Guide d'installation du module linéaire à crémaillère

Une installation correcte est essentielle pour obtenir la vitesse, la précision de positionnement, la capacité de charge et la durée de vie attendues d'une crémaillère.module linéaire. Contrairement à un axe à vis à billes court, un axe linéaire entraîné par crémaillère peut utiliser plusieurs segments de crémaillère pour obtenir une longue course. La surface de montage, le guidage linéaire, les joints de crémaillère, l'engrènement du pignon et l'alignement de la boîte de vitesses doivent donc être réglés comme un système de transmission complet.

Ce guide explique les principales procédures d'installation d'un module linéaire à crémaillère, y compris la préparation de la surface de montage, l'alignement des guides, l'installation des segments de crémaillère, le réglage des joints de crémaillère, l'engrènement des pignons, le réglage du jeu, la lubrification, la configuration des capteurs et la mise en service.

1. Préparation avant l'installation

Avant d'assembler le module linéaire, confirmez les dessins d'installation, les spécifications de la crémaillère, les paramètres du pignon, le rapport de boîte de vitesses, le modèle de moteur et la course requise. Différents modules de crémaillère, profils de dents et niveaux de précision nécessitent différentes conditions de montage et d'engrènement.

Préparez les outils et équipements d’inspection suivants :

• Niveau de précision
• Comparateur à cadran et base magnétique
• Référence de règle ou d'alignement
• Jauges d'épaisseur
• Clé dynamométrique
• Pied à coulisse ou micromètre
• Outil d'alignement des joints de rack ou section de rack correspondante
• Lubrifiants et outils de lubrification recommandés
• Composé frein-filet spécifié pour les fixations
• Chiffons de nettoyage et produit de nettoyage non corrosif

Inspectez les dents de la crémaillère, le pignon, les rails de guidage, le chariot, la bride de la boîte de vitesses et les trous de montage avant l'installation. Les composants présentant des bosses, des bavures, de la corrosion, des dents endommagées ou une déformation anormale ne doivent pas être installés.

2. Préparation de la surface de montage

La base d'installation affecte directement la rectitude, la rigidité et la précision de fonctionnement de l'axe de la crémaillère. La surface de montage doit être suffisamment rigide pour supporter le module, la charge utile et les forces dynamiques générées lors de l'accélération et de la décélération.

Avant de monter le module :

1. Éliminez l'huile, la poussière, les copeaux métalliques, les résidus de peinture et les bavures de la surface de montage.
2. Vérifier la planéité et la rectitude de la base selon le plan de l'équipement.
3. Confirmez que les épaulements de positionnement et les bords de référence sont propres et intacts.
4. Inspectez les trous filetés et les trous de positionnement pour déceler toute erreur dimensionnelle ou d'usinage.
5. Assurez-vous que la structure de base ne se déforme pas lorsque les boulons de montage sont serrés.

N'utilisez pas les boulons de montage pour forcer un module déformé contre une surface inégale. Cela peut tordre les rails de guidage, augmenter la résistance du chariot et provoquer un engrènement irrégulier des engrenages.

3. Installation et alignement du guide linéaire

Le guidage linéaire détermine la direction de déplacement du chariot et doit normalement être aligné avant que le rack ne soit définitivement positionné. Le rack doit rester parallèle au chemin de déplacement réel du chariot plutôt que seulement parallèle au bord de la base de la machine.

Placez le rail de guidage ou la base complète du module sur la surface de montage et serrez légèrement les boulons. Utilisez l'épaulement de référence, la règle ou le comparateur à cadran pour aligner le guide principal. Serrez les boulons progressivement de l'extrémité de référence vers l'extrémité opposée.

Pour les systèmes utilisant deux rails de guidage parallèles, installez d'abord le rail de référence. Déplacez ensuite le chariot sur toute la course tout en ajustant le rail secondaire. Le chariot doit se déplacer en douceur, sans grippage, sans résistance locale ou variation anormale de précharge.

