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Principaux détails de conception des mouvements linéaires pour les environnements difficiles

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Les raisons de votre ensemble de solutions.

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Les systèmes de mouvement linéaire sont exposés à une série d'environnements industriels extrêmes. Une spécification et une sélection rigoureuses des composants du système de mouvement, ainsi qu'une étude technique approfondie, peuvent atténuer les risques liés aux conditions industrielles difficiles.

Une étape essentielle de la conception de tout système de mouvement linéaire mécanique consiste à comprendre les conditions environnementales dans lesquelles le système fonctionnera. Les considérations clés de la conception comprennent : les températures, les niveaux de poussière et de saleté, l'exposition aux produits chimiques, les processus de lavage, les vibrations et les chocs, les radiations, ainsi que tout autre facteur environnemental pertinent qui peut être rencontré par le système de mouvement. Veillez à documenter ces facteurs clés avant de choisir le matériau. Saisissez les données réelles et étudiez les codes de défaillance des produits précédents pour vous assurer que vous travaillez avec des faits plutôt qu'avec des opinions.

Tirez parti de l'expertise de votre chaîne d'approvisionnement en matière d'applications pour sélectionner des composants de mouvement linéaire adaptés en choisissant des matériaux, des revêtements et des lubrifiants appropriés sur la base des données que vous avez recueillies. Ensuite, élaborez un plan de validation robuste comprenant des tests de durabilité et des tests environnementaux afin de vous assurer que les matériaux que vous avez choisis auront la durée de vie et l'aptitude au service que vous attendez. Envisagez également de recourir à des essais de durée de vie hautement accélérés (HALT), qui soumettent l'équipement à des contraintes environnementales de plus en plus sévères, jusqu'à atteindre un niveau bien supérieur à celui qu'il rencontrera en service. Les tests HALT sont généralement effectués pendant la phase de développement pour éliminer les problèmes de conception et les composants marginaux.

Choisir des composants en fonction de considérations environnementales

Une nouvelle génération d'outils de dimensionnement et de sélection basés sur le Web simplifie la tâche consistant à choisir les matériaux de composants appropriés pour tenir compte des aspects environnementaux de la conception des systèmes de mouvement linéaire. Vous saisissez les paramètres clés de l'application que l'outil introduit dans les calculs tels que la charge/durée de vie des roulements linéaires, la charge/durée de vie des vis à billes et la vitesse critique des vis à billes. Vous entrez également les conditions environnementales qui sont essentielles pour choisir le bon matériau, la stratégie de recouvrement et le schéma de lubrification. Par exemple, vous pouvez sélectionner :

- Eau/ pulvérisation chimique/brouillard

- Impacts/application de la presse/vibrations

- Poussière et particules modérées à fortes

- Lavage à haute pression/température

- Éclaboussures d'eau/de produits chimiques,

- Salle blanche

L'application recommandera les caractéristiques des glissières linéaires - telles que le chromage, les composants en acier inoxydable ou les paliers lisses en polymère - pour répondre aux conditions environnementales.

Caractéristiques des composants

Le guide à billes ou le rail de roulement, l'arbre ou la surface en aluminium supporteront le roulement et sont généralement disponibles en acier standard, acier inoxydable, plaqué Armoloy ou chromé. Les roulements linéaires fournissent la capacité de charge et de moment du système. Il s'agit par exemple de roulements linéaires à billes sur rail rond, de rails profilés, de guides-roues ou de guides en polymère. La plupart sont disponibles sous forme de paliers linéaires standard, résistants à la corrosion ("CR") ou de paliers lisses en polymère. Les options de quincaillerie pour les vis, boulons et écrous qui maintiennent l'unité linéaire sont généralement disponibles en standard ou en acier inoxydable. L'étanchéité ou le revêtement de protection d'une unité linéaire offre des options allant de l'absence totale de revêtement à un soufflet, une enveloppe ou une enceinte (joint idéal). Enfin, des options de graisse standard ou de graisse pour salle blanche sont disponibles pour la lubrification de l'unité linéaire.

1 - Solutions par environnement : Propre - Cet environnement est caractérisé comme un atelier d'usinage. On peut s'attendre à la présence de particules en suspension dans l'air et à un certain degré d'humidité ; cependant, le personnel travaille généralement dans cet environnement sans aucune forme d'équipement de protection (masques, respirateurs, hottes anti-poussière ou chimiques).

