Deux chaînes porte-câbles sur un axe : implantation, équilibre, répartition

Quand deux chaînes valent mieux qu'une

Une chaîne est plus simple, moins chère et plus facile à aligner. Deux chaînes sur un axe ne se justifient que si l'une de quatre conditions est remplie.

• Le faisceau est trop lourd ou trop large. Au-delà d'environ 60 mm de hauteur intérieure et 300 mm de largeur, une chaîne devient un problème de manutention, et scinder le faisceau en deux chaînes de poids moitié est souvent moins cher qu'une chaîne surdimensionnée.
• Les deux extrémités d'un portique large bougent indépendamment. Sur un portique à deux poutres avec deux entraînements synchronisés mais séparés, chaque poutre a besoin de sa chaîne, car une chaîne couvrant les deux serait chargée par tout défaut de parallélisme.
• Puissance et signal doivent être séparés. En plasma, laser ou induction de forte puissance, la séparation physique entre câbles d'entraînement et câbles codeur est une exigence, pas une préférence. Deux chaînes donnent la séparation la plus nette.
• La redondance est exigée. Là où une panne de chaîne arrête une ligne, une implantation double permet de remplacer une chaîne pendant que l'autre maintient les fonctions essentielles.

Si aucune ne s'applique, une chaîne à cavité plus large et à cloisons mieux conçues est la meilleure réponse d'ingénierie. Deux chaînes doublent le nombre de pièces, le travail d'alignement et le temps d'inspection.

Les trois implantations

La parallèle est de loin la plus courante et la plus simple à entretenir. L'imbriquée est élégante au catalogue et sans pitié en service : quand l'extérieure casse, elle emporte généralement l'intérieure, et celle-ci ne peut être déposée sans démonter l'extérieure.

Dimensionner chaque chaîne séparément

L'erreur la plus fréquente avec deux chaînes est de dimensionner les deux sur le faisceau total puis de diviser le résultat par deux. Chaque chaîne se dimensionne sur les câbles qu'elle porte réellement.

• Répartissez d'abord les câbles en deux groupes, puis dimensionnez chaque chaîne pour son groupe : poids au mètre, plus gros diamètre, rayon de courbure le plus serré.
• Ne supposez pas que les deux chaînes sont identiques. Une chaîne puissance avec quatre câbles 25 mm² et une chaîne signal avec vingt paires codeur aboutissent à des cavités totalement différentes.
• Si les deux doivent être de la même série pour l'aspect ou les pièces de rechange, dimensionnez les deux pour le service le plus lourd, pas pour la moyenne.
• Gardez des rayons de courbure identiques même avec des cavités différentes ; des rayons égaux maintiennent les deux boucles à la même hauteur et simplifient la goulotte.

Équilibre des charges sur le chariot

Deux chaînes tirent sur le chariot en deux points, et sans équilibre le chariot prend du lacet. Sur une machine de précision, cela se traduit par une erreur de positionnement à l'outil, pas par un dommage visible.

• Placez les deux supports symétriquement par rapport au centre de masse du chariot, pas à son centre géométrique.
• Calculez l'effort de traction de chaque chaîne à l'accélération maximale, poids du faisceau inclus, et comparez. Un écart supérieur à environ 15 % se corrige en redistribuant les câbles.
• Sur un portique à entraînement unique, placez la chaîne la plus lourde du côté de l'entraînement ; la structure y est plus raide et le lacet plus faible.
• Contrôlez le lacet au comparateur sur le porte-outil, en faisant tourner l'axe à l'accélération de production, pas en vitesse lente.

Synchronisation et mouvement différentiel

Deux chaînes sur le même axe ne parcourent pas automatiquement la même distance. Trois sources d'écart comptent.

• Erreur de position du support. Si un support est 2 mm plus loin sur l'axe, cette chaîne parcourt 2 mm de plus à chaque extrémité de course et sa boucle est 2 mm plus longue.
• Tolérance de longueur. Les chaînes moulées sont livrées à longueur nominale avec tolérance ; deux chaînes commandées séparément peuvent différer de plusieurs millimètres. Commandez une paire appariée pour les applications sensibles.
• Dévers sur un portique à deux entraînements. Si les poutres peuvent se déverser, les chaînes doivent absorber ce mouvement sans être tirées latéralement. C'est le principal argument pour des goulottes séparées.

Goulottes : commune ou séparées

Une goulotte commune coûte moins et paraît nette. Une séparée pardonne davantage. La décision tient à trois questions.

En goulotte commune, placez une cloison centrale entre les chaînes pour qu'elles ne se touchent pas. Deux chaînes qui frottent à chaque inversion usent un flasque en quelques mois.

Répartir les câbles : puissance d'un côté, signal de l'autre

La bonne répartition se fait par fonction, pas par commodité.

• Chaîne A : puissance broche ou plasma, puissance servomoteur, lignes hydrauliques et pneumatiques, câbles de frein à fort courant.
• Chaîne B : câbles codeur et resolver, capteurs analogiques, bus de communication, lignes thermocouple bas niveau.
• Ne coupez jamais une même fonction entre les deux chaînes. Un câble moteur dans l'une et son codeur dans l'autre est une erreur classique : elle double la surface de boucle et transforme le câble codeur en antenne du bruit d'entraînement.
• Laissez au moins 200 mm entre les deux chaînes là où elles sont parallèles, ou une cloison métallique, si l'entraînement est un servo ou un onduleur plasma.

En plasma ou laser, la séparation compte encore plus, le bruit d'amorçage étant large bande et le signal de réglage de hauteur de faible niveau. Des chaînes physiquement séparées y sont la seule réponse fiable.

Tolérances de montage entre chaînes

• Réglez les deux goulottes parallèles à l'axe à 0,5 mm sur tout le cours.
• Placez les deux supports mobiles à la même position axiale à 1 mm près, mesurée depuis un datum commun et non depuis la face usinée de l'autre.
• Nivelez les deux supports à 1 mm près ; un écart de hauteur incline une chaîne et charge un flasque.
• Contrôlez les deux boucles aux deux extrémités du cours. Une structure droite à mi-course ne l'est pas forcément aux extrémités.

Maintenance : elles s'usent différemment

Deux chaînes sur la même machine ne s'usent jamais au même rythme, et l'écart est diagnostique.

• La chaîne la plus lourde s'use plus vite. Si l'écart est important, redistribuez les câbles plutôt que de l'accepter.
• La chaîne la plus proche de l'entraînement s'use plus vite sur un portique à entraînement unique, car la structure bouge moins et la chaîne encaisse plus le choc d'inversion.
• La chaîne basse d'une implantation empilée récupère le fluide de la haute ; vérifiez ses serrages et entrées de câbles contre la corrosion.
• Inspectez les deux au même intervalle mais enregistrez séparément, pour que la tendance de chacune reste visible.

Liste de vérification pour une implantation double

1. Raison des deux chaînes : poids, indépendance, séparation ou redondance.
2. Implantation : parallèle, imbriquée, opposée ou empilée.
3. Répartition des câbles par fonction, avec le poids au mètre de chaque groupe.
4. Taille de chaîne et rayon de courbure de chaque groupe, séparément.
5. Position des supports par rapport au centre de masse du chariot.
6. Disposition des goulottes et possibilité de dévers des poutres.
7. Accès d'inspection aux deux chaînes, y compris l'intérieure en implantation imbriquée.

Répondez à ces sept points avant de dessiner la goulotte, et l'implantation double se comportera comme deux axes simples bien élevés plutôt que comme un axe avec un problème d'alignement permanent.