Guides et systèmes linéaires – y compris les robots cartésiens, les systèmes de portique et les tables XY – sont généralement soumises à la fois à des forces linéaires dues à des charges descendantes, ascendantes et latérales et à des forces de rotation dues à des charges en porte-à-faux. Les forces de rotation – également appelées forces de moment – sont généralement définies comme le roulis, le tangage et le lacet, en fonction de l’axe autour duquel le système essaie de tourner.
Un moment est causé par une force appliquée à un distance. Une force de moment ne provoque pas de rotation, bien qu’elle soit souvent confondue avec le couple, qui est une force qui fait tourner un corps autour d’un axe.
Pour définir le roulis, le tangage et le lacet dans les systèmes linéaires, nous devons d’abord établir les trois axes principaux: X, Y et Z.
Les deux axes du plan horizontal sont généralement définis comme X et Y , l’axe X étant dans la direction du mouvement. L’axe Y est orthogonal (perpendiculaire) à la direction du mouvement et se trouve également dans le plan horizontal. L’axe Z est orthogonal aux axes X et Y, mais il est situé dans le plan vertical. (Pour trouver la direction positive de l’axe Z, utilisez la règle de la main droite: pointez l’index dans la direction du X positif, puis courbez-le dans la direction du Y positif, et le pouce indiquera Z positif.)
Dans les systèmes multi-axes, la direction de déplacement de l’axe inférieur est généralement définie comme l’axe X. Si l’axe suivant au-dessus est également horizontal, cet axe est défini comme Y, et l’axe vertical (même s’il s’agit du deuxième axe, directement au-dessus de X), est défini comme l’axe Z.
Le roulis, le tangage et le lacet sont des forces ou moments de rotation autour des axes X, Y et Z. Tout comme les forces linéaires pures, ces forces de moment doivent être prises en compte lors du calcul de la durée de vie du roulement ou de la détermination de l’aptitude d’un système linéaire à résister aux charges statiques.
Roulement: Un moment de roulis est une force qui tente de provoquer un système pour tourner autour de son axe X, d’un côté à l’autre. Un bon exemple de roulis est une inclinaison d’avion.
Roulements à recirculation avec un « dos à dos » ou » O, « les chemins de roulement ont des capacités de moment de roulis plus élevées que les roulements avec un arrangement » avant-avant « ou » X « , en raison du bras de moment plus grand formé par les lignes de contact entre les billes et les chemins de roulement.
Crédit d’image: Bosch Rexroth
Pitch: Un moment de tangage tente de faire tourner un système autour de son axe Y, de l’avant vers l’arrière. Pour visualiser le tangage, pensez au nez d’un avion pointant vers le bas ou vers le haut.
Lacet: le lacet se produit lorsqu’une force tente de faire tourner un système autour de son axe Z. Pour visualiser le lacet, imaginez un modèle réduit d’avion suspendu à une corde. Si le vent souffle juste à droite, les ailes et le nez de l’avion resteront de niveau (sans roulis ni tangage), mais il tournera autour de la corde à laquelle il est suspendu. C’est le lacet.
Les moments de tangage et de lacet exercent des charges excessives sur les billes situées aux extrémités d’un roulement linéaire, une condition parfois appelée chargement de bord.
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Comment contrer les moments de roulis, de tangage et de lacet
Les systèmes et guides linéaires ont des capacités plus élevées pour les forces linéaires pures que pour les forces de moment, donc la résolution des forces de moment en forces linéaires peut augmente considérablement la durée de vie des roulements et réduit la déformation Pour les moments de roulis, le moyen d’y parvenir est d’utiliser deux guides linéaires en parallèle, avec un ou deux roulements par guide. Cela convertit les forces de moment de roulis en charges pures vers le bas et au décollage sur chaque roulement.
De même, l’utilisation de deux roulements sur un guide peut éliminer les forces de moment de tangage, les convertissant en charges pures vers le bas et au décollage sur chaque roulement. L’utilisation de deux roulements sur un guide permet également de contrer les forces de moment de lacet, mais dans ce cas, les forces résultantes sont des forces latérales (latérales) sur chaque roulement.
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