Applications des roulements à rouleaux croisés

Les applications des roulements à rouleaux croisés se trouvent principalement dans les équipements de haute précision où l'espace est limité mais où la rigidité est essentielle. Ils constituent le composant principal des articulations des robots industriels (axes de la taille et du poignet), des tables rotatives NC de précision, des appareils d'imagerie médicale (tels que les tomodensitomètres) et des systèmes de manipulation des plaquettes de semi-conducteurs. Les ingénieurs préfèrent ces roulements pour une utilisation généralisée dans les domaines de l'automatisation, de l'aérospatiale et de la médecine, car ils peuvent supporter simultanément des charges radiales, axiales et des moments dans un encombrement réduit. Cette structure unique permet à un seul roulement à rouleaux croisés de remplacer les montages complexes de doubles roulements à billes à contact oblique, en garantissant une précision de rotation (souvent < 2μm) et une grande rigidité d'inclinaison.

Applications principales des roulements à rouleaux croisés

Articulation de robot industriel

Dans le domaine de l'automatisation, les roulements à rouleaux croisés trouvent leur application la plus évidente dans les articulations des robots industriels. Ces deux points d'appui, en particulier l'axe de la taille et celui du poignet, sont les plus exigeants en termes de stabilité.

Axes de taille

En tant que base du mouvement du robot, l'axe de la taille supporte non seulement le poids de l'ensemble du bras robotique lorsqu'il tourne, mais répond également à l'inertie dynamique. La grande rigidité au renversement des roulements à rouleaux croisés est cruciale ici, car elle garantit que le robot reste stable même lorsque le bras est entièrement déployé et que le couple atteint son maximum.

Axes du poignet

La partie poignet nécessite une précision de positionnement extrêmement élevée pour utiliser des outils ou saisir des pièces. Comme ces roulements peuvent supporter des moments de charge complexes dans un espace restreint, les concepteurs de robots peuvent réduire considérablement la taille de l'unité du poignet sans sacrifier la force de préhension ou la précision de rotation, ce qui est particulièrement important pour effectuer des tâches d'assemblage ou de soudage de précision.

Plateau tournant CNC de précision

Pour les centres d'usinage, les platines CN de précision sont extrêmement dépendantes de la structure unique de ce roulement. L'indicateur le plus rigide ici est la précision de la rotation, qui doit généralement être maintenue à 2 μm (microns) près.

La conception des rouleaux croisés permet d'éviter efficacement tout déplacement en cas de forte charge de coupe. Lorsque le plateau tournant de la CN maintient la pièce à usiner, il est soumis à des forces de coupe provenant de toutes les directions. La capacité du roulement à supporter les charges radiales et axiales garantit que la position de la table tournante par rapport à la machine-outil ne bouge pas. Lors de l'usinage proprement dit, cela détermine directement si vous pouvez obtenir une finition de surface de haute qualité et si vous pouvez respecter les tolérances les plus strictes.

Matériel d'imagerie médicale et tomodensitomètres

Dans le domaine médical, la fiabilité et la compacité sont des considérations primordiales. L'utilisation des tomodensitomètres en est un exemple typique.

À l'intérieur de l'appareil de tomodensitométrie, la source de rayons X et le détecteur doivent tourner autour du patient de manière fluide et précise. Mais en réalité, l'espace à l'intérieur du rack (Gantry) est très encombré. L'utilisation d'un seul roulement à rouleaux croisés est une excellente solution pour gagner de l'espace, qui remplace les encombrants composants de roulements traditionnels. Cela nous permet de concevoir une plus grande ouverture (c'est-à-dire l'ouverture par laquelle le patient entre), tout en garantissant que le processus de rotation est fluide et sans vibration, ce qui est essentiel pour capturer des images médicales claires et de haute résolution.

Système de traitement des plaquettes de semi-conducteurs

Les exigences de l'industrie des semi-conducteurs en matière de propreté et de précision vont jusqu'au trouble obsessionnel compulsif. Dans les systèmes de traitement des plaquettes, des robots et des bras de transport sont nécessaires pour transférer les plaquettes fragiles entre les différentes étapes du processus.

Ici, la rigidité du roulement à rouleaux croisés joue un rôle décisif, principalement pour empêcher toute déviation verticale du bras du robot (c'est ce que l'on appelle souvent le "nodding" ou l'affaissement). Vous savez, même des vibrations ou des erreurs de positionnement de l'ordre du micron peuvent entraîner la mise au rebut de plaquettes de silicium coûteuses. En outre, la capacité de ce roulement à fournir une rigidité élevée dans un format compact le rend idéal pour les environnements sous vide et les salles blanches, où plus l'équipement est petit, mieux il est possible de contrôler le flux d'air et la pollution.

Avantages des roulements à rouleaux croisés

Traitement simultané des charges composites complexes

Son plus grand avantage est son "omnipotence". À l'intérieur du roulement à rouleaux croisés, les rouleaux cylindriques sont disposés dans une rainure en V à 90°, et chaque rouleau est perpendiculaire au rouleau adjacent. Cette structure unique peut supporter des charges provenant de toutes les directions, ce qui simplifie grandement le travail de conception de nos hôtes.

Remplacer les roulements à billes à contact oblique doubles

Dans le passé, le traitement de charges composites complexes nécessitait généralement l'installation de deux jeux de roulements à billes à contact oblique, mais aussi un ajustement minutieux de la précharge. Les roulements à rouleaux croisés simplifient directement ce processus, en remplaçant le montage complexe de deux roulements par un seul. Cela présente deux avantages très pratiques :

• Empreinte compacte : Réduction de la hauteur et du poids des composants, ce qui permet d'économiser l'espace nécessaire aux articulations robotiques et aux dispositifs médicaux.
• Grande rigidité au renversement : Voici un détail technique : la rigidité assurée par le contact linéaire du rouleau est nettement meilleure que le contact ponctuel du roulement à billes. Mesurée vers le bas, la rigidité de l'équipement peut généralement être multipliée par trois ou quatre.

Auteur : Jay

Je suis ingénieur d'application principal, spécialisé dans les systèmes de transmission de précision. Avec une décennie d'expérience dans l'industrie du roulement, je me concentre sur l'optimisation des applications de roulements à rouleaux croisés pour l'automatisation industrielle, la robotique et les appareils d'imagerie médicale afin d'assurer une rigidité maximale dans des conceptions compactes.