Brevet FR2229500A1 — publié le 19741213

La présente invention concerne les constructions mécaniques, notamment les dispositifs pour le positionnement et la rotation de pièces. Il est avantageux d'utiliser le dispositif, faisant l'objet de l'invention, pour le positionnement et la rotation ae pièces ayant la forme de corps de révolution, ainsi que pour le positionnement et la rotation dëléments de machines, de mécanismes ou d'appareils, lorsqu'on exige que le déplacement axial périodique et le voile, ou bien la précession angulaire de l'axe géométrique de l'élément entraîné en rotation, soient réduits au minimum. Il est aussi avantageux d'utiliser le dispositif pour le positionnement et la rotation de pièces encombrantes. On connaît largement des dispositifs pour le positionnement et la rotation de pièces, comprenant un corps dans lequel est monté sur des paliers un organe tournant (broche) lié à une commande assurant sa rotation. La face de l'organe tournant est adaptée pour la fixation de la pièce. li'organe tournant porte à cet effet un plateau magnétique ou tout autre dispositif approprié maintenant la pièce. Dans les dispositifs connus, la réduction à la valeur minimale du déplacement axial périodique de l'organe lors de sa rotation est assurée par l'emploi de paliers fabriqués avec une haute précision, et par le montage de ces paliers avec un espacement suffisamment grand dans la direction axiale. L'inconvénient des dispositifs connus pour le positionnement et la rotation de pièces est la complexité relative de la fabrication de paliers d'une haute classe de precision, ainsi que de l'usinage des portées de l'organe tournant et du boîtier, ce qui augmente le prix du dispositif, De plus, le montage des paliers avec un espacement relativement grand augmedent l'encombrement du dispositif dans la direction axiale.En outre, lors de l'utilisation du dispositif, les paliers s'usent relativement vite, ce qui provoque un accroissement du déplacement axial périodique de l'organe tournant et, par conséquent, un abaissement de la précision de fonctionnement du dispositif. lies inconvénients indiqués se manifestent d'une façon particulièrement marquée quand les dimensions de la pièce à entraîner en rotation sont importantes, par exemple lorsque son diamètre est de 0,3 m ou au-dessus. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. Il s'agissait donc de créer un dispositif pourle positionnement et la rotation d'une pièce, dans lequel la conception de l'organe tournant permettrait son montage dans le corps et sa liaison à une commande de telle façon que le déplacement axial périodique et le voile de l'organe tournant seraient réduits au minimum. La solution consiste en ce que, dans un dispositif pour le positionnement et la rotation d'une pièce, dans le corps duquel est monté un organe tournant lié à une commande et ayant son be-at adapté pour la fixation de la pièce, d'après l'invention organe tournant possède au moins deux faces annulaires, opposées et parallèles, perpendiculaires à son axe de rotation et servant de portées pour son montage dans le corps, dont les portées sont disposées de telle façon que chacune d'elles soit conjuguée à la porté respective de l'organe tournant et séparé de celle-ci par une couche de fluide de travail amené sous pression, la liaison entre l'organe tournant et la commande étant réalisée avec des éléments dont la raideur dans la direction axiale est négligeable par rapport à la raideur de la couche de fluide de travail, ce qui assure une réduction au minimum de influence du déplacement axial périodique de la commande sur la# précision axiale de rotation de l'organe tournant. Il est avantageux que l'organe tournant soit un plateau à faces parallèles, dont les faces opposées constituent les portées. Il est préférable d'utiliser un tel organe tournant dans les dispositifs pour le positionnement et la rotation de pièces dont les dimensions radiales sont bien inférieures au diamètre de l'organe tournant, ainsi que dans les dispositifs dans lequels la vitesse de rotation de l'organe tournant est relativement grande. Il est tout aussi avantageux que l'organe tournant soit constitué