Le guidage en translation

Le guidage en translation est la solution constructive qui réalise une
liaison glissière entre deux pièces ou ensembles de pièces. Le seul
mouvement relatif possible entre les deux pièces ou ensembles de pièces est
une translation rectiligne.
| |T |R |
|x |1 |0 |
|y |0 |0 |
|z |0 |0 |
La partie mobile est appelée coulisseau et la partie fixe (en général liée
au bâti) est appelée glissière (ou guide).
I - EXPRESSION FONCTIONNELLE DU BESOIN Le guidage en translation doit réaliser, en phase d'utilisation, deux
fonctions définies par des critères : Afin de répondre à la fonctions techniques FT1 : assurer un mouvement
relatif de translation rectiligne il existe deux principes de solutions : Ces deux principes sont réalisés par une association de 2 liaisons
élémentaires. Ce sont des guidages « isostatiques » :
Ils mettent en ?uvre, entre les deux ensembles (glissière et coulisseau),
les zones de contact strictement nécessaires et suffisantes, qui conservent
un seul degré de liberté en translation : Tx. Dans la réalité pour assurer la fonction FT2 : Transmettre et supporter les
efforts, il est impossible d'utiliser des contacts ponctuel ou linéique. En
effet pour limiter les pressions de contact et donc l'usure, il faut
préserver des surfaces d'appui suffisantes.
D'autre part la fabrication de contacts ponctuels et linéiques complique la
réalisation du guidage.
On remplacera donc les points et les lignes de contact par des plans de
superficie réduite.
II - Surfaces et conditions fonctionnelles Pour analyser un guidage en translation, on recherche d'abord les surfaces
de contact de la liaison puis les conditions fonctionnelles associées. II. 1 - Guidage par arbre coulissant Surfaces fonctionnelles
Positionner radialement
Arrêter en rotation Définition des liaisons Conditions fonctionnelles Surfaces fonctionnelles
Etude cinématique Conditions fonctionnelles II.2 - Guidage de type prismatique
Surfaces fonctionnelles
Positionner suivant [pic]
Positionner suivant [pic] Définition des liaisons Conditions fonctionnelles
II.3 - Guidage par arbre coulissant, double colonne
Surfaces fonctionnelles
Positionner radialement
Arrêter en rotation Définition des liaisons Conditions fonctionnelles
III - Précision d'un guidage : influence du jeu La précision du guidage dépend principalement :
- de la valeur du jeu interne du guidage j (jeu radial)
- de la longueur du guidage L Contact direct ou par interposition d'éléments antifriction
Un jeu minimal est nécessaire au fonctionnement de la liaison glissière.
Ce jeu interne permet au coulisseau des déplacements transversaux et
angulaires. Le jeu radial dépend de l'ajustement entre le coulisseau et le guide. La déviation angulaire est minimisée en augmentant le rapport de guidage
L/D. En pratique : [pic]. Ajustements usuels : H7g6 : jeu faible
H8e7 : jeu moyen. Guidages par interposition d'éléments roulants
Les jeux (initial et d'usure) sont annulés par réglage ou par précontrainte
des éléments roulants. Les constructeurs donnent les ajustements et les conditions nécessaires au
montage de chaque type d'éléments roulants. Systèmes de rattrapage de jeu
Afin de limiter le jeu dans le guidage, il existe de nombreux systèmes de
rattrapage de jeu. IV - Le phénomène d'arc-boutement Observation : l'action mécanique extérieure [pic] excentrée par rapport à
l'axe de la glissière tend à provoquer le basculement du chariot par
rapport au guide. Définition : le phénomène d'arc-boutement se traduit par une impossibilité
de déplacement du coulisseau par rapport à la glissière quelle que soit
l'intensité de l'action mécanique. L'arc-boutement se produit si la
distance ( est suffisamment élevée. Intérêt : le phénomène d'arc-boutement est ici recherché afin d'assurer la
fonction de blocage des pinces de la cordeuse.
Problème : le phénomène d'arc-boutement est ici à exclure puisqu'il empêche
le déplacement du poussoir de l'interrupteur de position.
