Vis à billes ou courroie crantée : bien choisir son module linéaire
La vis à billes et la courroie crantée sont les deux entraînements les plus courants des modules linéaires mono-axe. Les deux déplacent une charge sur un chariot guidé, mais ils diffèrent nettement en précision, vitesse, course et rigidité. Ce guide explique les différences et propose une courte check-list de sélection.
La réponse courte
- Module à vis à billes lorsque vous avez besoin d’une grande précision de positionnement, d’une forte poussée, d’un axe rigide ou vertical, et que la course reste modérée (jusqu’à environ 1 m).
- Module à courroie crantée lorsque vous avez besoin d’une longue course, d’une vitesse élevée et de cadences rapides avec des charges légères à moyennes, et qu’une répétabilité de ±0,04 mm suffit.
- Au-delà de 3 m de course ou pour de fortes charges, envisagez les modules à crémaillère et pignon ; pour une dynamique et une précision maximales, les modules à moteur linéaire.
Principe de fonctionnement
Dans un module à vis à billes, le moteur fait tourner une vis de précision ; un écrou à billes fixé au chariot transforme la rotation en mouvement linéaire. Le pas (déplacement par tour) fixe le rapport entre vitesse moteur et vitesse du chariot : avec un servomoteur à 3000 tr/min, un pas de 10 mm donne 500 mm/s, un pas de 20 mm 1000 mm/s.
Dans un module à courroie crantée, le moteur entraîne une poulie et une courroie fixée au chariot le tire le long du profilé. Chaque tour déplace le chariot de la circonférence de la poulie, généralement 40 mm ou plus : les modules à courroie atteignent donc des vitesses élevées avec un régime moteur modéré.
Comparaison avec des données réelles
Les valeurs proviennent de deux modules HS LINEAR de même largeur (140 mm) : la seule différence majeure est le type d’entraînement.
| Vis à billes – BSS140 | Courroie crantée – BTS140 | |
|---|---|---|
| Répétabilité | ±0,01 mm | ±0,04 mm |
| Vitesse max. | 250 / 500 / 1000 / 1600 mm/s (pas 5 / 10 / 20 / 32 mm) | 2000 mm/s |
| Charge utile | jusqu’à 110 kg | jusqu’à 35 kg (horizontal) |
| Course standard | 100–1050 mm | 100–3050 mm |
| Servomoteur recommandé | 400 W | 400 W |
Charge et vitesse dépendent toujours de l’orientation de montage, de l’accélération et de la course. Consultez les courbes et tableaux de la fiche produit ou envoyez-nous vos données.
Les points forts de la vis à billes
- Précision et rigidité. La vis est rigide dans le sens du déplacement : le chariot tient sa position même sous des efforts de process comme l’emmanchement, le dosage ou le vissage.
- Axes verticaux. Avec un moteur à frein, l’axe à vis retient la charge en toute sécurité hors tension. C’est pourquoi les axes Z des systèmes portiques et en porte-à-faux sont généralement à vis.
- Forte poussée à basse vitesse. Un petit pas multiplie le couple moteur en une force axiale élevée.
La limite se situe dans la course et la vitesse : une vis longue et fine entre en vibration à haute vitesse de rotation (vitesse critique). Pour les longues courses, il faut réduire la vitesse maximale ou choisir un autre entraînement.
Les points forts de la courroie crantée
- Longue course. La longueur de courroie ne limite pas la vitesse comme la longueur de vis : des courses de plusieurs mètres sont possibles.
- Vitesse élevée et cadences courtes. Les axes de pick-and-place, de transfert et d’emballage profitent de 2 m/s.
- Faible masse en mouvement et fonctionnement silencieux.
Le compromis : la courroie est élastique, la rigidité et la répétabilité sont donc plus faibles ; un axe à courroie ne doit être utilisé verticalement qu’avec un frein et une analyse de sécurité rigoureuse.
Check-list de sélection
- Répétabilité requise – meilleure que ±0,02 mm : vis à billes ou moteur linéaire.
- Course – au-delà d’environ 1 m : courroie, crémaillère ou moteur linéaire.
- Vitesse et cadence – au-delà de 1,5 m/s : courroie ou moteur linéaire.
- Charge et montage – charges lourdes ou verticales : vis à billes (vertical) ou crémaillère (long et lourd).
- Efforts de process – emmanchement ou usinage sur le chariot : vis à billes.
- Environnement – poussière ou copeaux : envisagez les modules à vis à billes fermés ou les modules à courroie fermés.
De nombreux systèmes multi-axes combinent les deux : un long axe X à courroie pour le déplacement et un axe Z à vis pour des mouvements verticaux précis et freinés. Voir nos systèmes multi-axes et le guide Portique, porte-à-faux ou bras mobile.
Questions fréquentes
La vis à billes est-elle toujours plus précise que la courroie ?
En répétabilité, dans la plupart des cas oui : ±0,01 mm pour le BSS140 contre ±0,04 mm pour le BTS140. La précision absolue sur toute la course dépend aussi de la classe de la vis, des rails de guidage et de la surface de montage.
Un module à courroie peut-il travailler à la verticale ?
C’est possible avec un moteur à frein et de faibles charges, mais une courroie peut s’allonger ou casser ; pour les mouvements verticaux, nous recommandons en général un axe à vis à billes.
Quel pas choisir pour un module à vis à billes ?
Choisissez le plus petit pas qui atteint encore la vitesse requise : un petit pas apporte plus de poussée et une résolution plus fine, un grand pas plus de vitesse. Pour le calcul complet, voir le guide Dimensionner un module linéaire.
Besoin d’aide pour choisir ?
Envoyez-nous la charge, la course, la vitesse, la précision requise et l’orientation de montage : nous vous recommanderons un module adapté et vous enverrons un plan à valider. Contactez-nous ou consultez les modules linéaires à vis à billes et les modules linéaires à courroie crantée.