Après l'alignement, serrez toutes les fixations du guide et de la base au couple spécifié. Revérifiez la rectitude et la résistance au roulement car le serrage peut légèrement modifier l'alignement.

4. Installation du premier segment de rack

Le premier segment de rack établit la référence pour tous les segments suivants. Positionnez-le contre la surface de positionnement conçue et confirmez la direction correcte des dents, la hauteur d'installation et la distance par rapport au guide linéaire.

Serrez d'abord les vis du rack juste assez pour maintenir le segment en place. Utilisez un comparateur à cadran ou un outil de référence approprié pour vérifier que la crémaillère est parallèle au mouvement du guide. Déplacez le chariot ou le dispositif de mesure le long du rack et observez la variation sur toute la longueur.

Une fois la position du support confirmée, serrez les fixations progressivement et uniformément. Si la conception comprend des goupilles de positionnement, installez-les uniquement après que le rack ait été aligné avec précision et que la position finale ait été vérifiée.

5. Alignement des segments de rack

Les modules de crémaillère à longue course utilisent généralement plusieurs segments de crémaillère connectés bout à bout. L'assemblage entre deux segments doit conserver le pas de dent correct. Un joint trop étroit, trop large ou décalé verticalement peut produire des chocs, du bruit, des vibrations et des erreurs de positionnement à chaque passage du pignon dessus.

Une méthode d'alignement courante consiste à utiliser une courte section de support assortie placée à l'envers sur le joint. Ses dents s'engagent dans les deux segments de crémaillère installés et aident à maintenir le pas correct des dents pendant le réglage.

La procédure de base est la suivante :

1. Fixez le premier segment de rack comme référence.
2. Positionnez le segment suivant à proximité du segment de référence sans le serrer complètement.
3. Placez la section de crémaillère correspondante sur le joint de manière à ce qu'elle engage les deux segments.
4. Ajustez le deuxième segment jusqu'à ce que la section de rack temporaire soit bien en place sans basculer.
5. Vérifiez la hauteur verticale et l’alignement latéral au niveau du joint.
6. Serrez progressivement le deuxième segment de crémaillère tout en gardant l'outil d'articulation engagé.
7. Retirez l'outil de joint et inspectez manuellement la transition entre les deux segments.

Répétez le processus pour chaque segment de rack supplémentaire. Ne présumez pas que le bord de la base de la machine peut à lui seul maintenir la précision du pas des dents sur tous les joints de crémaillère.

6. Ajustement des joints de crémaillère

Une fois les segments de rack installés, inspectez chaque joint individuellement. La transition dentaire doit être douce et le pignon doit traverser l’articulation sans choc ni résistance soudaine.

Vérifiez les conditions suivantes :

• Les deux segments de rack se trouvent à la même hauteur de montage.
• Le pas des dents reste continu à travers l’articulation.
• Il n'y a pas de décalage latéral entre les segments adjacents.
• Les extrémités du rack ne se touchent pas de manière à provoquer des problèmes de dilatation thermique.
• Les vis de montage ne désalignent aucun des segments du rack.

Faites rouler lentement un pignon d'essai sur chaque joint ou déplacez le chariot manuellement avec l'entraînement débranché. Si la résistance change au niveau du joint, desserrez le segment de crémaillère adjacent et répétez la procédure d'alignement.

7. Installation de la boîte de vitesses et du pignon

Installez le servomoteur, la boîte de vitesses, l'accouplement et le pignon conformément au dessin d'assemblage. La bride de la boîte de vitesses et le support de montage doivent être propres, plats et rigides. Toute erreur angulaire dans l'installation de la boîte de vitesses peut provoquer un contact irrégulier sur la largeur des dents du pignon.

