Brevet FR2472120A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un dispositif d'entralhement par galet destiné b déplacer linéairement une charge jusqu'à une position voulue. Dans de nombreuses applications, il est nécessaire qu'une charge soit positionnée avec précision. L'une de ces applications est le positionnement d'une tête de lecture et d'enregistrement par rapport à la surface d'un support d'en- registrement tournant portant des indices représentant des informations. Un positionnement précis de la tête de lec- ture et d'enregistrement est nécessaire pour placer les in- dices du disque dans une position correcte et pour pouvoir ensuite extraire les informations ainsi enregistrées en vue de leur traitement ultérieur, par exemple dans un dispositif électronique de traitement de données, un dispositif de for- mation d'image, etc. Au cours de l'utilisation des disposi- tifs de ce genre, aucun jeu ni glissement entre le mécanis- me d'entraînement et la charge ne peut être toléré. Dans la technique antérieure, il est de pratique cou- rante pour éviter le jeu ou le glissement, d'utiliser un mécanisme du type à vis-mère ou, en variante, d'utiliser un mécanisme à pignon et crémaillère, la denture du pignon étant formée en forçant une surface de matière plastique en contact avec la crémaillère afin de former dans le pig- non en matière plastique des dents exactement adaptées. Mais dans tous les cas, l'expérience a montré qu'un certain jeu ou un certain décalage se produit après un certain temps d'utilisation, imposant ainsi le remplacement des mécanis- mes d'entraînement. L'invention concerne donc un dispositif d'entraînement par galet destiné au positionnement linéaire d'une charge qui comprend un chariot avec des premièreet seconde sur- faces lisses, espacées, opposées et parallèles. Un arbre d'entraînement et un dispositif libre comportant des sur- faces extérieures lisses sont en contact respectivement avec lesdites première et seconde surfaces. Un dispositif d'entraînement est fixé rigidement sur l'arbre d'entraîne- ment et un dispositif pousse l'arbre d'entraînement vers la première surface. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de-plusieurs exemples de réalisation donnés à titre nullement limitatif et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente schématiquement un appareil comportant le dispositif d'entraînement par galet selon l'invention, la figure 2 est une coupe partielle de l'appareil de la figure 1, suivant la ligne 2-2, la figure 3 est une vue partielle d'une partie de la structure illustrée par les figures 1 et 2, la figure 4 est une représentation schématique par- tielle suivant la ligne 4-4 de la figure 1, la figure 5 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'une forme d'un appareil réalisé selon l'invention, la figure 6 illustre une variante d'un dispositif destiné à appliquer l'arbre d'entraînement contre un cha- riot, et la figure 7 est une coupe illustrant plus en détail la structure de la figure 6, et suivant la ligne 7-7 Un dispositif d'entraînement par galet, réalisé se- lon l'invention, et utilisant des surfaces de contact lisses entre la pièce motrice et la pièce menée, ces pièces étant appliquées de façon appropriée, produit de façon inattendue un mouvement positif, rapide et sans glissement de la charge jusqu'en des positions précises. En outre, en surmontant la force de la charge entre la pièce menée et la pièce motrice, la charge peut être dé- placée indépendamment de l'entraînement de la pièce mo- trice. Cette combinaison d'éléments donne par leur asso- ciation les résultats inhabituels et inattendus d'un dé- marrage et d'un arrêt rapides de la charge et le main- tien de la position voulue sans glissement, sans jeu ou dépassement même si des surfaces lisses seulement sont utilisées entre la pièce motrice et la pièce menée. 2472 120 Il va de soi qu'il existe de nombreuses applications pour un appareil d'entralhement par galet selon l'invention. Mais dans le but de clarifier et de faciliter l'illustration et la description, cette dernière sera orientée vers la lecture d'indices d'images mémorisés sur un disque transparent en "Mylar" qui tourne à grande vitesse devant la tête de lecture. Le dispositif d'en- traînement par galet selon l'invention positionne la tête de lecture avec précision, dans les positions voulues par rapport au disque tournant. Un appareil réalisé selon l'invention est repré- senté schématiquement sur la figure 1. Comme le montre cette figure, un disque flexible 10 est monté sur une broche 12 fixée sur un arbre 14 d'un moteur 16. De la manière connue, quand le moteur 16 est mis tous tension, le disque 10 tourne rapidement car il est fixé sans glis- sement sur la broche 12. Il faut observer que le disque est positionné audessus de la surface supérieure d'une plaque de base 18. Ainsi, quand le disque tourne au-dessus de la plaque de base 18, de l'air est aspiré par une ouverture 20 dans cette plaque de base, comme l'indiquent les flèches 22, et passe au-dessous de la surface du disque 10, comme le montrent les flèches 24 formant ainsi un coussin d'air entre la plaque de base 18 et le disque 10. Le passage de l'air, indiqué par les flèches 22 et 24 est une opération qui se déclenche et qui s'entretient d'elle-même, d'une manière bien connue. Un dispositif 26 de lecture et d'enregistrement est supporté par un bras 28 qui est entraîné par un dis- positif 30 d'entraînement par galet en contact avec ce bras. Quand le dispositif d'entraînement fonctionne, le bras 28 est animé d'un mouvement alternatif, indiqué par la flèche 34, et déplace et positionne ainsi la tête de lecture et d'enregistrement dans la direction radiale du disque tournant 10. Une fente 36 est formée