Roulements linéaires ouverts ou fermés : quel type devriez-vous utiliser ?

La principale différence entre les roulements linéaires ouverts et fermés ne réside pas simplement dans la forme du coussinet. Il détermine si le roulement peut se déplacer le long d'un arbre supporté en continu et affecte la direction de la charge, la rigidité, l'installation et la déflexion de l'arbre.

Un roulement linéaire fermé entoure complètement l'arbre et est généralement utilisé avec un arbre rond supporté à ses extrémités ou à des points de montage séparés. Un roulement linéaire ouvert possède une ouverture longitudinale qui lui permet de passer sur la structure de support sous un arbre soutenu en continu.

Aucune des deux conceptions n’est universellement meilleure. Le choix correct dépend principalement de la manière dont l'arbre est supporté, suivi de la direction de la charge, de la longueur de déplacement, de l'espace disponible, de la rigidité requise et de la méthode d'installation.

1. Qu'est-ce qu'un roulement linéaire fermé ?

Un roulement linéaire fermé possède une structure cylindrique complète autour de l'arbre linéaire. Ses circuits à billes internes sont répartis autour de l'arbre afin que le roulement puisse guider le mouvement linéaire tout en transportant des charges dans les directions autorisées.

Le roulement est généralement installé dans un boîtier séparé ou fourni dans le cadre d'une unité de roulement linéaire assemblée. Étant donné que son corps entoure tout l'arbre, il doit y avoir un espace libre autour de l'arbre tout au long de la course du roulement.

Cela signifie qu'un roulement linéaire fermé ne peut pas passer sur un rail de support continu placé directement sous l'arbre.

Les agencements typiques de roulements linéaires fermés comprennent :

• Un arbre rond fixé par des supports d'extrémité
• Un arbre court soutenu à deux extrémités
• Un arbre traversant un bâti de machine usiné
• Un roulement fermé installé à l'intérieur d'un boîtier à coussinet en aluminium-
• Un roulement à bride monté directement sur une plaque mobile

Les roulements linéaires fermés sont largement utilisés dans les équipements d'automatisation compacts, les appareils de mesure, les imprimantes 3D, les machines légères-et d'autres applications où la longueur de l'arbre et la charge ne provoquent pas de déflexion excessive.

2. Qu'est-ce qu'un roulement linéaire ouvert ?

Un roulement linéaire ouvert présente une ouverture longitudinale le long d'un côté de son corps extérieur. Une partie de la structure de roulement circulaire normale est retirée afin que le roulement puisse se déplacer sur un rail de support d'arbre-.

L'ouverture est normalement positionnée vers la structure de support sous le puits. Lorsque le roulement se déplace, l'arbre reste supporté en permanence tandis que le rail de support traverse la zone ouverte du roulement et de son boîtier.

Cette conception est couramment utilisée avec :

• Arbres ronds supportés en continu
• Assemblages d'arbres linéaires-supportés en aluminium
• Systèmes d'arbres pris en charge de type SBR-
• Machines à longue course- où un arbre non supporté se plierait
• Plates-formes mobiles nécessitant une plus grande rigidité verticale grâce à un système d'arbres ronds-

L’objectif principal d’un roulement ouvert n’est donc pas de réduire le poids ou d’exposer l’arbre. Son ouverture offre un dégagement pour la structure de support qui longe le puits.

3. La principale différence : comment l'arbre est soutenu

La question de sélection la plus importante est la suivante :

Si la réponse est non, un roulement linéaire fermé et un arbre supporté en extrémité peuvent constituer une structure simple et économique.

Si l'arbre doit être soutenu en continu par le bas, un roulement linéaire ouvert est normalement nécessaire pour que le roulement puisse passer sur le rail de support.

Disposition du système	Roulement approprié
Arbre rond supporté uniquement à ses extrémités	Roulement linéaire fermé
Arbre supporté en continu par le bas	Roulement linéaire ouvert
Arbre supporté avec base en aluminium	Roulement ouvert ou bloc de roulement ouvert compatible
Gaine compacte-pour travaux légers avec un espace dégagé autour	Roulement linéaire fermé
Course longue avec risque de déviation-de l'arbre important	Roulement ouvert avec arbre supporté en continu

4. Structure de roulement linéaire ouverte ou fermée

Corps de roulement

Un roulement fermé possède un corps extérieur cylindrique complet. Un roulement ouvert présente une découpe longitudinale sur un côté.

