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Tech Talk : Convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire
Conversion d'un mouvement rotatif en mouvement linéaire avec les assemblages à vis de guidage
Vue d'ensemble : Écrous tribo-polymères pour vis à billes
Les vis à billes sont une technologie couramment utilisée pour convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire, et sont souvent utilisées pour actionner un ensemble de roulements linéaires. Le plastique piste screw nuts est une excellente alternative aux vis à billes dans de nombreuses applications où une précision extrême (de l'ordre du micron) n'est pas requise. Elles ne nécessitent pas de lubrifiant externe, ce qui les rend adaptées à des applications allant des instruments de laboratoire importants aux machines d'emballage. Les vis trapézoïdales sont idéales pour les imprimantes 3D, car l'industrie est standardisée sur les profils de mouvement et les composants métriques. Ils sont également très faciles à personnaliser et sont disponibles dans un certain nombre de géométries, depuis les filetages grossiers pour les couples de sortie élevés jusqu'aux conceptions à hélice élevée pour les applications à grande vitesse.
Les matériaux traditionnels pour les écrous à vis sans fin sont généralement le laiton, le bronze imprégné d'huile et les matières plastiques simples. Les tribo-plastiques igus ®, tels qu'iglide ® J et iglide ® L280 sont des matières plastiques composites qui offrent des valeurs de frottement et de usure inférieures à celles de beaucoup d'autres matériaux dans toute une série d'applications. Ces composites fonctionnent sans huile ni graisse et ne nécessitent aucun entretien. Ils sont capables de fonctionner avec des vis ferreuses traditionnelles, ainsi qu'avec des vis en aluminium de faible poids.
Vis à tête ACME et trapézoïdale
Le filetage ACME à simple départ est la forme la plus courante d'écrou de vis-mère en Amérique du Nord. Développés au milieu des années 1800, on les trouve sur tous les types de machines et ils conviennent le mieux aux applications à faible cycle ou de positionnement. Leur forme trapézoïdale les rend mieux adaptés à la charge axiale que l'on trouve dans les applications de transmission de puissance.
Les normes pour les écrous ACME à simple départ s'appliquent aux dimensions du filetage intérieur. Les vis ACME sont désignées par leur diamètre, puis par le nombre de filets par pouce (TPI). Par exemple :
Un écrou ACME ¾-20 a un diamètre intérieur majeur de 0,75 » et 20 TPI.
Pour calculer l'avance (course linéaire en pouces par tour de vis), il suffit de diviser 1 pouce par le TPI. Dans l'exemple ci-dessus, un écrou de 20 TPI se déplacera de 0,05 » par tour.
Trapezoidal piste screws Les vis ACME métriques, parfois appelées « ACME métrique », sont presque identiques aux formes de vis ACME et sont plus courantes en Europe et en Asie. La principale différence avec l'ACME ordinaire est qu'elles sont basées sur des dimensions métriques et que l'angle diffère de 1°.
Les vis trapézoïdales sont généralement couvertes par les normes ISO relatives à la géométrie intérieure et extérieure. Contrairement à l'ACME, elles sont spécifiées par leur diamètre intérieur principal (en mm), puis par leur pas (en mm). Par exemple, une vis trapézoïdale de 10 mm de diamètre intérieur avec un pas de 2 mm est désignée par : TR 10 x 2
Il est important de noter que nous avons parlé de vis à simple filetage. Cela signifie qu'il n'y a qu'un seul filetage continu sur chaque vis. De nombreux fabricants proposent des vis ACME à plusieurs filets, mais les géométries ne sont pas nécessairement compatibles d'un fabricant à l'autre. Les vis à filetage multiple bénéficient d'une capacité de charge plus élevée que les vis à filetage unique. Cependant, elles perdent leur avantage mécanique, ce qui signifie qu'elles nécessitent un couple d'entrée plus élevé que les vis à démarrage unique.
