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Assemblage des pièces
Liaison Glissière
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Liaison Glissière
Guidage en translation
Liaison glissière Schéma cinématique plan Schéma cinématique
plan
X
Z
Y
Torseur cinématique
de la liaison
Torseur cinématique
de la liaison
{ }( )
( )zyxO
zyxO
Z
Y
,,,11
11
1
,,,21
1
1
N
M
L 0
=→τ{ }( )
( )zyxO
zyxO
V
,,,
1
,,,21
1
1
0 0
0 0
U 0
=
2
CONSTRUCTION DE LA LIAISON GLISSIERE
3
Guidages en translation à contact direct
Surfaces majoritairement
cylindriques
Surfaces majoritairement
prismatiques
pivot glissant
et contact ponctuel
Contacts plans
perpendiculaires
Contacts plans
perpendiculaires
pivot glissant
et contact linéique
(clavettes et cannelures)
Contact plan et
contact linéique
Contact plan et
contact linéique
principales solutions constructives.
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Liaison pivot glissant et un
contact ponctuel déporté
Contact plan et
contact en Vé
Contact plan et
contact en Vé
Deux liaisons pivot glissant
en parallèleContacts
plans inclinés
Contacts
plans inclinés
Surfaces à profils spécifiques
Surfaces à profil "Oméga"Surfaces à profil
polygonal
Surfaces à profil
polygonal
association de deux liaisons pivot-glissantZ
XY
On peut réaliser une liaison glissière par association de deux
liaisons pivot glissant rigoureusement parallèles.
Il faut noter que cette liaison est hyperstatique et donc Pour
avoir un fonctionnement correcte, il faut absolument que les
deux arbres et les deux alésages correspondants soient
parallèles et d'entraxes identiques.
Comme ces conditions géométriques ne sont jamais parfaitement réalisées, c'est les jeux
fonctionnels (ajustements) des liaisons pivot glissant qui corrigeront ces défauts. Lorsqu'une
grande précision de guidage est recherchée, la qualité du parallélisme et des entraxes est très
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grande précision de guidage est recherchée, la qualité du parallélisme et des entraxes est très
grandes, ce qui rend la réalisation délicate et coûteuse.
L'étau à serrage rapide Primafix permet de bloquer une
pièce très rapidement, en un seul mouvement continu.
Le mors mobile coulisse sur deux axes parallèles constituants
une liaison glissière. L'étau est presque entièrement réalisé
en matériaux synthétiques, de manière à limiter son coût. Au
niveau des deux liaisons pivot glissant, ce choix technico
économique se traduit par le glissement de deux paliers en
matière plastique, encastrés dans le corps du mors mobile,
montés "glissant" sur chaque axe métallique.
APPLICATION : ETAU PRIMAFIX
Association d’une liaison pivot-glissant et et ponctuelle
Dans ce cas, la liaison pivot glissant est prépondérante et le
blocage en rotation du 5ème degré de liberté est réalisé par un
contact ponctuel (unilatéral ou bilatéral, selon les cas). Ce contact
ponctuel se fait le long d'une surface parallèle à l'axe de la liaison
pivot glissant (cela peut être une seconde colonne ou tout autre
surface rectiligne et parallèle.
Ce principe permet de réaliser des guidages très précis (selon le
niveau de qualité du guidage de la liaison pivot glissant). Par contre,
le contact ponctuel ne permet pas de transmettre des efforts
importants (limitation des déformation)
Imprimante à jet d'encre comportant
un module de translation des têtes
d'impression (à droite)
Détail de la glissière assurée par
une liaisonpivot glissant entre le
chariot et un axe métallique et l'arrêt
en rotation réalisé par une rainure en
U du chariot coulissant dans un profilé
métallique parallèle à l'axe.
APPLICATION : IMPRIMANTE A JET D’ENCRE
L'association de quatre plans
perpendiculaires formant une forme
prismatique permet de réaliser
simplement un guidage en translation.
Ce principe permet d'encaisser des
efforts importants, surtout lorsque les
surfaces de contact sont importantes.
Par contre, dans ce cas, les frottements
peuvent induire des pertes
énergétiques non négligeables,
Association de deux plans perpendiculaires (liaison bilatérale 4 plans)
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La glissière du rétro projecteur
est de forme prismatique et
réalisée en injection plastique.
Celle du support de perceuse à
colonne de forme hexagonale
avec un coulisseau obtenu
directement par fonderie
d'alumium sous pression.