Avant de serrer les vis de fixation de la boîte de vitesses, confirmer :

• L'axe du pignon est perpendiculaire au sens de déplacement de la crémaillère.
• La largeur des dents du pignon est correctement positionnée par rapport à la crémaillère.
• L’arbre de sortie de la boîte de vitesses ne présente aucun jeu radial ou axial anormal.
• L'accouplement est installé sans précharge axiale excessive.
• Les fixations du moteur et de la boîte de vitesses sont serrées uniformément.

Lorsqu'un mécanisme d'engrènement à ressort ou excentrique est utilisé, inspectez sa plage de mouvement et son réglage de précharge avant d'engager le pignon avec la crémaillère.

8. Réglage de l'engrènement du pignon

Un engrènement correct du pignon répartit la charge sur la surface de la dent tout en permettant un mouvement fluide. Un engagement excessif augmente la friction, la chaleur, le bruit et l’usure des dents. Un engagement insuffisant augmente le jeu et peut provoquer un impact sur les dents sous des charges inverses.

Ajustez l'entraxe entre la crémaillère et le pignon en fonction des spécifications de la crémaillère et de la boîte de vitesses. Faites tourner ou déplacez le pignon lentement tout en vérifiant l'état du contact tout au long de la course.

Appliquez une fine couche de composé de marquage sur plusieurs dents de crémaillère si nécessaire. Déplacez le pignon à travers la zone marquée et inspectez le motif de contact. Le contact doit être raisonnablement uniforme sur toute la largeur de la dent de travail plutôt que concentré sur un seul bord.

Vérifiez le maillage à plusieurs positions le long de l'axe. Un réglage correct à une extrémité mais trop serré à l'extrémité opposée indique généralement que la crémaillère n'est pas parallèle à la course du guide.

9. Réglage du jeu

Le jeu est le mouvement relatif entre la crémaillère et le pignon lorsque le sens d'entraînement s'inverse. Un certain jeu peut être nécessaire pour la lubrification, la tolérance de fabrication et la dilatation thermique. Cependant, un jeu excessif réduit la précision du positionnement et peut créer un impact lors de l'inversion de l'accélération.

Pour vérifier le jeu :

1. Verrouillez ou maintenez le chariot afin qu'il ne puisse pas bouger librement.
2. Placez un indicateur à cadran contre le chariot ou le mécanisme d'entraînement.
3. Appliquez une petite force de rotation au pignon dans une direction.
4. Inversez la force sans déplacer la position de la crémaillère de manière significative.
5. Enregistrez le mouvement perdu indiqué par l'indicateur.

Ajustez le jeu via la position de montage de la boîte de vitesses, le mécanisme excentrique, la précharge du ressort ou toute autre structure de réglage fournie par la conception du module. Suivez toujours la plage spécifiée pour le système à crémaillère et pignon particulier.

N'éliminez pas le jeu en forçant le pignon profondément dans la crémaillère. Un jeu nul dans des conditions statiques peut produire une interférence dentaire après des changements de température, la formation d'un film lubrifiant ou une déformation de la base.

10. Vérification de la course complète

Une fois la crémaillère, le pignon et la boîte de vitesses réglés, déplacez manuellement le chariot sur toute la course avec l'alimentation du moteur débranchée. La force requise doit rester raisonnablement constante.

Portez une attention particulière à :

• Joints de crémaillère
• Fin du coup
• Zones de connexion des rails de guidage
• Points de transition des transporteurs par câble
• Emplacements à proximité des supports de montage

Si le mouvement devient serré à un endroit spécifique, inspectez le parallélisme de la crémaillère, l'alignement des guides, la hauteur de la crémaillère et l'engagement du pignon à cet endroit. Ne passez pas au fonctionnement sous tension tant que la cause n'a pas été corrigée.

11. Lubrification

Une lubrification adéquate réduit la friction, l’usure des dents, le bruit et l’augmentation de la température. Appliquez le lubrifiant recommandé pour le matériau du rack, la vitesse de fonctionnement, la charge et les conditions environnementales.