par deux plateaux écartés l'un de l'autre et solidarisés entre eux, dans lesquels les faces en vis-à-vis sont parallèles et font office de portées. Une telle réalisation de l'organe tournant permet de l'utiliser dans les dispositifs pour le positionnement et la rotation de pièces dont des dimensions radiales sont proches du diamètre de l'organe tournant. Il est avantageux aussi que l'élément liant la commande à l'organe tournant soit une membrane. Une telle liaison entre l'organe tournant et la commande est la plus simple au point de vue construction et la plus fiable. Quand les poussées axiales sur l'organe tournant sont relativement faibles, il est avantageux d'utiliser en tant que fluide de travail l'air comprime. Quand les poussées axiales sont fortes, il est nécessaire que le fluide de travail soit un liquide. lie dispositif pour le positionnement et la rotation d'une pièce réalisée conformément à l'invention permet de réduire au minimum le déplacement périodique axial de l'organe tournant, tout en étant de réalisation simple et bon marché. En outre, l'utilisation d'un liquide ou de l'air comprimé en tant que fluide de travail supprime le frottement sec entre les portées, ce qui augmente la durée de service du dispositif. De plus, un dispositif ainsi conçu a des dimensions relativement réduites dans la direction axiale, ce qui permet dans certains cas de réduire l'encombrement de la machine dans la constitution de laquelle entre un tel dispositif. Ci-après est donnée la description de deux exemples concrets, mais non limitatifs de rédisation de linvention, avec références aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente le dispositif de positionnement et de rotation d'une pièce, d'après l'invention (vue la coupe longitudinale, suivant un premier mode de réalisation; - la figure 2 représente, une seconde variante de réalisation. lie corps I (figure 1) du dispositif comprend un montant 2, un boîtier 4 fixé au montant 2 par des vis 3, et des brides 5 et Sa fixées audit boîtier. Les brides 5 et 5a sont espacées et solidarisées entre elles, au moyen d'un élément intercalaire 6, par des vis 7. La bride 5 est assemblée au boîtier 4 par des vis 8. Dans le boîtier 4 sont placés des roulements 9 et 10 portant l'arbre 11 de la commande (non représentée). Sur le bout de l'arbre 11 est montée une poulie 12 servant à l'accouplement de l'arbre à la commande. Les roulements 9 et 10 de l'arbre 11 sont retenus dans la direction axiale par des écrans 13 et des bagues-entretoises 14 et 15. Dans le corps 1, entre les brides 5 et 5a, est monté 1'organe tournant 16. L'organe tournant 16 est un plateau à faces parallèles, dont les faces annulaires opposées 17 et 17a sont les portées. Ces faces sont disposées perpendiculairement à l'axe de rotation 18 de l'organe tournant 16. Les faces 19 et 19a des brides 5 et 5a, placées respectivement en regard des faces 17 et 17a de l'organe tournant 16 et adjacentes à celles-ci, constituent les portées du corps 1 : elles sont parallèles entre elles et mutuellement opposées. Entre les faces 17 et 19, ainsi qu'entre les trous 17a et 19a, on admet un fluide de travail qui, en l'occurence, est de l'air comprimé. Pour amener l'air comprimé aux portées correspondantes de l'organe tournant 16 et du corps 1, il est prévu dans les brides 5 et Sa des chambres annulaires 20, fermées par des couvercles 21. Chaque chambre 20 est mise en communication avec une conduite d'air (non représentée) par un canal 22, et avec les portées 19 et 19a, placées en regard des portées 17 et 17a de l'organe tournant 16, par une rangée de trous calibrés 23 disposés suivant une circonférence. De la sorte, il se forme entre les portées conjuguées de l'organe tournant 16 et du corps 1 une couche d'air qui supprime le contact direct entre les portées; ceci diminue dans une large mesure l'influence des imprécisions d'usinage des portées de l'organe tournant 16 et du corps 1 sur la précision axiale de l'organe 16 en rotation, et confère au dispositif une grande longévité tout en préservant sa haute précision. L'organe tournant 16 est accouplé à l'arbre 11 par un élément 24, dont la raideur dans la direction axiale