22Nov

Conception d’un système linéaire multi-axes : quelles étapes ?

La conception d’un système linéaire multi-axes passe par différentes étapes : de l’étude des besoins au dimensionnement du système en passant par le choix du type de guidage, découvrez les étapes incontournables qui permettent à nos ingénieurs de dimensionner un système linéaire sur mesure. Dans cet article, prenons l’exemple d’un palettiseur 3 axes manipulant des cartons de produits cosmétiques.

Définition des besoins avant la conception d’un système linéaire multi-axes

Comme dans tout projet, il convient d’abord de recueillir des informations précises sur les besoins du client. Pour la conception d’un système de guidage, les informations à considérer sont :

l’environnement de travail ;
la précision et la répétabilité souhaitées ;
la longueur des courses en jeu ;
la charge embarquée et son centre de gravité ;
les cycles exacts de fonctionnement.

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Sélection du type d’axe linéaire : environnement, précision et répétabilité

À partir de ces données, il est possible d’établir une présélection des matériels adaptés aux contraintes. L’environnement de travail détermine le choix d’un type d’axe, ouvert ou protégé selon le degré de pollution. Dans notre cas, des axes ouverts suffiront puisque l’environnement est propre. L’environnement ainsi que les vitesses nécessaires peuvent également conditionner le choix des guidages linéaires : à billes ou à galets.

La précision et la répétabilité vont ensuite nous orienter vers un choix de transmission. Si la précision souhaitée est élevée, il sera pertinent de choisir un entraînement par vis à billes. Dans le cas contraire, une transmission par courroie ou un système pignon-crémaillère sera suffisant. La confection d’une palette de cartons ne nécessitant pas de précision importante, un entraînement par courroie conviendra parfaitement.

Axe linéaire : 5 facteurs clés pour choisir un mode d’entraînement.

Dimensionnement des unités linéaires, axe par axe

À ce stade de conception intervient le dimensionnement du système multi-axes, structuré dans notre cas de la manière suivante :

2 axes horizontaux (X) reliés par un arbre de synchronisation ;
1 axe horizontal (Y) monté transversalement sur les chariots des X ;
1 axe vertical (Z) fixé sur l’axe Y pour les mouvements de monte/baisse.

Le dimensionnement est toujours réalisé en partant de l’axe Z puis en remontant sur les Y et X.

Dimensionnement de l’axe Z : course et charge

Les critères à considérer pour le dimensionnement de l’axe Z sont :

la course ;
la charge.

Puisque l’axe est composé d’un chariot fixe et d’un profilé mobile, il faudra calculer la masse totale du profilé en mouvement pour choisir une courroie avec un coefficient de sécurité maximal. La longueur de course va conditionner la rigidité de l’axe. En cas de course importante (+ de 1500 mm), il est primordial d’avoir un profilé de section conséquente avec 2 rails de guidage pour augmenter la rigidité de l’ensemble.

Dimensionnement de l’axe Y : entraxe entre les points de fixations et course

Passons maintenant à l’axe Y. Les éléments à apprécier sont :

l’entraxe entre les 2 points de fixation sur les X ;
la course sur l’axe Z.

Les axes transversaux Rollon sont des profilés de section rectangulaire montés sur champ. L’axe Y étant auto-portant, il faut vérifier sa flèche (située au milieu de l’axe) en fonction de l’entraxe et de la charge embarquée. Il est pertinent de passer à une section de profilé plus importante pour limiter la flèche et avoir un moment d’inertie plus élevé. On obtiendra ainsi une plus grande stabilité de l’axe Y si la course de l’axe Z est conséquente.

Dimensionnement des axes horizontaux : contrôle de la flèche

Pour le dimensionnement des axes horizontaux, il faudra contrôler la flèche si les profilés ne sont fixés qu’à leur extrémité. Si l’entraxe des X est important et si la dynamique d’entraînement est élevée, il faudra prévoir 2 arbres de synchronisation de chaque côté avec un motoréducteur au centre des 2 modules pour éviter les retards de transmission.

Les critères à prendre en compte pour élaborer un système multi-axes performant sont nombreux. Les experts Rollon gèrent la totalité du processus de conception de l’unité, jusqu’à sa motorisation (solution complète avec motorisation ou simple calcul des données nécessaires au dimensionnement du moteur, selon vos besoins).

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Crédit photo : Freepik / Mindandi.