Solution :

- Guide de la balle : Standard

- Roulement linéaire : Standard

- Matériel : Standard

- Couvercle : Pas de couvercle

- Lubrification : Graisse standard

Raison de cet ensemble de solutions : Les pièces standard en aluminium et en acier sont acceptables dans ces environnements car il y a peu de risques de particules ou de corrosion.

2 - Comptage modéré à élevé de particules de poussière - Cet environnement est caractérisé par un nombre suffisant de particules en suspension dans l'air pour que l'opérateur doive porter une forme de protection respiratoire. Les papeteries et les usines équipées de grandes machines à polir industrielles sont des exemples d'environnements où le taux de particules de poussière est élevé.

Solution :

- Guide à billes : Standard

- Roulement linéaire : Standard

- Matériel : Standard

- Couvercle : Fermé (idéal), une enveloppe ou un soufflet peuvent être acceptés

- Lubrification : Standard

Raison de cet ensemble de solutions : Les composants en acier standard sont acceptables car il n'y a pas de problème de corrosivité. Il s'agit plutôt d'empêcher la pénétration de particules dans le roulement, les pistes de guidage des billes et le mécanisme d'entraînement (qui peut être une vis ou une courroie). Pour les grosses particules, un couvercle à soufflet ou une enveloppe en aluminium peut être acceptable. Pour les particules plus fines, le système de mouvement linéaire doit disposer d'un système d'étanchéité robuste qui protège les pièces internes mentionnées ci-dessus. Il existe deux options pour un tel joint. La première est un joint à bande magnétique qui consiste en des bandes magnétiques en acier inoxydable s'étendant d'une extrémité à l'autre du canal dans le système de support structurel. 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'elle traverse le système. La deuxième technologie de scellement potentielle, les bandes de recouvrement en plastique, utilise des bandes en caoutchouc souple qui s'emboîtent avec l'extrusion de base, comme un sac de congélation à fermeture éclair. Les profils à rainure et languette qui s'emboîtent créent un joint en labyrinthe qui empêche les particules d'entrer.

3 - Éclaboussures d'eau/de produits chimiques - Cet environnement représente une condition dans laquelle le produit peut être exposé à une éclaboussure intermittente de liquide. Une application d'impression de grande envergure, par exemple, où les réservoirs d'encre peuvent être changés périodiquement, ce qui entraîne un déversement occasionnel/accidentel. Le contact du fluide avec les guides linéaires dans cet environnement peut être le résultat d'une mauvaise manipulation du produit ou de composants mal positionnés, mais ne fait généralement pas partie du processus d'application normal.

Solution :

- Guide à billes : Chromé

- Roulement linéaire : Résistant à la corrosion

- Matériel : Acier inoxydable

- Couvercle : Fermé (idéal) ou un soufflet peut être acceptable

- Lubrification : Standard

Raison de cet ensemble de solutions : Pour ces applications, les guides à billes et les roulements linéaires doivent être résistants à la corrosion. Pour les roulements à billes sur rail, cela signifie que les arbres doivent être chromés ou en acier inoxydable 440C. Les roulements linéaires doivent avoir des plaques de roulement chromées et des billes en acier inoxydable. Les roulements à billes et les arbres en acier inoxydable, plus souples, entraînent généralement une réduction de 30 % de la charge, ce qui doit être pris en compte dans la conception. Pour les roulements de rails profilés, il est recommandé d'utiliser un revêtement chromé mince et dense, tel que le Duralloy. Les paliers lisses, souvent appelés guides à prisme, sont une alternative aux paliers à éléments roulants. Les guides de prisme sont des polymères techniques présentant une résistance élevée à la corrosion chimique. En ce qui concerne l'étanchéité, des soufflets peuvent être suffisants en fonction de la gravité de l'éclaboussure chimique, mais une unité complètement étanche est idéale.

4 - Pulvérisation chimique d'eau/brouillard - Cette condition est un cran au-dessus de l'environnement décrit précédemment en termes de gravité. Ici, une pulvérisation ou un brouillard fait partie du processus et les guides linéaires sont directement exposés à cet élément. On pourrait également caractériser cet environnement comme un environnement de condensation similaire à celui que l'on trouve dans une application de réfrigération. Le liquide de refroidissement vaporisé sur les pièces de la machine pendant le traitement fait également partie de cette catégorie. Dans ce scénario d'environnement, le roulement et les guides seront en contact avec le fluide si aucune protection mécanique n'est offerte.

