Guide pratique des guidages linéaires pour les applications robotiques

16/02/2021

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Les ingénieurs et les fabricants se tournent de plus en plus vers les robots pour accroître leur productivité, et la clé de ces merveilles d'ingénierie sont les guidages linéaires. Martin Ahner, responsable de norelem ACADEMY, parle des considérations requises pour le choix de ces composants.

De plus en plus, les robots sont considérés comme la réponse à de nombreux défis de l'industrie manufacturière et de l'ingénierie. De l'augmentation de la productivité à la lutte contre la pénurie de compétences, en passant par l'automatisation croissante et la lutte contre la pandémie, en permettant un passage au télétravail, les robots sont la clé de la quatrième révolution industrielle en cours.

Évalué à 39,72 milliards de dollars en 2019, le marché de la robotique devrait enregistrer un taux de croissance cumulé de 25,38% de 2020 à 2025, selon Mordor Intelligence. Dans le passé, les robots ont généralement été considérés comme un investissement important dont son retour est lent. Mais cette croissance devrait permettre de passer de gros robots coûteux à des robots collaboratifs (aussi appelés co-bots) beaucoup plus petits. Ces co-bots sont souvent bien plus accessibles avec des ROI nettement plus courts, en raison de la baisse du prix des capteurs, du coût des composants et de leur acceptation croissante.
Les guidages linéaires et les glissières constituent un de ces groupes de composants essentiels à la robotique et à son adoption future. Il va sans dire qu'il est essentiel que les ingénieurs étudient ces composants avec perspicacité, et ne se contentent pas de se focaliser sur les coûts, mais sur l´ensemble, des performances et de la précision à la longévité ainsi qu’aux besoins futurs de maintenance.

Une approche linéaire pour trouver les bons guidages linéaires

Le concept et l´avantage de la robotique sont simples - essentiellement, elle réalise certaines tâches, ce qui contribue à alléger des tâches récurrentes et monotones. Il s'agit par exemple de la simple manutention d´outillages jusqu'à l'automatisation complète par des robots industriels.
Pour permettre aux robots d'effectuer ces tâches jour après jour et de se déplacer aussi rapidement et précisément que possible, beaucoup s'appuient sur des systèmes de guidage linéaire. Par exemple, les robots de soudage dans l'industrie automobile s'appuient sur des systèmes composés de guides linéaires permettant de souder avec précision des pièces entre elles.

Le choix des guidages linéaires repose sur l'application, la structure de la machine, l'espace de travail, l'environnement, la charge, la vitesse, la course, la précision et la durée de vie requise du composant.

Parmi ces facteurs, l'espace de travail et la précision attendue jouent sans doute le plus grand rôle dans ce choix. norelem offre un éventail complet de solutions, des rails de guidage profilés, des chariots de guidage adaptés, des glissières en plastique avec des chariots guides assortis et bien plus encore. Ces composants ne correspondent à aucun DIN (c'est-à-dire qu'ils ne sont pas normalisés) mais sont des éléments standardisés dont les dimensions sont adaptées aux pièces adjacentes.

La classe de précision du guidage linéaire joue également un rôle important dans la qualité de mouvement du roulement, qui est la caractéristique de performance que la plupart des gens associent au terme "précision". Quelle que soit la taille, la pré charge, ou la configuration de montage, le parallélisme entre les bords de référence du rail et du chariot détermine en définitive la précision de la course du système de guidage. Cette tolérance de parallélisme spécifie comment le palier se comportera géométriquement lorsqu'il descendra le long du rail.

Choisissez les mauvais guidages linéaires et les paliers pourront dévier, soit en montant ou en descendant, soit d'un côté à l'autre en se déplaçant le long des rails. Pour la robotique, où la précision est essentielle, cela ne peut tout simplement pas être acceptable. La large gamme de guidages linéaires de norelem se décline en plusieurs classes de précision, adaptées à de nombreuses applications.

