Brevet FR2387733A1 — publié le 19781117

La présente invention concerne un ensemble permettant le guidage du déplacement d'appareils de précision notamment appareils de mesure ou appareils de laboratoire. On connaît des dispositifs constitués d'au moins un rail support associé à des plateaux guidés sur ledit rail, le plateau étant monté à coulissement sur le rail et prévu avec un ou plusieurs organes permettant son déplacement longitudinal le long dudit rail et son blocage en position sur ce rail, le plateau supportant lui-même des appareils de mesure ou appareils de laboratoire dont la position doit pouvoir être déterminée ou mesurée avec rigueur. On connaît notamment des appareils permettant en outre de commander le déplacement du plateau support selon un, deux ou trois axes de façon à permettre le déplacement de l'appareil lui-même reposant sur ledit plateau. Dans les dispositifs connus on utilise un rail de guidage sur lequel le plateau est monté à coulissement et le plateau est entraîné par un système d'écrous prisonniers solidaires dudit plateau et attaqués par une vis sans fin parallèle au rail et elle-même entraînée en rotation par un moteur extérieur. Lorsque l'on désire permettre le déplacement de l'appareil dans trois dimensions on réalise une table mobile constituée d'au moins deux plateaux jumelés et montés à coulissement sur deux rails parallèles permettant le déplacement de la table selon un axe X. Sur cette table peuvent être montés orthogonalement deux rails parallèles supportant deux plateaux jumelés permettant leur déplacement selon un axe Y et sur ces plateaux jumelés peut être monté un rail selon un axe Z. Ces ensembles de commande de translation motorisés supposent des réalisations généralement complexes permettant le guidage rigoureux des plateaux sur les rails supports et leur commande ; toutefois le déplacement par vis sans fin et écrous prisonniers ne permet pas une mesure rigoureuse et fiable ; les vis sans fin associés aux deux rails jumelés sont généralement couplés par une courroie crantée laissant subsister un jeu résiduel n'autorisant pas de bons résultats dans le couplage des deux vis et dans la mesure du déplacement des appareils supportés. La présente invention concerne un ensemble de guidage pour le déplacement d'appareils ou translateurs remédiant à ces divers inconvénients et alliant à une grande simplicité de construction des possibilités de commande et de mesure considérablement développées et fiables par rapport aux dispositifs antérieurs. A cet effet l'invention concerne un ensemble de guidage ou translateur pour le déplacement d'appareils caractérisé en ce qu'il comporte au moins un rail de guidage constitué d'un profilé comportant quatre faces opposées à angle droit, le rail entant associé à un plateau mobile constitué d'un bloc traversé de part en part par un canal de section complémentaire dudit rail et dimensionné de façon à permettre le déplacement du bloc sur le rail avec un faible jeu, le rail comportant sur une de ses faces une succession de crans formant crémaillère , le plateau mobile comportant un pignon venant attaquer ladite crémaillère, ledit pignon étant associé à un axe moteur , permettant de commander de l'extérieur le déplacement du bloc mobile. De préférence le rail a une section en forme de croix. Et le bloc est traversé par un canal de section en forme de croix permettant son coulissement sur le rail en croix. De préférence le bloc mobile comporte des organes réglables en position et formant butée en vue d'assurer d'une part le positionnement du bloc par rapport au rail et d'autre part le coulissement dudit bloc, ces organes sont disposés dans des logements prévus dans le corps du bloc mobile , étant réglable en position au sein de ce logement de façon à pouvoir être rapproché ou éloigné de la face du rail sur laquelle ils viennent porter. De préférence les organes de positionnement et de coulissement prévus sur le bloc mobile sont associés à des ressorts calibrés et à des organes de réglage permettant de faire varier la tension desdits organes de position et de coulissement sur la face d'appui correspondante du rail. Selon une première forme lesdits c:-gs.es de positionnement et de coulissement sont constitués de patins en matériau à faible coefficient de frottement tel qu'une résine synthétique notamment BTFE ou polyamide) ce patin étant engagé dans un logement pratiqué dans le bloc mobile et vertical par rapport à la face d'appui du rail correspondant, le patin étant associé à un ressort de tension prenant appui sur la face arrière d'une vis réglable et engagée dans ledit logement convenablement filetée à cet effet. Selon une variante les organes de positionnement et de coulissement du plateau mobile par rapport au rail sont constitués de roulements venant porter sur la face d'appui correspondante du rail. De préférence le bloc mobile comporte au moins deux organes de positionnement et de coulissement pour chacune des quatre faces d'appui du rail. Mais de préférence le bwlc mobile comporte pour chaque face d'appui du rail