L'accouplement anti-vibration à haute rigidité

De nombreux types d'accouplements d'arbres sont utilisés avec divers équipements de production, ce qui nécessite une productivité élevée.
Les accouplements à rigidité de torsion élevée tels que le type à disque (Pic1) et le type à soufflet (Pic2) sont principalement utilisés dans les applications qui nécessitent une précision de positionnement élevée. Par contre, récemment, la fréquence de réponse en vitesse des servomoteurs augmente (Fig1), la vibration par chasse se produit souvent, par conséquent nous ne pouvons pas utiliser le moteur avec ses performances maximales. Par conséquent, nous devons supprimer les performances pour réduire les vibrations lors de l'utilisation d'accouplements entièrement métalliques. Il existe des accouplements de type élastomère (Pic3) qui ont des élastomères qui absorbent les vibrations à l'aide de caoutchouc et ne suppriment pas les performances du moteur. Cependant, ces accouplements de type élastomère posent un problème; ils ont une rigidité de torsion inférieure à celle du type à disque ou à soufflet. En conséquence, parfois le type élastomère ne convient pas pour les applications à forte résistance à la coupe telles que les vis-mères de machines-outils.
Par conséquent, un grand objectif pour les fabricants d'accouplements est de fournir un accouplement qui peut maintenir une rigidité de torsion élevée et permettre l'absorption des vibrations dans le même accouplement. Dans le passé, il fallait choisir entre une rigidité en torsion élevée et une fonctionnalité d'absorption des vibrations.
● Fig1. Changements dans la fréquence de réponse de la vitesse du servomoteurNBK a développé un nouveau couplage anti-vibration avec une «série XGHW» à haute rigidité qui utilise la technologie Dynamic Vibration Absorber pour résoudre ce problème. (Photo 4)

● Pic4. Accouplements NBK «XGHW» 

Le type de disque capable d'absorption des vibrations Série XGHW

Construction d'un accouplement anti-vibration à haute rigidité

L'absorbeur de vibrations dynamiques est un mécanisme qui supprime les vibrations de l'accouplement lorsqu'elles sont effectuées par le phénomène de résonance en joignant le vibrateur (corps d'accouplement) et le rotor inertiel supplémentaire à travers le corps élastique.
La figure 2 suivante montre la construction.

● Fig2. Construction de «XGHW»

Dans cette construction, l'amortisseur de vibrations dynamique n'a aucun effet sur la rigidité globale. Il n'a aucun effet sur les facteurs de rotation qui incluent le servomoteur, l'accouplement, la vis sans fin, il est donc possible de conduire le couple tout en maintenant une rigidité élevée. De plus, la fonction d'absorption des vibrations le rend possible via l'absorbeur de vibrations dynamique qui est construit avec un rotor inertiel et un corps en élastomère (caoutchouc à haute absorption des vibrations) qui sont différents des facteurs de rotation.

Effets de «XGHW»

Lorsque nous augmentons le gain, la chasse peut avoir lieu; c'est un exemple de phénomène de résonance des facteurs de rotation lors de l'utilisation de servomoteurs. Le niveau de gain auquel se produit la chasse est différent selon le type de couplage. Le tableau 1 suivant montre le résultat du gain limite (le gain maximum qui peut être complètement contrôlé sans chasse), du temps de stabilisation (l'écart de temps entre la commande de positionnement du moteur et le temps d'arrêt réel) et la rigidité en torsion pour chaque accouplement.

● Tableau1. Résultat de chaque type d'accouplement (référence)

	Gain limite * 1	Temps de stabilisation [ms]	Rigidité à la torsion [N ・ m / rad]
Disque avec absorbeur de vibrations dynamique	32	8	300
Disque	14	460	300
Soufflet	24	34	170
Élastomère	34	5	55

<Conditions de test>
Actionneur: KR30H, THK
Servomoteur: HG-KR13, Mitsubishi Electric
Poids de charge: 3 kg (6,6 lb)
Réglage du servo: MRConfigrator 2 Mode de réglage automatique 2 (chaque filtre désactivé)
* 1: Valeur limite du gain de réglage automatique qui est définie par le mode de réglage automatique 2.

