Les roulements linéaires sont utilisés dans de nombreuses applications qui nécessitent un mouvement constant et précis le long d’un trajet défini. Il existe de nombreux modèles de roulements linéaires, adaptés à une utilisation dans diverses applications et environnements. Le but d’un roulement linéaire est d’assurer un mouvement à faible frottement dans une direction, tout en résistant aux charges et aux moments appliqués dans toutes les autres directions. Découvrez les types de roulements linéaires les plus courants et comment la conception et la mise en œuvre de ces roulements influent sur les performances des tables de mouvement linéaire.
Types de roulements linéaires
Notre partenaire Zaber propose de nombreux modèles et tailles de platines de translation linéaire, conçus pour exceller dans des applications particulières. Ces platines linéaires utilisent de nombreux types de roulements linéaires. Chaque type de roulement ou de guidage offre des avantages uniques en termes de coût, de durée de vie, de précision, de capacité de charge, de frottement, d’entretien et de rigidité, entre autres. Voici quelques exemples de ces technologies de roulements :
- Track Rollers or Cam Followers
- Recirculating Ball Bearings
- Crossed Roller Bearing Guides
Zaber ne commercialise pas de produits équipés des types de roulements suivants, mais ceux-ci sont disponibles sur le marché pour d’autres applications :
- Recirculating Roller Bearings
- Flexures
- Air Bearings
- Hydrostatic Bearings
- Dovetail Slides
Track rollers
Les track rollers, également appelés Cam followers, se composent généralement d’un goujon fileté et d’un élément de roulement circulaire. Plusieurs suiveurs de came doivent être utilisés dans le chariot des systèmes à mouvement linéaire afin de limiter le plateau à un seul degré de liberté. Le système illustré ci-dessous utilise huit suiveurs de came sur un rail à profil carré. Dans ce cas, la piste est une piste de roulement en acier trempé intégrée à la base en aluminium. Cela permet d’améliorer la durée de vie du roulement tout en restant rentable, car la piste de roulement en acier est plus résistante à l’usure et peut supporter des charges plus élevées qu’une simple base en aluminium.
Figure 2 : Vue en coupe d’une platine linéaire avec Cam followers.
Avantages :
- Très faible frottement – mouvement de roulement fluide
- Entretien minimal
- Vitesses élevées possibles
Inconvénients :
- Plus sensible aux chocs
- Capacité de charge limitée – contraintes liées à la taille des roulements et des goujons
- Moins rigide que les roulements à billes ou à rouleaux
Recirculating Ball Bearings
Les roulements à recirculation, ou Recirculating Ball Bearings, utilisent de nombreuses billes dans un circuit fermé qui recirculent en continu lorsque le roulement se déplace. Un roulement linéaire comporte généralement deux ou quatre circuits de billes afin de limiter entièrement le mouvement et de supporter les charges provenant de toutes les directions. De nombreuses platines linéaires Zaber intègrent des roulements à billes à recirculation en raison de leur excellent rapport qualité-prix. Les systèmes linéaires équipés de roulements à billes à recirculation offrent une excellente durée de vie, une capacité de charge et une rigidité exceptionnelles. Les éléments roulants offrent également un frottement beaucoup plus faible que les systèmes à paliers lisses, ce qui permet d’atteindre des vitesses élevées et d’utiliser des moteurs et des mécanismes d’entraînement plus petits.
Les Recirculating Ball Bearings de Zaber utilisent généralement une conception en deux parties composée d’une base en aluminium avec des chemins de roulement en acier trempé afin de réduire le poids total, l’aluminium offrant un excellent rapport rigidité/poids. Les chemins de roulement en acier trempé offrent un mouvement fluide et une longue durée de vie, même lorsqu’ils supportent des charges centrées importantes et des charges de moment déséquilibrées. La gamme LRM de Zaber utilise une conception entièrement en acier avec des roulements à billes à recirculation pour une rigidité et une stabilité thermique optimales. Ces systèmes peuvent facilement supporter des charges ou des moments provenant de n’importe quelle direction, sans modifier de manière significative la précision du mouvement ou le frottement.
Figure 3 : Vue en coupe d’un platine linéaire LC40 avec roulements à billes à recirculation intégrés.
Avantages :
- Capacité de charge élevée
- Excellente durée de vie
- Longues courses possibles
- Précision – erreur moyenne due au nombre élevé de points de contact
Inconvénients :
- Saleté et contamination – résolues grâce à des joints et des couvercles
- Bruit et vibrations plus importants dus à la recirculation
- Friction plus élevée que les suiveurs de came
- Peut être plus coûteux que les suiveurs de came ou les paliers lisses
Le schéma ci-dessous montre les forces de réaction sur chaque bille résultant d’une charge momentanée appliquée dans un système de roulement à recirculation de billes.
Figure 4 : Chargement de billes dans un système de roulement à recirculation
Nous pouvons constater qu’il y a plus d’éléments porteurs en contact que dans un système à suiveur de came, ce qui signifie que des charges plus importantes avec moins de déviation peuvent être supportées dans un étage linéaire de taille similaire. Ce type de roulement linéaire est également excellent pour supporter des charges combinées, qui sont une combinaison de charges latérales (côté), verticales (tension/compression) et de moments.
Crossed Roller Bearing Guides
Les Crossed Roller Bearing Guides, ou guides à rouleaux croisés offrent les meilleures performances pour les roulements à éléments roulants. Ces systèmes ne reposent pas sur la recirculation des rouleaux, ce qui signifie que tous les rouleaux cylindriques restent en contact avec les glissières linéaires à tout moment. Il en résulte un mouvement très fluide, presque sans frottement, avec un minimum de vibrations induites par les roulements, une erreur de mouvement extrêmement faible et une rigidité élevée. Un rouleau sur deux est tourné de 90° pour permettre au système de roulements de supporter des charges provenant de toutes les directions. Ces systèmes peuvent être intégrés dans un volume très réduit tout en conservant une rigidité et une capacité de charge élevées.
Les platines à moteur linéaire de haute précision de Zaber, telles que les gammes LDM, LDA et ADR Microscope Stage, utilisent des roulements à rouleaux croisés. Les platines à moteur pas à pas peuvent également bénéficier des roulements à rouleaux croisés, comme les platines ASR Microscope Stage et la gamme verticale VSR.
Figure 5 : Vue en coupe d’une platine linéaire LDM avec roulements à rouleaux croisés intégrés.
Un petit inconvénient des roulements à rouleaux croisés est que ces systèmes ont une plage de déplacement limitée par rapport aux guides à recirculation, car la longueur de la partie supérieure de la platine mobile détermine la plage de déplacement linéaire maximale du dispositif.
Avantages :
- Rigidité et capacité de charge élevées dans un format compact
- Précision de fonctionnement maximale (faible faux-rond)
- Silencieux avec des vibrations minimales des roulements – pas de irrégularités
- Durée de vie exceptionnelle
Inconvénients :
- Course limitée
- Sensible à la saleté et aux contaminants
- Plus coûteux
Découvrez notre sélection de platines linéaires motorisées, de différentes tailles, la plupart utilisant des roulements à billes à recirculation en raison de leurs performances exceptionnelles. Si vous avez des questions sur la platine la mieux adaptée à votre application, contactez-nous pour parler à un de nos spécialistes. Pour découvrir la gamme complète de platines Zaber, consultez les pages produits consacrées aux platines linéaires ou aux platines verticales.
