Un mouvement linéaire est un déplacement le long d’une ligne droite. Dans les machines, cette forme de mouvement est très courante. Pensez à un chariot qui effectue un mouvement de va-et-vient, à une pince qui déplace un produit ou à un outil qui se déplace de manière contrôlée vers une position déterminée. Dans ce contexte, des forces doivent souvent être transmises, la masse en mouvement doit être accélérée et freinée, et la construction doit conserver la précision souhaitée. L’entraînement et le guidage fonctionnent alors conjointement.
Chez LM Systems, nous travaillons quotidiennement avec cette forme de mouvement. Dans l’article ci-dessous, vous découvrirez tout ce qu’il faut savoir sur ce mouvement en une dimension.
Qu’est-ce qu’un mouvement linéaire ?
Lors d’un mouvement linéaire, la position d’un objet change le long d’un seul axe rectiligne. Cela diffère d’un mouvement rotatif, dans lequel un composant tourne autour d’un centre. De nombreux moteurs électriques produisent naturellement un mouvement de rotation. Dans les machines, cette rotation doit donc souvent être convertie en un déplacement rectiligne. Il existe différents principes mécaniques permettant de réaliser cette conversion.
Un mouvement linéaire peut être continu, mais il peut également effectuer un va-et-vient entre deux positions. Le mouvement peut en outre être constitué de courtes étapes de positionnement ou, au contraire, de déplacements plus longs à vitesse constante.
Comment ce mouvement est-il généré ?
Un produit couramment utilisé est une vis à billes. Dans ce système, une vis tourne tandis qu’un écrou se déplace le long de celle-ci. Des billes situées entre les deux composants assurent un contact par roulement. Cela permet une conversion contrôlée de la rotation en translation.
Un autre produit bien connu est la crémaillère. Un pignon en rotation s’engrène dans une crémaillère rectiligne. La rotation du pignon génère ainsi un mouvement rectiligne. Ce principe est notamment utilisé pour les déplacements de plus grande longueur.
Les modules linéaires sont également très utilisés. Un tel module combine plusieurs composants du mouvement au sein d’une seule unité mécanique. Selon la conception, l’entraînement peut fonctionner au moyen d’une vis, d’une courroie crantée ou d’une crémaillère.
Dans notre gamme chez LM Systems, nous travaillons notamment avec des vis à billes, des crémaillères et des modules linéaires afin de réaliser techniquement des mouvements linéaires.
Il existe également d’autres mécanismes. Un mécanisme bielle-manivelle transforme un mouvement rotatif en un mouvement de va-et-vient. Ce mécanisme est par exemple bien connu dans les moteurs à pistons. Une chaîne peut également être utilisée pour déplacer un objet le long d’une trajectoire rectiligne.
Le guidage et l’entraînement ont des fonctions différentes
Dans le cadre d’un mouvement linéaire, le guidage et l’entraînement sont souvent mentionnés ensemble, mais ils remplissent des fonctions différentes. L’entraînement fournit en effet la force permettant de déplacer un composant. Le guidage détermine quant à lui la trajectoire du mouvement et absorbe les forces et les moments qui ne s’exercent pas dans la direction du mouvement.
Un guidage linéaire doit empêcher qu’un composant en mouvement ne pivote, ne bascule ou ne se déplace latéralement de manière indésirable. La construction détermine ainsi en partie la précision et la stabilité avec lesquelles le mouvement s’effectue.
Le comportement du mouvement
Un système linéaire ne se caractérise pas uniquement par la distance parcourue. Le profil de mouvement influence également les forces exercées dans la construction. La vitesse indique à quelle rapidité un objet se déplace. L’accélération décrit la rapidité avec laquelle cette vitesse change. Il existe également la notion de jerk. Celle-ci désigne la variation de l’accélération par unité de temps.
Une variation rapide de l’accélération peut entraîner des charges dynamiques supplémentaires. Par conséquent, un système peut être soumis à des forces différentes pendant l’accélération de celles qu’il subit lors d’un mouvement à vitesse constante. La masse et la charge ont elles aussi une influence importante sur le comportement du mouvement. Un chariot lourd nécessite par exemple davantage de force qu’un chariot léger pour atteindre la même accélération.
Mouvement linéaire et automatisation
Les machines effectuent souvent des mouvements à des vitesses plus élevées et avec des temps de cycle plus courts. Parallèlement, les positions, les accélérations et les profils de mouvement sont commandés avec une précision toujours plus grande. Le mouvement n’est donc pas uniquement déterminé par la mécanique. Les moteurs, les capteurs, les codeurs et les systèmes de commande fonctionnent conjointement avec les composants mécaniques. Un mouvement linéaire moderne est ainsi souvent le résultat de plusieurs disciplines.
La mécanique détermine la manière dont les forces sont transmises et absorbées. L’entraînement génère le mouvement. La commande détermine à quel moment et à quelle vitesse ce mouvement a lieu. Les caractéristiques d’un mouvement linéaire ont donc une influence directe sur le reste d’une machine.
Vous avez des questions sur le mouvement linéaire, le fonctionnement des composants linéaires ou les facteurs techniques qui jouent un rôle dans ce domaine ? Nos experts chez LM Systems se feront un plaisir de réfléchir avec vous et de répondre à vos questions en fonction de votre application et de votre situation technique.