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  • contrôle de mouvement linéaire

    Les différences abondent entre les entraînements jumelés à crémaillère et pignon traditionnels, les conceptions à pignon divisé et les systèmes à pignon à galet.

    De l'aérospatiale à la machine-outillage, en passant par la découpe du verre, le médical et plus encore, les processus de fabrication dépendent d'un contrôle de mouvement fiable. Divers systèmes d'entraînement linéaire asservis offrent la vitesse et la précision requises par ces applications.
    Une configuration courante combine des servocommandes avec une crémaillère et un pignon à développante traditionnels. Ce dernier peut nécessiter un jeu entre la crémaillère et les dents d'engrenage pour éviter les blocages et l'usure excessive, ou bien des changements environnementaux (tels qu'un décalage de température de 10°) peuvent bloquer le système lorsque les dents d'engrenage se dilatent. D'autre part, le jeu entraîne un jeu, ce qui équivaut à une erreur.

    Problèmes de jeu dans les pignons jumelés et divisés
    Pour les applications de précision, une solution typique de problème de jeu consiste à ajouter un deuxième pignon qui tire dans l'autre sens - contre le premier système, pour agir comme un contrôle.

    Une itération de cette idée consiste à utiliser un pignon fendu. Ici, un pignon est essentiellement découpé au milieu latéral, avec un ressort positionné entre les deux moitiés. Lorsque le pignon fendu se déplace le long d'une crémaillère, la première moitié du pignon pousse sur un côté d'une dent de crémaillère et l'autre moitié sur la dent de crémaillère suivante. De cette façon, une configuration à pignon divisé élimine le jeu et les erreurs.

    Ici, parce que seule la moitié du pignon effectue un travail - tandis que l'autre moitié agit comme contrôle - la capacité de couple est limitée. De plus, comme la dynamique d'entraînement doit surmonter la force du ressort, une perte de mouvement se produit, diminuant l'efficacité globale. Lorsqu'il se déplace en accélération, le ressort peut également donner légèrement, dégradant la précision du mouvement. Enfin, lorsque le pignon est arrêté pour effectuer une opération, telle qu'un perçage, le système de ressort dans le pignon peut fléchir légèrement, au lieu de rester rigide.

    Un autre correctif de dégagement consiste en un système à double pignon. Dans cette disposition, deux pignons distincts se déplacent le long d'une même crémaillère. Les pignons agissent de manière maître/esclave, le pignon principal (maître) effectuant le positionnement et le deuxième pignon (esclave) compensant le jeu. En règle générale, les pignons sont contrôlés électroniquement, de sorte que la précision est maintenue et les paramètres de contrôle peuvent être ajustés pour compenser l'usure du système.

    Quel est le piège? Les systèmes à double pignon peuvent être coûteux, car les concepteurs doivent généralement acheter un deuxième moteur, un pignon et une boîte de vitesses. L'empreinte de conception doit également être augmentée : un deuxième moteur nécessite plus de longueur pour exécuter la conduite. Par exemple, si un utilisateur a besoin que le système de contrôle de mouvement effectue un va-et-vient d'un mètre, une longueur de crémaillère de 1,2 ou 1,3 m est nécessaire pour accueillir le deuxième pignon, qui se déplace 200 à 300 mm derrière le premier. Enfin, le coût d'alimentation de deux moteurs est substantiel sur un cycle de vie de conception typique de cinq à dix ans.

    Le fonctionnement sans jeu des entraînements à galet-pignon convient aux applications à longue course, telles que cette fraiseuse.
    Autre option : Pignons à
    rouleaux comprend un pignon composé de rouleaux supportés par des roulements qui s'engagent dans une crémaillère avec un profil de dent personnalisé. Deux rouleaux ou plus se connectent avec des dents de crémaillère en opposition à tout moment, pour offrir une précision plus élevée que les systèmes d'entraînement à pignon fendu et à pignon : En bref, chaque rouleau s'approche de chaque face de dent dans une trajectoire tangente, puis descend la face pour un faible frottement fonctionnement avec plus de 99% d'efficacité dans la conversion du mouvement rotatif en mouvement linéaire.

    Le pignon à rouleaux est composé de rouleaux supportés par des roulements qui s'engagent dans un profil de dent personnalisé.
    La conception n'a pas non plus de ressort pour s'effondrer et dégrader la précision, et aucune efficacité n'est perdue pour surmonter une force de ressort. De plus, l'action du rouleau ne nécessite aucun jeu, ce qui élimine le jeu et l'erreur. En revanche, pour un système à crémaillère traditionnel, une dent de pignon doit pousser d'un côté d'une dent de crémaillère et passer instantanément au côté suivant de la dent.

    Un pignon à galet flanque différentes dents simultanément, chevauchant un côté d'une dent et attribuant un jeu avec l'autre. Aucun deuxième pignon n'est nécessaire pour contrer le premier ; un pignon transmet avec précision la capacité de couple nécessaire.

    Les conceptions basées sur des pignons à rouleaux prolongent également la durée de vie et réduisent la maintenance. Dans les applications plus lentes, le système peut fonctionner sans lubrification. Les crémaillères traditionnelles s'usent avec le temps et nécessitent une compensation pour la précision de position et le couple, mais les pignons à rouleaux maintiennent la précision. Les pignons des deux conceptions nécessitent un remplacement périodique, mais au moins par rapport aux pignons jumelés, les coûts de remplacement globaux d'un pignon à galet sont inférieurs.

    Exemples d'application
    Considérons la production de panneaux de fuselage d'avions de grande taille. Cette application peut nécessiter une longue course et une haute précision sur des machines à portique. Les entraînements à galet-pignon offrent un positionnement linéaire précis sur ces longues distances.

    En revanche, la précision de position traditionnelle de la crémaillère et du pignon peut être insuffisante en raison des exigences de dégagement ; un jeu minimal maintient la précision sur de courtes distances de déplacement, mais la conception peut être coûteuse à fabriquer et à installer sur de longues distances. Un système à double pignon (avec deux pignons préchargés l'un contre l'autre) peut également être mis en œuvre, mais il est coûteux et ne permet généralement pas non plus le jeu variable qui se produit sur de longues distances.

    Une autre utilisation courante d'un système à double pignon consiste à positionner une tête de coupe dans une machine de routage de fibre de verre. Bien que l'entraînement à double pignon puisse initialement bien fonctionner dans cette application, la combinaison de poussière de fibre de verre et de frottement de glissement constant créé par le pignon opposé peut provoquer une usure prématurée. En utilisant un système à galet-pignon, qui utilise le roulement plutôt que le glissement, la durée de vie peut être augmentée de 300 % ou plus.

    Une version rotative du système galet-pignon peut également être utilisée pour effectuer un positionnement multi-axes. Ici, plusieurs pignons (tous se déplaçant indépendamment) sont montés sur un seul engrenage. La conception utilise moins d'espace que les entraînements à double pignon parfois utilisés dans ces applications.


    Heure de publication : 06 sep-2021
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