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Qu'est-ce que l'ingénierie de conception des mouvements linéaires ?

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Résumé technique.

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conception de mouvements linéaires

Le mouvement linéaire est un domaine du contrôle du mouvement qui englobe plusieurs technologies, notamment les moteurs linéaires, les actionneurs linéaires, les guides et les roulements linéaires, entre autres.

Moteurs linéaires - une option précise

Les moteurs linéaires traditionnels sont en fait des moteurs rotatifs à aimant permanent déroulés et mis à plat. C'est comme si le stator et le rotor étaient coupés le long d'un plan radial, puis déroulés afin de fournir une poussée linéaire. Lorsque la partie fixe du moteur est alimentée en énergie, elle provoque un mouvement dans la partie mobile qui contient une sorte de matériau conducteur.

Les avantages des moteurs linéaires comprennent des vitesses élevées et des temps de réponse rapides, une précision et une rigidité élevées et, comme il n'y a pas de composants de transmission mécanique, l'élimination du jeu.

En revanche, les moteurs linéaires peuvent être plus chers que d'autres solutions traditionnelles. Ils exigent également une meilleure réponse de la part des contrôleurs, comme une bande passante accrue et des taux de mise à jour plus élevés. En outre, les moteurs linéaires ne peuvent généralement pas produire autant de force que d'autres types de solutions telles que les vis à billes. Un autre problème peut être l'échauffement dû aux pertes I2R, ce qui peut nécessiter des considérations particulières en matière de refroidissement.

Le choix du meilleur moteur linéaire pour une application implique un certain nombre de facteurs, notamment des considérations relatives à la force et à la température, aux charges sur les roulements, ainsi qu'à l'espace et au dégagement.

Les premiers moteurs linéaires étaient cylindriques. Dans ces moteurs, la fourche est de construction cylindrique et se déplace de haut en bas sur une barre cylindrique qui abrite les aimants. Les moteurs linéaires à canal en U sont dotés de deux pistes magnétiques parallèles qui se font face, le forcer se trouvant entre les plaques. Le forcer est supporté dans la piste magnétique par un système de roulement. Enfin, il existe des moteurs linéaires de type plat, qui peuvent être de trois types différents : sans fer fendu, sans fer fendu et avec fer fendu.

Actionneurs linéaires - montages intégrés avec des composants de mouvement traditionnels

Les actionneurs linéaires produisent essentiellement un mouvement linéaire. Parfois, la source primaire du mouvement est non linéaire ou rotative, comme un moteur. Dans ce cas, d'autres moyens mécaniques tels que des courroies, des poulies, des chaînes ou d'autres composants mécaniques convertissent le mouvement rotatif en mouvement linéaire. D'autres types d'actionneurs linéaires produisent un mouvement linéaire par eux-mêmes, par exemple par la pression d'un fluide (hydraulique ou pneumatique). Les actionneurs linéaires les plus courants sont les actionneurs mécaniques, électromécaniques, hydrauliques, pneumatiques et piézoélectriques.

Un actionneur linéaire à source rotative utilise généralement un moteur électrique pour fournir son énergie d'entrée. Cet actionneur peut utiliser une vis-mère pour transformer le mouvement de rotation du moteur en un mouvement en ligne droite.

La meilleure solution pour l'application dépend de facteurs tels que la sortie requise, la taille et les besoins en énergie. Il y a plusieurs facteurs importants à prendre en compte lors du choix d'un actionneur linéaire. Tout d'abord, il faut déterminer la course ou la longueur de mouvement requise. Ensuite, quelle est la force requise de l'actionneur ? En d'autres termes, quel est le poids de l'objet que l'actionneur devra déplacer ? Comment l'actionneur sera-t-il monté - horizontalement ou verticalement ?

Les actionneurs linéaires sont utilisés dans un large éventail d'applications industrielles telles que les équipements de manutention et la robotique, ainsi que dans des applications grand public telles que les appareils électroménagers et les équipements informatiques tels que les têtes d'imprimante et les scanners.

Guides à rouleaux pour mouvements linéaires - pour une flexibilité de conception OEM

Les guides à rouleaux linéaires ne sont pas des actionneurs en soi, mais le composant mécanique qui guide un mouvement linéaire, qui peut être un rail ou un arbre relié à un certain type de dispositif d'actionnement. Les guides à rouleaux pour les applications de mouvement linéaire peuvent contribuer à réduire la friction dans les machines. Ils sont utilisés dans divers domaines, allant des dispositifs avancés de fabrication de semi-conducteurs aux grandes machines-outils ou aux équipements de construction.

Les guides à rouleaux linéaires se présentent sous différentes formes, notamment les systèmes de guidage de rails à voies linéaires et à rouleaux linéaires et les systèmes de guidage d'arbres à billes cannelées.

Les considérations importantes pour le choix d'un guide à rouleaux à mouvement linéaire comprennent la charge, la charge statique, la course et la vitesse ainsi que la précision et l'exactitude souhaitées. Une précharge peut également être nécessaire en fonction des exigences de l'application. La lubrification est une autre considération importante, de même que toute méthode visant à minimiser la contamination du système de guidage linéaire par des facteurs environnementaux tels que la poussière et d'autres contaminants à l'aide de soufflets ou de joints spéciaux.