est négligeable par rapport à la raideur de la couche d'air se trouvant entre les portées de l'organe tournant 16 et du corps 1, ce qui assure une réduction au minimum de l'influence du déplacement axial périodique de la commande sur la précision axiale de rotation de l'organe tournant 16. Dans l'exemple décrit, l'élément 24 accouplant l'organe tournant 16 à l'arbre il est une membrane, qui est fixée à l'organe tournant 16 à l'aide d'un anneau 25, et à l'arbre il à l'aide d'un anneau 26. Sur la face de l'organe tournant 16 est fixé un organe 27 pour la fixation de la pièce 28 à entraîner en rotation (à usiner), par exemple une bague de roulement. Dans l'exemple décrit, l'organe fixant la pièce est un plateau magnétique. Ce plateau magnétique comprend un aimant permanent 29 et une contre-plaque constituée par deux pièces polaires 30 et 31, séparées par un élément intercalaire amagnétique 32 (par exemple en bronze coulé). La pièce polaire 30 est an contact direct avec l'un des pôles de l'aimant permanent 28, et la pièce polaire 31 est reliée à l'autre pôle de l'aimant 28 par l'intermédiaire d'un anneau 32 et d'une rondelle 33, constitués par une matière ferromagnétique. Pour le maintien de la pièce 28 dans la direction radiale, est prévu un support 34 monté sur une console 35 fixée au montant 2 du corps 1. Le support radial peut être de n'importe quel type convenable, aussi bien rigide qu'autoorientable. Dans le second mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un corps 36 (figure 2) constitué par un socle 37, un boîtier 38 et une bride 39 solidarisés entre eux. Dans le boîtier 38 sont placées roulements 40, 41 dans lesquels est monté l'arbre 42 de la commande (non représentée) attaquant cet arbre à l'aide d'une poulie 43 montée sur son bout. lia bride 39 est un plateau à faces parallèles, dont les faces annulaires 44 opposées constituent les portées du corps 36. L'arbre 42 est accouplé à l'organe tournant 46 par une membrane 45. L'organe tournant 46 est constitué par deux plateaux 47 et 48 espacés, solidarisés entre eux à l'aide d'un élément intercalaire annulaire 49, par des boulons 50. lies faces respectives opposées 51 et 52 de ces plateaux constituent les portées de l'organe tournant 46. lies plateaux 47 et 48 sont espacés par un élément intercalaire 49, et la bride 39 est . engagée entre eux. les portées 51, 52 des plateaux 47, 48 sont adjacentes aux portées 44 respectives du corps 36. Pour l'admission du fluide de travail qui, dans le mode de réalisation considérée, est un liquide sous pression, on a percé dansla bride 39 des canaux 53 mis en communication avec la conduite 56 d'alimentation en liquide sous pression par l'intermédiaire d'une chambre annulaire 54, usinée dans le boîtier 38, et d'un canal 55. Dans le boîtier 38 et dans le plateau 48 sont usinées des gorges circulaires 57 constituant un joint à Labyrinthe, que des canaux 58 et 59 mettent en communication avec une conduite 60 de retour du liquide. Un canal 61 met en communication la zone dudit joint à Labyrinthe avec une cavité 62 formée entre la bride 39 et l'intercaleire annulaire 49. Sur le boîtier 38 estfixée une pièce 63 qui forme avec la gorge 64 du plateau 47 un joint à Labyrinthe. Ce joint est mis en communication avec le canal 58 par des canaux 65 et 66. Par une rangée d'orifices calibrés 67 disposés suivant une circonférence, le liquide sous pression amené par le canal 53 arrive sur les portées 44 du corps 36 et sur les portées 51 et 52 de l'organe tournant 46, qui leur sont respectivement adjacentes. De la sorte, il se forme entre ces portées une couche de liquide. Sur l'organe tournant 46 est monté un organe 68 pour la fixation de la pièce 69. En l'occurence, cet organe est le plateau d'une surfaceuse de face, sur lequel la pièce 69 -st usinée par une meule 70. Le dispositif pour le positionnement et la rotation d'une pièce fonctionne de la façon suivante. L'air comprimé venant de la conduite d'alimentation passe par les canaux 22, arrive dans la chambre 20, traverse les orifices calibrés 23 et forme une couche d'air entre les portées respectives 17 et 19, 17a et 19a de l'organe tournant 16 et du corps 1. La