énergétiques non négligeables,
exigeant une bonne lubrification.
EXEMPLES D’APPLICATION
Association appui plan et contact linéique
Le contact linéique bilatéral est réalisé par l'intermédiaire
d'un axe fixe coulissant dans un alésage (le jeu interne de
cette liaison pivot glissant est important pour réduire la
liaison pivot glissant à un contact linéique).
le serrage de la pièce est produit par la rotation d'une
came excentrée qui prend appui sur un taquet fixe d'un
côté et le mors mobile de l'autre. Dans cette phase,
le taquet est bloqué en position sur l'axe de guidage par
un phénomène de coincement du à son arc-
boutement sur l'axe.
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Le guidage en translation du
mors mobile par rapport à la
semelle et au mors fixe est
réalisé par l'association d'un
appui plan et d'un contact
linéique bilatéral.
La surface de l'appui plan est
limitée à deux surfaces
latérales, distantes pour
garantir une bonne stabilité du
mors mobile.
APPLICATION : étau à serrage rapide
Dans ce cas, on associe un appui plan
classique et deux appuis plan formant un
Vé et garantissant un contact surfacique
bilatéral assurant la trajectoire rectiligne.
Cette solution a été longtemps retenu
dans les guidages en translation des
chariots mobiles de machines outils, car
il allie la précision et la résistance aux
efforts mais sa réalisation doit être très
Association de deux appuis plans formant un vé et un appui plan
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efforts mais sa réalisation doit être très
précise et reste coûteuse.
APPLICATION : étau à serrage rapide
Cette solution qui associe un contact
en Vé à un appui-plan est présente
sur le guidage en translation de la
contre-pointe de tour parallèle
L'association de contacts plans
inclinés les uns par rapport aux
autres permet de réaliser
une liaison bilatérale sans
augmenter le nombre de plans
utiles (3 plans suffisent au lieu
de 4 dans une liaison
prismatique).
Par contre, la réalisation des
formes doit être très précise et
coûte cher, ce qui limite
l'utilisation de ce principe.
Association de deux appuis plans formant un vé et un appui plan
Dans certains guidages, on réalise dans un
matériau antifriction des patins aux formes
spécifiques. L'exemple ci-dessus présente un patin
usiné en "Téflon" réalisant la partie femelle d'une
queue d'aronde. L'élasticité du matériau permet
de prévoir un réglage des jeux internes par
déformation d'une partie du patin.
APPLICATION : GUIDAGE DES CHARIOTS DE MACHINES OULTILS
Les machines outils et de les dispositifs annexes associés
(mesurage, ablocage des pièces) utilisent des guidages
en translation de ce type pour leur précision.
Pour ajuster et réduire au mieux les jeux fonctionnels et
rattraper l'usure inévitable dans la liaison, on intercalle,
sur l'un des cotés de la queue d'aronde, une cale de
réglage ajustée ou très légèrement pentue. Dans ce
dernier cas, un petit déplacement longitudinal de cette
cale permet de rattraper les jeux internes. On voit, sur la
photographie de détail, la vis à tête ronde servant à
déplacer la cale pentue.
Ce type de liaison glissière est réalisé à partir d'un rail au
profil particulier, souvent métallique, sur lequel coulisse une
pièce comportant un profil complémentaire. Les surfaces de
contact étant importantes, le coulisseau est souvent réalisé
dans un matériau synthétique de faible coefficient de
frottement.
La précision de ce type de guidage n'est pas très grande et sa
résistance aux efforts faible.
Dans certains cas, le rail peut ne pas être rectiligne et être
incurvé selon un rayon de courbure important.
Profil OMEGA
APPLICATION : LEVE VITRE AUTOMOBILEAPPLICATION : LEVE VITRE AUTOMOBILE
Le lève vitre électrique présenté
permet de monter et de descendre la
vitre avant d'une automobile.
Compte tenu des formes particulières
de la porte et de la glace, le
mouvement de translation à obtenir
n'est pas rectiligne.
Pour obtenir cette trajectoire
particulière, une pièce en matière
pratique lié à la glace coulisse le long
d'un profilé métallique galbé.
On réalise une liaison glissière en associant deux surfaces
complémentaires réalisées selon un profil associant des courbes
continues. Ce type de profil est appelé "polygone" et peut être
globalement triangulaire (profil à 3 lobes) ou carré (profil à 4
lobes).
