Système d'engrenage à deux axes indépendants

[jlciné]

Bonjour,

Pourriez-vous m'apporter vos suggestions, vos idées sur la conception d'une articulation.
Voici donc un schéma simplifié:



M1 et M2 sont deux servomoteurs
M1 permet l'orientation de l'ensemble poulie P1 solidaire du carter C qui fait office de palier de l'axe A. Ensuite M2 permet la rotation de l'axe A via la poulie P2.
Là où ca se complique c'est qu'il faut que la rotation de l'axe A soit indépendante de la rotation du carter C.
Par ex si M2 est stoppé et que M1 tourne alors A ne doit pas être en rotation.

Quel est donc le système d'engrenage à installer dans C pour que cela puisse fonctionner ?
Je pensais à un différentiel mais j'ai du mal à visualiser la possibilité.
Merci de votre aide.
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[robur712]

....Là où ca se complique c'est qu'il faut que la rotation de l'axe A soit indépendante de la rotation du carter C.
Par ex si M2 est stoppé et que M1 tourne alors A ne doit pas être en rotation.

Quel est donc le système d'engrenage à installer dans C pour que cela puisse fonctionner ?
Je pensais à un différentiel mais j'ai du mal à visualiser la possibilité.
Merci de votre aide.

Avec des roues a, b c de diamètres identiques , ça devrait marcher …

[jlciné]

Merci bien pour cette réponse

Mais je ne vois pas comment cela peut fonctionner.
Les paliers de l'axe A et des roues a et b sont solidaires, donc si A n'est pas en rotation alors a et b non plus. Et dans ce cas si M1 tourne il entraine obligatoirement C (dans le même sens) bloquée par b et donc M2, ce que je ne veux pas.

[mécano41]

Bonjour,

Peut-être ainsi ... à vérifier ...

- 1 et 4 sont coaxiaux
- les pignons droits sont tous égaux
- les pignons coniques sont égaux
- M2 est bloqué (frein)
- 4 et C font par ex. 1/4 tour sens +
- les axes 2 et 3 font 1/4 tour également
- l'axe 3 fait 1/4 tour sur lui-même sens +
- l'axe 2 fait 1/4 tour sur lui-même sens -
- le pignon droit et le pignon conique en 1 font 1/4 tour sens +
- comme C a fait également A/4 de tour sens +, il n'y a pas de mouvement relatif
- quand on fait tourner M1, il faut bloquer M2 (frein)

Cordialement

EDIT : il me semble que la solution de ROBUR donne la même chose...

[A voir en vidéo sur Futura]

[mécano41]

En avant dernière ligne lire :

- comme C a fait également 1/4 de tour sens +, il n'y a pas de mouvement relatif

[robur712]

Merci bien pour cette réponse

Mais je ne vois pas comment cela peut fonctionner.
Les paliers de l'axe A et des roues a et b sont solidaires, donc si A n'est pas en rotation alors a et b non plus. Et dans ce cas si M1 tourne il entraine obligatoirement C (dans le même sens) bloquée par b et donc M2, ce que je ne veux pas.

L’astuce consiste à fabriquer une "translation circulaire" ...

[jlciné]

Merci mécano mais c'est exactement comme pour celle de robur, malheureusement il y a toujours un hic.

Je pense que ce que vous exprimez est vrai à condition que le palier de A soit indépendant de C. Mais ici c'est le contraire.

Toujours dans le cas où l'on a M2 bloqué = A bloqué et suivant le dernier dessin:
Mettons qu'on bloque A, il ne tourne pas dans son palier intégré à C, de ce fait les pignons verts conique et droit coaxiaux aussi, il ne peuvent plus tourner sur l'axe 1, ils sont comme soudés à C. Et par conséquent tous autres pignons qui partagent le même palier C et qui sont engrenés directement ou indirectement à la suite des pignons verts, sont bloqués. Car je le redis ils sont tous lié à C, ils partages le même support

"- quand on fait tourner M1, il faut bloquer M2 (frein) "
J'espère qu'il n'y a pas confusion, il faut bien comprendre que la rotation de l'axe A soit indépendante de la rotation du carter C et quelque soit la vitesse des 2 moteurs.
Si j'indique que je bloque un moteur par rapport à l'autre c'est pour faciliter la présentation du problème.