( On évite ce phénomène avec une longueur de guidage L suffisamment
élevée. Condition de non arc-boutement pour un jeu donné
f : coefficient d'adhérence entre les surfaces de contact
L : longueur du guidage
( : distance entre la direction de l'action mécanique et l'axe
de la liaison La tendance à l'arc-boutement entraîne un déplacement saccadé du
coulisseau. Ce phénomène de broutage est appelé stick slip. V - Les differents types de guidages Il existe plusieurs types de guidages ayant des performances spécifiques :
- guidages par contact direct
- guidages avec interposition d'éléments antifriction
- guidages avec interposition d'éléments roulants
- guidages sans contact V.1 - Guidages par contact direct
Guidages par arbre ou moyeu coulissant
Les guidages par arbre ou moyeu coulissant, sont les solutions
constructions qui associent une surface de contact cylindrique et un arrêt
en rotation autour de l'axe de cette surface cylindrique.
Guidages de type prismatique
Les guidages de type prismatique associent des surfaces de contact planes.
Ils comportent un dispositif de réglage du jeu et permettant de rattraper
l'usure. En général on utilise des cales en matériau tendre (bronze...). V.2 - Guidages par interposition d'éléments antifriction
L'interposition d'éléments antifriction entre les surfaces de liaison
permet :
- de diminuer le coefficient de frottement
- de reporter l'usure sur ces éléments interchangeables Types d'éléments antifrictions : V.3 - Guidages par interposition d'éléments roulants
Les guidages par éléments roulants constituent une famille de composants
standards dont le principe est de remplacer le glissement par du roulement. Guidages par cages à éléments roulants
Ils comportent 3 catégories de constituants :
- les éléments roulants (avec ou sans cage)
- les rails de guidage qui portent les chemins de roulement, liés
respectivement au coulisseau et à la glissière.
- les organes d'arrêt ou de protection Guidages par douilles à billes
Ils sont souvent réalisés par 4 douilles à billes, comme celle présentée ci
dessous. Guidages par patins
Les patins sont des systèmes à recirculation d'éléments roulants. Ils sont
toujours montés par paire. Exemple : axe Z du portix.
Guidages par systèmes complets
Ce sont des systèmes à recirculation d'éléments roulants.
Guidages par galets
Ils comportent quatres galets. Afin de régler le jeu de fonctionnement,
deux des quatre galets sont montés sur des axes excentriques. Exemple :
l'axe Z du transgerbeur.
VI - CRITERES DE CHOIX D'UNE SOLUTION Le choix d'une solution constructive repose sur son aptitude à satisfaire
le cahier des charges de l'application, en mettant en jeu le minimum de
ressources. Les principaux indicateurs de qualité sont les suivants : > Précision du guidage
> Vitesse de déplacement maximale
> Intensité des actions mécaniques transmissibles
> Fiabilité (probabilité de bon fonctionnement)
> Maintenabilité (probabilité liée à la durée de réparation)
> Encombrement
> Esthétique
> Coût Caractéristiques de chaque famille de solutions | |Contact direct |Interposition |Interposition |
| | |d'éléments |d'éléments roulants |
| | |antifriction | |
|Précision |Moyenne |Moyenne |Elevée |
| |Dégradation par | | |
| |usure | | |
|Performances |Faibles |Modérées |Elevées |
|(vitesses, | | | |
|cadences, | | | |
|rendements) | | | |
|Coefficient de |Elevé : 0,05 à |Moyen / Faible |Très faible : |
|frottement dans la |0,2 Broutage à | |0,001 à 0,005 |
|liaison |faible vitesse | |Efforts de man?uvre |
| |(stick slip) | |réduits |
|Intensité des |Faibles |Modérées |Elevées |
|actions mécaniques | | | |
|supportées | | | |
|Lubrification |Nécessaire |Autolubrifiant |Au montage (faible) |
| |(importante) | |Inexistante (galet) |
|Coût |Faible |Moyen |Elevé |
|Jeu |Jeu mini |Jeu mini |Fonctionnement sans |
| |nécessaire au |nécessaire au |jeu |
| |fonctionnement |fonctionnement | | Domaines d'utilisation industriels Les guidages par contact direct et par interposition d'éléments
antifriction conviennent lorsque les vitesses de déplacements sont faibles
ou modérées. Les guidages pa