L'avantage de cette solution est que l'arrêt en rotation d'une pièce
par rapport à l'autre est obtenu directement, de par le profil des
surfaces complémentaires.
L'inconvénient se situe au niveau de la réalisation des surfaces. On
les usine sur des machines spéciales multiaxes , pilotées par
commande numérique, capables de maîtriser des mouvements de
coupe complexes et simultanés (à la différence d'un tour CN, l'outil
et la pièce tournent selon des cinématiques particulières et c'est la
Profil POLYGONAL
et la pièce tournent selon des cinématiques particulières et c'est la
composition de ces deux mouvements qui génère la surface
polygone attendue).
APPLICATION : LEVE VITRE AUTOMOBILE Profils polygonaux
à 3 lobes, extérieurs
et intérieurs
Profils polygonaux
à 4 lobes extérieurs
Arbre de transmission comportant des cannelures
normalisées d'un coté et un profil polygonal 3 lobes
de l'autre, montrant la capacité de résistance en
torsion du profil polygonal pour un même couple
transmis.
Ce type de liaison glissière est réalisé à partir d'un rail au
profil particulier, souvent métallique, sur lequel coulisse une
pièce comportant un profil complémentaire. Les surfaces de
contact étant importantes, le coulisseau est souvent réalisé
dans un matériau synthétique de faible coefficient de
frottement.
La précision de ce type de guidage n'est pas très grande et sa
résistance aux efforts faible.
Dans certains cas, le rail peut ne pas être rectiligne et être
incurvé selon un rayon de courbure important.
PROFIL OMEGA
APPLICATION : LEVE VITRE AUTOMOBILEAPPLICATION : LEVE VITRE AUTOMOBILE
Le lève vitre électrique présenté
permet de monter et de descendre la
vitre avant d'une automobile.
Compte tenu des formes particulières
de la porte et de la glace, le
mouvement de translation à obtenir
n'est pas rectiligne.
Pour obtenir cette trajectoire
particulière, une pièce en matière
pratique lié à la glace coulisse le long
d'un profilé métallique galbé.
Les rainures de clavetage longitudinales taillées dans un arbre
peuvent être débouchant es des deux côtés, d'un seul côté ou non
débouchant . Leur forme est presque toujours dépendante de leur
procédé d'obtention. Lorsqu'elles sont usinées par fraisage,
l'extrémité non débouchant a toujours la forme de la fraise utilisée.
Les rainures de clavetage longitudinales taillées dans un alésage
peuvent être débouchantes des deux côtés, d'un seul côté mais
jamais non débouchantes. Contrairement aux rainures extérieures
des arbres, les rainures intérieures des alésages ne peuvent pas être
fraisées faute d'une accessibilité suffisante. Les procédés les plus
utilisés sont le mortaisage et le brochage. Ce procédé exige de
prévoir une évacuation du copeau qui se forme durant l'usinage, ce
qui peut être réalisé par un trou ou une rainure.
GUIDAGE EN TRANSLATION PAR CLAVETTES
APPLICATION : GUIDAGE EN TRANSLATION DU FLASQUE MOBILE DU VARIATEUR DE VITESSE A COURROIE
Le variateur à courroie permet la
variation continue de la vitesse de
rotation en faisant varier le rayon de
l’une de ces deux poulies appelée
poulie extensible. le guidage en
translation du flasque mobile par
rapport à l’arbre est réalisé au moyen
d’une clavette comme le montre
l’animation.
Flasque
mobile
Il existe plusieurs types de cannelures, classées selon le profil des
dents :
Les cannelures à flancs parallèles
Les cannelures à profil en développante de cercle (identique aux
engrenages)
Les cannelures à profil droits
Le choix d'un profil se fait essentiellement selon le niveau de
précision du guidage recherché et selon les efforts à transmettre.
GUIDAGE EN TRANSLATION PAR CANNELLUTRES
APPLICATION : POMPE PHP
La pompe hydraulique PHP 15 possède un arbre d'entréeLa pompe hydraulique PHP 15 possède un arbre d'entrée
indépendant comportant deux types de cannelures :
des cannelures extérieures, destinées à l'accouplement avec
le moteur et participant à la réalisation d'une liaison
encastrement par l'ajout d'une goupille radiale arrêtant le
dernier mouvement laissé libre par les cannelures;
des cannelures intérieures, destinées à recevoir le pignon
moteur de la pompe et permettant son entraînement en
rotation tout en laissant une possibilité de translation
limitant l'usure du pignon et facilitant le bon
fonctionnement.
