Réducteurs à vis sans fin pour l'automatisation industrielle

L'automatisation industrielle couvre un large éventail d'exigences de positionnement, allant de ±5 mm sur une porte de manutention à ±0,01 mm sur une table de travail CNC de précision. Ces applications ne nécessitent pas toutes le même réducteur. Un variateur harmonique permettant d'obtenir un jeu quasi nul sur l'axe d'un robot chirurgical est totalement surdimensionné — et hors de prix — pour un système de suivi solaire qui n'a besoin de maintenir l'angle d'incidence du soleil qu'à 0,5 degré près.

UN réducteur à vis sans fin Elle occupe une place spécifique et utile dans ce spectre de précision. Elle ne convient pas à toutes les applications d'automatisation, mais pour le sous-ensemble approprié — faible vitesse de sortie, unidirectionnelle ou rarement inversée, disposition à angle droit, précision modérée, sensibilité au coût — elle surpasse régulièrement des alternatives plus onéreuses sur tous les critères réellement importants pour l'application.

Comprendre les limites de ce sous-ensemble est plus utile qu'une comparaison générale des spécifications. Les deux sections suivantes définissent ces limites avec précision, y compris les cas où… réducteur de vitesse à vis sans fin n'est pas l'outil approprié.

Applications où un réducteur à vis sans fin a sa place

Les exigences de positionnement sont de ±0,5 mm ou moins, le sens d'entraînement est principalement unidirectionnel ou rarement inversé, la vitesse de sortie est inférieure à 100 tr/min et une configuration d'entraînement à angle droit est soit requise, soit pratique. Exemples : axe d'azimut d'un suiveur solaire, entraînement de portail ou de barrière automatisé, section de contrôle de vitesse d'emballage, entraînement de rayonnage de serre, plateau tournant indexable à grands pas angulaires (30 degrés ou plus).

Dans ces applications, une norme Réducteur à vis sans fin répond aux exigences de positionnement à un coût bien inférieur à celui d'une solution planétaire ou harmonique, avec l'avantage supplémentaire que le verrouillage automatique maintient la position en cas de coupure de courant, ce qui élimine toute exigence de maintien de position alimenté du système de commande de mouvement.

Applications où un réducteur différent est plus approprié

Un mouvement alternatif à haute fréquence (plus de 100 inversions de direction par heure) génère des contraintes thermiques cycliques au niveau de l'engrènement de la roue à vis sans fin, contraintes que les entraînements hélicoïdaux ou planétaires supportent mieux. Un positionnement bidirectionnel sensible au jeu, où l'erreur angulaire cumulée doit rester inférieure à 0,05 degré, ne peut être réalisé de manière fiable avec un système standard. réducteur à vis sans fin au fil de sa durée de vie, l'usure des dents augmente progressivement le jeu.

Les applications nécessitant un couple de sortie supérieur à 3 000 N·m dans un boîtier compact sortent également du domaine d'application des réducteurs à vis sans fin classiques ; c'est là que les réducteurs à plusieurs étages à engrenages hélicoïdaux, coniques ou planétaires industriels s'avèrent plus adaptés. Dans tous ces cas, le surcoût de la solution alternative est justifié par les performances requises, et non par des considérations marketing.

Explication des trois cours sur les réactions négatives

Classe standard (≤ 0,24°) : Fabriqués avec des tolérances de taillage et des jeux d'assemblage standard, ces engrenages conviennent aux systèmes d'automatisation exigeant une précision de positionnement de ±0,5 mm ou moins sur l'arbre de sortie. Les systèmes de suivi solaire, les motorisations de portail et les variateurs de vitesse entrent dans cette catégorie.

Classe A (≤ 0,13°) : Tolérances de taillage plus strictes et assemblage sélectif : les paires vis sans fin/roue sont mesurées et appariées au lieu d’être assemblées aléatoirement. Ceci réduit de moitié le jeu par rapport à la classe Standard. Convient aux plateaux d’indexage rotatifs, aux systèmes d’entraînement d’étiquetage et d’impression, ainsi qu’aux servomoteurs de précision moyenne.

Classe AR (≤ 0,066°) : Le modèle VRV030 offre la plus haute précision. Obtenue grâce à une fabrication par paires appariées et un réglage de précharge supplémentaire, cette précision est atteinte avec un jeu de 0,066° (environ 4,4 minutes d'arc), proche du seuil d'entrée de gamme des variateurs harmoniques de précision, à un prix nettement inférieur. Il est utilisé pour les articulations de poignet de robots collaboratifs, les entraînements de têtes de distribution et le positionnement d'instruments de laboratoire.