pièce 28 est positionnée dans la direction axiale par la face du plateau magnétique 27, et dans la direction radiale par le support 34,de telle façon que l'axe géométrique de la pièce 28 soit décalé par rapport à l'axe de rotation 18 de l'organe tournant 16. On met alors en marche la commande, l'arbre 11 est entraîné en rotation et, à l'aide de la membrane 24, transmet un mouvement de rotation à l'organe 16. L'arbre 11 peut tourner dans les roulements 9 et 10 avec un faux-rond et un déplacement axial périodique relativement élevés. Grâce à la grande raideur de la couche d'air, raideur qui est bien plus grande que la raideur axiale de la membrane 24, le déplacement axial périodique de l'arbre lîde la commande n'est pas transmis à l'organe tournant et, par conséquent, à la pièce 28. le faux-rond de l'arbre 11 de la commande, transmis par la la membrane 21 à l'organe tournant 16, ntà pas une influence notable sur la précision de rotation de la pièce 28 quand on utilise des supports radiaux 34, contre lesquels la pièce est serrée pendant la rotation par. les forces de frotement apparaissant entre les faces de la pièce 28 et du plateau magnétique 27 par suite du décalage des axes de la pièce 28 et de l'organe tournant 16. L'air comprimé peut etre amené aux chambres 20 des brides 5 et Sa à partir de conduites d'alimentation individuelles, à réglage indépendant de la pression. Dans ce cas, par réglage de la différence entre les pressions régnant dans lesdites chambres on peut réaliser l'avance micrométrique de la pièce 28 dans la direction axiale par rapport à l'outil. lie dispositif pour le positionnement et la rotation d'une pièce selon le second mode de réalisation de l'invention fonctionne dans l'essentiel comme décrit ci-dessus pour le premier mcde de réalisation. Dans le second mode de réalisation, le fluide de travail est un liquide amené sous pression par la conduite 56. Le liquide passe par les canaux 55, la chambre 54 et le canal 53, sort par les orifices calibrés 67 pour créer un film de liquide entre les portées respectives 44, 51 et 44, 52 du corps 36 et de l'organe tournant 46. les gorges 57 formant le joint à Labyrinthe sont mises en communication avec la conduite de retour du liquide par les canaux 58, 59, 65 et 66. Bien entendu, l'invention n'estrnllement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui 'nont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V B N D I C A T I O g S 1. Dispositif pour le positionnement et la rotation d'une pièce du type comportant un corps dans lequel est monté un organe tournant relié à une commande et dont une face est adaptée pour la fixation de ladite pièce, caractérisé en ce que l'organe tournant possède au moins deux surfaces annu laires planes-parallèles mutuellement opposées, perpendiculaires à l'axe de rotation de l'organe tournant et lui servant de portées pour son montage dans ledit corps, qui comporte lui aussi deux portées dont chacune est adjacente à la portée correspondante de l'organe tournant et est séparée de celle-ci par une couche de fluide de travail amené sous pression, et en ce que la liaison entre l'organe tournant et sa commande est assurée par des éléments dont la raideur dans la direction axiale est négligeable par rapport à la raideur de la couche de fluide de travail, celui permet de réduire au minimum l'influence du battement axial de ladite commande sur la précision axiale de rotation de l'organe tournant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe tournant est un plateau dont les surfaces mutuellement opposées sont planes-parallèles et constituent des portées. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe tournant se compose de deux plateaux plans espacés, assemblés entre eux rigidement et dont les surfaces respectives tournées l'une vers l'autre sont parallèles et constituent des portées. 4.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément assurant la liaison entre l'organe tournant et sa commande est une membrane. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide de travail précité est de l'air comprimé. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit fluide de travail est un liquide.