 

Les couplages de type élastomère peuvent supprimer l'occurrence de la chasse via l'absorption des vibrations et augmenter davantage le gain limite, ce qui peut raccourcir le temps de stabilisation. Cependant, il arrive que le type élastomère ne soit pas adapté aux applications à couple élevé car leur rigidité en torsion est inférieure à celle des accouplements à disque.
En revanche, le «XGHW» permet d'augmenter le gain à peu près au même niveau que le type élastomère tout en conservant une rigidité en torsion élevée similaire au type à disque.
«XGHW» a un effet supplémentaire qui supprime le mouvement perdu concernant la conduction de couple car il ne passe pas par un corps élastique tel que le caoutchouc dans les facteurs de rotation et donc il n'y a pas d'hystérésis (Fig3) qui peut être observée dans le type élastomère. Le mouvement perdu indique une condition dans laquelle un corps élastique ne revient pas à l'état d'origine même si la puissance est libérée. En effet, une partie de l'énergie cinétique se transforme en énergie thermique lorsqu'un corps élastique de polymères est déformé. Dans certaines applications, la perte de mouvement peut entraîner une perte de précision de positionnement.

Ici, NBK utilise une comparaison de déplacement d'actionneur réel avec un couplage de type disque avec un amortisseur de vibrations dynamique et un type de disque standard. Cliquer sur l'image vous permettra de regarder la vidéo réelle.

Conclusion

Lors de l'utilisation des accouplements «XGHW» avec des machines-outils, il est possible d'augmenter la précision de finition en amortissant les vibrations tout en conservant la précision d'usinage lors de l'usinage de haute dureté et de matériaux fragiles. Récemment, l'utilisation de matériaux comme le verre, la céramique et le graphite pour le boîtier de smartphone ou les gabarits de production est devenue plus courante, et nous recommandons donc les accouplements «XGHW» pour l'axe Z des machines-outils pour le traitement.
De nombreux utilisateurs pensent que le diamètre extérieur du XGHW serait plus grand que les autres types de disques en raison de son rotor inertiel, mais c'est incorrect. Vous pouvez conserver un diamètre extérieur similaire à votre accouplement actuel et maintenir le même couple admissible même s'il possède un rotor inertiel en raison du couple nominal plus élevé du XGHW (près de 1,5 fois) en raison de sa construction. Il a trois boulons de fixation pour les disques. Le type de disque commun n'a que deux boulons. (Pic5). Vous pouvez voir la différence réelle en utilisant le tableau 2 suivant.

● Pic5. Comparaison entre le type de disque commun et «XGHW»

● Tableau2. Comparaison entre le couplage de type disque «XGHW» et d'autres sociétés

Fabricant	Société A	NBK
P / N	N / A	XGHW-27C
Type	Disque	Disque avec rotor Inartial
Tenir	Serrage	Serrage
Matériel	Aluminium	Aluminium
Diamètre extérieur (mm)	26	27
Longueur (mm)	32.3	29,7
Rotation max. (Tr / min)	10 000	23 000
Couple nominal (N ･ m)	2	1,5
Désalignement latéral max. (Mm)	0,15	0,12
Désalignement angulaire max. (°)	1	2
Désalignement axial max. (Mm)	± 0,16	± 0,2

NBK a un autre type d'accouplement avec une absorption de vibrations plus élevée, nos accouplements «XG2» (Pic6), la rigidité est légèrement inférieure à «XGHW» mais peut également permettre des niveaux de gain élevés et ainsi maximiser les performances du moteur. En installant le «XG2», on peut atteindre une productivité de fabrication élevée lorsque la rigidité élevée dans les axes X et Y est inutile.
NBK propose un autre livre blanc pour ses raccords «XG2», veuillez donc contacter l'équipe NBK si vous souhaitez l'obtenir.

● Pic6. Accouplements NBK «XG2» / Capacité d'absorption des vibrations la plus élevée

Accouplements en caoutchouc à gain élevé  XGT2

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