Longévité des axes linéaires : ne négligez pas le facteur accélération !

Lorsqu’il s’intéresse à la durée de vie d’un mouvement linéaire sous l’angle de la cinématique, le concepteur aura souvent tendance à se focaliser sur la vitesse maximale de l’équipement. Or, il importe de rappeler que de fortes accélérations transitoires, dues à des vibrations ou à des chocs, peuvent également avoir des effets extrêmement néfastes pour la longévité des éléments de guidage.

Premier impératif : respecter la vitesse maximale du guidage linéaire

C’est un fait : la vitesse joue un rôle important dans la durée de vie d’un axe linéaire. Si l’on dépasse régulièrement la valeur nominale préconisée par le constructeur, cela présente un risque certain d’usure prématurée. Dans des cas extrêmes, une vitesse excessive peut entraîner la défaillance des recirculateurs d’extrémité ou le grippage des éléments de roulement.

Pourtant, dans les applications courantes, la vitesse de déplacement des éléments de guidage est rarement un facteur contraignant. En effet, les guidages linéaires standards supportent aisément des vitesses de 3 m/s. Certains modèles « hautes performances » atteignent les 5 m/s, voire les 9 m/s en vitesse de pointe.

Accélération, d’importantes répercussions mécaniques

Mais la vitesse n’est pas le seul paramètre à prendre en compte, car les accélérations atteintes lors des phases transitoires sont parfois très élevées – chocs, à-coups, vibrations. Elles présentent également un risque important de détérioration prématurée pour les guidages linéaires.

C’est un principe mécanique fondamental : les forces exercées sur les éléments sont proportionnelles aux accélérations subies !

Lorsqu’un Contamination : comment réduire l’usure des guidages linéaires ?, la vitesse excessive est rarement coupable. Le plus souvent, le composant a été amené en « zone rouge » en matière d’accélération, de décélération ou de forces de vibration. Dans le meilleur des cas, le problème se manifeste par un dérapage qui accélère l’usure et diminue la durée de vie du système de guidage. Dans les cas les plus extrêmes, l’excès de « g » provoque le blocage voire la casse du roulement à billes.

Optimiser le profil de mouvement

Pour éviter ce phénomène de pic d’accélération, les automaticiens peuvent programmer un « profil » de mouvement plus « lisse », où les accélérations ne sont plus considérées comme instantanées. Mais, dans la pratique, l’étude se restreint le plus souvent à un seul objectif de vitesse et omet de prendre en compte les limites mécaniques fondamentales du guidage.

Affiner la précharge du guidage linéaire permet d’améliorer ses performances

L’autre solution, face à une problématique d’accélération, est la précharge des guidages. Ce processus purement mécanique permet de limiter le jeu entre les éléments de roulement et la surface des rails avec, à la clé, un système plus rigide et plus précis. Mais la précharge présente néanmoins deux inconvénients : elle diminue la capacité de charge du support, et elle augmente l’usure de façon générale.

Il existe différents moyens de précharger des guidages linéaires :

Cependant, ces deux méthodes impliquent que la précharge soit la même sur l’ensemble du parcours du patin. Une précharge ponctuelle sur une zone clé du rail permet d’empêcher les phénomènes de glissement lors d’une accélération tout en limitant les effets secondaires de la précharge – soit une usure plus importante. Or, c’est ce que permet le Compact Rail de Rollon par pincement des rails de guidage grâce à des vis de serrage sur les zones critiques.

Pour aller plus loin : Comment protéger ses axes linéaires contre les crashs ?

Si l’on veut évaluer la capacité de réponse d’un guidage à des mouvements rapides, il ne suffit donc pas de s’intéresser à sa vitesse maximale, mais aussi de se pencher sur ses capacités de résistance aux accélérations. C’est la bonne méthode si l’on veut éviter certains aléas regrettables qui peuvent fortement ralentir votre activité 

Si l’on veut évaluer la capacité de réponse d’un guidage à des mouvements rapides, il ne suffit donc pas de s’intéresser à sa vitesse maximale, mais aussi de se pencher sur ses capacités de résistance aux accélérations. C’est la bonne méthode si l’on veut éviter certains aléas regrettables qui peuvent fortement ralentir votre activité !