Circuits à billes internes

Les deux types utilisent normalement des billes de recirculation pour réduire le frottement de glissement. Cependant, la disposition du circuit à billes-dans un roulement ouvert doit laisser de la place pour l'ouverture et le support d'arbre.

Par conséquent, un roulement ouvert et fermé de même diamètre d'arbre nominal ne doit pas automatiquement être considéré comme ayant des charges nominales identiques. Comparez toujours les données du catalogue du fabricant pour le modèle de roulement réel.

Conception de logements

Un roulement fermé peut être installé dans un alésage cylindrique complet. Un roulement ouvert nécessite un boîtier avec une ouverture inférieure correspondante pour que le rail de support de l'arbre - puisse passer à travers.

Remplacer uniquement le roulement tout en conservant un boîtier incompatible ne créera pas un ensemble d'arbre-supporté utilisable.

Direction de la charge

Un roulement fermé entoure complètement l'arbre, tandis qu'un roulement ouvert a une section interrompue. La position d'ouverture affecte donc la répartition de la charge du roulement ouvert et la direction de charge autorisée.

L'ouverture doit être orientée selon la direction de chargement spécifiée par le fabricant du roulement. Ne présumez pas qu’un roulement ouvert a une capacité identique dans chaque orientation.

5. Pourquoi la déflexion de l'arbre est importante

Un arbre linéaire se comporte comme une poutre. Lorsqu’il n’est supporté qu’aux extrémités, son propre poids et la charge appliquée peuvent le faire plier.

La déflexion de l’arbre augmente avec :

• Portée non prise en charge plus longue
• Diamètre d'arbre plus petit
• Charge mobile plus lourde
• Charge positionnée près du centre de la travée
• Plus grande distance entre les arbres-points d'appui
• Charges décalées qui introduisent une force de moment

Même lorsque le matériau de l'arbre est suffisamment dur pour le contact avec la bille, il peut ne pas être suffisamment rigide pour une longue portée sans support. L'augmentation de la dureté de la surface n'élimine pas la déflexion du faisceau.

Une déviation excessive de l’arbre peut entraîner :

• Résistance aux mouvements inégale
• Modifications de la hauteur de la plate-forme
• Liaison à roulement-linéaire
• Vibrations lors de l'accélération
• Répartition inégale de la charge entre deux arbres
• Stabilité de positionnement réduite

Un arbre soutenu en continu réduit la portée non supportée et transfère la charge vers le support en aluminium et la base de la machine. C'est pourquoi un roulement ouvert avec un arbre supporté est souvent sélectionné pour des courses plus longues.

Pour plus d'informations, voirDéflexion linéaire de l'arbre : quand un arbre non supporté a-t-il besoin d'un support supplémentaire ?

6. Comparaison de la capacité de charge et de la rigidité

Il n’est pas exact de dire que tout roulement ouvert supporte plus de charge que tout roulement fermé. La capacité de charge du roulement est déterminée par la conception complète du roulement, y compris la taille des billes, le nombre de rangées chargées, la géométrie du contact, le matériau, le jeu interne et la direction de la charge.

Le principal avantage en termes de rigidité du système de roulement ouvert- vient généralement de l'arbre supporté en continu, et pas simplement du roulement ouvert lui-même.

Concrètement :

• Un roulement fermé sur un arbre court-de grand diamètre peut fournir un mouvement stable.
• Un roulement fermé sur un arbre long-de petit diamètre peut souffrir d'une déflexion de l'arbre.
• Un roulement ouvert sur un arbre supporté correctement monté peut maintenir une meilleure stabilité verticale sur une longue course.
• Un roulement ouvert installé dans la mauvaise orientation peut avoir une capacité de charge réduite dans la direction requise.
• L'espacement de deux -arbres et l'espacement des roulements affectent également la résistance aux charges de moment.

La rigidité du système doit donc être évaluée à partir de l'ensemble du roulement, de l'arbre, du support d'arbre, du boîtier, de la base de la machine et du chariot.

7. Direction de charge d'un roulement linéaire ouvert

L'ouverture dans un roulement linéaire ouvert crée une zone structurellement différente autour de l'arbre. La charge de travail principale doit être appliquée dans la direction recommandée pour la conception spécifique du roulement.