Avant la lubrification, nettoyer les dents de la crémaillère et éliminer la poussière, les copeaux et la vieille graisse contaminée. Appliquer un film uniforme le long des surfaces de travail des dents. Un excès de graisse peut collecter des particules abrasives, tandis qu'une lubrification insuffisante peut provoquer une usure rapide de la surface.

Pour les systèmes de lubrification automatique :

• Confirmez le type de lubrifiant et la pression d'alimentation.
• Vérifiez les tuyaux et les raccords pour détecter toute fuite.
• Vérifiez que le lubrifiant atteint la zone de contact de la crémaillère et du pignon.
• Réglez l'intervalle de lubrification en fonction du cycle de fonctionnement.
• Inspectez le système de lubrification lors de la première mise en service.

Le guide linéaire et le réducteur peuvent nécessiter des lubrifiants différents. Ne mélangez pas des types de graisses incompatibles sans l’accord du fabricant du composant.

12. Configuration du capteur et du fin de course

Installez le capteur d'origine, le capteur de limite positive, le capteur de limite négative et tout interrupteur de position supplémentaire conformément à la conception de la commande. Les supports du capteur doivent être suffisamment rigides pour empêcher tout mouvement causé par les vibrations.

Ajustez les positions des capteurs de manière à ce que le contrôleur reçoive le signal d'arrêt avant que le chariot n'atteigne la limite de course mécanique. Les arrêts mécaniques doivent être traités comme une protection d'urgence plutôt que comme des positions d'arrêt normales.

Vérifiez les éléments suivants :

• Alimentation du capteur et polarité du câblage
• Configuration du signal normalement ouvert ou normalement fermé
• Distance de déclenchement et répétabilité de la détection
• Protection du câble sur toute la course
• État d'entrée du contrôleur
• Direction de retour à la maison et décalage à la maison

Déplacez le chariot manuellement ou à très basse vitesse tout en vérifiant chaque signal de capteur avant un fonctionnement normal.

13. Configuration du moteur et du contrôleur

Entrez le moteur correct, l'encodeur, le rapport de boîte de vitesses, le diamètre de pas du pignon et les paramètres de conversion de mouvement dans le contrôleur. Un engrenage électronique incorrect peut entraîner une différence entre la distance de déplacement commandée et le mouvement réel.

Pour un axe à crémaillère, la course théorique par tour de pignon est liée au diamètre primitif du pignon :

Course par tour = π × diamètre primitif du pignon

La conversion réelle de la course du moteur doit également inclure le rapport de boîte de vitesses et tout rapport de transmission supplémentaire. Confirmez toutes les unités avant de saisir les paramètres dans lecontrôleur de mouvement.

Définissez des limites prudentes de vitesse, d’accélération, de décélération, de couple et d’erreur de suivi pour le premier test motorisé. Les paramètres haute vitesse ne doivent être appliqués qu’après vérification de l’installation mécanique.

14. Mise en service initiale

Commencez la mise en service à faible vitesse et sans la pleine charge de production. Utilisez une commande de mouvement courte et gardez l'arrêt d'urgence disponible.

La séquence de mise en service recommandée est la suivante :

1. Confirmez que toutes les fixations, couvercles et câbles sont sécurisés.
2. Vérifiez le sens du moteur et le sens du retour de l'encodeur.
3. Testez les capteurs de limite positive et négative.
4. Effectuez un jogging à basse vitesse près du centre de la course.
5. Déplacez-vous sur chaque joint de rack et écoutez les impacts ou les bruits anormaux.
6. Exécutez la course complète à basse vitesse.
7. Effectuez la procédure de retour à domicile.
8. Augmentez progressivement la vitesse et l'accélération.
9. Ajoutez la charge de fonctionnement et répétez le test de mouvement.
10. Vérifiez le courant du moteur, la température de la boîte de vitesses, les vibrations et l'erreur de positionnement.

Arrêtez immédiatement le système en cas de vibrations importantes, d'impact dentaire, d'augmentation anormale de la température, de surcharge du moteur ou d'alarmes d'erreur de suivi répétées.

