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Quels sont les différents types de systèmes de mouvement linéaire ?

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Quel type de mouvement choisir ?

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La physique classique définit quatre types de mouvement de base : linéaire, rotatif, alternatif et oscillant. Lorsqu'ils sont appliqués à des dispositifs mécaniques, ce comportement physique naturel transforme le mouvement en force. Cette force ou puissance est ensuite utilisée pour créer une forme de mouvement de sortie, qui entraîne l'équipement ou la machine. Dans l'automatisation industrielle, nous utilisons une grande variété d'équipements qui emploient ces différents types de systèmes de mouvement, généralement rotatifs ou linéaires, mais parfois une combinaison des deux.

Mouvement linéaire
Le mouvement linéaire est la forme de mouvement la plus simple et la plus fondamentale, caractérisée par la modification de la position d'une personne dans une seule direction. Imaginez une personne marchant, nageant ou courant en ligne droite, ou un objet mécanique tel qu'un véhicule se déplaçant sur une voie rectiligne. Un système de mouvement linéaire est basé sur une forme de mécanisme qui déplace une charge le long d'un seul axe. En pneumatique, les charges sont entraînées en ligne droite par des dispositifs tels que des moteurs linéaires, des glissières ou des actionneurs, ou encore des ensembles de vis à billes. Ce type de système de mouvement est le plus souvent utilisé dans des applications telles que la manutention, l'usinage CNC, l'emballage, la palettisation et la robotique.

Types d'entraînement linéaire
Différentes technologies d'entraînement utilisent le mouvement linéaire, chacune avec ses propres avantages

1. Les moteurs linéaires créent un mouvement linéaire direct. Ils peuvent accélérer rapidement jusqu'à des vitesses élevées et ne nécessitent aucune conversion mécanique. Ils conviennent parfaitement aux applications de type "pick-and-place".
2. Les guides linéaires, tels que les guides à rouleaux ou à rails, assurent un mouvement linéaire fluide à faible frottement. Ils sont fréquemment utilisés dans l'automatisation et les machines-outils pour supporter de lourdes charges.
3. Les vis à billes convertissent les mouvements rotatifs en mouvements linéaires. Elles sont extrêmement précises et efficaces et sont très utilisées en robotique et dans des applications telles que les machines à commande numérique.
4. Les systèmes à crémaillère offrent une capacité de force élevée et de longues distances de déplacement, en utilisant des engrenages dentés pour convertir les mouvements rotatifs en mouvements linéaires. Vous trouverez ce type d'entraînement dans les systèmes à portique et les grandes machines.

Mouvement rotatif
La forme la plus élémentaire de mouvement rotatif est la roue, où quelque chose tourne dans les deux sens autour d'un axe central ou d'un point de pivot. Le mouvement peut être auto-généré, comme une tornade ou la rotation de la terre, mais dans les systèmes d'automatisation, il est créé par des actionneurs rotatifs, des systèmes à engrenages ou des tables rotatives.

Un actionneur rotatif génère de l'énergie dans un rayon qui peut être un angle partiel d'un cercle ou une révolution complète et continue. Les applications qui utilisent des systèmes de mouvement rotatif comprennent les turbines pour générer de l'énergie à partir du vent, de l'eau ou de la vapeur, les broches de machines-outils, les outils de perçage ou de meulage, les articulations de robots et les tables d'indexation.

Types d'entraînement rotatif
Les dispositifs rotatifs sont classés en fonction de leur source de puissance ou d'énergie : manuelle, électrique ou à base de fluide (hydraulique ou pneumatique).

