Portique, porte-à-faux ou bras mobile ? Bien choisir son système multi-axes
Un système linéaire multi-axes (souvent appelé robot cartésien) associe deux ou trois modules linéaires en une unité XY ou XYZ. Les axes comptent, mais c’est la structure qui les relie qui détermine la rigidité, l’espace de travail, l’accessibilité et le coût. Ce guide compare les trois structures courantes – portique, porte-à-faux et bras mobile – et explique comment choisir.
La réponse courte
- Portique (gantry) : l’axe Y repose à ses deux extrémités sur deux axes X parallèles. À choisir pour les grands espaces de travail, les longues courses, les charges plus élevées et une rigidité maximale.
- Porte-à-faux (cantilever) : l’axe Y est porté par un seul axe X et déborde d’un côté. À choisir pour les cellules compactes, un accès libre sur trois côtés et des charges moyennes.
- Bras mobile : le bras lui-même se déplace transversalement par rapport à l’axe de base, et l’axe vertical se déplace comme une colonne. À choisir lorsque l’outil doit entrer d’un côté dans une machine ou un montage, la base restant à l’extérieur.
Systèmes portiques
Comme la poutre transversale repose sur deux axes de base, la flexion et les vibrations restent faibles même avec de longues courses Y et des outils lourds. Le portique est la solution standard pour le dosage, la palettisation, la manutention de grands formats et le chargement de machines-outils.
- Portique à vis à billes – p. ex. MX-GT3-BS-01 : course X 100–1250 mm, répétabilité ±0,01 mm sur tous les axes, jusqu’à 1000 mm/s.
- Portique hybride longue course – p. ex. MX-GT3-HB-02 : axe de base à courroie, course 600–3050 mm et 2000 mm/s, combiné à des axes Y et Z à vis à billes.
- Portique synchrone à double axe X – p. ex. MX-DX2-HB-01 : les deux axes X sont entraînés en synchronisme, la poutre reste d’équerre même à forte accélération.
Points à prévoir : l’encombrement est plus important, les deux axes X doivent être alignés sur un support plan et parallèle et, avec deux moteurs X, les entraînements doivent être synchronisés (fonction gantry électronique ou arbre de liaison mécanique).
Systèmes en porte-à-faux
Un système en porte-à-faux ne nécessite qu’un axe de base ; il est donc plus compact et généralement plus économique. L’espace de travail reste accessible sur trois côtés, ce qui simplifie le chargement manuel, l’intégration de convoyeurs et la maintenance.
- MX-CT3-BS-01 : X 100–1250 mm, Y 100–650 mm, Z 100–500 mm, répétabilité ±0,01 mm, charge jusqu’à 12 kg.
- MX-CT3-IB-01 : modules à guidage intégré pour des unités XYZ très compactes, course 50–1100 mm, 500 mm/s.
La limite est le porte-à-faux : plus l’axe Y s’étend et plus la charge en bout est lourde, plus le moment de flexion sur l’axe de base et la flèche à l’outil augmentent. Pour de longues courses Y ou des préhenseurs lourds, le portique est généralement le choix le plus sûr.
Systèmes à bras mobile
Dans un système à bras mobile, le module de bras se déplace en entier, de façon télescopique, par rapport à l’axe de base, et l’axe Z est conçu comme une colonne mobile. L’outil peut ainsi entrer dans une presse, un montage de test ou l’ouverture d’une machine, tandis que la base et l’essentiel de la structure restent à l’extérieur. Exemple : MX-MA3-BS-01 avec axes X, Y et Z à vis à billes et répétabilité ±0,01 mm.
La portée se paie en charge utile : sur le MX-MA3-BS-01, la charge admissible passe de 8 kg pour 100 mm de course Y à 2 kg pour 500 mm. Les bras mobiles conviennent donc aux outils légers et aux vitesses modérées ; dimensionnez-les toujours avec le tableau de charge correspondant à la course choisie.
Comparaison
| Portique | Porte-à-faux | Bras mobile | |
|---|---|---|---|
| Rigidité | La plus élevée | Moyenne, selon le porte-à-faux | Moyenne, selon la portée |
| Espace de travail | Grand, longues courses | Petit à moyen | Petit à moyen |
| Accès à la zone de travail | Par les extrémités | Sur trois côtés | L’outil entre par un côté |
| Encombrement | Le plus important | Compact | Compact, base hors zone de travail |
| Applications typiques | Dosage, palettisation, chargement de machines, grands formats | Pick-and-place, test, vissage, cellules d’assemblage compactes | Chargement de presses, de montages de test et de machines |
Check-list de sélection
- Espace de travail – courses X, Y et Z nécessaires, plus la course de sécurité aux extrémités.
- Charge et centre de gravité – masse du préhenseur, de l’outil et de la pièce, et leur distance à l’axe (ce sont ces moments qui départagent porte-à-faux et portique).
- Précision – ±0,01 mm impose des axes à vis à billes ; avec ±0,04 mm, un axe de base à courroie permet des courses plus longues et une vitesse plus élevée.
- Temps de cycle – distances, accélérations et temps d’arrêt par cycle.
- Accès et intégration – entrée et sortie des pièces, position des opérateurs et convoyeurs, passage des câbles et tuyaux (chaînes porte-câbles).
- Axe vertical – un axe Z à vis à billes avec moteur à frein retient la charge hors tension.
- Bâti – un portique nécessite deux surfaces d’appui alignées et parallèles.
Pour le type d’entraînement de chaque axe, consultez notre guide Vis à billes ou courroie crantée.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre robot cartésien et robot portique ?
Un robot cartésien est tout système d’axes linéaires disposés à angle droit (X, Y, Z). Le robot portique en est une forme, dans laquelle l’axe Y est soutenu à ses deux extrémités. Les systèmes en porte-à-faux et à bras mobile sont aussi des robots cartésiens.
Un système en porte-à-faux peut-il être aussi précis qu’un portique ?
La répétabilité des axes est la même (par exemple ±0,01 mm avec des axes à vis à billes). La différence est la flexion sous charge : avec un long porte-à-faux ou un outil lourd, la position de l’outil varie davantage qu’avec un portique.
Peut-on combiner librement les axes ?
Oui. De nombreux systèmes utilisent un axe de base à courroie pour les déplacements longs et rapides, et des axes Y et Z à vis à billes là où la précision et la force de maintien comptent.
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