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Machine de Benoît Desbrus

Voici une grande machine dont les courses utiles sont de 2700*1100*350, réalisée avec une transmission à crémaillère.

J'en suis extrêmement satisfait pour le moment: extrême rigidité (contrairement aux courroies XL de ma précédente machine) et très bonne vitesse de déplacement (>150 mm/s avec des moteurs 170 Ncm malgré un poids du portique de près de 30 kg). En effet avec une telle solution il y a très peu de perte mécanique dans la transmission contrairement à la tige trapézoïdale que j'ai aussi expérimenté.

La crémaillère est au module de 1 (pas 3.14 mm) avec un pignon d'entraînement de 18 dents.
Moteur MAE 200 pas par tour, 160N.cm, commandé par une carte intégrée en mode 1/2 pas.
Il y a une réduction par courroie crantée d'un rapport de 3 ce qui donne 0.047 mm par 1/2 pas moteur.
Voir les Calculs De Transmissions#Cremaillere

Vous trouverez ci-dessous en détail des explications sur le système permettant de plaquer le pignon (par ressort) sur la crémaillère afin d'annuler tous les jeux.

Structure générale de la machine composée de poutres IPN 120 pour le bâti supérieur et de cornière 60*60 pour le bâti inférieurLe portique est réalisé avec un assemblage de plaques d'aluminium d'épaisseur 20 mm issues de récupération. Le guidage est assuré par des rails et patins SKF à recirculation à billes (également issus de récupération)
Arrière portique: On peut voir ici une vue générale de la transmission des X: un arbre traversant qui s'engrène sur les 2 crémaillères des X. Afin que l'entraînement soit sans jeu, l'ensemble de l'arbre (contenant les 2 pignons, le moteur et la réduction) est mobile. Celui-ci se déplace dans 2 glissières verticales (une sur chaque axe X). La partie de la glissière solidaire de l'arbre est plaquée vers le bas grace à un ressort de rappel reliant les 2 parties de chaque glissière.
Pour que ce système soit performant il est IMPERATIF que les 2 glissières soient le plus rigide possible (la structure est ici constituée de cornières 60*60*6 et les 2 parties coulissent grâce à 4 roulements de roller) et qu'elles soient dirigées VERTICALEMENT. Ainsi, lors d'un effort selon l'axe X (moteur bloqué), aucune force résultante ne s'applique dans l'axe de la glissière. Dans le cas contraire (glissière non verticale) l'effort selon X induirait une poussée sur l'axe de la glissière. Elle se déplacerait alors vers le haut sous l'action de la poussée et le pignon (pourtant toujours bloqué) se déplacerait alors par rapport à la cremaillère. Cette solution est issue de nombreux tests autour de la forme, de la structure et de l'orientation de la glissière.
J'avais dans un premier temps utilise le système que l'on trouve sur la Shopbottools dont on trouve le principe sur la photo 'principe_Shopbotools'. Mais avec une telle solution des efforts importants sur l'axe X (sur la photo, efforts de la gauche vers la droite) auront tendance à faire pivoter le bloc moteur vers le bas et par conséquent à faire déplacer le chariot. Cette solution n'est donc pas extrêmement rigide et ne convient que pour des usinages demandant peu d'efforts.
Avec la solution d'un glissière verticale même un effort important ne fait pas se déplacer le chariot.
Axe X - détail coté moteur: On voit ici les éléments constituant l'ensemble de l'arbre: moteur + réduction + pignon + palier + arbre traversant. L'ensemble est solidarisé à la partie mobile de la glissière au niveau du palier externe.Axe X - détail coté moteur: On voit ici en détail comment est réalisée la glissière. La partie droite de la glissière (composée de 2 cornières soudées en L) est fixée au chariot. 1 gros ressort de rappel reliant le chariot et la partie gauche (partie mobile) de la glissière permet de plaquer le pignon sur la crémaillère.
Axe X - détail côté opposé au moteur: Ici on voit la seconde glissière (côté ne comportant pas le moteur). On y voit bien la première partie de la glissière (2 cornières soudées en L) qui est fixée au chariot et la seconde (partie mobile) sur laquelle est fixée le palier externe de l'arbre.On voit bien ici le système permettant de régler la tension du ressort.

Système shopbottols (photo Copyright shopbottols)

Pour résumer: Avec une telle solution assez simple à réaliser l'utilisation de la crémaillère est vraiment performante: le chariot ne se déplace pas sous les efforts grâce à une glissière très rigide et son orientation verticale.
On peut alors tirer partie des avantages de la crémaillère sur les autres types d'entraînements (courroie et vis trapézoïdale) qui sont : rigidité de l'entraînement, importante vitesse de déplacement possible car haut rendement de la liaison pignon/crémaillère.

texte et photos Benoît Desbrus

© Pierre ROUZEAU Le contenu de ce site est soumis à une License Creative Commons   (détails). Creative Commons License
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Page mise à jour le 24/01/2015 00:54