Vérins à vis : les polyvalents de la technologie d’entraînement linéaire
Les vérins à vis sont des solutions d’entraînement plus simples et économiques par rapport aux systèmes hydrauliques et pneumatiques. Ils permettent de déplacer une charge définie à une vitesse donnée vers une position exacte. Dans un vérin à vis, un mouvement de rotation est transformé en un mouvement linéaire axial.
À savoir : tous les vérins à vis peuvent être reliés en système de levage à moindre coût grâce à des arbres de liaison et des engrenages coniques.
Dans cet article, vous découvrirez :
- Comment les vérins à vis sont utilisés pour transporter une charge linéairement de A à B.
- Pourquoi nos vérins à vis sont régulièrement employés dans des applications aéronautiques.
- Quelles charges nos vérins à vis peuvent déplacer.
Pour des avions pesant plusieurs tonnes, chaque gramme compte
Dans la construction aéronautique, la tendance est au design léger depuis des décennies, car chaque gramme supplémentaire augmente la consommation de carburant. C’est pourquoi de nombreuses pièces de la structure et des ailes sont fabriquées en matériaux composites à fibre de carbone (CFC). Leur atout : une stabilité et une durabilité énormes tout en restant légères. Dans les derniers modèles d’avions, comme le Dreamliner et l’A350, la proportion de CFC dépasse 50 %. Les ailes d’avion sont fabriquées sur de grandes installations de formage.
Installation de formage
Tâche complexe résolue avec élégance – grâce à un vérin à vis
Lorsque le groupe AIC a reçu une commande pour la fabrication d’une grande installation de formage pour une grande entreprise aérospatiale russe en Russie, il s’est tourné vers notre représentant Drive Lines au Royaume-Uni afin d’être conseillé sur le système d’entraînement optimal.
Les deux entreprises avaient déjà collaboré sur des projets similaires et disposent donc d’une expertise considérable dans cette technologie de stratification. Les installations de formage sont populaires dans l’industrie aéronautique car elles permettent de fabriquer des pièces d’avion stables mais légères. Dans ce cas, l’installation est utilisée pour la production de longerons d’ailes.
Depuis sa création en 1990, AIC est un leader dans ce domaine. L’entreprise a intégré de nombreuses fonctions avancées dans ses installations précédentes, notamment des lits chauffants par zones, un positionnement précis du lit, le préchauffage des outils, un contrôle sophistiqué du vide et la technologie à double membrane.
Drive Lines, créée cinq ans avant AIC, est l’un des principaux fournisseurs britanniques de composants et systèmes de transmission mécanique. Grâce à son expérience étendue, elle apporte une expertise considérable à chaque nouveau projet.
L’installation décrite mesure 11 x 2 m et, comme chaque machine AIC, est un design sur mesure. Des stratifiés de plus de 20 mm d’épaisseur peuvent être formés avec précision.
Elle se compose essentiellement d’un lit à vide contenant l’outil de formage. Au-dessus se trouve une « Hot Box » qui chauffe l’outil. Il y a également une rampe de lampes permettant de chauffer les matériaux composites afin qu’ils épousent parfaitement l’outil. La « Hot Box » et la rampe de lampes sont montées sur un cadre mobile, qui peut être soulevé par un mécanisme d’entraînement spécifié par Drive Lines pour permettre un accès libre au lit à vide.
Une charge énorme de plus de 20 tonnes doit être déplacée – via un vérin à vis
La rampe de lampes pèse 12 tonnes et la « Hot Box » 8,5 tonnes, soit un peu moins. Environ 20 tonnes de poids doivent donc être soulevées sur 1250 mm, et ce en seulement 75 secondes, soit une vitesse de plus d’un mètre par minute.
Matt Jones, impliqué dans le projet pour Drive Lines, explique : « La charge était à la fois grande et lourde, et nous devions nous assurer qu’elle soit toujours levée verticalement, car tout désalignement pourrait provoquer d’importants dommages structurels sur le reste. »
En collaboration avec l’équipe de conception d’AIC, il a été décidé d’utiliser un seul moteur central entraînant quatre vérins à vis via un réducteur conique. Pour garantir une levée parfaitement uniforme, Jones a dû spécifier des arbres d’entraînement sans jeu imprévisible, transmettant exactement le même couple sur la même distance pour tous les vérins.
Vérin à vis cubique MJ4
Les vérins à vis éprouvés de la série MJ
Les vérins à vis sélectionnés GROB MJ4 ont été fournis par Drive Lines. Chacun des quatre mécanismes est équipé d’un écrou de sécurité sur mesure et d’un adaptateur à rotule, spécialement conçus pour cet entraînement. Le réducteur choisi est une unité conique de précision PowerGear de Drive Lines, reliée aux vérins par des arbres élastomères haute vitesse de R+W.
Les vérins à vis MJ4 de GROB sont disponibles chez Drive Lines dans une grande variété de conceptions, tailles et options, afin de s’adapter à chaque application. Ils sont généralement utilisés pour déplacer une charge de manière linéaire entre des positions et peuvent être installés verticalement ou horizontalement. La force de levage maximale atteint jusqu’à 500 kN et les courses standard vont jusqu’à 4 m – mais peuvent être prolongées sur demande.
Jamie Hardiment, responsable du développement commercial chez AIC, déclare : « De telles installations de formage (en anglais « Hot Drape Former HDF ») sont indispensables dans l’industrie aérospatiale. Grâce à notre recherche et développement continue, nos installations de formage portent la transformation du carbone à un nouveau niveau, permettant à nos clients de produire plus efficacement des ailes et d’autres pièces en matériaux composites pour l’aéronautique. »
Pour information, l’article complet original est disponible sur le site Internet de Drive Lines.
Quelle vis est généralement utilisée dans nos vérins à vis ?
Deux variantes sont disponibles :
- Vis trapézoïdale
- Vis à billes (mécanisme à billes)
Quelle est la différence entre ces deux variantes ?
La vis trapézoïdale est robuste, économique et adaptée à la plupart des tâches de réglage. Il est important de bien lubrifier, car la vis et l’écrou subissent des frottements.
Le mécanisme à billes est utilisé lorsque l’application exige une précision de positionnement et de répétabilité plus élevée. Le principe de recirculation des billes de l’écrou permet des durées d’enclenchement plus longues, des cycles de travail et des vitesses supérieurs, car le rendement est plus élevé que celui de la vis trapézoïdale. Pour le client, cela se traduit par une consommation d’énergie réduite et une moindre production de chaleur.
Extrait des données CAO du vérin à vis
Quels sont les avantages pour les concepteurs à collaborer avec nous ?
Les concepteurs travaillent généralement sous pression. Les délais sont courts et beaucoup de choses se font dans l’urgence. Il est donc très avantageux pour eux de pouvoir accéder rapidement et facilement aux données CAO. Cela leur permet, d’une part, de commencer la conception sans délai et, d’autre part, d’économiser jusqu’à 30 % de leur temps, car ils peuvent débuter immédiatement la conception. Pour information, toutes les données CAO de nos produits sont disponibles dans différents formats ici.
Autres cas d’application des vérins à vis
Où les vérins à vis sont-ils encore utilisés comme actionneurs linéaires ?
- Pour le réglage de scènes de théâtre et d’autres plateformes
- Pour le réglage d’antennes paraboliques
- Pour le réglage de coffrages en acier pour poutres en béton
- Sur des tables élévatrices à ciseaux