Les vis à bille ont occupé pendant de longues années une place prépondérante parmi les systèmes d'entraînement linéaires. L'augmentation continue des performances demandées à ces systèmes, notamment dans le domaine de la machine-outil, implique que leurs limites d'utilisation sont de plus en plus souvent atteintes ou dépassées. Les vis à bille ont une rigidité variable en fonction de leur longueur, les mouvements localement répétés posent des problèmes d'échauffement et d'usure qui nuisent à la précision de positionnement, et leur maintenance est d'autant plus difficile à réaliser que leur taille augmente. Ainsi, dans la conception d'une machine-outil, dès que les mouvements linéaires dépassent 4 mètres, les vis à billes sont parfois remplacées par des moteurs linéaires (solution très coûteuse et pas toujours aisée à mettre en oeuvre) mais aussi, et de plus en plus souvent par des systèmes d'entraînement pignon-crémaillère.
Les performances du nouveau DualDRIVE de REDEX ANDANTEX permettent en effet à ces derniers de redevenir particulièrement attractifs, autant du point de vue technique qu'économique.
Les systèmes d'entraînement pignon-crémaillère DualDRIVE sont constitués de 2 servo-réducteurs planétaires montés en parallèle et couplés mécaniquement ou électriquement.
Une rigidité extrême dans toutes les directions, assurée par un pignon de sortie arbré associé à un palier de sortie renforcé
Alors même que les caractéristiques de flexion torsionnelle sont au meilleur niveau du marché, DualDRIVE offre en plus une rigidité exceptionnelle suivant les autres axes, ce qui permet souvent d'aller jusqu'à doubler les accelérations ou les masses embarquées par rapport à d'autres solutions existantes.
L'originalité du système réside dans une conception exclusive, associant des paliers de sortie extrêmement renforcés à des pignons arbrés (cémentés, trempés et rectifiés, et du même diamètre que l'arbre) dont le diamètre est optimisé afin de bénéficier du meilleur rapport entre couple transmissible et rigidité au niveau de la crémaillère. Le palier lui-même est notamment constitué de deux roulements à rouleau à contact oblique, précontraints et largement surdimensionnés. La conception de ce palier permet de supporter le pignon au plus près de l'effort, car seul l'épaisseur de l'écrou de serrage sépare le pignon du roulement de sortie. Cette conception permet notamment de réduire considérablement la flexion radiale qui est responsable de 60% de la déformation globale, mais qui est pourtant encore mal traitée par les systèmes existants.
Au global, le DualDRIVE dispose d'une exceptionnelle rigidité qui permet d'élever les fréquences propres sur les axes de machines à haute capacité dynamique, et de répondre ainsi aux les plus cruciales exigences des motoristes. Pour des masses embarquées de l'ordre de 5 à 10 tonnes, par exemple, les gains peuvent ainsi être facilement de l'ordre de 25 % par rapport à des systèmes comparables.
Une suppression du jeu par précharge mécanique ...
Pour assurer une forte précision, les systèmes pignon-crémallière doivent disposer d'une précision géométrique de haut niveau et surtout s'affranchir de leur jeu. Pour ceci, REDEX ANDANTEX a conçu un système à base de pré-charge mécanique (principe breveté par REDEX ANDANTEX). Il permet de n'utiliser qu'un unique moteur pour piloter les deux réducteurs. La pré-charge mécanique est réalisée en appliquant une force de rappel torsionnelle qui plaque les pignons l'un contre l'autre. Dans ce cas, chaque réducteur est équipé d'un renvoi d'angle et la précharge est alors réglée mécaniquement (principe de la barre de torsion). L'avantage de cette solution est de grandement simplifier l'asservissement électrique puisqu'il n'y a alors plus de nécessité à contrôler électriquement le couple antagoniste entre les deux pignons de sortie (dès lors qu'il est pris en charge par la précharge mécanique). L'architecture et le coût global du système en sont ainsi optimisés.
...ou par précharge électrique.
REDEX ANDANTEX a développé une option complémentaire avec une conception spécifiquement adaptée aux systèmes de pré-charge à base d'asservissement électrique. Cette solution représente une alternative lorsque le concepteur de machine préfère centraliser toute la commande de mouvement. La précharge électrique consiste à utiliser 1 servo-moteur distinct pour le pilotage de chaque réducteur afin d'imposer dans le même temps un couple antagonique entre les 2 pignons de sortie (suppression du jeu) et un couple résultant qui assure l'entraînement global du système. Cette solution présente l'avantage d'une plus grande flexibilité sur le montage. Les servo-moteurs peuvent alors être montés sur des flasques en ligne, ou à 90° grâce à l'association de renvois d'angles de haute qualité.
Un système clés en main
Le Dual Drive est un ensemble clés en main. Les 2 réducteurs sont montés dans un bâti de fonderie, ultra-rigide et conçu pour être monté dans toutes les positions. Il en résulte un gain de temps d'étude et une réduction des risques de dysfonctionnement. Dans le cadre de la mise au point de machines prototypes, cette configuration permet en outre de passer aisément d'un système de précharge à l'autre sans aucune modification en termes d'installation sur le bâti de la machine.
6 tailles sont disponibles en standard avec des rapports de réduction de 21 à 91. La raideur torsionnelle atteint 1600 Nm/arcmin et la raideur radiale 960 N/µm. Compacts, faciles à intégrer, et répondant aux besoins les plus pointus des applications concernées, ces sous-ensembles sophistiqués sont destinés aux constructeurs de nouvelles machines ainsi qu'à la remise à niveau technique de machines plus anciennes.
Les applications de ces technologies avancées se trouvent naturellement dans le domaine de la machine outil (fraiseuses à portique et à colonnes, centres d'usinage, tours de haute capacité, ...), de la robotique, mais aussi dans tous les domaines nécessitant des déplacements dynamiques et précis de fortes charges sur des grandes courses (découpe laser, poinçonnage haute vitesse, enroulement et dépose de matériaux composites, ...).