Cordialement

[polo974]

Il faut prendre appui sur un support fixe pour avoir une solution.

bref, il faut mettre un différentiel dans la boite bleue (qui est en gros une boite de pont)
et entrer par le dessous -oméga1 (en considérant que oméga1 la rotation de p1 par rapport au sol).

super (formule de) willis à la rescousse...

[jlciné]

Bonjour Polo

Oui l'idée du différentiel me séduit bien ou quelque chose comme ca, mais je n'arrive pas à le visualiser.

Pour une meilleur vue j'ai refait un dessin avec un support fixe comme tu le précises bien.
Si ca peut aider ...

[mécano41]

Actuellement, c'est un système différentiel à pignons droits, mais il y a un problème de rapport. J'ai réalisé avec les moyens du bord la solution de Robur et la mienne mais dans les deux cas, la rotation du pignon conique ne compense pas la rotation du boîtier (décalage de 1/4 de tour).

Sinon, normalement, la rotation du boîtier ne devrait produire aucune rotation de l'arbre A si le moteur M2 est arrêté et une vitesse N1 si le moteur M1 tourne à la vitesse N1. Rien n'empêcherait de faire tourner les deux moteurs en même temps, sauf qu'il faudrait, je pense, des moteurs pilotés "en vitesse" et avec un contrôle "4 quadrants" car selon les efforts du mécanisme entraîné et les sens de rotation relatifs des moteurs, on peut avoir le couple dans le même sens que la vitesse ou en sens inverse.

Je vais essayer de voir ....

Cordialement

[polo974]

oui, mais non, je me suis un peu emmêlé les vitesses (pb de signe...)

disons que C est le carter du différentiel d'un camion couché sur le coté
A l'arbre moteur
P2 une roue
il faut ajouter P3 l'autre roue...

il faut entrer 2 fois la vitesse de rotation du P1 (donc C) sur la roue P3

[mécano41]

Bonjour à tous,

Voici une nouvelle version, en passant par un train solidaire du bâti. A vérifier....

1- il y a peut-être plus simple...
2- dans cette version, le bras C ne peut pas faire un tour complet. Je n'ai pas cherché s'il y avait une solution pour le faire
3- fonctionnement (si je ne me suis pas trompé!) dans les conditions indiquées dans un précédent message (commande des moteurs)

Cordialement

[mécano41]

Bonjour à tous,

Une version sans pignon à denture intérieure et avec possibilité de faire plus d'un tour pour la pièce C (mais la construction n'est pas très facile...)

Cordialement

[polo974]

C'est sûr que c'est compliqué...

perso, je vois un diff "normal" (comme décrit)

et en complément du dessin 3d de jlciné, il "suffit" d'ajouter sous le bloc C (que je considère comme un diff avec une entrée en haut et une en bas):
solidaire et coaxial à P1 une roue droite de disons 40 dents
engrenant sur une roue de 20 dents liée à une roue de 30 dents (et tournant sur un axe fixe par rapport au socle S)
la roue de 30 entraine une autre de 30 dents, revenant ainsi dans l'axe des poulies P1 et P2, permettant de rentrer cette rotation (qui vaut 2 fois la rotation de P1) dans le diff.

donc dans le diff, on entre d'un coté (poulie P2) 0*oméga1 + 1*oméga2 et de l'autre (notre roue de 30 coaxiale à P1) 2*oméga1 + 0*oméga2
il ressort que sur l'arbre A, on obtient k*0.5*oméga2

k rapport du train conique dans le diff (entre A et le porte satellite)
et 0.5 car oméga2 n'entre que d'un coté du diff donc ajuster le diamètre de P2 en fonction.

ce qui fait 4 roues droites, 3 roues coniques pour le diff et 2 roues coniques pour la sortie à 90°.

mais on peut encore descendre...
on garde le principe du diff dans le bloc C
en bas, on entre rotation 0.
en haut on ajoute un diff à 3 roues coniques (même orientation que celui dans le bloc C) dont le porte satellite est solidaire de C
la roue coaxiale du bas entraine l'entrée du diff dans C
la roue coaxiale du haut est entrainée par P2

ce qui fait 6 roues coniques pour les 2 diff et 2 roues coniques pour la sortie à 90°.

c'est tellement simple que je ne fais pas de dessins...