15. Vérification du positionnement et de la répétabilité

Une fois que l'axe fonctionne correctement, vérifiez les performances de positionnement à l'aide d'un comparateur à cadran, d'un système de mesure laser ou de tout autre équipement d'inspection approprié.

Mesurez les positions en plusieurs points du trait et approchez-vous de chaque point dans les deux directions de mouvement. Cela permet d'identifier le jeu, les erreurs d'assemblage de crémaillère, les erreurs d'échelle et les différences de positionnement bidirectionnel.

Si l'installation mécanique est stable mais qu'une erreur de course constante persiste, vérifier le diamètre du pignon, le rapport de boîte de vitesses et les paramètres de conversion du contrôleur. La compensation logicielle ne doit être appliquée qu’une fois que les erreurs mécaniques ont été réduites autant que raisonnablement possible.

16. Problèmes d'installation courants

Problème	Cause possible	Vérification recommandée
Impact au niveau des joints de crémaillère	Pas de dent incorrect ou différence de hauteur entre les segments	Réalignez le joint à l'aide d'une section de crémaillère correspondante
Le bruit augmente tout au long de la course	Le support n'est pas parallèle au guide	Mesurez la distance entre le support et le guide à plusieurs positions
Courant moteur élevé	Engagement excessif du pignon ou désalignement du guide	Vérifier la résistance au fonctionnement manuel et le jeu
Changements de position après inversion de direction	Jeu excessif ou composants de transmission desserrés	Inspecter le jeu pignon-crémaillère, l'accouplement et la sortie de la boîte de vitesses
Usure inégale des dents	Désalignement angulaire du pignon ou mauvaise lubrification	Vérifier le modèle de contact des dents et la distribution du lubrifiant
Alarmes de limites répétées	Position incorrecte du capteur ou paramètres de déplacement du contrôleur	Vérifier les signaux des capteurs, les limites souples et le décalage de référence
Vibrations lors de l'accélération	Base lâche, rigidité insuffisante ou paramètres de mouvement agressifs	Vérifiez les boulons de montage, la structure et les réglages du servo.

17. Liste de contrôle d'acceptation de l'installation

Avant de mettre en production le module linéaire à crémaillère, vérifiez que :

• Le socle d'installation est plat, propre et suffisamment rigide.
• Les rails de guidage sont alignés et le chariot se déplace en douceur.
• Tous les segments de crémaillère sont parallèles à la direction du mouvement.
• Chaque joint de crémaillère a un pas de dent continu.
• Le motif de contact du pignon est uniforme.
• Le jeu se situe dans la plage spécifiée.
• La boîte de vitesses, le moteur et l'accouplement sont solidement installés.
• La crémaillère, le pignon et le guide sont correctement lubrifiés.
• Les capteurs de référence et de limite fonctionnent de manière fiable.
• La conversion de la course du contrôleur est correcte.
• L'axe effectue la course complète sans bruit ni résistance anormale.
• La précision et la répétabilité du positionnement répondent aux exigences de l'application.

Conclusion

L'installation d'un module linéaire à crémaillère nécessite un ajustement coordonné de la base de montage, du guide linéaire, des segments de crémaillère, des joints de crémaillère, du pignon, de la boîte de vitesses et du système de commande. La crémaillère doit être alignée sur le mouvement réel du chariot et chaque joint doit maintenir un pas de dent continu. L'engrènement et le jeu du pignon doivent être réglés sur toute la course plutôt que sur une seule position.

Une lubrification minutieuse, une configuration des capteurs et une mise en service à basse vitesse aident à prévenir l'usure prématurée et à identifier les erreurs d'installation avant le fonctionnement à pleine charge. Un module linéaire à crémaillère correctement installé peut fournir un mouvement fiable à grande vitesse, à charge lourde et à longue course pourrobots à portique, systèmes de manutention, machines-outils et équipements d'automatisation industrielle.