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Positionnements manuels de base
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| Fonction de base et spécifications |
Une platine a pour fonction de guider un déplacement dans un sens donné. Pour une platine de translation, le déplacement désiré se fait le long d’une ligne droite idéale. Tout mouvement dans un sens prédéfini contribue à créer un écart par rapport à la trajectoire ou à la position idéale. Parmi les autres causes d’écart, on peut citer les forces exercées par les charges. Comme il n’existe ni machines outils, ni matériaux parfaits, la conception et la construction d’une platine parfaite restent du domaine de l'utopie. Il va sans dire que les systèmes de positionnement à hautes performances sont naturellement complexes et l’ignorance d’un détail apparemment mineur, tant au niveau de la conception que de l’application, peut entraîner des résultats indésirables. Il convient donc de passer en revue de manière approfondie l’utilisation prévue d’un produit et d’en mesurer les performances.
Nota: Sauf indications contraires, les données de performances présentées dans ce catalogue sont fournies par axe et ne concernent pas les performances des montages composés de plusieurs platines. Pour les applications de montages multi-axes, veuillez consulter notre service commercial.
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| Système de coordonnées et convention de signe |
Tout déplacement dans l’espace peut être défini dans un système à six degrés de liberté: trois linéaires, sur les axes x, y et z, ainsi quet trois rotatifs autour de ces mêmes axes (figure 1). Tous les mouvements décrits ici font appel à une convention de système de coordonnées suivant la main droite. Le produit complémentaire des axes +X et +Y (l'index et le majeur) est l'axe +Z (le pouce). Si le pouce de la main droite pointe dans la direction positive de l'axe, les doigts s'envelopperont autour de l'axe dans la direction positive de la rotation de l'axe. On peut donc dire que tout mouvement est composé de translations le long des axes de coordonnées et/ou de rotations autour de ces mêmes axes. En règle générale, les axes X et Y sont horizontaux (le sens de la course de la première platine ou de la platine du bas étant aligné sur l’axe X) et l’axe Z est vertical.
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Figure 1: Système de coordonnées montrant six degrés de liberté.
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| Erreur de guidage linéaire d’une platine de translation |
L'erreur de guidage linéaire est la partie linéaire (par opposition à angulaire) d’un écart par rapport à l’axe. C’est l’écart par rapport au mouvement en ligne droite idéal, il comprend deux composantes orthogonales. Selon les normes ISO 230 et ASME B5.57, l’erreur de guidage linéaire est défini par rapport à la rectitude ou au manque de rectitude. Toutefois, dans l’industrie du positionnement, elle est définie par rapport à la planéité et à la rectitude selon les définitions ci-dessous.
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Planéité
Dans la figure 2, le mouvement linéaire idéal est représenté sur l’axe X. L’écart de planéité est le mouvement le long de l’axe Z.
Rectitude
Dans la figure 2, le mouvement linéaire idéal est représenté sur l’axe X. L’écart de rectitude est le mouvement le long de l’axe Y.
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Figure 2: Ecarts par rapport à l’axe d’une platine de translation.
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| Inclinaison ou basculement d'une platine de translation |
Déviation angulaire entre un mouvement en ligne droite idéal et le mouvement réel mesuré, l’inclinaison ou le basculement comportent trois composantes orthogonales couramment appelées lacet, tangage et roulis (figure 3). Ce peut être la combinaison complexe de ces trois composantes.
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Figure 3: Roulis, tangage et lacet sont définis par rapport au sens de la course.
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| Erreur croisée |
Dans les systèmes multi-axes, ce terme désigne un changement sur un axe résultant d’une action sur un autre axe.
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| Erreur Abbe |
L'erreur Abbé est l'erreur de déviation linéaire générée par l’inclinaison d’un point de mesure excentré (figure 4). Ce type d’erreur devient particulièrement gênant quand le point à mesurer est relativement loin de l’axe de mouvement. Cette erreur est de l’ordre de 0,02 mm par 20 mm de décalage par micro-radian.
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Figure 4: Erreur d’Abbé due à une mesure sur un point excentré. Remarquez le basculement de la platine.
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| Concentricité et voilage d'un plateau tournant |
La concentricité est l'écart radial (perpendiculaire à l’axe de rotation) du centre de rotation par rapport à sa position médiane lorsque le plateau effectue un tour complet (figure 5). Un plateau parfaitement centré avec des guidages parfaits n’aurait aucune excentration. Le voilage est l'inclinaison, sur un tour, de l’axe de rotation par rapport à l’axe idéal (figure 5). Il se manifeste principalement par une inclinaison cyclique de la surface de rotation ou du chariot d’une platine et peut produire une erreur d'Abbé. Tout comme la concentricité, il résulte généralement de l’imperfection des guidages.
