Engrenages de précision pour applications hautement dynamiques

Les applications hautement dynamiques imposent des exigences élevées aux réducteurs de précision utilisés. Ceux-ci doivent fonctionner de manière fiable même en cas d'accélérations élevées, de temps de cycle courts et de changements de charge fréquents ; ils doivent présenter une grande précision de répétabilité et de transmission, et permettre des positionnements précis.

Quelles sont les exigences des applications hautement dynamiques envers les réducteurs de précision ?

Un jeu de torsion faible et une rigidité en torsion élevée sont notamment déterminants pour un positionnement précis et stable. Un faible moment d'inertie favorise en outre les processus d'accélération et de freinage rapides. De plus, les réducteurs doivent pouvoir transmettre des couples dynamiques élevés et absorber en toute sécurité des pics de charge de courte durée, par exemple lors de changements de direction brusques ou d'arrêts d'urgence.

La lubrification a également une influence considérable sur les performances et la durée de vie. Le lubrifiant doit être adapté au type de réducteur, à la vitesse de rotation, à la charge et à la température de fonctionnement. Une lubrification adaptée et dimensionnée de manière optimale réduit les frottements et l’usure, limite le dégagement de chaleur et contribue à préserver la précision et les performances du réducteur, même en cas de sollicitations dynamiques élevées.

Exigences principales :

• Jeu de torsion faible – voire nul dans l’idéal
• Rigidité en torsion élevée 
• Faible moment d'inertie
• Couples dynamiques élevés 
• Capacité de charge élevée en cas de changements de charge fréquents
• Grande capacité de surcharge 
• Précision de transmission et de répétabilité élevée
• Rendement élevé
• Longue durée de vie

Conception en fonction du profil de mouvement et de charge

Pour la conception, il ne suffit pas de prendre en compte uniquement le couple nominal. C’est l’ensemble du profil de mouvement et de charge qui est déterminant. Cela inclut les temps d’accélération et de freinage, les vitesses de rotation, les couples de pointe, les variations de charge, le temps de fonctionnement et les éventuels arrêts d’urgence ou collisions. Ces facteurs déterminent le type de réducteur, la taille et le rapport de réduction adaptés pour garantir la dynamique, la précision et la durée de vie requises.

Défis liés à la conception :

• Contraintes mécaniques élevées dues à des changements fréquents de charge et de sens de rotation 
• Dégagement de chaleur à des vitesses de rotation élevées et des temps de cycle courts 
• Vibrations et écarts de position dus à des déformations élastiques 
• Pics de charge de courte durée lors des phases d’accélération, de freinage et d’arrêt d’urgence 
• Conflits d'objectifs entre dynamique, précision, encombrement, poids, rendement et durée de vie

Quels concepts d'entraînement conviennent aux applications hautement dynamiques ?

Pour les applications hautement dynamiques, on peut notamment envisager les réducteurs à arbre cannelé, les réducteurs cycloïdaux et les réducteurs planétaires de précision. Les entraînements directs peuvent également constituer une alternative sans réducteur adaptée. Ces concepts mettent l’accent sur différents aspects en termes de dynamique, de jeu angulaire, de rigidité en torsion, de moment d’inertie, de capacité de charge, de plage de réduction, de rendement et d’encombrement. Le choix de la solution la plus adaptée dépend du cas de charge concret, de l'espace d'installation disponible, du profil de mouvement et des exigences en matière de précision, de dynamique et de durée de vie.

Comparaison : concepts d'entraînement pour applications hautement dynamiques

Le tableau récapitulatif présente les caractéristiques typiques des différents concepts d’entraînement. Les propriétés concrètes varient en fonction de la série, de la taille, du rapport de réduction et de la configuration de montage.

Quels sont les avantages des réducteurs de précision Nabtesco dans les applications hautement dynamiques ?

Les réducteurs de précision Nabtesco permettent des mouvements rapides et précis, même à des vitesses élevées, avec des accélérations rapides, des charges importantes et des changements de charge fréquents. Les réducteurs à arbre se caractérisent par l'absence de jeu, un faible poids, une capacité de couple élevée et une conception compacte. Les réducteurs cycloïdaux, pratiquement sans jeu, offrent une grande rigidité en torsion, une grande robustesse et une bonne résistance aux chocs, l'augmentation du jeu restant extrêmement faible même sur une longue période. Ces deux technologies permettent des temps de cycle courts, des tâches de positionnement précises et répondent à des exigences élevées en matière de fiabilité des processus.

Applications typiques des réducteurs de précision hautement dynamiques :

• robots industriels et cobots
• Systèmes « pick-and-place », de manutention, d’alimentation et d’assemblage
• Machines-outils, en particulier tables rotatives, axes pivotants et têtes d'usinage
• Machines d’emballage
• Axes de positionnement et servo-axes
• Installations de manutention de wafers
• Robotique médicale et appareils médicaux
• Robotique humanoïde

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