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Dimensionnement des actionneurs linéaires à vis à billes : les six chiffres à déterminer avant de passer commande
C'est normal et corrigeable. Dimensionner un actionneur linéaire à vis à billes n'est pas une compétence, mais une simple liste de contrôle : six exigences, à respecter dans le bon ordre, chacune assortie d'un seuil ou d'un calcul réalisable sur papier. Ce guide est cette liste de contrôle. Il complète notre introduction aux actionneurs linéaires à vis à billes, qui explique leur nature et leur fonctionnement ; celui-ci vous explique comment en choisir un.
L'ordre, et pourquoi il est important
Réalisez les six dans l'ordre :charge utile → profil de mouvement → vitesse → précision → service → environnementChaque étape permet de restreindre le champ des possibles, et sauter des étapes conduit à des devis dans la mauvaise unité. Voici chaque étape sous forme de règle de décision.
1. Charge utile : indiquez le vecteur, et non le kilogramme.
Une charge utile est un vecteur et un bras de levier, pas un poids.
- La direction d'abord.Horizontalement : les guides supportent la charge, la vis effectue la poussée. Verticalement : la vis supporte la charge en continu, en compression ; le flambage et le freinage par chute sont à prendre en compte lors de la conception, et l’axe doit être déclaré vertical lors de l’établissement du devis.
- Levier en second.Un centre de gravité décalé par rapport au chariot engendre des moments de tangage et de lacet (My, Mz). Chaque série publie ses valeurs de moments admissibles, et les applications décentrées dépassent ces valeurs bien avant de dépasser les limites de charge utile. Mesurez le décalage du centre de gravité avant de comparer les modèles.
Si vous ne connaissez que le poids de la pièce, ajoutez l'outillage, la pince et la moitié du câblage. En règle générale, si vous ne pouvez pas représenter le vecteur de charge sur l'esquisse du chariot, la charge utile est inconnue.
Pour comprendre les mécanismes sous-jacents — pourquoi la charge nominale indiquée dans un catalogue ne correspond pas à la charge utile d'une machine — consultez notre guide sur la capacité de charge.
2. Profil de mouvement : la fiche technique de l’actionneur est illisible
Convertissez le processus en un cycle : distance parcourue, temps de déplacement, temps d'arrêt. De ce cycle unique découlent les trois valeurs dont dépendent tous les autres paramètres : la vitesse moyenne, la vitesse de pointe et le rapport cyclique. Une machine se déplaçant de 300 mm toutes les 2 secondes et une autre se déplaçant de 300 mm par minute n'appartiennent pas à la même série d'actionneurs, même si leur course est identique.
Le cycle met également en évidence l'accélération : la poussée maximale se produit pendant l'accélération, et non à vitesse constante. Notez la durée de l'accélération ; l'étape 3 en a besoin.
3. Vitesse : deux plafonds et un contrôle d'inertie
La vitesse linéaire maximale doit franchir deux limites indépendantes :
- Vitesse critique— la résonance latérale de la vis, qui diminue avec le carré de la longueur non supportée. Une longue course associée à un régime élevé est la limite à ne pas dépasser ; les calculs qui la définissent sont détaillés dans notre explication de la vitesse critique.
- Limite DN— la limite de vitesse de l'écrou, qui détermine le moment où la course est courte et où la vitesse critique n'est pas contraignante.
Ensuite, le contrôle que les gens sautent :adaptation d'inertieLa masse de la charge utile et du chariot réfléchie par le câble doit se situer entre 3 et 10 fois l'inertie du rotor du moteur. Un actionneur dont la vitesse nominale n'est jamais utilisée, car le moteur ne peut pas accélérer sa propre charge réfléchie, constitue une erreur fréquente et parfaitement évitable. C'est pourquoi nous demandons le profil de mouvement plutôt que la référence du moteur : le choix du moteur est inclus dans le devis établi en fonction des besoins.
4. Précision : achetez la nuance la plus lâche qui mesure correctement
La répétabilité (retour au même point) et la précision absolue (atterrissage à l'endroit précis) sont des spécifications distinctes. Déterminez laquelle votre processus mesure réellement ; l'automatisation de la production ne requiert généralement que la répétabilité, et ce constat à lui seul permet souvent de réduire de moitié le budget.
La classe de la vis découle alors de ce numéro :
|
Cible de répétabilité |
Parcours scolaire typique |
|
±0,05 mm ou plus lâche |
C7 a été lancé — le niveau de valeur |
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±0,02 – ±0,01 mm |
Broyé C5, ou laminé de qualité supérieure à course courte |
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plus précis que ±0,005 mm |
Cours de révision au sol et de précharge C3/C5 |
Évaluez chaque affirmation de noteà votre coupEn effet, l'erreur d'avance s'accumule au fil du parcours. La comparaison entre les niveaux C5 et C7 détaille les changements apportés par chaque niveau, et ce qui reste inchangé.
5. Cycle de service : le chiffre qui détermine la durée de vie.
Le rapport cyclique (temps de déplacement divisé par la durée du cycle) génère de la chaleur. Cette chaleur amincit le film lubrifiant dans l'écrou et les roulements, ce qui entraîne une usure prématurée. Deux unités du même modèle, fonctionnant respectivement à 20 % et 70 % de rapport cyclique, vieilliront différemment. Indiquez clairement le rapport cyclique ; il influe sur la précharge recommandée, l'intervalle de lubrification et parfois même sur la série elle-même. L'entretien (type de graisse, fréquence de lubrification et causes de la défaillance silencieuse d'un écrou sec) est abordé dans notre guide de lubrification.