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Figure 5: Écarts par rapport à l’axe d’un plateau tournant.
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| Erreur de lacet et de tangage |
Le défaut d’alignement entre l’axe idéal et l’axe de déplacement réel produit une erreur de lacet et de tangage. Celle-ci dépend directement de l’angle formé entre ces deux axes (figure 6). Cette erreur disparaît lorsque l’axe idéal et l’axe de déplacement sont parallèles.
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Figure 6: Erreur de lacet et de tangage due à un défaut d’alignement de la règle de mesure sur l’axe de mouvement.
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| Jeu |
Le jeu est un mouvement incontrôlé dû à la liberté de mouvement des pièces mécaniques. le jeu contribue à l'erreur de réversibilité (hystérésis).
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| Frottement |
Le frottement est la résistance au déplacement exercée par les surfaces en contact. Les éléments favorisant le frottement sont notamment une mauvaise lubrification, l'usure du système ou la viscosité du lubrifiant.
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| Frottement statique |
Le frottement statique est le frottement que doit surmonter la platine pour mettre en mouvement un corps au repos. Comme le frottement statique est généralement supérieur au frottement en cours de mouvement, la force à appliquer pour initialiser le mouvement est supérieure à celle nécessaire pour entretenir ce mouvement.
De ce fait, lorsque cette force de démarrage est appliquée, le corps se met en mouvement avec un "à-coup" qui provoque un dépassement de position ou de vitesse. Les concepteurs de platines ont pour objectif d’obtenir un frottement statique aussi proche que possible du frottement dynamique afin de réduire la résistance correspondante. L’une des fonctions des électroniques de contrôle est de mettre en oeuvre des algorithmes capables de réduire l’impact du frottement statique en effectuant rapidement les corrections nécessaires à un profil de mouvement donné.
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| Stabilité de position |
La stabilité de position est la capacité de conserver une position sur une course spécifiée pendant un certain temps. L’écart par rapport à une position stable est également appelé dérive. Cette dérive est aussi favorisée par l’usure des pièces, les vibrations, la migration du lubrifiant et les variations thermiques.
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| Capacité de charge |
La capacité de charge est la force admissible maximale que l’on peut appliquer à une platine, dans un sens spécifié, sans dépasser ses caractéristiques techniques propres. La force maximale comprend des forces statiques (masse x gravité) et des forces dynamiques (masse x accélération). Les forces dynamiques doivent inclure toutes les forces externes, telles que les vibrations, qui agissent sur la platine. L’accélération accumulée qu’une platine peut transmettre à une masse est limitée à l’accélération qu’elle peut générer sans dépasser sa capacité de charge. Pour les platines de rotation, le couple (produit de l'accélération angulaire et du moment d’inertie) est synonyme de force. Le couple de rotation sur les platines de translation linéaire est également un facteur important lorsqu’il s’agit d’accélérer des charges en porte-à-faux. Sauf indications contraires, les capacités de charge spécifiées dans ce catalogue concernent la charge normale centrée (figure 7).
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Figure 7: Les spécifications de capacité de charge sont centrées et perpendiculaires à l’axe de guidage.
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Capacité de charge normale centrée
Pour les platines linéaires, il s’agit de la charge maximale que peut supporter la platine, le centre de la masse étant placé au centre du chariot, perpendiculairement à l’axe de mouvement et à la surface du chariot (figure 7). Pour les platines de rotation, c’est la charge maximale que le plateau peut entraîner autour de son axe de rotation. Par ailleurs, le moment d’inertie en rotation ne doit pas dépasser les limites spécifiées pour la platine de rotation.
Capacité de charge transversale
Aussi appelée capacité de charge latérale, c’est la charge maximale que l’on peut appliquer perpendiculairement à l’axe de mouvement sur la surface du chariot (figure 7). Elle est généralement inférieure à la capacité de charge normale.
Capacité de charge dans l’axe
Charge maximale directe dans l’axe du mécanisme d’entraînement (figure 7). Pour les platines linéaires montées en vertical, la capacité de charge spécifiée est généralement limitée par la capacité de charge axiale. Toutefois, lorsqu’une platine est montée en vertical, il faut aussi tenir compte de la charge en porte-à-faux.
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| Réduction de la capacité de charge en porte-à-faux |
Utilisez les équations et paramètres indiqués dans le catalogue pour les spécifications des platines. Pour toutes applications avec des charges élevées, veuillez contacter notre service commercial.
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