sont destinées aux applications à grande vitesse et à forte accélération, avec de lourdes charges utiles et des moments élevés. Ces unités fonctionnent sur des bases qui couvrent un espace et sont soutenues soit aux extrémités, soit par intermittence. La palettisation de boîtes de conserve en est une application.
Les systèmes linéaires à entraînement par courroie et guidage par glissement sont des unités moins coûteuses, silencieuses et nécessitant peu d'entretien. Ils fonctionnent à des vitesses et des accélérations modérées mais excellent dans la gestion des charges d'impact. L'ajout d'une bande de recouvrement magnétique rend ce type de système adapté aux environnements à forte teneur en particules et aux exigences de lavage, comme le traitement par pulvérisation de la tôle.
Comme les guides à roues nécessitent moins d'entretien que les guides à billes, mais plus que les glissières, les roues entraînées par des courroies constituent une autre option à coût modéré, peu bruyante et nécessitant peu d'entretien. Ces systèmes atteignent des vitesses et des accélérations linéaires élevées et se retrouvent souvent dans les machines d'emballage et de remplissage.