Dans un ensemble d'arbre-supporté typique monté horizontalement, l'ouverture est orientée vers le bas, en direction du support d'arbre. La charge principale de la plate-forme mobile agit vers le bas à travers les sections les plus chargées du roulement et dans le support d'arbre.

Des problèmes peuvent survenir lorsque :

• L'ouverture du roulement fait face à la direction principale de la charge
• Le boîtier tourne sans vérifier l'orientation autorisée
• Une charge latérale importante est appliquée à un roulement sélectionné principalement pour une charge verticale
• Un moment de renversement élevé est supporté par des roulements rapprochés
• La plaque mobile répartit la charge de manière inégale entre les arbres parallèles

Pour les installations verticales-murales, latérales-ou inversées, vérifiez les directions réelles de la charge radiale, inversée-radiale et latérale avant de choisir l'orientation du roulement.

8. Comparaison de l'espace d'installation

Système de roulement fermé

Un montage de roulements fermé nécessite un espace ouvert autour de la circonférence complète de l'arbre tout au long de sa course. L'arbre est généralement monté avec des supports d'extrémité en dehors de la zone de déplacement.

Cela peut créer une structure visuellement simple, mais le diamètre de l'arbre ou l'espacement des supports d'extrémité- devra peut-être augmenter à mesure que la course s'allonge.

Système de roulement ouvert

Un ensemble de roulement ouvert nécessite de l'espace sous le roulement pour le support d'arbre et la base en aluminium. Son boîtier a donc une forme différente d'un boîtier de roulement fermé standard.

Bien que l'ensemble supporté puisse nécessiter une largeur ou une hauteur de montage plus importante, il assure une connexion continue entre l'arbre et le châssis de la machine. Cela peut être plus efficace que d’utiliser un arbre non supporté beaucoup plus grand pour contrôler la déflexion.

9. Exigences d'installation

Une sélection correcte des roulements ne peut à elle seule compenser une installation imprécise de l’arbre. Les systèmes de roulements linéaires ouverts et fermés nécessitent un alignement d'arbre approprié.

Installation de roulements linéaires fermés

• Gardez les deux supports d'arbre coaxiaux.
• Contrôlez le parallélisme entre plusieurs arbres.
• Évitez de forcer le roulement sur un arbre avec une tolérance de diamètre inadaptée.
• Vérifiez que l'arbre ne se plie pas excessivement après le chargement.
• Alignez plusieurs roulements avant de serrer complètement la plaque mobile.

Installation de roulements linéaires ouverts

• Orientez l'ouverture du roulement vers le rail de support de l'arbre-.
• Utilisez un boîtier conçu pour le roulement ouvert et l'arbre supporté.
• Montez le support d'arbre en aluminium sur une base suffisamment plate.
• Contrôler le parallélisme entre deux arbres supportés.
• Ne tordez pas le boîtier lors du serrage de la plaque mobile.
• Vérifiez la résistance de fonctionnement sur toute la course avant le fonctionnement motorisé.

Un arbre supporté suit l’état de sa base de montage. Si la base est tordue ou inégale, l'arbre et le chemin de roulement peuvent également être déformés.

10. Roulement ouvert vs roulement réglable

Un roulement linéaire ouvert ne doit pas être confondu avec un roulement linéaire à jeu réglable-.

Un roulement ouvert possède une grande ouverture longitudinale conçue pour passer sur un rail de support d'arbre-. Un roulement réglable peut avoir une fente plus étroite qui permet à un boîtier compatible d'appliquer un ajustement radial limité au jeu du roulement.

Les différences sont :

Caractéristique du roulement	Objectif principal
Grande section ouverte	Dégagement pour un support d'arbre continu
Fente de réglage étroite	Ajustement du jeu interne-limité dans un boîtier compatible
Coque cylindrique complète	Installation de roulements fermés standard

Un roulement doté d'une fente de réglage n'est pas automatiquement adapté au passage sur un arbre supporté. Le dessin du modèle réel doit être vérifié.

11. Les roulements linéaires ouverts et fermés sont-ils interchangeables ?

Les roulements ouverts et fermés avec le même diamètre d'arbre nominal ne sont pas nécessairement des remplacements directs.