L'avance par rapport à l'avance
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Dans les géométries à simple départ, le pas et le pas d'un écrou sont identiques. En revanche, dans les fils à plusieurs départs, le pas est généralement plus grand que le pas, comme le montre le dessin :
Auto-verrouillage et rétropropulsion
Une caractéristique importante des systèmes ACME ou trapézoïdaux à démarrage unique est qu'ils ne peuvent pas être entraînés en marche arrière. Cela signifie qu'ils ne convertissent pas les charges de poussée (comme la gravité) en charges de couple. En d'autres termes, ils ne tombent pas sous leur propre poids; au lieu de cela, la vis doit être tournée pour que le système se déplace. Dans de nombreuses applications, cela peut éliminer le besoin d'un frein moteur, et les exigences de couple de maintien du moteur peuvent être réduites dans certaines applications - un avantage majeur par rapport à d'autres types de actionneurs.
Jeu
Comme les écrous à vis glissent au lieu de rouler, il existe un jeu axial inhérent entre la vis et l'écrou. Ce jeu doit être surmonté par la vis avant que son engagement avec l'écrou ne produise un mouvement linéaire. Cela signifie qu'il existe une tolérance supplémentaire dans la rotation de la vis lorsqu'elle se traduit par un positionnement linéaire. Des entreprises comme igus® ont développé des solutions pour supprimer ou réduire complètement ce jeu.
Ecrous pour vis à tête zéro et anti-reflux
igus® propose des écrous à jeu nul pour sa famille de produits dryspin® highhelix, ainsi que des écrous anti-reflux pour ses écrous trapézoïdaux (ACME métrique). Les assemblages sans jeu utilisent deux écrous qui sont écartés l'un de l'autre par l'intermédiaire d'un ressort de torsion. Ce dernier absorbe le jeu axial, assurant ainsi une compensation tout au long de la durée de vie du système. L'écrou anti-rebond est conçu avec une petite section secondaire dans le diamètre intérieur de l'écrou, qui précharge le système, contribuant ainsi à réduire le jeu.
Technologie dryspin High-Helix®
igus® a développé une nouvelle géométrie à hélice élevée pour les applications à grande vitesse. Alors que les systèmes de vis ACME et trapézoïdales sont adaptés au positionnement de charges élevées, ces filetages à hélice élevée conviennent mieux aux cycles et aux vitesses élevés, mais sont également idéaux pour les applications à faible charge. Les vis ont été conçues de manière asymétrique par rapport aux écrous en plastique, ce qui permet d'optimiser les zones de charge des écrous et de réduire la pression de surface, ce qui augmente la durée de vie.
DST Steep thread : plus de performance en termes de durée de vie et d'efficacité
La technologie dryspin® est basée sur des polymères haute performance igus® résistants à l'usure, développés spécialement pour les vis d'entraînement. En s'adaptant aux propriétés et aux géométries des écrous en plastique et des broches, dryspin® offre une durée de vie et une efficacité accrues pour les filetages à vis sans fin à grande hélice. En éliminant les lubrifiants, les vis dryspin® conviennent aux applications dans un environnement pur et hygiénique (par exemple dans l'automatisation des laboratoires et les dispositifs médicaux).
Applications typiques: Automatisation de laboratoire, unités de fermeture, automobile, & équipement médical.
Charge. Vitesse. Durée de vie.
Les charges typiques pour les écrous filetés igus® ACME et trapézoïdaux sont plus élevées que pour les écrous à haute hélice, comme le montrent les graphiques ci-dessous. Des charges statiques allant jusqu'à 28 900 N (6 502 lbf) sont possibles avec des vis de plus grand diamètre.
Les systèmes de vis à haute hélice peuvent supporter des charges allant jusqu'à 1 285 N (291 lbf).
Valeurs de référence pour l'utilisation d'écrous en plastique drylin® sans lubrification (avec une course de 500 mm). Un facteur de compensation doit être utilisé pour les courses très courtes ou très longues.
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