Brevet FR2291824A1 — publié le 19760618

Dans la construction de machines-outils et dans le domaine des pareils de nr:-cision, le problème posé par le déplacement d'une pince ou d'une éprouvette suivant deux coordennées, par rapport à l'outil mécanique ou optique ou au pal rieur de meslare, est résolu de diverses manière A cet égard, @@ peut soit déplacer l'outil ou la pièce suivant les deux coordonnées, soit déplacer l'un et l'autre respectivement suivant une seule coordonnée.La table de positionnement par coordonnées constitue une variante fréquemment utilisée dans ce but notamment dans la construction d'appareils de précision. Elle est utilisée principalement lorsev'il s'agit d'usiner ou de mesurer des pièces ou éprol;vettes relativement légeres. Elle représente également un élément de base des appareils de prises de vies répétées utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs pour la fabrication de formes imprimantes pour la photolithographie.Dans cette application, il est essentiel de pouvoir déplacer des supports d'images sensibles à la lumière avec un haut degré de précision pas à pas suivant des coordonnees cartésiennes par rapport à un dispositif de projection optique A cet égard, il est très important que les déplacements soient notamment rectilignes, orthogonaux et reproductibles. Outre leur principe de construction, la nature du guidage rectiligne est un facteur déterminant pour le fonctionnement des tables de positionnement par coordonnées utilisées dans des bts les plus divers. En tant que guidages types, on peut citer le guidage en queue d'aronde et le guidage prismatique. leur précision est limitée par la forme relativement com pliée du point de vue technologique. Il en va de même pour les guides à billes connus dans la construction d'appareils. Dans ce dernier type de guidage, les défauts des organes de roulement produisent en outre leur effet, comme dans tous les guidages à roulement.Ces mêmes défauts se présentent également lorsque les nlDments constitutifs de la table à mouvements croisés sont réalisés sous forme de chariots sur rouleaux montés avec des supports lisses ou a roulement. Des guidages hydro et aérostatiques sont coûteux tant sur le plan de leur conception technologique qu'en service. Tolus les guidages rectilignes décrits ci-dessus se composent d'éléments plus ou moins compliqués du point de vue géométrique et qui sont en général réalisés sous la forme de barres de guidage spécialement usinées, lesquelles sont reliées au moyen de vis aux éléments constitutifs de la table à mou vements croisés. Outre des défauts d'ajustage, se sont en particulier les déformations élastiques subies par les surfaces de guidage a' cause de la liaison par vis qui influent de manière défavorable sur le fonctionnement. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients des tables à mouvements croisés connues. Elle crée à cette fin une table à mouvements croisés d'une forme de construction géométriquement simple et présentant d'excellentes propriétés de guidage. La table à mouvements croisés proposée suivant l1inven- tion est constituée par une plaque inférieure, une plaque médiane déplaçable sur cette dernière dans une direction de coordonnée et une plaque supérieure à son tour déplaçable par rapport à la plaque médiane dans l'autre direction de coordonnée, la plaque médiane comportant les surfaces de guidage latérales orthogonales qui déterminent le fonctionnement et sur lesquelles sont guidés les organes de roulement ou de glissement reliés respectivement à la plaque inférieure ou à la plaque supérieure, de sorte que la plaque médiane forme l'élément constitutif déterminant pour le tracé rectiligne des coordonnées et leur orientation orthogonale. Des formes de réalisation avantageuses de l'invention peuvent être obtenues en disposant entre les plaques des organes de roulement sur lesquels elles roulent les unes par rapport aux autres ou en permettant aux plaques-de glisser, soit directement, soIt par l'intermédiaire de pellicules lubrifiantes hydro ou aérostatiques, les unes sur les autres Il II est en outre avantageux one les éléments de roulement ou de glissement latéraux se trouvent en contact avec les surfaces de guidage autant que possible d'une manière ponctuelle ou sur une petite étendue de surface. 