Guidage linéaire

Un guidage linéaire est un élément de machine qui guide un composant le long d’une trajectoire rectiligne tout en reprenant des efforts et des moments. Il se compose d’un rail de guidage et d’un chariot de guidage qui y circule. Entre les deux, des éléments roulants, des galets ou des surfaces de glissement permettent au chariot de se déplacer avec un faible frottement et une grande précision. Les guidages linéaires sont l’élément central de la technique linéaire et se trouvent partout où des axes se déplacent, des charges sont positionnées ou des outils sont guidés.

Cette page présente les types de guidages linéaires, les critères de choix et les modèles que Franke développe et fabrique.

Conception d’un guidage linéaire

Tout guidage linéaire se compose de deux parties principales : le rail de guidage, solidement vissé sur la machine, et le chariot de guidage, qui porte la charge en mouvement. Selon le fabricant, le chariot est aussi appelé chariot ou cassette. Dans le chariot se trouvent les éléments qui roulent ou glissent sur le rail : billes en recirculation, galets ou patins de glissement. Des joints et des racleurs tiennent la saleté à l’écart des surfaces de roulement.

L’interaction entre le rail et le chariot détermine les propriétés du guidage linéaire : capacité, rigidité, vitesse, douceur de fonctionnement et besoin d’entretien.

Types de guidages linéaires

Les guidages linéaires peuvent être classés selon le principe de fonctionnement entre le rail et le chariot. Les quatre types les plus importants sont :

Guidages à recirculation de billes

Dans un guidage sur rail profilé à recirculation de billes, des billes roulent entre le rail et le chariot et sont ramenées en permanence à l’intérieur du chariot. Les guidages à recirculation de billes sont généralement en acier, atteignent une précision de guidage et une rigidité élevées et sont donc très répandus dans la construction de machines-outils. Ils sont livrés lubrifiés et relubrifiés à intervalles selon la version et l’application.

Guidages à rouleaux

Dans un guidage à rouleaux, des galets roulent sur les pistes de roulement du rail. Les galets contiennent des roulements. Les guidages à rouleaux fonctionnent avec douceur, conviennent aux vitesses élevées et sont relativement peu sensibles à la saleté. Comme les rails et les chariots sont souvent en aluminium, ils sont en outre légers.

Guidages lisses

Les guidages lisses fonctionnent sans éléments roulants : le chariot et le rail glissent l’un sur l’autre par des surfaces en plastique ou en métal. Ils sont simples, robustes et peu sensibles à la saleté, et les versions avec patins en plastique fonctionnent souvent sans lubrification. En contrepartie, le frottement est plus élevé qu’avec des éléments roulants. Les guidages lisses lubrifiés peuvent en outre être sujets au broutement (stick slip), ce qui nuit à la précision de positionnement.

Guidages sur arbre

Dans un guidage sur arbre, une douille à billes circule sur un arbre rond trempé. Les guidages sur arbre sont économiques et faciles à monter. Comme un arbre peut fléchir sous une charge transversale, la rigidité est inférieure à celle des guidages sur rail profilé. Pour les courses plus longues, on utilise donc des arbres supportés, généralement deux arbres parallèles pour empêcher la rotation.

Comparaison des guidages linéaires

Choisir le bon guidage linéaire

Le guidage linéaire adapté à une application dépend des facteurs suivants :

• Charge : intensité et direction des efforts ainsi que moments autour des trois axes.
• Vitesse et accélération : en cas de dynamique élevée, une faible masse en mouvement et des éléments roulants à faible frottement sont décisifs.
• Précision et rigidité : précision de positionnement requise et déformation admissible sous charge.
• Course et espace d’installation : longueur de rail, hauteur de montage et largeur disponible.
• Environnement : saleté, humidité, salle blanche, secteur alimentaire, vide ou champs magnétiques. Le matériau, le joint et la lubrification sont alors déterminants.
• Matériau et poids : un guidage en aluminium convient aux constructions en aluminium et permet de gagner du poids.
• Entretien : s’il faut relubrifier ou si le guidage linéaire fonctionne sans entretien.

Le principe Franke pour les guidages linéaires

Franke transpose le principe du roulement à fils aux mouvements linéaires : des pistes de roulement en fil sont insérées dans les profilés en aluminium, et de grands galets roulent dessus. Les pistes insérées assurent la capacité de charge, le reste de la construction peut être réalisé en aluminium léger. Plus d’informations sur la page Le principe Franke pour les guidages linéaires.