quatre organes de positionnement et de coulissement. Selon une forme de réalisation le pignon prévu sur le bloc mobile et attaquant la crémaillère du rail est associé à une manette extérieure permettant de commander manuellement, par rotation de ladite manette, le déplacement linéaire du#bloc mobile sur le rail. Selon une variante l'axe dudit pignon est associé à un moteur électrique solidaire du bloc mobile et relié par des circuits souples à un organe de commande. De préférence ledit moteur est un moteur à entraînement pas-à-pas. De préférence le moteur est associé à un boîtier comportant à la fois des moyens de commande d'admission du courant au moteur en permettant la commande du déplacement du plateau ou bloc mobile, le boîtier comportant en outre des moyens de calcul et d'affichage permettant, en fonction des commandes envoyées précédemment au moteur de déterminer et de visualiser le positionnement instan tané du plateau mobile. L'invention concerne également une table de déplacement caractérisée en ce qu'elle comporte deux rails parallèles et deux blocs mobiles jumeles, un des blocs mobiles comportant un moteur d'entraînement pas#-à-pas, couplé par un axe convenable au pignon d'entraînement de l'autre bloc mobile, le moteur entraînant ainsi de façon synchrone les deux blocs mobiles, le moteur étant associé à un boîtier de commande, de calcul et de visualisation, permettant de commander le déplacement des deux blocs jumelés et d'afficher leur position instantanée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation- préférentielle présentée à titre a'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés. La figure 1 représente une vue en perspective d'un rail et bloc mobile selon 11 invention dans une première forme de réalisa- tion à commande manuelle. La figure 2 représente un bloc et un rail selon l'invention à commande motorisée. La figure 3 représente une vue en coupe transversale d'un rail et d'un bloc mobile conforme à l'invention. La figure 4 représente une vue en élévation avec coupe partielle d'un ensemble de deux rails assemblés à angle droit et comportant un premier bloc mobile coulissant selon un axe et supportant lui-même un rail selon un axe orthogonal sur lequel est monté à coulissement un second bloc mobile. La figure 5 représente une vue en perspective de deux rails selon l'invention parallèles et supportant deux blocs mobiles jumelés pour la réalisation d'une table de translation. Selon les figures 1, 3 et 4 on voit que le rail est constitué d'un profilé l à section en croix à quatre branches perpendiculaires et égales respectivement 2, 3 et 4 et 5. Le rail ainsi constitué comporte quatre faces dont une première et une deuxième faces parallèles mais opposée s et une troisième et une quatrième faces parallèles entre elles, et situées selon un plan perpendiculaire aux premières et deuxièmes faces, ces troisième et quatrième faces étant également opposées. On trouve ainsi la face A correspondant aux parois de droite des branches 2 et 4 du rail, la deuxième face B correspond aux parois de gauche des branches 2 et 4 et les faces A et B sont parallèles et opposées. Le rail comporte également une troisième face C correspondant aux parois supérieures des branches 3 et 5 et une quatrième face D correspondant aux parois. inférieures des mêmes branches 3 et 5 ; les faces et D sont parallèles entre elles et de sens opposé et elles sont perpendiculaires aux faces A et B. Le rail ainsi réalisé présente donc l'avantage d'offrir sous une forme compactée quatre faces d'appui pour le coulissement du bloc mobile 6 tandis que le rail présente l'avantage d'un moment d'inertie important. Le plateau coulissant ou bloc mobile 6 est constitué ici par un bloc parallélépipèdique traversé par un canal 7 également en forme de croix et dimensionné de telle façon à permettre le coulissement avec un faible jeu du bloc sur le rail 1. Selon la représentation des figures 1, 3 et 4 le bloc mobile 6 est associé à des organes de positionnement et de coulissement qui sont ici formés de patins 8, 8' et 9, 9' Ces patins permettent de déterminer avec rigueur le positionnement du mobile par rapport aux faces d'appui du rail. A cet effet dans l'exemple réalisé les patins sont constitués essentiellement d'un embout réalisé sous forme d'un matériau à faible coefficient de frottement tel que le polytétrafluorure d'éthylène (PTFE) ou le polyamide ; cet embout .10 est monté à coulissement dans une douille 11 vissée dans un logement 12 et la douille 11 peut ainsi être engagée plus ou moins à fond à l'intérieur de son logement; un ressort intérieur 13 tend à à repousser l'embout 10 vers la surface d'appui constituée par la face du rail sur laquelle ledit embout vient porter. En tournant la douille 11 dans le logement fileté 12 on comprime par conséquent plus ou moins le ressort 13 qui vient repousser avec une tension réglable l'embout 10 contre la face correspondante du rail On peut prévoir que certains des patins par exemple 9 et Sl sont monoblocs et ne comportent pas de ressort de tension ce qui leur permet de jouer le rôle d'organes de blocage ;; ses le cas de l'exemple de la figure 4 les deux patins 9 et 9' forment les points d'appui du bloc mobile 6' qui supporte le rail 1' monté en porte-à-faux sur le bloc 6' i les patins réglant bles 8 et 8' permettent le coulissement du bloc mobile 6' le long du rail avec un jeu plus ou moins élastique et on peut ainsi, en réglant les douilles 11 obtenir un frottement doux ou un frottement dur lors du déplacement du bloc 6'. Le rail comporte sur un chant par exemple sur le chant fsgpEeraeur 14 une graduation imprimée ou rapportée sous forme d'tonie bande. 