5Juil
Comment gérer les défauts d’alignement d’un système de guidage linéaire ?
De tous les facteurs contribuant à une défaillance prématurée des guidages linéaires, les défauts d’alignement se classent presque en haut de la liste. Voici comment y faire face sans avoir à vider votre compte en banque.
Quand les ingénieurs-concepteurs évaluent des guidages linéaires, il est rare qu’ils s’interrogent sur leur sensibilité au désalignement. Et ils ont tort ! Car le défaut d’alignement représente une des causes majeures d’usure et de rupture prématurée des guidages linéaires.
D’ordinaire, les problèmes d’alignement se posent dès la conception et la fabrication du bâti de la machine. Les surfaces de montage peuvent ne pas être assez plates, droites ou parallèles pour que les rails soient montés correctement.
Défauts d’alignement des systèmes de guidage : une charge inégalement répartie
Peu importe les types de défauts d’alignement, le résultat est le même : la charge est inégalement répartie sur les éléments roulants ou sur les pistes de roulement. Ces charges inégales voire excessives sont cause d’usure, prenant la forme de matage et d’enfoncement.
Tout comme le trou dans la route qui, d’abord petit, grossit au gré des voitures qui passent, la déformation des éléments roulants et des pistes de roulement s’amplifie à chaque passage de la charge. Avant que le guidage ne se brise dans des conditions catastrophiques, le matage peut ralentir le système de guidage ou le rendre très bruyant.
Diminuant la durée de vie des guidages linéaires, le désalignement peut être un important inducteur de coûts à la fois pour le fabricant de machines et pour le propriétaire :
- Les fabricants de machines souffrent de coûts de garantie plus élevés lorsque le guidage lâche prématurément – sans évoquer le coût moins tangible d’une réputation entachée ;
- Les propriétaires des machines, de leur côté, doivent non seulement affronter le coût d’achat et d’installation de nouveaux guidages mais aussi celui de l’arrêt induit des activités.
À découvrir : Des guidages linéaires autoalignants pour compenser les défauts de parallélisme
Deux solutions pour faire face au désalignement
Plutôt que de subir ces coûts supplémentaires une fois que la machine est en place, pourquoi ne pas gérer le désalignement en amont ? En général, il y a deux façons de procéder :
- La première implique de mettre en place des procédures de conception et de fabrication très contraignantes qui tentent d’éliminer le désalignement ;
- La deuxième accepte les mauvais alignements comme inévitables et utilise des guidages qui acceptent une grande tolérance d’alignement.
Gérer le désalignement des axes linéaires
Utiliser la manière forte (et coûteuse)…
Les guidages linéaires qui utilisent des systèmes à recirculation de billes sont utilisés pour des applications de mouvement de haute précision, à raison. Quand installés et entretenus correctement, ces guidages linéaires sont conçus pour répondre à des impératifs de positionnement précis et exigeant de machines-outils et autres machines industrielles de précision.
Mais ce degré de précision a un prix. Il nécessite que des assembleurs de machines fassent des dépenses importantes pour créer des surfaces de montage presque parfaites pour les guidages linéaires. Certains de ces guidages d’ultra-haute précision nécessitent ainsi des surfaces de montage droites, plates et parallèles jusqu’au niveau du 10 000e de millimètre.
Ce processus d’élimination des défauts d’alignement commence lorsque la machine est encore sur la table à dessin. Pour s’adapter à un guidage de très haute précision, les ingénieurs-concepteurs vont stipuler l’utilisation de matériaux onéreux et de méthodes de fabrication exigeantes. Généralement, les tolérances géométriques requises nécessiteront des opérations de surfaçage et de rectification dont les coûts augmenteront de façon exponentielle avec la longueur des rails.
… ou opter pour des guidages auto-alignants
La deuxième façon de faire face au mauvais alignement est… de faire avec ! Comment ? En choisissant des guidages auto-alignants. À la différence des systèmes à recirculation de billes, cet autre type de guidage utilise des éléments roulants plus larges et des profilés qui donnent aux roulements de la marge de manœuvre. De plus, la précharge réglable permet de répartir la charge sur les éléments roulants de façon équilibrée.
Le système Compact Rail de Rollon est un exemple de design tolérant au désalignement. Ses pistes de roulement offrent suffisamment de liberté latérale et rotationnelle pour compenser de larges désalignements sur tous les axes, jusqu’à plusieurs degrés et millimètres, contrairement aux guidages de haute précision qui ne tolèrent qu’une différence de l’ordre de la minute d’arc et du micron.
Pour les fabricants de machines, un système auto-alignant est synonyme de plus de liberté de conception et de réduction des coûts. Lorsque l’état de la surface de montage des roulements est moins cruciale, il est plus facile de concevoir tout ou partie de la structure de la machine en utilisant des matériaux et des méthodes de fabrication moins coûteux. Le Compact Rail peut par exemple être directement monté sur de la tôle, une surface qui serait trop flexible pour les guidages linéaires conventionnels. Plus besoin non plus d’avoir recours aux coûteux surfaçages des faces de montage et à de complexes méthodes de montage !
Pour en savoir plus : Les alternatives aux guidages linéaires à recirculation de billes
Alors, pour quelle stratégie opter en cas de défauts d’alignement ?
Quand on compare ces différentes approches face au désalignement – l’éliminer ou s’y adapter – il faut garder en tête que les deux peuvent être pertinentes, selon les situations :
- Certains axes linéaires on besoin d’un guidage rigide avec la meilleure précision possible. Dans ce cas, il n’y pas vraiment d’autre choix que de faire les dépenses nécessaires ;
- D’autres axes, ceux avec une exigence de précision légèrement inférieure, gagneraient à utiliser un guidage plus accommodant qui peut s’aligner automatiquement sur des surfaces de montage imparfaites. Les coûts, dans ce cas, seront moins élevés.
Guidage rigide et guidage auto-alignant : des approches complémentaires
Les fabricants de machines ne réalisent pas toujours que ces approches sont en vérité… complémentaires. De nombreuses machines auront des axes linéaires nécessitant chacun un niveau différent de précision.
Prenez une machine-outil, par exemple. La broche principale nécessitera peut-être un système de guidage linéaire le plus précis possible, tandis que le changeur d’outils et la porte ne requerront pas ce niveau de précision. Trop souvent, pourtant, le même type de guidage nécessaire pour une partie de la machine sera, par défaut, utilisé pour l’ensemble des axes, augmentant les coûts… sans nécessité.
Une meilleure façon de procéder est donc de choisir le meilleur guidage linéaire pour chaque axe, individuellement. En utilisant un guidage auto-alignant là où il vous permet d’atteindre le niveau de précision requis pour un axe donné, vous limiterez les dépenses inutiles !