6. Environnement : décidé au moment de la commande, non adapté a posteriori
La poussière, les copeaux, les brouillards de liquide de refroidissement et la farine de bois peuvent endommager les vis à billes par contamination ou par lessivage de la graisse. Des racleurs, des protections et des soufflets existent pour chaque régime et leur coût initial est bien inférieur à celui d'un écrou contaminé lors d'une réparation. Si l'axe se situe à proximité d'une opération d'usinage, précisez la classe d'étanchéité dans la même phrase que la course.
Exemple pratique : un axe Z vertical, dimensionné sur papier en vingt minutes
Figures à titre indicatif, ne provenant pas d'un projet client en particulier.
Exigences:axe vertical, levage de 25 kg de dispositif de fixation + 8 kg d'outillage, course 350 mm, montée et descente par cycle en 1,2 s, maintien de 2 s → rapport cyclique ≈ 0,55, répétabilité ±0,03 mm, environnement : léger brouillard d'huile.
- Charge utile sous forme de vecteur :33 kg, vertical, en compression. Vérification du flambage avant toute autre chose — à 350 mm + écrou + roulements, la longueur de la colonne reste suffisamment courte pour qu'une vis de diamètre moyen puisse la dégager avec une marge.
- Freinage:un axe vertical ne doit pas chuter en cas de perte de puissance → moteur de frein déclaré maintenant, pas lors de la mise en service.
- Mouvement:350 mm en ~0,8 s en moyenne → ~440 mm/s en moyenne, ~620 mm/s en pointe. Un pas de 10 mm à ~3 700 tr/min en pointe est limite ; un pas de 12 à 16 mm maintient la pointe sous la limite DN de l'écrou, avec une marge pour le contrôle de la vitesse critique. La différence entre les pas de 5 et 10 mm — et pourquoi une valeur intermédiaire est parfois préférable — est abordée dans la comparaison des pas.
- Accélération:33 kg à 0,5 g ajoutent ~160 N à la poussée ; c'est la poussée maximale, et non la charge statique, qui dimensionne le moteur.
- Précision:±0,03 mm à 350 mm se situe au sommet du territoire des laminés haut de gamme → Rectifié C5 sélectionné, consciemment et avec le prix accepté.
- Devoirs et environnement :55 % de service + brouillard d'huile → configuration étanche pour brouillard, intervalle de lubrification indiqué dans l'offre.
Six étapes, vingt minutes, un modèle défendable — et une citation qui n'aura pas besoin d'être négociée une seconde fois.
Cinq pièges de dimensionnement, recueillis à partir de véritables demandes de renseignements
- Citer le modèle, pas le mouvement— La demande qui commence par une référence de pièce se termine généralement par un devis révisé.
- Vertical a déclaré tard— Le freinage et le flambage modifient la conception ; le découvrir après la commande est la version coûteuse.
- Accuracy acheté « au cas où »— C5 partout lorsque le processus mesure ±0,05 mm.
- Vitesse de pointe annoncée, devoir oublié— le roulement dure plus longtemps que la garantie, mais pas le schéma de changement de vitesse.
- Décalage du centre de gravité ignoréjusqu'à ce que le dessin du préhenseur arrive et que les notes soient déjà épuisées.
Foire aux questions
De quoi ai-je besoin exactement pour obtenir un devis de taille ?La charge utile, son orientation et le décalage du centre de gravité, un cycle de mouvement (distance/temps de déplacement/temps d'arrêt), les objectifs de répétabilité et de précision sont définis séparément, ainsi que l'environnement et le rapport cyclique. Avec ces six paramètres, le choix du modèle et la compatibilité du moteur sont de nouveau proposés dès la première offre.
Est-il possible de personnaliser le stylet d'une série de catalogue ?Oui, la course correspond à la longueur de la vis et à la longueur du corps, et non à une conception interne. C'est la personnalisation la plus simple et la moins chère de sa catégorie.
Les dimensions changent-elles pour les portiques multi-axes ?Le dimensionnement par axe ne le fait pas, mais l'axe Y supporte l'actionneur de l'axe X comme masse mobile supplémentaire — incluez-le dans la charge utile et mettez les surfaces de montage d'équerre.
Que se passe-t-il si je prends une taille supérieure « par sécurité » ?Le coût, la masse en mouvement et la taille du moteur augmentent, et cette masse supplémentaire nuit à votre objectif d'accélération. Un dimensionnement adéquat, avec une marge de sécurité, est toujours préférable au surdimensionnement.
Consignes techniques générales — vérifiez toutes les données par rapport à la fiche technique de l’unité spécifique avant la validation de la conception.
Dernière mise à jour :10 novembre 2026
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Charge utile et orientation, un cycle de mouvement, cibles de précision, service, environnement — et nous vous recommanderons un modèle avec moteur adapté, parmi notre gamme de platines linéaires mono-axe, ou une recommandation honnête d'une vis à billes nue lorsque cela convient mieux.