15 (figure 3) ce qui permet de lire le positionnement an bloc le long du rail. Sur la face opposée, c'est-à-dire sur la face inférieure et tournée vers le bas de la branche 4 le rail comporte une succession de crantagesformant crémaillère 16 sur laquelle vient s'engrener un pignon 17 (figure 3) entraîne par l'axe 18 lui-même associé à une ou deux manettes latérales 19 w 19' La manoeuvre manuelle de ladite manette permet de commander le déplacement régulier du bloc mobile 6 le long du rail support 1. On voit selon la figure 4 que l'on peut monter sur le bloc 6' un rail 1' perpendiculaire au rail 1, ce rail 1' formant console supportant lui-même un deuxième bloc 6" déplaçable linéairement sur le rail 1' par la manette 19. Le bloc peut ainsi être positionné avec une parfaite rigueur et de façon parfaitement symétrique par acrappo au rail de guidage en réglant la poít- - & pats s par Le jeu des douilles à vis 11. Dans ces conditions on assure un positionnement rigoureux du pignon d'attaque 17 par rapport à la crémaillère 16 et un entraînement parfaitement régulier et un positionnement rigoureux du bloc mobile par rapport au rail support. La iigure 2 représente une variante dans laquelle les organe$ de positionnement et de coulissement montés sur le bloc 6 sont constitués par des roulements à billes (qui ne sont pas visibles sur ladite figure)et qui sont insérés au coeur du bloc de façon à venir attaquer les faces d'appui du rail, ces roule ment s étant engagés dans les ouvertures (refermées sur la figure) 20, 20', 21, 21', 22, 22' et 23, 23' ; éventuellement ces roule ment s prennent appui contre la face correspondante du rail sous une tension réglable obtenue par un organe de mise sous tension tel qu'un ressort associé à des organes de réglage, vis ou autres. Dans l'exemple de la figure 2 le pignon attaquant la crémaillère 16 est lui-meme entraîné en rotation par un moteur électrique extérieur-24 solidaire du bloc mobile 106. Ce moteur 24 est alimenté par le cordon souple 25 relié à un boîtier de commande prévu avec des interrupteurs permettant de télécommander manuellement la mise en marche du moteur et par conséquent le déplacement du bloc 106. De préférence ce boîtier (qui n'est pas représenté sur la figure) est associé à des organes de comptage et de visualisation permettant de mesurer, en fonction des ordres de déplacement qui ont été adressés au moteur le positionnement instantané du bloc mobile 106. On utilisera de préférence un moteur déplacement pas-à-pas ce qui permet, par comptage du nombre d'impulsions envoyées au moteur de repérer de façon particulièrement fiable le positionnement du plateau ou bloc mobile 106. Un organe de visualisation permet dans ce as d'afficher le positionnement instantané du bloc mobile. Bien entendu le bloc de télécommande peut lui-même être relié à un organe de programmation tel qu'un ordinateur permettant de commander, par l'envoi de séquences d'impulsions convenablement programmées la succession des différents mouvements à imprimer au bloc 106. La figure 5 représente une table à déplacement constituée de deux rails parallèles 101 et 101' immobilisés par des moyens non représentés au dessin dans des positions parallèles ; ces deux rails supportent les deux blocs mobiles 106' et 106", jumelés: et entraînés par les moteurs 124 associés au bloc 106' et entraînant par l'axe de jumelage 26 le bloc 106 permettant ainsi aux pignons des deux blocs 10,6 et 106' d'attaquer par un mouvement synchrone les crémaillères intérieures de chacun des rails 101 et 101'. On réalise ainsi une table supportée par les deux blocs 106' et 106"'dont les déplacements peuvent être commandés par un train d'impulsions convenables et transmis au moteur 124 par le cordon 125. Les plateaux ou blocs mobiles 1061 et 106 sont prévus pour supporter des appareils et de préférence ils supporteront un ensemble de deux rails disposés verticalement c'est-àdire orthogonalement par rapport au plan de déplacement des deux blocs 106' et 106" et ces deux rails supporteront à leur tour deux blocs jumelés entrafnés par un second moteur en formant ainsi une table de déplacement selon un axe Y, la table constituée par les deux blocs 106' et 106" permettant un déplacement selon un axe X. Les blocs permettant le déplacement selon l'axe Y supporteront à leur tour un rail permettant le déplacement selon l'axe Ze L'ensemble permet ainsi de réaliser un translateur motorisé et éventuellement associé à un ensemble de programmation de comptage et d'affichage permettant le déplacement extrêmement rapide programmé et fiable d'un appareil supporté le bloc terminal 306 lui-même mobile selon l'axe Z sur le rail 301, le rail 301 étant mobile selon l'axe Y par les deux plateaux 206 et 206' mobiles selon l'axe Y par coulissement sur les deux rails parallèles 201, 201'. Chacun des blocs selon l'invention comporte sur chacune des faces des ouvertures ou logements taraudés et filetés permettant le blocage sur la face correspondante du bloc soit d'un appareil destiné à subir le déplacement et dont le bloc constitue le support soit de rails transversaux sur lesquels sont montés à leur tour d'autres blocs coulissants. R E V E N D I C A T I O 1.