Entraînement de chariot longitudinal dans les tours automatiques multibroches
Vérins hydrauliques dans les machines-outils

Aujourd'hui, jusqu'à 8 broches sont utilisées dans un automate. Elles sont disposées circulairement autour de l'axe de rotation central. L'espace disponible étant très limité, les entraînements d'avance des broches sont imbriqués les uns dans les autres, ce qui impose des exigences élevées à une construction compacte de l'entraînement de broche. Une précision supérieure à 1 µm impose des exigences particulières aux entraînements d'avance des machines, qui doivent combiner précision, vitesse, force et compacité. C'est depuis longtemps un domaine d'application typique des vérins hydrauliques. Les entraînements linéaires précis pour les chariots longitudinaux de ces machines sont fournis par Herbert Hänchen GmbH & Co. KG à Ostfildern. Il y a jusqu'à 15 vérins par machine.

« Nous avons eu des problèmes de qualité massifs avec un autre fabricant pendant une longue période », rapporte le Dr.-Ing. Albert Herrscher, membre de la direction de Schütte. « C'est pourquoi nous sommes passés à Hänchen. Hänchen a ensuite conçu, sur notre demande, un vérin double tige avec règle graduée en verre intégrée pour une résolution de 0,1 µm comme entraînement de chariot longitudinal. Depuis que nous utilisons ces vérins, la qualité n'est plus un sujet de discussion. » Dans l'entreprise de Cologne, le vérin hydraulique est le composant clé d'un système précis. Les autres composants importants sont la vanne et la boucle de régulation de position supérieure, qui est adressée, selon le type de machine, par un PC industriel avec des capteurs décentralisés connectés via ProfiBUS V2 ou une commande CNC. Ainsi, à partir de 1992, la technologie des entraînements à cames mécaniques classiques et les solutions dites hybrides avec des unités électromécaniques ont été remplacées. Pour les courses particulièrement longues, Schütte utilise jusqu'à présent des entraînements électriques. En effet, dans l'état actuel de la technique, les vannes sont le composant qui fixe les limites physiques de la technologie en raison d'un débit maximal de 25 l/min à une pression de système de 100 bars. Les vérins hydrauliques Hänchen pourraient ici maîtriser sans problème d'autres dimensions. Dans certains types de machines, les chariots transversaux contiennent également une solution à cartouche intégrée dans le chariot avec un vérin simple tige. Dans ce cas, une compensation électronique permet d'obtenir la précision nécessaire, tandis que les vérins double tige peuvent être commandés directement de manière particulièrement précise grâce à leur construction symétrique. En raison de l'intégration directe dans les chariots, la stabilité est particulièrement importante pour ces vérins, car un changement de joint ou un remplacement serait très coûteux. À ce sujet, le Dr.-Ing. Herrscher : « Avec les vérins Hänchen, ce n'est plus un problème ! On peut les installer et les oublier. »

Les combinaisons de joints fonctionnent selon le principe suivant : Au démarrage du système, un flux d'huile hydrodynamique est établi via les chambres du vérin dans la bague d'étanchéité flottante, de sorte que celle-ci se centre radialement autour de la tige de piston de manière « flottante » et sans contact métallique. En cas de pression appliquée, une douille en acier se déforme et forme une fente d'étranglement qui agit comme un interstice d'étanchéité sans contact de quelques 1/100 mm. Ce procédé ne fonctionne toutefois qu'avec une précision de production de l'ordre de quelques µm, car sinon la fuite entraînerait des pertes hydrauliques élevées. L'huile de fuite qui s'échappe est renvoyée sans pression dans le circuit de fluide via un raccord de collecte. L'absence d'un joint en contact soumis à la pression minimise le frottement statique et dynamique dans le vérin. La bague d'étanchéité flottante n'a qu'une fonction de réduction de la pression avec une fuite minimale. C'est pourquoi la tige de piston est guidée au moyen de segments de guidage à frottement optimisé. Malgré cela, un vérin avec bague d'étanchéité flottante peut également absorber des forces transversales relativement élevées. Un argument décisif en faveur des vérins avec bague d'étanchéité flottante est le prix. En effet, cette qualité ne se distingue des vérins avec guide de tige de piston hydrostatique que par les forces radiales admissibles plus faibles, mais apporte un avantage de prix d'environ 30 %.

Image 1 : Solution de cartouche avec un vérin simple tige
Image 2 : Tour automatique multibroche