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Unités de positionnement manuelles : précision pour les petits espaces
Les unités de positionnement jouent un rôle central en mécanique et sont essentielles pour les concepteurs dans de nombreuses applications différentes. Dans cet article, nous examinerons le fonctionnement des unités de positionnement, leurs différents types et leurs applications.
Que sont les unités de positionnement manuelles ?
Une unité de positionnement, une table de positionnement ou une table de réglage est un composant qui permet de mettre une pièce à usiner ou un outil dans une position spécifique. La table de positionnement peut être alignée horizontalement ou verticalement et est généralement montée avec son corps principal sur une plaque de base stable. La position de la table mobile peut être modifiée en tournant une manivelle ou en ajustant une vis de réglage. Alternativement, la position peut être ajustée via une tige avec filetage extérieur ou un entraînement à vis.
La fonction principale des unités de positionnement est d’effectuer un mouvement précis des pièces à usiner ou des outils dans une direction spécifique ou autour d’un axe. Ici, divers systèmes de guidage sont utilisés, grâce auxquels un mouvement linéaire est réalisé dans une direction spécifique ou un mouvement rotatif précis autour d’un axe.
Les systèmes multiaxes combinent plusieurs types de mouvements pour réaliser des séquences de mouvement plus complexes. Selon la conception de l’unité de positionnement, la haute précision, la faible hauteur de construction ou de grandes longueurs de course peuvent être au cœur de la conception.
Types d’unités de positionnement
Il existe de nombreux types d’unités de positionnement qui conviennent à diverses applications. Les types les plus courants sont énumérés ci-dessous, avec leurs propriétés respectives. Les unités de positionnement sont des unités mécaniques dotées de guides, de mécanismes d’entraînement et d’agrafes.
Les tables de réglage se composent d’un corps de base, qui est fixé à une surface au sein du système mécanique, et d’une table mobile sur laquelle des pièces à usiner ou des outils peuvent être fixés. Au moyen d’un mécanisme d’ajustement, la table mobile est déplacée par rapport au corps de base de manière linéaire ou rotative. En combinant des tables de positionnement avec différents axes linéaires et rotatifs, des processus de positionnement et d’ajustement tridimensionnels le long des axes X, Y et Z ainsi que des mouvements rotatifs avec un haut degré de précision peuvent être réalisés.
Tables linéaires
Les tables linéaires représentent le type de positionnement le plus simple et le plus couramment utilisé. La table mobile se déplace le long d’un axe fixe pendant le mouvement linéaire. La position de la table est déterminée à l’aide d’une vis de réglage.
Tables de rotation
Avec les tables de rotation, la partie mobile de la table de positionnement est tournée par rapport au corps de base afin de permettre une rotation de la pièce à usiner ou de l’outil qui y est fixé. Un réglage angulaire allant jusqu’à 0,5° peut être effectué.
Tables goniométriques
Les tables goniométriques ont une surface de contact en arc entre le corps principal et la partie mobile de la table de positionnement. Ainsi, la rotation de la pièce à usiner montée sur la table de réglage est rendue possible par un axe qui se situe au-dessus de l’unité de positionnement. En raison du déplacement de l’axe rotatif, le rayon de mouvement de la table goniométrique couvre seulement un petit éventail d’angles, mais des processus d’ajustement très précis allant jusqu’à des différences angulaires de 0,1° peuvent être réalisés en conséquence.
Comment la position des unités de positionnement est-elle définie et fixée ?
Lors de la sélection du système de gestion approprié, les exigences résultant de l’application planifiée doivent être prises en compte en détail. En plus de la capacité de charge et des tolérances concernant la rectitude, l’inclinaison et le parallélisme, les caractéristiques des systèmes de guidage, de positionnement et de serrage doivent faire l’objet d’un test plus précis.
Systèmes de guidage
Différents profils de guidage linéaire peuvent être utilisés en fonction des exigences en matière de fonctionnement sans heurts, de précision, de capacité de charge et de vitesse lors du guidage des tables mobiles. Les profils de guidage linéaire les plus courants comprennent les guides de la queue d’aronde, les guides à rouleaux croisés et les guides à billes.
| Guide de rail en queue d’aronde | Guides à rouleaux croisés | Guides à billes | |
|---|---|---|---|
| Structure | Une rainure ou un profil trapézoïdal coulissant facilite le guide. | Les rouleaux cylindriques fermés sont positionnés alternativement dans le sens transversal et se trouvent entre deux rails de rainure. Le mouvement du rouleau a un effet sur les bonnes qualités du guide. | Les boules en acier circulent dans des rainures en forme d’arc gothique, incorporées dans les profilés de la table. Le mouvement du rouleau a un effet sur les bonnes qualités du guide. |
| Droiture | Standard : 50 μ Haute précision : 30 μ |
Standard : 50 μ Haute précision : 3 μ |
Haute précision : 1 μ Boîtes de vitesses du moteur |
Mécanismes de contrôle
Il existe différents mécanismes de contrôle disponibles pour ajuster la position des types de systèmes de guidage respectifs sur les tables de réglage. Le choix du mécanisme de contrôle a un impact direct sur la précision et la distance de déplacement qui peuvent être obtenues en tournant la vis de réglage.