Système de suivi solaire — Entraînement azimutal

Pourquoi un réducteur de vers ? L'axe d'azimut effectue une rotation de 180 degrés par jour sans inversion de vitesse. La vitesse de rotation maximale est de 0,25 tr/min. L'angle d'incidence du soleil doit être maintenu à ±0,5 degré près, ce qui est largement conforme aux normes. réducteur à vis sans fin Le système anti-jeu assure un verrouillage automatique à 60:1, maintenant ainsi le panneau en position sans alimentation externe, de nuit ou par temps nuageux. La configuration à angle droit correspond à l'orientation standard de l'arbre de transmission dans les structures de support de panneaux.

Configuration sélectionnée : Le variateur NMRV063, avec un rapport de réduction de 60:1 et un moteur de 0,12 kW, est étanche à la norme IP65 pour une installation extérieure. Le coût total du variateur par axe de suivi était inférieur de 641 TP3T à celui d'une solution planétaire équivalente utilisée précédemment par le même installateur.

Distributeur d'emballage automatisé — Contrôle de la quantité

Pourquoi un réducteur de vers ? Un distributeur dosant un nombre fixe de comprimés ou de gélules par contenant fonctionne à une vitesse de 12 à 18 tr/min avec des cycles courts et intermittents (généralement 1 à 2 secondes par contenant). Précision de positionnement requise : ±1 tour complet du disque (360°). Standard Réducteur à vis sans fin Un jeu inférieur à 0,5° est négligeable au regard de cette exigence. Le verrouillage automatique maintient la position du disque distributeur entre les cycles sans frein motorisé.

Configuration sélectionnée : Réducteur NMRV040 à rapport de réduction de 40:1, moteur de 0,18 kW, arbre de sortie en acier inoxydable pour environnement pharmaceutique. Joints Viton pour le nettoyage à l'alcool isopropylique. L'arbre de sortie creux élimine le besoin d'accouplement entre le réducteur et l'arbre du disque distributeur.

Poignet robotique collaboratif — Axe servo de précision

Pourquoi un réducteur à vis sans fin de précision : L'axe de rotation du poignet d'un bras robotique collaboratif à faible charge utile doit présenter une géométrie compacte à angle droit, un rapport de multiplication du couple de 30:1 à 50:1 et un jeu angulaire inférieur à 0,1° pour un positionnement précis et répétable de l'effecteur. Le variateur de fréquence VRV030 (≤ 0,066°) répond à ces trois exigences à un coût et un poids nettement inférieurs à ceux d'un système à entraînement harmonique équivalent.

Configuration sélectionnée : Le réducteur VRV030 de classe AR, avec un rapport de réduction de 40:1, est associé à un servomoteur de 100 W. Son autoblocage à 40:1 élimine le couple de maintien forcé à l'arrêt, réduisant ainsi la charge thermique sur le servomoteur lors des périodes d'inactivité prolongées.

Instrument de laboratoire — Positionnement précis des échantillons

Pourquoi un réducteur de vers ? Un carrousel d'échantillons de laboratoire exige un fonctionnement silencieux (inférieur à 40 dB(A) à 0,5 m), un encombrement réduit et un indexage angulaire précis par incréments de 15° ou 30°. Sa vitesse de rotation de 2 à 5 tr/min assure une faible dissipation thermique de l'entraînement par vis sans fin. Le boîtier en aluminium anodisé garantit la résistance à la corrosion nécessaire aux produits de nettoyage de laboratoire.

Configuration sélectionnée : Le VRV030, de classe A et à rapport de compression de 50:1, est équipé d'un moteur pas à pas haute résolution. Le niveau sonore mesuré à 0,5 m est de 37 dB(A) lors de l'indexation. Le jeu angulaire de 0,13° (classe A) correspond à une erreur de positionnement linéaire de ±0,11 mm pour un rayon de carrousel de 50 mm, ce qui est conforme à la tolérance de positionnement de l'échantillon de ±0,2 mm exigée par les spécifications de l'instrument.

La géométrie de l'engrènement à vis sans fin détermine l'interaction entre l'angle d'hélice, l'angle de frottement et le rapport d'engrenage, définissant ainsi le comportement autobloquant et le jeu effectif à l'arbre de sortie. Pour une taille de bâti et un rapport donnés, le jeu est maîtrisé en fabrication grâce à la classe de tolérance de taillage des engrenages et au jeu d'assemblage ; les trois grades VRV030 correspondent à des niveaux de précision de fabrication nettement différents.