[polo974]

Allez, comme je m'ennuyais (presque):

[Kissagogo27]

Bonjour, une solution simpliste ne serait pas dans la complexification des engrenages mais dans la commande des 2 servos , si P1=P2 en diametre, la rotation simultannée de M1 et M2 dans l'image du post #9 ne devrait pas faire tourner l'axe A

[polo974]

transmission par courroie donc éventuellement glissement...

[bougadul]

salut
et si tout simplement le servo moteur M2 etait solidaire de C ...
a+

[mécano41]

Bonjour à tous

Pour Kissagogo27 et Bougadul : jlciné a dit dès le début qu'il souhaitait des mouvements des moteurs indépendants et il a donné la disposition choisie ... nous n'avons donc proposé que des solutions mécaniques (sans asservissement entre moteurs, alimentation tournante etc) ... Nos solutions sont tordues, j'en conviens .

Mais, d'après vous, nos diverses solutions mécaniques fonctionnent-elles comme il le souhaite...?
Il serait également intéressant de savoir si quelqu'un trouve un mécanisme plus simple...?

Cordialement

[Kissagogo27]

bon il faut alors savoir exactement ce qu'il veux, il a 2 mouvements indépendants, rotation du bâti et rotation de l'axe sont indépendants comme demandé dans son intitulé, rien ne détaille le fait que les servomoteurs soient commandés de manière indépendante et individuelle .. , soit on utilise une solution purement mécanique, complexe, chère , et lourde et une commande basique, soit on a un système léger simple efficace et faut se touiller un pwal plus les méninges pour y arriver, et la difficulté de programmation n'est rien a coté de la solution purement mécanique ..

on a 2 idéologies qui semblent s'opposer, l'art mécanique et logiciel .

les 2 sont une solution au problème, a lui de choisir ou alors il manque des données au cahier des charges ^^

et l'application pourrait aussi permettre de faciliter le choix ^^

[jlciné]

Bonjour,

Merci à tous d'avoir continué ce sujet. Il m'était impossible de correspondre avec vous ces 12 derniers jours.

Je vais aussitôt consulter les 2 derniers exemples proposés par Mécano et Polo.

Mécano a bien reprécisé les critères.
C'est sûr que qu'un asservissement en commun des 2 moteurs par µcontrôleur peut faire l'affaire. Ou bien la solution du moteur M2 monté sur C. Sauf que ces servos moteurs sont une option, je les ai dessiné par facilité. En réalité ce sont des manivelles.

Si cela peut faire avancer, j'avais pensé à un système type rotor hélicoptère. Pour l'orientation des palmes, il me semble, à moins que je me trompe, qu'il en existe 2 types l'un avec biellettes et l'autre par roues dentées. Malheureusement pas moyen de retrouver ce dernier.

[polo974]

Bonjour,
ça fait plaisir de te relire...

Il faudrait effectivement préciser l'ampleur des mouvements désirés. Car si l'angle sur l'arbre A n'est que de +/- quelques degrés, c'est beaucoup plus simple et effectivement on pourrait s'inspirer d'une tête de rotor d'hélicoptère...

Donc quels sont les débattements nécessaires sur les 2 mouvements?

[chatelot16]

polo974 ta solution marche

j'avais étudié un truc dans le même genre pour commander une tête a aleser pendant que ça tourne : c'est exactement le même problème ... et j'avais trouvé une solution plus simple

simple mais a chaque fois que je veux la retrouver il faut que je reflechisse un certain temps

[polo974]

Salut chatelot16,
Bon, eh bien on te laisse encore quelques minutes...

