Brevet FR2005182A1 — publié le 19691205

i 2005182 La présente invention se rapporte à des paliers permettant le déplacement d'une charge sur une surface principale qui peut être plane ou courbe. La charge peut être, par exemple, la table ou une autre pièce 5 mobile d'une machine-outil, auquel cas elle est susceptible de subir des variations de valeurs rapides dues à des variations de la résistance opposée par la pièce à usiner à l'outil coupant. Ou bien, la charge peut être le portique mobile porte-sonde d'une machine de contrôle. En outre, il va de soi que l'invention n'est 10 nullement limitée à ces applications particulières. L'invention a, notamment, pour objet de créer un palier de ce type, dans lequel la distance entre la charge et une surface de référence est maintenue sensiblement constante pour différentes valeurs de la charge comprises dans une gamme prédéterminée. 15 Un autre but de l'invention est de créer un palier de ce type à réponse rapide pour maintenir la distance précitée sensiblement constante en dépit de variations de valeur de la charge du type ci-dessus mentionné. Le palier suivant l'invention, qui est du type destiné à per-20 mettre un mouvement d'une charge sur une surface principale tout en maintenant sensiblement constante la distance entre la charge et une surface de référence pour différentes valeurs de la charge comprises dans une gamme prédéterminée est caractérisé en ce qu'il comprend un palier détecteur lubrifié sous pression, lié de 25 façon rigide à la charge et coopérant avec la surface de référence, une source alimentant ce palier en fluide sous pression par l'intermédiaire d'une résistance à l'écoulement du fluide, un palier principal supportant au moins une partie de la charge, un dispositif d'actionnement linéaire à fluide accouplant la charge 30 avec le palier principal de manière à contrôler la distance qui les sépare dans une direction normale à la surface de référence et une canalisation de fluide entre le palier détecteur et le dispositif d'actionnement pour -uniformiser les pressions de fluide qui régnent dans ces derniers, le dispositif d'actionnement étant 35 agencé de manière à réagir dans un sens tel que, lors du fonctionnement, l'ensemble se comporte comme un asservissement en boucle fermée pour maintenir la distance précitée sensiblement constante de la manière ci-dessus indiquée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description 40 détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint, qui en représente, 1 bad original 69 09451 2 2005182 à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation. Sur ce dessin : La Fig. 1 représente, en coupe partielle, un palier suivant un mode de réalisation de l'invention,, dans lequel les surfaces 5 principale et de référence sont planess et La Fig. 2 représente, en coupe partielle, un palier suivant un autre mode de réalisation de l'invention. Dans l'ensemble représenté sur la Fig. 1, la charge est indiquée en 10 et les surfaces principale et de référence qui sont 10 coplanaires, sont indiquées en 11 et 12. La surface de référence 12 peut faire partie de la surface principale ou être séparée de celle-ci (comme représenté sur le dessin) pour permettre de la rendre plane avec une plus grande précision. Par souci de clarté, les dimensions de la surface de référence sont exagérées sur le 15 dessin; en pratique, sa superficie est considérablement inférieure à celle de la surface principale. Sur la charge est fixé de façon rigide un palier détecteur lubrifié sous pression 13 disposé de manière à pouvoir se déplacer avec un léger jeu sur la surface de référence, ce palier étant 20 alimenté en huile sous pression à partir d'une source 14 par l'intermédiaire d'une conduite 15 étranglée en 15^" de manière à former une résistance à l'écoulement du fluide. La majeure partie du poids de la charge 10 est supportée par xin palier principal 16 qui, dans cet exemple d'exécution de l'in-25 vention, est également du type lubrifié sous pression. Ce palier 16 repose sur la surface 11 et reçoit de l'huile sous pression de la source 14 par l'intermédiaire d'une conduite 17 présentant un étranglement résistif 17*". La charge est accouplée avec ce palier au moyen d'un dispositif d'actionnement linéaire à fluide 21 et 30 d'un châssis auxiliaire 22. Les deux paliers 13 et 16 peuvent être de type connu; ils- sont alimentés par l'intermédiaire d'une canalisation appropriée, offrant une résistance à l'écoulement du fluide, d'une manière connue en soi. 35 le dispositif d'actionnement 21 se présente sous la forme d'une chambre 23 obturée de façon étanche à son sommet par une membrane métallique élastique 24 à partir de laquelle la charge est supportée par un pilier 25. Une conduite 26 relie le palier 13 à ladite chambre de manière à assurer l'égalité entre les pressions d'hui-40 le régnant dans ces derniers. baù oriqinal 69 09451 3 2005182 Entre le dispositif d'actionnement et la charge est interposé un ressort 27 travaillant à la compression qui tend à les écarter l'un de l'autre. Ce ressort est du type à faible taux de variation, c'est-à-dire qu'une grande course est nécessaire pour 5 provoquer une petite variation de force. Pour décrire le fonctionnement, on supposera tout d'abord qu'une condition d'équilibre a été établie et que la hauteur H de la charge au-dessus de la surface de référence 12 a la valeur désirée. 