Avant de tenter un remplacement, comparez :

• Diamètre extérieur du roulement et longueur totale
• Ouvrir-largeur et orientation de la section
• Structure du logement
• Dimensions du support de l'arbre-
• Capacités de charge dynamiques et statiques
• Direction de charge autorisée
• Jeu interne ou précharge
• Disposition des joints
• Méthode de lubrification

Un roulement fermé ne peut pas circuler sur un support continu. Un roulement ouvert placé dans un boîtier cylindrique fermé peut également être inutilisable car le boîtier bloque l'ouverture nécessaire.

Lors du passage d'un arbre non supporté à un arbre supporté, le roulement, le boîtier, le rail de support et la surface de montage de la machine doivent être évalués comme un ensemble complet.

12. Applications typiques

Applications pour roulements linéaires fermés

• Appareils de positionnement compacts
• Petit équipement de test et de mesure
• Imprimantes 3D et structures CNC légères-
• Mécanismes d'automatisation à course courte-
• Portes coulissantes et housses de protection
• Éclairer-et-placer l'équipement

Applications pour roulements linéaires ouverts

• Axes d'automatisation à course longue-
• Machines d'emballage et de manutention-de matériaux
• Tables linéaires à arbre-compatibles
• Ensembles de guidage linéaire SBR
• Longues plates-formes d'inspection ou de mesure
• Équipement nécessitant une plus grande rigidité du support d'arbre-rond

Ce sont des instructions générales d’application. La sélection finale doit être basée sur la portée réelle de l'arbre, la charge, le moment, la vitesse, la précision et l'environnement.

13. Comment choisir entre des roulements linéaires ouverts et fermés

Utilisez le processus suivant pour la sélection préliminaire.

Choisissez un roulement linéaire fermé lorsque :

• L'arbre ne nécessite pas de support continu.
• La course et la portée non supportée sont relativement courtes.
• La déflexion de l’arbre reste conforme aux exigences de la machine.
• La structure nécessite un agencement de roulements simple et économique.
• Il y a un espace libre autour de l’arbre tout au long de la course.

Choisissez un roulement linéaire ouvert lorsque :

• L'arbre est soutenu en permanence par le bas.
• Le roulement doit passer sur un arbre en aluminium-rail de support.
• La course est suffisamment longue pour que la déflexion de l'arbre-non prise en charge devienne un problème.
• Le système utilise un arbre pris en charge de style SBR-.
• Une plus grande rigidité du support vertical est requise pour un système d'arbre-rond.

Si les deux solutions semblent possibles, comparez le système complet plutôt que seulement le prix des roulements. Incluez le diamètre de l'arbre, les supports d'extrémité, le support en aluminium, le boîtier, les travaux d'usinage, le temps d'installation et la précision de base de la machine- requise.

14. Informations à fournir lors de la commande

Pour sélectionner un système de roulements linéaires ouvert ou fermé approprié, fournissez :

• Diamètre d'arbre requis
• Longueur totale de l'arbre et course effective
• Charge mobile et sa direction
• Position de la charge par rapport aux roulements
• Nombre d'arbres et de roulements
• Distance entre arbres parallèles
• Distance entre roulements sur un même arbre
• Vitesse et accélération maximales
• Orientation de montage horizontale, verticale-murale ou inversée
• Arbre requis-méthode de support
• Environnement de travail et niveau de contamination
• Exigences de montage sur le boîtier ou la bride-

Pour une sélection détaillée des arbres, voirComment choisir un arbre linéaire pour les roulements linéaires.

Conclusion

Le choix entre un roulement linéaire ouvert et fermé commence par la structure de support de l'arbre-.

Un roulement linéaire fermé convient généralement à un arbre supporté à ses extrémités ou à des positions séparées, à condition que la déflexion de l'arbre reste acceptable. Un roulement linéaire ouvert est conçu pour se déplacer sur un support continu et est donc couramment utilisé pour des courses plus longues et des ensembles d'arbres-supportés.

La conception ouverte ne rend pas automatiquement un roulement plus solide, et la conception fermée ne rend pas automatiquement un système plus précis. La direction de la charge, le diamètre de l'arbre, l'espacement des roulements, la rigidité du boîtier, l'alignement de l'installation et la précision de la base de la machine-affectent tous les performances finales.

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