C'est vrai qu'en théorie, un seul différentiel est nécessaire, mais pour garder les rapports il fallait ajouter toute une ribambelle d'engrenages de diamètres divers...
Et puis mon système ne demande qu'un type d'engrenage conique à 45° (en dehors du renvoi d'angle incontournable).

Si on accepte une petite variation sur le thème, on doit pouvoir réduire (de peu) le nombre d'engrenage.

Ensuite, on peut aussi faire des variations sur le thème du diff n'utilisant pas d'engrenage conique (il faut "juste" tarifer la complexité d'une roue conique par rapport à une roue droite).

[jlciné]

Merci pour votre retour sur le sujet


Pour répondre à la question de Polo :

C doit faire plusieurs tours sur lui-même.
A doit faire 330° pouvant être réduit à 270°optimal.

[mécano41]

Bonjour,

Si A ne fait qu'un angle de 330°, on doit pouvoir utiliser ceci (c'est un principe ; C ne peut pas tourner à 3000 tr/min!).
NOTA :

- si A doit être dans l'axe de C, il faut en plus un jeu de pignons (ou une crémaillère décalée)
- si l'axe du moteur M2 doit rester vertical, on peut remplacer le système pignon-crémaillère inférieur par un système vis-écrou + poulies-courroie pour faire monter/descendre la commande de A

Cordialement

[chatelot16]

voila ma solution , tout a fait equivalente a celle de polo

[polo974]

Salut Chatelot,
Whaaa, un double diff imbriqué, c'est sympa...
va falloir que je réfléchisse un peu, mais là, je ne suis pas en état...

[jlciné]

Bonjour,

Merci mécano pour cette astuce.
J'y avais vaguement pensé mais vite rebuté par la réalisation et le couple sur A (dimensionnement des dents) ainsi que les jeux à maitriser.
Mais en regardant le schéma proposé c'est peut-être la solution la plus adéquate en tout cas la plus simple sur le papier.

Pour A: La vitesse max est de 360°/ 2 secondes avec un couple d'accélération max de 8,5 N/s
Si A est désaxé de l'axe de C c'est un problème mineur.
La partie inférieur doit rester telle quelle, un système vis-écrou diminuerait considérablement la réactivité: A la place de M2 il y a une manivelle, 1 tour de celle-ci entraine 1 tour de A avec le dynamisme et la sensibilité d'une main. Idem pour l'axe de C


La réalisation de la crémaillère au tour n'est pas un problème.
Ce qui pose souci c'est le glissement latérale des 2 roues dentées autour de la crémaillère tout en ayant un très faible jeu d'engrenage. Est ce qu'il faut une forme de dents spécifique ? De plus il faut que ces roues dentées soient les plus petites possibles.

Pour assurer la translation de la crémaillère je pense à des coussinets en téflon toujours pour un minimum de jeu et maximum de fluidité …


Par rapport à mon application la solution de Mécano, que je remercie vivement, semble la plus élégante ( jusqu'à maintenant ): Dans sa simplicité, par le minimum de pièces utilisés, et peut-être dans la réalisation.
IL me semble qu'il est difficile de faire mieux. Bien sur je remercie tous les autres personnes qui ont pris le temps de se creuser les ménages sur ce système.

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

Je n'ai pas tout compris ce que tu veux dire au sujet des crémaillères dans ton message #29.

Je mets un croquis de principe de ce que j'avais en tête pour le haut. Pour le bas, c'est pareil mais sans la pièce verte. Si le pignon est large, on peut se dispenser du doigt d'arrêt en rotation.

Pour les dimensions, il faut savoir que normalement il faut au moins 17 dents au pignon pour avoir un bon engrènement avec une crémaillère. Pour un nombre de dents inférieur, il faut appliquer une correction de denture (voir les spécialistes). Pour info, la dent de crémaillère a des flancs droits, inclinés selon l'angle de pression (en général 20°)

Cordialement