10 On supposera maintenant qu'il se produit une augmentation appréciable du poids de la charge. L'un des effets de cette augmentation est de rapprocher les paliers 13 et 16 des surfaces 12 et 11, respectivement, ce qui réduit la hauteur H à une valeur inférieure à la valeur désirée. L'élévation correspondante de la pres-15 sion d'huile dans le palier 13 qui est transmise par l'intermédiaire de la conduite 26 à l'huile, contenue dans la chambre 23 pousse la membrane 24 vers le haut (et, par conséquent, soulève la charge et les deux paliers). L'aire efficace de la membrane (c'est-à-dire l'aire soumise à la pression d'huile) est choisie 20 telle que cette poussée vers le haut exercée sur elle corresponde à l'augmentation de charge qui l'a provoquée. En conséquence, une condition d'équilibre est rétablie et H reprend approximativement la valeur désirée. La valeur' initiale précise de H n'est cependant pas rétablie, car le palier 13 doit se trouver légère-25 ment plus près de la surface 12 qu'auparavant de manière à maintenir l'élévation de pression nécessaire de l'huile dans la cham-bi^ 23; H est donc légèrement inférieur à la valeur désirée. D'une manière analogue, si le poids de la charge est réduit, la pression régnant dans le palier 13 s'abaisse cependant que le 30 palier s'éloigne de la surface 12 (ce qui augmente légèrement la valeur de H) et l'abaissement correspondant de la pression agissant sur la membrane provoque une réduction compensatrice de la hauteur de la table. Le ressort 27 est prévu pour soulager la membrane d'une partie 35 de la charge. Il est choisi tel que la charge transmise à la membrane 24 par le pilier 25 puisse être rendue égale à la force statique exercée sur la membrane par l'huile présente dans la chambre 23» On choisit un ressort à faible taux de variation, comme précédemment mentionné, de façon que l'équilibre du système ne 40 soit pas perturbé par des modifications de la force du ressort 69 09451 4 ■ 2005182 dues à des variations de sa longueur. L'ensemble se comporte donc comme un asservissement en boucle fermée. Le signal d'erreur est la différence entre la pression d'huile effective dans le palier 13 et la pression correspondant 5 à la valeur désirée de H; en réponse à ce signal d'erreur, le dispositif d'actionnement 21 agit dans le sens tendant à l'annuler et, par conséquent, à maintenir la valeur de H sensiblement constante pour différentes valeurs de la charge comprises dans une • gamme prédéterminée. 10 Le palier 13 et la surface de référence 12 peuvent être de dimensions réduites convenables quelconques car elles n'ont pas à supporter une fraction appréciable de la charge mais seulement à jouer le rôle d'un dispositif de détection. Le tenue "palier n appliqué au composant 13 s'entend en conséquence dans cette ac-15 ception. La précision avec laquelle la valeur désirée de H est maintenue lorsque la charge se déplace sur la surface commune 11 dépend exclusivement de la rectification de la seule surface 12 et, en raison de la faible superficie et de la faible charge de celle-ci, 20 on n'éprouve pas de difficultés sérieuses pour donner à cette surface la précision nécessaire. La surface principale 11, par ailleurs, peut même se déformer sous l'action de la charge lorsque celle-ci se déplace sur elle. Pour la même raison, le palier 16 n'a pas besoin de présenter une 25 précision particulière; par exemple, il n'est pas nécessaire qu'il soit du type lubrifié sous pression et il peut être simplement un palier à rouleaux ou même un palier à air. Suivant une variante, le dispositif d'actionnement peut être du type vérin, c'est-à-dire que la membrane 24 peut être remplacée 30 par un piston. Toutefois, cette variante est rarement préférable, car le mouvement du dispositif d'actionnement est généralement si faible qu'une membrane constitue une cloison mobile très satisfaisante et, en outre, évite tout risque de fuite d'huile qui, au contraire, pourrait fort bien se produire avec un vérin. 