0n peut également prévoir des éléments de gliss-ement latéraux aéro ou hydrostatiques. D'autres formes de réalisation avantageuses sont obtenues lorsqlle les éléments de roulement nu de glissement des guidages at'raux sont maintemis apruyfls contre les surfaces de guidage par des éléments de roulement on de glissement élas tioues situés en regard ou par des éléments aéro ou hydrosta tiques ou lorsque des aimants permanents, des électro-aimants ou des organes d'aspiration capables de créer un vide relatif sont utilisés à cette fin. L'invention est expliquée plus en détail cidessous a l'aide d'un exemple de réalisation illustré au dessin annexe. La fiacre unique représente une table à mouvements croisés dont les éléments déterminants polir le fonctionnement, c'est-a'dire les surfaces de guidage, présentent des formes géométriques simples et ne nécessitent en aucune façon des ajustages ou fixations par vis. la table est constituée par trois plaques rectangulaires ou carrées d'une forme géométrique simple. la plaque inférieure 1 est usinée, par exemple,par des méthodes technologiques relevant du domaine de l'optique, de tanière à présenter une surface supérieure hautement plane et unie.Sur cette plaque inférieure roule, par l'intermédiaire de multiples billes 7, une plaque médiane 2 dont les deux faces sont usinées avec un haut degré de précision. Sur cette plaque médiane roule à son tour, également par l'intermédiaire de billes 7, une troisième plaque 3 dont la surface inférieure est hautement plane et unie Grâce au grand noire de billes, des défauts de conformation de ces dernières se trouvent com- pensés. Les guidages à roulement peuvent être remplacés par des guidages à glissement ou des guidages hydro ou aérostatiques Suivant la présente invention, la plaque médiane assure à elle seule la fonction du guidage rectiligne latéral. Outre ses surfaces supérieure et inférieure, deux de ses faces latérales sont également usinées de manière à présenter un état hautement uni et a etre orientées orthogonalement l'une par rapport à l'autre. Sur la plaque inférieure 1 sont fixés deux éléments de glissement d'une étendue de surface minimale 4 sur lesquels la plaque médiane 2 glisse dans une direction de coordonnée. Au troyen de deux autres éléments de glissement 5, la plaque supérieure 3 lisse sur l'autre face de guidage latérale de la plaque médiane 2. les éléments de glissement peuvent également être renlScés rar des supports hydro ou aérostatiques on par des rouleaux fixes. la plaque médiane est appuyée contre les éléments de glissement au moyen d'éléments de roulement ou de glissement sollcités par rapport et situés sur la plaque médiane du coté oppose à la face de guidage ou bien par des forces magnétiques nu hydro ou aérostatiques. A la figure sont remrésentés, à titre d'exemple, des aimants permanents 6.On obtient ainsi que les guidages rect-lignes latéraux d'une importance capitale du point de vue du fonctionnement et leur orientation orthogonale soient déterminés par un élément simple tant sur le plan géométrique que technologique, à savoir la plaque médiane 2. De plus, les surfaces de guidage ne sont en aucure façon assujetties par des forces de serrage par vis. La plaque est extrêmement rigide dans le plan important du point de vue du fonctionnement et se prête par conséquent bien à un usinage destiné à la rendre hautement plane et unie. Il n'est pas du tout' besoin de procéder à des travaux d'ajustage. L'o- rientation orthogonale des coordonnées l'une par rapport à l'autre ne se trouve pas modifiée en cas d'usure des éléments de glissement 4, 5. EVEND ICAT IONS 1 - Table a mouvements croisés constituée par une plaque inférieure, une plaque médiane déplaçable sur cette dernière dans une direction de coordonnée et une plaque supé rieure déplaçable à son tour par rapport à la plaque médiane dans l'autre direction de coordonnée, caractérisée en ce que la plaque médiane comporte les faces de guidage latérales orthogonales déterminantes pour le fonctionnement et sur lesquelles sont guidés les éléments de roulement ou de glissement 4 reliés respectivement à la plaque inférieure 1 ou à la plaque supérieure 5, de sorte que la plaque médiane 2 est l'élément constitutif déterminant pour le tracé rectiligne des coordonnées et leur orientation orthogonale. 2 T Table à mouvements croisés suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'il se trouve entre les plaques des organes de roulement sur lesquels elles roulent les unes par rapport aux autres. 3 - Table à mouvements croisés suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les plaques glissent, directement ou par l'intermédiaire de pellicules lubrifiantes hydro ou aérostatiques, les unes sur les autres. 4 - Table à mouvements croisés suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de roulement ou de glissement latéraux 4 se trouvent en contact avec les faces de rlidage autant que possible de manière ponctuelle ou sur une petite étendue de surface. 5 - Table à mouvements croisés suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de glissement latéraux peuvent être aéro ou hydrostatiques. 6 - Table à moi7vements croisés suivant la revendica tion 1, caractérisée en ce que les éléments de rolulement ou de glissement des guidages latéraux sont maintenus appuyés contre les faces de guidage par des éléments de roulement ou de gl ssement élastique opposés ou par des éléments aéro ou hydrostatiques. 7 - Table à mouvements croisés suivant la revendication I, caractérisée en ce que les éléments de roulement ou de glissement des guidages latéraux sqnt appuyés contre les faces de guidage par des aimants permanents 6, des électro aimants ou par des organes d'aspiration aérostatiques capables de creer un vide relatif.