1. Les entraînements manuels créent un mouvement rotatif à l'aide d'un système d'engrenage, généralement une roue actionnée à la main qui transmet l'énergie de rotation à l'élément d'actionnement par l'intermédiaire de l'engrenage. Le couple mécanique réduit l'effort nécessaire pour déplacer une charge importante.
2. Les entraînements rotatifs électriques fonctionnent généralement avec un moteur qui commande un système d'engrenages. Ils sont généralement réversibles et peuvent générer une rotation angulaire ou une oscillation. Un contrôleur électrique régule le courant d'entrée du moteur, ce qui permet de faire varier l'accélération et la vitesse.
3. Les entraînements rotatifs à base de fluide utilisent de l'air ou un fluide sous pression pour générer un mouvement. Il existe de nombreuses façons de procéder, y compris celles qui utilisent un engrenage à crémaillère, la pression sur une palette ou un diaphragme, ou un piston et un système d'accouplement rotatif appelé "scotch yoke".

Systèmes de mouvement combinés
Pour les tâches plus complexes, un système est créé à partir d'une combinaison de types de mouvements, le plus souvent linéaires et rotatifs. Vous trouverez ces systèmes dans des applications telles que les opérations de prélèvement et de placement et la robotique, où ils sont utilisés pour différents types de robots et certains bras robotisés. Vous verrez également des avancées technologiques dans les solutions de contrôle de mouvement multi-axes et de programmation électronique complexe.

Entraînements à mouvements combinés
Pour obtenir un mouvement précis avec des entraînements à mouvement combiné, les principales solutions sont les engrenages, les transmissions par courroie et les vis sans fin. Chaque solution a ses propres forces et faiblesses, notamment en ce qui concerne la répétabilité, la vitesse de positionnement, la précision et le coût.

1. Les engrenages sont des dispositifs mécaniques qui transmettent le couple en reliant des dents. Les dents du mécanisme d'engrenage s'engrènent avec les pièces dentées compatibles d'un autre engrenage ou d'une autre transmission pour créer une force de rotation. Les engrenages sont généralement circulaires, avec une circonférence dentée, mais il est également possible de placer des dents sur le diamètre interne d'une roue dentée. De telles conceptions sont généralement utilisées dans des applications critiques en termes d'espace et de poids et offrent un degré élevé de contrôle du couple et de la vitesse. Deux ou plusieurs engrenages enchevêtrés peuvent également fonctionner en séquence comme un train d'engrenages pour transmettre un mouvement de rotation, généralement alimenté par un moteur.
2. Les transmissions par courroie sont généralement constituées d'une bande ou d'une courroie circulaire flexible qui relie une paire de poulies. Elles sont entraînées par un moteur et leur mouvement cyclique transmet la puissance de rotation d'un endroit à un autre. Elles sont très utiles pour les applications qui doivent parcourir de longues distances, car elles sont plus légères, plus silencieuses, moins chères et plus efficaces que les engrenages. Les applications les plus courantes des transmissions par courroie sont les systèmes de convoyage et les courroies à cames pour les moteurs.
3. Comme les vis à billes, les vis à billes ou les vis de puissance convertissent le mouvement rotatif d'une vis ou d'un écrou en mouvement linéaire. Les vis d'entraînement et les écrous utilisent un filetage hélicoïdal pour traduire le mouvement, c'est pourquoi ils sont souvent appelés vis de translation. Ils sont disponibles dans une grande variété de tailles et de valeurs, ce qui permet de déterminer la quantité de mouvement fournie par une révolution de la vis. Elles sont donc adaptées aux entraînements exigeant une précision et une vitesse élevées, comme la tête d'un lecteur de disque, ou à ceux nécessitant une vitesse faible et un couple élevé, comme un étau d'établi. Les vis à pas de vis conviennent également aux applications nécessitant un transfert de charge élevé ou un mouvement précis et sont couramment utilisées dans les machines de bricolage et la robotique.

Quel type de mouvement choisir ?
Le type de système de mouvement que vous utilisez dépend en grande partie de votre application et de son environnement de travail. De quel espace disposez-vous ou quelle est la distance à parcourir ? D'autres facteurs à prendre en compte sont la précision et la vitesse dont vous avez besoin, ainsi que la force nécessaire pour effectuer une tâche. Le choix d'un système de mouvement linéaire, rotatif ou combiné peut nécessiter des calculs complexes. Si vous avez des doutes ou si vous avez besoin d'aide, n'hésitez pas à contacter nos experts chez FUYU Motion.