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Priorité aux solutions éprouvées

GUIDE RÉALISÉ PAR FRANÇOIS-XAVIER LENOIR
Priorité aux solutions éprouvées

Berger Lahr propose des produits, des systèmes et des solutions complètes pour des applications de construction de machines.

© D.R.

- L'offre s'élargit, mais les solutions techniques classiques tiennent bon.

Liés à la robotique, à la productique et aux automatismes, les modules linéaires ont vu le jour pour intégrer les guidages et les entraînements dans des ensembles compacts et économiques. Il est étonnant en la matière de voir à quel point les entraînements classiques font de la résistance. Les courroies sont toujours très appréciées parce qu'elles présentent une faible inertie et sont susceptibles de fonctionner à grande vitesse. Même les vis à billes n'ont pas cédé devant les moteurs linéaires, comme on aurait pu le croire à une époque. La lente évolution des besoins explique en grande partie cette situation.

Les systèmes complets sont très populaires

« Les industriels sont fréquemment sollicités pour concevoir ou modifier des machines rapidement, note Jean-Marc Nivol, responsable marketing de SKF Equipements. Tout risque mécanique est donc à éviter et la recherche d'unités prémontées de type plug and play est privilégiée. » Alors que l'ingénieur concepteur de machines se consacre au processus dans son intégralité, il préfère acheter des compétences lorsqu'il traite des composants. Il est évidemment intéressant de se procurer des composants qui contiennent un savoir-faire important. C'est le cas, par exemple, des systèmes de positionnement. Si le fabricant de machines achète des systèmes de déplacement linéaire complets, il est susceptible de gagner du temps en conception et de parvenir plus rapidement au stade de la livraison et de la mise en route. Ce type de coopération entre constructeurs de machines et fournisseurs de sous-ensembles est, aujourd'hui, très répandu. C'est la raison pour laquelle les modules linéaires complets sont très populaires au sein de la communauté de la conception mécanique. « Cette solution standard permet des systèmes de positionnement de grande qualité avec une économie substantielle », ajoute Jean-Marc Nivol.

Un module linéaire est un sous-ensemble constitué d'un système de guidage et d'un entraînement. La plupart des systèmes sont réalisés à partir de profilés aluminium de différentes sections. Le guidage et l'entraînement sont intégrés en fonction des besoins. Pour de grandes vitesses, des galets et des courroies crantées sont suffisants. Mais pour supporter des charges importantes, un guidage par patins à billes préchargés est souvent intégré. En outre, dès qu'une précision élevée est demandée, l'entraînement se fait par vis à billes. Les modules ou unités linéaires sont souvent prêts à être motorisés. Des actionneurs pneumatiques, hydrauliques ou électriques sont également utilisés, mais il faut toujours que le guidage soit assuré.

On parle d'axe linéaire quand le module est pourvu d'une motorisation, d'un organe de commande et d'un système de mesure. Il est alors utilisable pour réaliser des opérations de positionnement même en dynamique et, dans les cas les plus évolués, des fonctions fines d'avance et de ralentissement. Lorsque les modules linéaires sont réalisés à partir d'un rail et d'un moteur linéaire, les fonctions de guidage, d'entraînement et de motorisation sont confondues en une seule. Malgré cet avantage, les moteurs linéaires progressent lentement. La tendance est toujours au développement des courroies crantées, des systèmes vis à billes associés aux moteurs brushless et des entraînements pneumatiques.

Faciliter le choix et la mise en place des produits

Par ailleurs, les axes ou modules motorisés et complètement équipés peuvent être regroupés dans des combinaisons de deux ou trois axes, voire davantage, quelquefois combinés à des rotations, pour constituer des machines, des équipements de palettisation, etc.