Le couple à transmettre est moyen (30 mdaN maximum) et
le niveau de précision n'étant pas extrêmement élevé, des
cannelures droites à flancs parallèles ajustées suffisent.
L'interposition d'aiguilles relève de la même logique que
celle employée dans la construction de cages à aiguilles
pour guidages en rotation, les aiguilles supportant des
charges importantes pour un encombrement réduit.
Contrairement aux chariots à recirculation d'éléments
roulants, il n'est pas possible d'envisager cette solution
avec des aiguilles (la circulation d'éléments très larges
induit des risques de coincement dans le chemin de
roulement).
L'interposition d'aiguilles est réalisée par des patins
intégrant plusieurs éléments roulants séparés. Ces patins
peuvent être simplement plats ou intégrer des plans
inclinés en forme de Vé pour réaliser une glissière.
LIAISON GLISSIERE PAR PATINS A AIGUILLEScage
élément
roulant
rails
plaquette
d’arrêt
Elément standard
de guidage par
rouleaux en Vé. Le
constructeur a
prévu les deux rails
complémentaires
en acier traité qu'il
faut assembler sur
la structure par des
vis latérales.
Le réglage du jeu interne entre les rails et
les aiguilles détermine la qualité et la
rigidité du guidage. Il peut être réglé par un
système de câle pentée qu'il suffit de régler
en translation pour que le rail inférieur
s'éloigne ou se rapproche du rail supérieur.
l est possible de réaliser des guidages
mixtes associant des patins à aiguille en
vé et à plat avec des patins à rouleaux.
Voir exemple ci contre (documentation
INA)
APPLICATION : CENTRE D’USINAGE
L'interposition de rouleaux cylindriques dans une
liaison glissière ne peut se faire que sur des portées
rectilignes associées selon des plans perpendiculaires
ou inclinés, dans une logique de guidage prismatique .
Comme pour les billes, il est nécessaire d'organiser une
circulation des rouleaux au fur et à mesure de leur
déplacement sur le rail. Cette recirculation induit la
création d'un chemin spécifique réalisé dans le
coulisseau, ce qui complique sa fabrication et
augmente les coûts. Cette solution est donc réservée
aux cas de charges importantes, ne pouvant pas être
traitées par des glissières à billes. Chaque glissière à
rouleaux doit être lubrifiée pour assurer un
fonctionnement correct.
LIAISON GLISSIERE PAR ROULEMENTS
fonctionnement correct.
APPLICATION : CENTRE D’USINAGE
Dans ce type de réalisation, les charges à
supporter sont très importantes et la précision
doit être très élevée.
Les techniciens sont donc amenés à anticiper le
rattrapage des jeux internes dans les
constituants ainsi que les déformations
élastiques des matériaux dues à ces efforts. La
solution consiste à "pré-charger" les éléments
roulants des chariots à rouleaux dans des
directions opposées à celles des efforts. En
fonctionnement, les charges exercées
annuleront les pré-déformations créées par les
précharges et conduit à un fonctionnement avec
un minimum de jeu et de déformations.
Le guidage en translation de
la tête de ce centre d'usinage
est réalisé par deux rails de
guidage parallèles
supportant des chariots à
rouleaux.
Les glissières à galet utilisent un principe
très ancien, celui de la roue, 4 galets
roulant sur 2 rails parallèles.
Pour limiter le mouvement recherché à
une seule translation, le profil de chaque
galet est complémentaire de celui des rails
(soit en Vé, ce qui induit 2 contacts
ponctuels par galet, soit en arc de cercle,
ce qui amène un contact linéique ,
résistant mieux aux efforts).
Ce principe est très utilisé dans des
mécanismes à translation où les efforts
sont limités et où l'encombrement n'est
pas une priorité. Par contre, les vitesses
LIAISON GLISSIERE PAR GALETS
pas une priorité. Par contre, les vitesses
atteintes peuvent être très importantes
APPLICATION : GLISSIERES DE LA TABLE DE DESSIN
Dans le chariot longitudinal d'une table de dessin les galets de roulement sont en matériau synthétique à bas coefficient de
frottement (Polyéthylène basse densité). Ce type de glissière est peu sollicitée au niveau des efforts. Par contre, elle doit
rester très souple, silencieuse et ne pas offrir de résistance au roulement. Le chariot est équipé de 4 galets dont le profil
s'engage dans des rainures complémentaires du rail de guidage.
AUTRES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES
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