Les ingénieurs peuvent également utiliser des roulements à billes linéaires compacts, qui sont disponibles avec ou sans système d'auto-alignement. Les versions classiques en acier de norelem ont une cage en plastique, tandis que les modèles auto-alignés sont composés d'un boîtier en plastique, avec des patins de roulement, leur permettant de corriger les désalignements pour tenir les tolérances et empêcher les oscillations.

Des guidages linéaires robustes créent des robots robustes

Outre le montage et la précision, les ingénieurs doivent également tenir compte de la durée de vie, de l'entretien et de la maintenance des guides linéaires. Ces composants doivent être capables de résister à l'environnement dans lequel ils sont déployés pendant une longue vie sans problèmes et pour minimiser les temps d'arrêt des robots.

Certaines précautions doivent être prises en fonction des différents environnements. En raison des éléments roulants à recirculation, les guidages linéaires doivent être dans un environnement aussi propre et exempt de débris que possible. Si de la saleté se retrouve sur les rails, les éléments roulants peuvent alors perdre leur lubrification et, de ce fait, dégrader les vitesses de déplacement comme la précision. Cela compromet alors l'ensemble du fonctionnement du robot.

Bien qu'un environnement propre ne puisse être garanti à tout moment, une option de lubrification améliorée peut être ajoutée à un guidage linéaire pour aider à augmenter sa durée de vie dans un environnement malpropre. Les glissières linéaires peuvent également être protégées par des caches linéaires de protection, comme dans la gamme de norelem, pour éviter que la saleté et la poussière ne s'infiltrent sur les roulements. Pour faciliter la maintenance et l'entretien, les caches sont dotés d'un trou de graissage pour relubrifier les roulements lorsque cela est nécessaire.

Comme il s'agit d'investissements relativement conséquents, il est également important de protéger les robots de manière efficace, afin qu'ils ne pâtissent d´aucun dommage ou débris malvenu qui pourrait affecter leurs performances. À cette fin, une simple mais efficace méthode consiste à utiliser des profilés en aluminium pour construire une barrière autour du robot. En plus des profilés en aluminium, norelem fournit une gamme complète d'autres composants d'assemblage comme des caches, des poignées de porte, des raccords et des charnières pour aider à créer des enceintes optimisées.

Faire en sorte que les temps d'arrêt appartiennent au passé

Comme indiqué, tout temps d'arrêt doit être éliminé pour garantir une efficacité et un rendement requis des robots. C'est d'autant plus le cas si le robot fait partie d'une chaîne de production - toute longue période où le robot est inopérant peut mettre en péril le fonctionnement de l'ensemble de l'installation.
En plus de protéger le robot et les guidages linéaires grâce à des éléments de protection efficaces, les intervalles de maintenance prédictive peuvent contribuer à réduire les temps d'arrêt. Les pannes peuvent également être évitées grâce à la surveillance d´état du système. C'est pourquoi norelem a développé des composants standard qui peuvent alerter d´une usure prématurée, par exemple dans les composants de serrage.

Il est également conseillé d'utiliser des composants qui sont facilement disponibles et accessibles. Souvent, les éléments spéciaux peuvent être coûteux et longs à réparer ou à remplacer, en particulier s'ils nécessitent l'intervention de spécialistes pour les mettre en place ou si les pièces doivent être commandées sur mesure et réusinées. Avec des éléments standardisés facilement accessibles et dont la livraison peut intervenir le jour suivant, les temps d'arrêt ne devraient plus être une préoccupation.

Ouvrir la voie à un avenir robotisé

Les robots représentent sans aucun doute l'avenir de l'ingénierie et de la fabrication. Pour réduire les obstacles à leur entrée, en particulier pour les petites et moyennes entreprises, les coûts doivent être maîtrisés, la mise en place de l’investissement et sa maintenance doivent être simples et faciles.
Avec des composants standard comme les guidages linéaires et des accessoires comme les paliers, ce n'est plus juste un rêve éveillé. Chez norelem, nous disposons d'experts en ingénierie des installations et en mécanique, prêts à vous aider dans tous les projets de robotisation et les demandes particulières.

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