• Sans entretien : les roulements à aiguilles ou à billes des galets sont lubrifiés à vie.
• Silencieux : les guidages linéaires Franke fonctionnent avec un léger bruissement régulier et conviennent aux applications sensibles au bruit.
• Homogène avec l’aluminium : les rails et les chariots sont en aluminium. Dans les constructions en aluminium, les déformations dues à la température sont ainsi exclues.
• Guidage breveté : les galets possèdent une gorge adaptée aux pistes en fil. Elle empêche les galets de se déplacer sur leurs axes et de frotter contre le boîtier.

Conceptions

• Rail profilé avec chariot : se compose de seulement deux ensembles, le rail profilé et le chariot de guidage qui y circule. Un profilé plus large stabilise la base.
• Paire de rails profilés avec paire de patins : la largeur de guidage peut être choisie librement par l’écart entre les deux rails. Les patins sont vissés directement sur la construction adjacente, une plaque de chariot n’est donc pas nécessaire.

Types pour différentes conditions d’utilisation

• Type FDA avec chariot : standard, silencieux et à faible frottement, en aluminium avec galets étanches sur roulements à aiguilles sans entretien
• Type FDB avec chariot : Low Cost avec galets sur roulements à billes, économique et adapté à presque tous les secteurs
• Type FDC avec chariot : résistant à la corrosion, silencieux et à faible frottement pour les environnements exigeants
• Type FDD avec chariot : amagnétique, par exemple pour la technique médicale et la fabrication électronique
• Type FDE avec chariot : sans lubrification, pour la production alimentaire et les salles blanches
• Type FDG avec chariot : pistes de roulement en acier inoxydable et galets sur roulements à billes, robuste et économique
• Type FDH avec chariot : hautement dynamique avec roulements à contact oblique pour une accélération et une vitesse maximales, par exemple en pick and place
• Type FDI avec chariot : compatible avec le vide, avec lubrifiants et matériaux contre le dégazage en vide poussé

Parmi les accessoires adaptés figurent par exemple les cassettes avec blocage. Tous les produits en un coup d’œil : aperçu des produits guidages linéaires

Guidage standard ou guidage linéaire sur mesure ?

Pour de nombreuses applications, le guidage linéaire adapté se trouve dans la gamme standard. Lorsque l’espace d’installation, le poids, la forme du profilé ou le matériau posent des exigences particulières, Franke adapte individuellement les profilés de rail et les chariots. Des exemples sont présentés sur les pages Guidages linéaires sur mesure et Guidages linéaires en construction légère.

Domaines d’application des guidages linéaires

Les guidages linéaires Franke sont utilisés entre autres dans la construction mécanique, la technique médicale, l’emballage, la construction d’appareils, la robotique et la manutention, la recherche et le développement, la construction automobile, la production d’énergie et l’automatisation. Des exemples sont présentés dans l’aperçu applications des guidages linéaires.

Questions fréquentes sur les guidages linéaires

Qu’est-ce qu’un guidage linéaire ?

Un guidage linéaire est un élément de machine qui guide un composant le long d’une trajectoire rectiligne. Il se compose d’un rail de guidage et d’un chariot de guidage, entre lesquels des billes, des galets ou des surfaces de glissement assurent un mouvement précis et à faible frottement.

Quels sont les types de guidages linéaires ?

Les types les plus importants sont les guidages à recirculation de billes, les guidages à rouleaux, les guidages lisses et les guidages sur arbre. Ils se distinguent par le principe de fonctionnement entre le rail et le chariot et donc par la capacité, la vitesse, la douceur de fonctionnement et le besoin d’entretien.

Quelle est la différence entre un guidage à rouleaux et un guidage à recirculation de billes ?

Dans un guidage à recirculation de billes, les billes circulent dans le chariot, ce qui procure une précision et une rigidité élevées mais nécessite une lubrification. Dans un guidage à rouleaux, des galets roulent sur le rail. Les guidages à rouleaux fonctionnent avec douceur, sont légers et conviennent aux vitesses élevées.

Les guidages linéaires sont-ils sans entretien ?

Cela dépend du type. Les guidages à recirculation de billes sont relubrifiés à intervalles selon la version et l’application. Dans les guidages linéaires Franke, les roulements des galets sont lubrifiés à vie, ils fonctionnent donc sans entretien.

Comment choisir le bon guidage linéaire ?

Les facteurs déterminants sont la charge et les moments, la vitesse et l’accélération, la précision requise, la course et l’espace d’installation ainsi que les conditions ambiantes comme la saleté, la salle blanche ou le vide. En cas d’exigences particulières, Franke vous conseille.

Autres termes du glossaire Franke : Guidage à rouleaux | Guidage en aluminium | Galets

Franke fabrique également des guidages linéaires sur mesure selon vos spécifications : Guidages linéaires sur mesure