- Ensemble de guidage ou translateur pour le dépacement d'appareils, caractérisé en ce qu'il comporte au monts un rail de dage constitué d'un profilé comportant quatre faces c;#posées disposées en croix à angle droit, le rail étant associé à un plateau mobile constitué d'un bloc tra-verse de part en part par un canal de section en croix complémentaire dudit rail et dimensionné de façon à permettre le déplacement du bloc sr le ral avec an faible jeu, le rail comportant sur une de ses faces une succession de crans formant crémaillère, le plateau mobile comportant un pignon venant attaquer ladite crémaillère, ledit pignon étant associé à un axe moteur, permettant de commander de l'extérieur le déplacement du bloc mobile. 2.- Ensemble de guidage selon la revendication i, caractérisé en ce que le bloc mobile comporte des organes réglables en position et formant butée en vue d'assurer d'une part le positicnnement au bloc par rapport au rail et dlautre part le coulissement dudit bloc, ces organes sont disposés dans des logements prévus dans le corps du bloc mobile, étant réglablesen position au son de ce logement de façon à pouvoir être rapproché ou éloigné de la face du rail sur laquelle ils viennent porter. 3.- Ensemble de guidage selon la revendication 1, caractérisé e ce que les organes de positionnement et de coulissement pr#rms sur le bloc mobile sont associés à des ressorts calibrés et a des organes de réglage permettant de faire varier la tension desdits organes de position et de coulissement sur la face d'appui correspondante du rail. 4.- Ensemble de guidage selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits organes de positionnement et de coulissement sont constitués de patins en matériau à faible coefficient de frottement tel qu'une résine synthétique (notamment BTFE ou polyamide) ce patin étant engagé dans un logement pratiqué dans le bloc mobile et vertical par rapport à la face d'appui du rail correspondant, le patin étant associé à un ressort de tension prenant appui sur la face arrière d'une vis réglable et engagée dans ledit logement convenablement filetée à Cet effet 5.- En variante ensemble de guidage --#qJ-# & - revendication 1, caractérisé e:: les c-g;-nes A positionnement et de coulissement du plateau mobile par rapport au rail sont constitués de roulements venant porter sur la face d'appui correspondante du rail. 6.- Ensemble de guidage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc mobile comporte# au moins deux organes de positionnement et de coulissement pour chacune des quatre faces d'appui du rail et de préférence le bloc mobile comporte pour chaque face d'appui du rail quatre organes de positionnement et de coulissement. 7.-Ensemble de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon prévu sur le bloc mobile et attaquant la crémaillère du rail est associé a une manette extérieure permettant de commander manuellement, par rotation de ladite manette, le déplacement linéaire du bloc mobile sur le rail. 8.- Variante d'un ensemble de guidage selon la revendication 1, dans laquelle l'axe dudit pignon est associé à un moteur électrique solidaire du bloc mobile et relié par des circuits souples à un organe de commande, caractérisée en ce que ledit moteur est un moteur à entraînement pas-à-pas. 9.- Variante d'un ensemble de guidage selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moteur est -associé à un boîtier comportant à la fois des moyens de commande d'admission du courant au moteur en permettant la commande du déplacement du plateau ou bloc mobile, le boîtier comportant en outre des moyens de calcul et d'affichage permettant, en fonction des commandes envoyées precedemment au moteur de déterminer et de visualiser le positionnment instantané du plateau mobile. 10.- Table de déplacement, caractérisée en ce qu'elle comporte deux rails parallèles et deux blocs mobiles jumelés, constituant un ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, un des blocs mobiles comportant un moteur d'entraînement pas-à-pas, couplé par un axe convenable au pignon d'entraînement de l'autre bloc mobile, le moteur entraînant ainsi de façon synchrone les deux blocs mobiles, le moteur étant associé àun boîtier de commande, de calcul et de visualisation, permettant de commander le déplacement des deux blocs jumelés et d'afficher leur position instantanée.