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Les bases du mouvement : comment définir le roulis, le tangage et le lacet pour les systèmes linéaires

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Y compris les robots cartésiens, les systèmes à portique et les tables XY.

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Les guides et systèmes linéaires sont généralement soumis 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 tente de tourner.

Pour définir le roulis, le tangage et le lacet dans les systèmes linéaires, nous devons d'abord établir les trois axes primaires : 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 deux 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 de l'axe X positif, puis enroulez-le dans la direction de l'axe Y positif, et le pouce indiquera l'axe Z positif)

Le roulis, le tangage et le lacet sont des forces de rotation, ou moments, autour des axes X, Y et Z. Tout comme les forces linéaires pures, ces forces de moment doivent être prises en compte pour calculer la durée de vie des roulements ou déterminer l'aptitude d'un système linéaire à supporter des charges statiques.

Roulez : Un moment de roulis est une force qui tente de faire tourner un système autour de son axe X, d'un côté à l'autre. Un bon exemple de roulis est l'inclinaison d'un avion.

L'emplacement : Un moment de tangage tente de faire tourner un système autour de son axe Y, d'avant en arrière. Pour imaginer le tangage, pensez au nez d'un avion qui pointe 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 une maquette d'avion suspendue à une corde. Si le vent souffle juste comme il faut, les ailes et le nez de l'avion resteront à l'horizontale (pas de roulis ni de 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 charge de bord.

Comment contrecarrer les moments de roulis, de tangage et de lacet

Les guides et systèmes linéaires ont des capacités plus élevées pour les forces linéaires pures que pour les forces de moment, de sorte que la résolution des forces de moment en forces linéaires peut considérablement augmenter la durée de vie des roulements et réduire la déflexion. 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 permet de convertir les forces de moment de roulis en charges pures de descente et de décollage sur chaque palier.

De même, l'utilisation de deux roulements sur un guide peut éliminer les forces de moment de tangage, les convertissant en pures charges de descente et de 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 sur chaque roulement.