Solution :

- Guide à billes : Chromé

- Roulement linéaire : Résistant à la corrosion

- Matériel : Acier inoxydable

- Couvercle : Fermé

- Lubrification : Standard

Raison de cet ensemble de solutions : Pour ces applications, une unité complètement étanche est indispensable. En raison de la nature sévère de la pulvérisation chimique, il est également fortement recommandé d'éviter la technologie des roulements à éléments roulants et d'utiliser des roulements guidés par prisme comme indiqué précédemment. Pour la même raison, un système d'entraînement par vis à billes doit être évité si possible dans ces environnements. En revanche, un système d'entraînement par courroie en polyuréthane sera mieux adapté à l'environnement chimique corrosif.

5 - Température haute pression/lavage - Cet environnement décrit typiquement une application de transformation alimentaire. Ici, les équipements peuvent être lavés sous pression assez fréquemment. Les glissières seront non seulement en contact avec le fluide, mais elles subiront également une force considérable lors du processus de nettoyage.

Solution :

- Guide à billes : Chromé

- Roulement linéaire : Résistant à la corrosion

- Matériel : Acier inoxydable

- Couvercle : Sans couvercle

- Lubrification : Standard ou, éventuellement, graisse de qualité alimentaire ou haute température

Raison de cet ensemble de solutions : L'environnement de lavage fera rouiller les pièces en acier standard. Il convient d'utiliser des roulements et des guides à billes chromés et résistants à la corrosion, ainsi que du matériel en acier inoxydable. Les guides à prisme peuvent également être utilisés, mais doivent être évités dans les applications à haute température en raison de leur matériau polymère, qui n'est pas aussi résistant à la température que les éléments roulants à base de métal. L'unité linéaire doit être ouverte (sans joint) et comporter des raccords de purge ou des trous de drainage pour évacuer le liquide de lavage. Pour les applications à haute température, une graisse spéciale haute température peut être utilisée. Dans ces cas de haute température, tous les joints et autres éléments en plastique doivent être retirés du système.

6 - Salle blanche - Ici, nous faisons généralement référence à un environnement de salle blanche de classe ISO 3 (parfois appelée classe 1000), bien que certaines familles de produits d'unités linéaires puissent être configurées pour un environnement de salle blanche de classe 100.

Solution :

- Guide à billes : Chromé

- Roulement linéaire : Résistant à la corrosion et suppression des joints et des racleurs

- Matériel : Acier inoxydable

- Couvercle : Pas de couvercle

- Lubrification : Graisse pour salle blanche

Raison de cet ensemble de solutions : Pour les environnements de salle blanche, la glissière linéaire doit avoir un minimum de particules résultant de son mouvement. Des revêtements métalliques sont nécessaires pour éviter toute forme de rouille. Il est également nécessaire de supprimer tout élément coulissant du système linéaire. Cela signifie qu'il ne doit pas y avoir de joints ou de racleurs dans les guides des roulements ni de couvercle sur l'unité linéaire. Une graisse spéciale pour salle blanche doit être utilisée.

7 - Impact/Pression/Vibration - Cette application est souvent caractérisée par plusieurs processus différents. Les secoueurs et les tables vibrantes généralement associés aux équipements de tri entrent dans cette catégorie. Les applications de presse qui transmettent des charges supérieures à la normale sur les chariots ou les selles en raison de la dynamique d'impact initiale font également partie de cette catégorie d'applications.

Solution :

- Guide à billes : Standard

- Roulement linéaire : Palier lisse en polymère

- Matériel : Standard

- Couvercle : En option

- Lubrification : Standard

Raison de cet ensemble de solutions : L'utilisation de bagues de style polymère, également appelées guides à prisme comme indiqué précédemment, permet de mieux gérer les applications à forte charge de choc que les éléments roulants. Dans de telles conditions, les éléments roulants peuvent se fendre en deux ou bloquer les pistes des éléments roulants du roulement en raison de leurs contacts point à point avec la surface du roulement. Les guides à prisme, en revanche, permettent une répartition égale de la charge le long de la surface lisse, ce qui est idéal pour les vibrations. L'utilisation de guides à prisme peut être combinée avec un couvercle, si nécessaire, en fonction du nombre de particules.