35 Suivant une autre variante, la surface de référence peut être tournée vers le bas de façon que le palier de référence ne supporte aucune partie de la charge mais, au contraire, augmente légèrement celle-ci. Une telle variante est représentée sur la Fig. 2 où les éléments qui correspondent à ceux qui ont été précédemment 40 décrits sont identifiés par les références numériques déjà utili 69 09451 5 2005782 sées pour ces derniers. La surface de référence 12 et le palier 13 sont représentés inversés, ledit palier restant néanmoins fixé à la charge 10 comme précédemment. Du fait que, dans cette variante, le sens du si-5 gnal d'erreur est inversé - c'est-à-dire qu'une augmentation de charge provoque un abaissement de la pression d'huile dans le palier de référence et vice-versa - le dispositif d'actionnement 21 nécessite une modification de façon qu'il soit sensible aux variations de pression d'huile de cette manière inversée. 10 A. cet effet, dans la variante représentée, le dispositif d'actionnement est fixé à une équerre 31 qui s'étend vers le bas à partir de la charge 10 de manière % supporter le dispositif d'actionnement au-dessous du châssis auxiliaire 22. Le ressort 27 de la variante de la Fig. 1 pourrait être utilisé comme précédemment 15 décrit pour soulager la membrane 24 d'une partie de la charge. Suivant une variante, comme représenté sur la Fig. 2, la fonction du ressort à boudin 27 peut être assurée par un ressort à lame 32 fixé à ses extrémités à la charge 10 et au châssis auxiliaire 22, respectivement. 20 Dans la variante de la Fig. 2, la canalisation de fluide qui égalise les pressions régnant respectivement dans le palier détecteur 13 et dans le dispositif d'actionnement 21 est constituée par les conduites 33 et 34 qui mènept à ces organes à partir de la résistance à l'écoulement du fluide 15"*". 25 Le palier principal 16 peut, comme précédemment, être alimenté, soit à partir de la source 14 comme dans le premier mode de réalisation décrit, soit à partir d'une source indépendante 35 à travers une résistance 36 à l'écoulement du fluide. Comme dans le cas de la Fig. 1, le palier principal peut être d'un type 30 autre que le type graissé sous pression. La distance H, qui doit être maintenue sensiblement constante, est, comme précédemment, la distance entre la charge 10 et la surface de référence 12. L'invention est également applicable dans le cas où le mouve-35 ment s'effectue par rapport à une surface curviligne, telle que la périphérie d'un arbre de support. La réaction du palier se produit, dans ce cas, le long d'une ligne s'étendant radialement par rapport à l'arbre; généralement, deux ou plus de deux paliers de ce type sont nécessaires et ils sont placés à des positions 40 angulaires décalées entre elles autour de l'arbre. bad original 69 09451 6 2005182 Linvention peut également être utilisée lorsque le palier principal est un palier de butée au lieu d'être un palier de support comme précédemment décrit. On peut constater qu'un palier suivant l'invention présente 5 une bonne réponse dynamique à des variations-de la charge ou à d'autres variations des conditions de fonctionnement telles que la vibration d'un outil, et maintient constante la distance entre la charge et une surface de référence avec un haut degré de précision. bad original 69 09451 7 2005182 REVENDICATIONS 1 - Palier destiné à permettre un mouvement d'une charge sur une surface principale tout en maintenant sensiblement constante la distance entre la charge et une surface de référence pour dif- 5 férentes valeurs de la charge comprises dans une gamme prédéterminée, ledit palier étant caractérisé par le fait qu'il comprend : (a) un palier détecteur lubrifié sous pression solidaire de la charge et coopérant avec la surface de référence, (b) çtne source alimentant ce palier en fluide sous pression par 10 1'intermédiaire d'une résistance à l'écoulement du fluide, (c) un palier principal supportant au moins une partie de la charge» (d) un dispositif d'actionnement linéaire à fluide accouplant la charge avec le palier principal de manière à contrôler la distance entre ceux-ci dans une direction normale à la surface de référence, (e) et une canalisation de fluide entre le palier détecteur et le dispositif d'actionnement pour égaliser les pressions de fluide dans ceux-ci, (f) le dispositif d'actionnement étant agencé de manière à réagir 20 dans un sens tel qu'en fonctionnement, l'ensemble se comporte comme un asservissement en boucle fermée pour maintenir la distance précitée sensiblement constante de la manière ci-dessus indiquée. 2 - Palier suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'actionnement contient une chambre à fluide ob- 25 turée de façon étanche par une membrane élastique dont le débattement par rapport à la chambre est utilisé pour contrôler la distance précitée entre la charge et le palier principal. 3 - Palier suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que des moyens élastiques sont prévus pour soulager la membrane 30 d'une partie du poids de la charge. 4 - Palier suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le palier principal est lubrifié sous pression.