Stratégies de conception pour optimiser la transmission Slide-o-Cam

Strategies for the design optimisation of the Slide-o-Cam transmission

¹ Institut de recherche en communications et cybernétique de Nantes (RCCyN: UMR 6597 CNRS, École Centrale de Nantes, Université de Nantes, École des Mines de Nantes, 44321 Nantes, France) , UMR CNRS 6597, 1 rue de la Noë, 44321 Nantes, France
² Department of mechanical engineering & centre for intelligent machines, McGill University, 817 Sherbrooke Street West, Montreal, Canada H3A 2K6

Auteur de correspondance : Damien.Chablat@irccyn.ec-nantes.fr

Reçu : 8 Septembre 2005
Accepté : 26 Mai 2006

Résumé

L'optimisation de l'angle de pression dans la transmission Slide-o-Cam est rapportée dans cet article. Cette transmission est basée sur le mécanisme Slide-o-Cam, un mécanisme à cames associées à des galets montés sur une glissière. Dans cette transmission, le mouvement est transmis via un contact de pur roulement sans glissement. Ainsi, les frottements sont moins importants que dans les transmissions à crémaillère ou à vis à billes. L'angle de pression est un indice de performance approprié pour caractériser cette transmission parce qu'il caractérise la force transmise entre une came et un galet. Deux stratégies de conception sont étudiées, à savoir, (i) l'augmentation du nombre de lobes sur chaque came et (ii) l'augmentation du nombre de cames. Cette transmission est conçue pour remplacer les vis à billes actuellement utilisées par l'orthoglide, un robot parallèle à trois degrés de liberté développé à l'École Centrale de Nantes pour des applications d'usinage à grande vitesse.

Abstract

The optimization of the pressure angle in a cam-follower transmission is reported in this paper. This transmission is based on Slide-o-Cam, a cam mechanism with multiple rollers mounted on a common translating follower. The design of Slide-o-Cam, a transmission intended to produce a sliding motion from a turning drive, or vice versa, was reported elsewhere. This transmission provides pure-rolling motion, thereby reducing the friction of rack-and-pinions and linear drives. The pressure angle is a suitable performance index for this transmission because it determines the amount of force transmitted to the load vs. that transmitted to the machine frame. Two alternative design strategies are studied, namely, (i) increase the number of lobes on each cam or (ii) increase the number of cams. This device is intended to replace the current ball-screws in orthoglide, a three-DOF parallel robot for the production of translational motions, currently under development at École Centrale de Nantes for machining applications.