Les modules linéaires sont plutôt utilisés pour les équipements et les machines spéciales ou pour les fabrications en toutes petites séries. « Avoir un seul ensemble mécanique qui réunit le guidage et l'entraînement procure nécessairement un gain, explique Pierre Ruffier, responsable du service applications linéaires de Schaeffler France (INA). Il s'agit souvent d'une poutre en aluminium qu'il suffit d'installer sur deux ou trois points d'appui. »

Dans un souci de simplification de la tâche de l'utilisateur, Bosch Rexroth a mis au point un configurateur pour réaliser des systèmes avec un ou plusieurs axes. « Nous ne fournissons pas de solutions complètes, comme nous sommes capables de le faire en hydraulique, car nous restons fournisseur de composants et de sous-ensembles, mais nous allons plus loin dans la fourniture en facilitant le choix et la mise en place des produits », explique Francis Singer, responsable des techniques linéaires de Bosch Rexroth.

Le client fournit sa longueur, son encombrement et l'ensemble de son cahier des charges. À partir de là, tous les produits à intégrer sont définis : la mécanique, l'entraînement qui convient, le moteur, le chemin de câble, le variateur, le précâblage... Le tout peut être relié à un organe de commande extérieur pour piloter un, deux ou trois axes. Les connexions standardisées, les facilités de programmation et les interfaces de plus en plus ergonomiques et conviviales vont dans le sens de la simplification. C'est ce qu'on appelle chez Rexroth, la "Lean Production".

Enfin, l'offre de systèmes linéaires a encore tendance à s'élargir car les acteurs des secteurs électrique et automatismes, présents avec les systèmes du "Motion Control", ont commencé à pénétrer ce marché. C'est déjà le cas pour Bosch Rexroth, Festo et Parker, mais on peut s'attendre à ce que Omron, Siemens ou Mitsubishi proposent un jour ou l'autre des ensembles complets prêts à être utilisés.

L'ESSENTIEL

- Ils assurent un bon positionnement à condition d'avoir un guidage de qualité. - Les unités complètes voire "plug and play" sont de plus plus appréciées. - Pour une dynamique élevée, les moteurs linéaires sont performants bien que rarement adoptés. - L'offre de nouveaux fournisseurs élargit les plages de solutions.

MARCHÉ

L'Europe privilégie les produits assemblés - La majorité des entreprises nord-américaines préfèrent acheter des composants plutôt que des systèmes. Son marché des actionneurs linéaires n'est que de 29 millions d'euros en 2004. Actionneurs linéaires 20% Composants 80% - Le marché européen des actionneurs linéaires est beaucoup plus important et évalué à 123 millions d'euros. Actionneurs linéaires 33% Composants 67% Source : IMS Research (www.imsresearch.com/product/industrial.asp)

QUATRE GRANDES FAMILLES

- Les systèmes avec guidage à billes ou à rouleaux - Les systèmes avec chariot à galets - Les tables avec douilles à billes - Les unités avec paliers lisses ou patins Les entraînements se font par vis à billes ou par courroies synchrones, parfois par vérins pneumatiques. Des entraînements par vérins hydrauliques ou électriques sont aussi en développement. Il faut aussi ajouter les moteurs linéaires qui fonctionnent par entraînement direct (motorisation et entraînement sont intégrés).

LES CRITÈRES DE CHOIX

SIX CARACTÉRISTIQUES PRINCIPALES... 1. La masse transportée 2. Les vitesses de déplacement 3. Les accélérations et décélérations 4. Les efforts répertoriés susceptibles de se produire, par exemple effort de perçage. 5. L'environnement, notamment la température et les conditions de propreté 6. La durée de vie pour répondre aux souhaits du client Et aussi... Rentrent en ligne de compte la course, l'encombrement, les supports, le fonctionnement horizontal ou vertical, la position du chariot, le mode de freinage, le type de graissage... Ne pas omettre la résolution et la répétabilité du positionnement liées à la motorisation, au type d'entraînement, au système de détection et de mesure, éventuellement au système de commande et à son logiciel.

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