1Juin
Guidage et entraînement : deux aspects complémentaires de l’automatisation
Au fil de chaque étape d’un processus automatisé, le concepteur doit définir avec précision deux fonctions indissociables : la trajectoire suivie par l’objet à guider et la force motrice nécessaire à son mouvement.
Comme c’est le cas dans nombre de problèmes de mécanique appliquée, il faudra définir à la fois la cinématique du mobile et la dynamique à mettre en œuvre. Se pose donc un double défi : tout d’abord celui du guidage de la masse à transporter, puis, conjointement, celui de son entraînement. Pour « translater » un objet suivant une trajectoire prédéfinie, les solutions techniques sont plutôt variées : il s’agit essentiellement de systèmes de rails ou de glissières. Selon son cahier des charges, le concepteur va devoir effectuer des choix. Dans certains cas, il conviendra de privilégier la précision du positionnement, dans d’autres les caractéristiques mécaniques (rigidité, capacité de charge) ou – plus simplement – la facilité du montage ou de la maintenance.
Le système de guidage assure la cinématique
Des machines-outils au médical, de la logistique à l’aéronautique et au ferroviaire, les domaines d’application du guidage sont particulièrement variés. Dans un premier cas de figure, le mouvement pourra s’effectuer en suivant une « ligne » (par exemple : transfert, conditionnement) ce qui nous amène au concept de guidage linéaire. Technologiquement, ce guidage se matérialise par un rail équipé d’un patin ou plusieurs patins. Les éléments roulants sont soit des galets, des billes ou des rouleaux. Les guidages linéaires permettent de transférer des charges tout en minimisant les pertes d’énergie et les éventuels échauffements dus aux frottements. La sélection d’un type de guidage se fait sur des critères de capacité de charge, rigidité, précision, fluidité du mouvement, environnement…
Dans le domaine de l’emballage, le mouvement de la charge à transporter est souvent plus complexe et se fait en 2 dimensions (Pick & Place) voire en 3 dimensions (Palettisation). Dans ce second cas, il sera plutôt fait appel à des axes linéaires motorisés qui intègrent les deux fonctions de guidage et d’entraînement.
Des solutions variées pour l’entraînement
Une fois abordée la question de la cinématique de guidage, reste à régler le problème de la transmission motrice, soit de l’entraînement de la masse à déplacer. À nouveau, la solution retenue sera étroitement liée à chaque cas de figure. Car, à l’évidence, on ne déplacera pas de la même façon une boîte de médicaments cartonnée d’une masse de 20 grammes et un tuyau en fonte qui pèse 6 tonnes !
En matière de guidage linéaire, l’entraînement de la charge pourra notamment s’effectuer par courroie, par un système pignon/crémaillère ou par vis (à bille, à rouleaux ou trapézoïdale).
Certaines unités linéaires se présentent « prêtes à l’emploi » car elles intègrent, dans un système construit autour d’un rail de guidage en aluminium extrudé, une motorisation de type vis à billes ou courroie crantée. Ces axes linéaires permettent une mise en oeuvre immédiate de chaque unité préfabriquée.
Alors que les notions de guidage et d’entraînement apparaissent comme théoriquement distinctes, elles restent indissociables dans leur mise en œuvre pratique. Les choix en matière de guidage et entraînement sont donc étroitement liés. Au final, si l’optimisation mécanique constitue un premier objectif évident, la diminution de la consommation d’énergie (le rendement) figure également comme un second paramètre incontournable. Vous avez d’autres questions sur ces aspects de l’automatisation ?