| avec entraînement par pignon | Vis de réglage | Vis de réglage | Vis du micromètre | Vis du micromètre (ajustement grossier/fin) | Vis micrométrique numérique | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mécanisme du guide | Guide en queue d’aronde | Guide en queue d’aronde | Rouleau croisé/Guidage linéaire à billes | Rouleau croisé/Guidage linéaire à billes | Rouleau croisé/Guidage linéaire à billes | Rouleau croisé/Guidage linéaire à billes |
| Déplacement par tour | 17 à 20 mm | 0.5 à 10 mm | 0.5 à 1 mm | 0.5 mm. | 0.025 à 0.5 mm | 0.5 mm. |
| Convient pour une alimentation rapide | ✓ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
| Convient pour une alimentation fine | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Convient pour un positionnement précis | ❌ | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Caractéristiques spéciales | Distance de pas de vis librement sélectionnable | Moins cher que la vis du micromètre | Positionnement de précision par incréments de 0.01 mm | Positionnement de précision par incréments de 0.5 μ Permet une alimentation plus fine que les vis de micromètre conventionnelles |
Positionnement de précision par incréments de 0.1 μ Avec affichage numérique Permet une alimentation plus fine que les vis de micromètre conventionnelles |
Mécanismes de détection
Les unités de positionnement sont fixées à l’aide de vis, de verrouillages ou de pinces à levier. Alors que les vis et les verrouillages empêchent le mouvement de la table par une connexion entre le corps principal et la table mobile, les pinces à levier fixent le mécanisme de contrôle lui-même.
| Dispositif de serrage standard | Serrure d’écriture | Pince opposée | Pince fendue | Pince de levage | |
|---|---|---|---|---|---|
| Propriétés | La plaque de serrage est appuyée latéralement contre la table par une vis de serrage. Il s’agit de la solution standard rentable. | La table est rendue immobile en verrouillant un disque. La surface de la table demeure intacte. Les changements de position sont bloqués. | Sur le côté opposé de la vis du micromètre, le porte-objet est fixé à l’aide d’une vis. Pour une meilleure résistance aux vibrations et une puissance de maintien encore plus élevée, la vis est fixée à l’aide d’un écrou. | L’arbre de la poignée d’ajustement est serré directement. Par rapport à la conception classique, cette solution permet d’obtenir une force de rétention plus importante. | L’effet de serrage final de la vis de serrage est obtenu grâce à un levier de fonctionnement facile à actionner. |
Applications des unités de positionnement
Les applications des unités de positionnement sont diverses et existent partout où des pièces à usiner ou des outils doivent être alignés avec précision. Voici quelques exemples d’utilisation des unités de positionnement :
- Positionnement des capteurs pour détecter les erreurs lors de l’étiquetage
- Positionnement des instruments pour les tests de fuite sur des bouteilles ou d’autres conteneurs
- Positionnement des capteurs de température
- Positionnement des rouleaux pour l’application d’adhésif sur une pièce à usiner
Facteurs à considérer dans la sélection et l’intégration des unités de positionnement
Certains facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection et de l’intégration des unités de positionnement. Il s’agit des facteurs suivants :
- Précision : La précision d’une unité de positionnement est un facteur déterminant dans le choix. Selon l’application, les unités de positionnement peuvent être positionnées avec une précision faible, moyenne ou élevée.
- Déplacement : La distance de déplacement d’une unité de positionnement décrit l’amplitude de mouvement qui peut être parcourue par l’unité de positionnement.
- Capacité de charge : La capacité de charge indique la charge (mesurée en Newtons) que l’unité de positionnement peut supporter. Selon l’application, des unités de positionnement avec une haute rigidité peuvent également être utilisées, ce qui les rend particulièrement adaptées aux charges dont le centre de gravité n’est situé pas au milieu de la table.
- Compatibilité : La compatibilité d’une unité de positionnement avec d’autres composants est un facteur important. Il convient donc de prêter attention à la taille du motif de perçage, au poids et aux matériaux utilisés.
- Environnement : L’environnement d’application détermine, par exemple, les exigences concernant le type de protection ou la résistance à la température qui s’appliquent à l’unité de positionnement.