dans la plaque de base 18, dans laquelle la tête 26 de lecture et d'enregistrement peut être positionnée et déplacée radialement par le dispositif 30 de translation ou d'en- 2472 120 tramhement radial. La tête 26 est fixée sur un bras 38, prolongé par un premier doigt 40 et un second doigt 42. Les premier et second doigts se terminent par des sabots, respectivement 44 et 46, positionnés près de la surface supérieure et de la surface inférieure du disque 10. Il faut noter parti- culièrement que les surfaces des sabots ne sont pas en contact avec le disque 10, bien qu'elles en soient très voisines. - - Les sabots 44- et 46 supportent le dispositif opti- que (non représenté) destiné à lire les indices mémorisés sur le disque 10. Il est bien évident que les sabots 44 et 46 doivent être positionnés radialement avec précision par rapport au disque tournant 10 afin de lire correcte- ment les indices qui y sont mémorisés. Ce positionnement est assuré par le--dispositif d'entraînement 30 qui compor- te un chariot, par exemple une barre 52 en contact avec une pièce motrice, par exemple un arbre d'entraînement 54 fixé rigidement sur un moteur 56. Le moteur 56 est de préférence un moteur à courant continu mis sous tension de façon ap- propriéepar des circuits électroniques 58 connectés au mo- teur par un câble 60. Les figures 2, 3 et 4 permettent de mieux comprendre l'appareil 30 réalisé selon l'invention. Comme le montrent ces figures, la barre 52 est fixée rigidement sur le bras 38, par exemple par des vis 62. L'arbre 54 sortant du mo- teur 56 comporte une surface cylindrique lisse en contact avec un bord latéral lisse de la barre 52. Une collerette 64 est positionnée à l'extrémité de l'arbre d'entraînement et un épaulement ou une autre collerette 66 est disposé à -une certaine distance de l'extrémité de l'arbre. Les deux collerettes 64 et 66 définissent une rainure dont le fond est constitué par l'arbre d'entraînement 54. Ainsi, le bord- de la barre 52 est maintenu entre les collerettes 64 et 66 ce qui assure en permanence le maintien du bord latéral de la barre contre l'arbre d'entraînement 54. Sur le bord la- téral opposé de la barre 52 se trouve un dispositif libre 68 qui, dans le présent mode de réalisation, consiste en un 2472 120 galet positionné sur une broche 70, l'ensemble étant monté sur un levier 72 fixé sur le bras 38, comme représenté en 74. Le bras 72 comporte un dispositif élas- tique qui pousse le galet 70 vers le bas, comme le montre la flèche 76. v Une force est donc appliquée sur la barre 52, la poussant en contact avec l'arbre d'entraînement 54. Le dispositif élas- tique du levier 72 est choisi de manière que la force soit suffisante pour appliquer la surface de la barre 52 contre l'arbre d'entrainement54, suffisamment pour neutraliser totalement les forces d'inertie résultant de l'accélération et de la décélération du chariot, ainsi que du bras, des doigts, des sabots, du dispositif optique, etc. qui lui sont accouplés, autrement dit la charge. Dans certains cas, une certaine instabilité peut ap- paraître lorsque le chariot, par exemple la barre 52, est maintenu entre un seul galet libre et l'arbre d'entraîne- ment. Dans ces conditions, un dispositif de stabilisation est normalement nécessaire. La figure 4 qui sera maintenant décrite représente d'une façon générale, un dispositif de stabilisation 80. Ce dernier comporte de préférence un chemin de guidage, par exemple les rails 82 qui coopèrent avec des pièces guidées 86 de manière à stabiliser le bras 28 pendant son trajet. Les pièces guidées 86 peuvent être des galets qui tournent sur le sabot 46 ou, en variante, des blocs coulis- sants en matière plastique qui glissent dans les rails 82. Bien que le chemin de guidage représenté sur la figure 4 soit constitué par des rails, il est bien évident qu'une fente ou une rainure pourrait également convenir, dans la- quelle se déplaceraient les pièces guidées 86. Dans le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus, le chariot a été illustré et décrit sous la forme d'une barre comprenant des surfaces planes parallè- les et opposées. Mais il est bien entendu que le chariot peut avoir toute forme voulue, selon l'application parti- culière. Une autre forme est représentée sur la figure 5 qui sera maintenant décrite. Comme le montre cette figure, le chariot comporte un rail ou une glissière 90 comprenant 2472 120 une première surface plane 92 et une seconde surface plane 94. Une extrémité 96 de la glissière 90 porte une partie flexible 98 solidaire d'une patte 100 avec des trous 102 destinés à fixer la glissière 90 sur la charge voulue. La partie flexible 98 constitue un dispositif de compensation de toute erreur d'alignement pouvant se produire entre le dispositif d'entraînement 104 et le dis- positif libre 106. L'appareil représenté sur la figure 5 pourrait être utilisé principalement avec des charges lourdes. Comme le montre également la figure, le dispo- sitif d'entraînement 104 et le dispositif libre 110 sont disposés en contact avec les surfaces 92 et 94 et com- portent chacun pour ce contact une surface cylindrique lisse. Une force appropriée F désignée par la flèche est appliquée de manière à pousser de façon appropriée la glissière 86 contre le dispositif d'entraînement 104, de la manière décrite ci-dessus. Les figures 6 et 7 illustrent, un autre moyen de maintenir ou de supporter le chariot en bon engagement d'entraînement et d'appliquer la pression nécessaire. Comme le montrent ces figures, un chariot 110 comprenant des première et seconde surfaces lisses 112 et 114, paral- lèles et opposées, est positionné de-manière que deux ga- lets libres 116 et 118 soient en contact avec la surface 112. Un arbre d'entraînement 122 positionné à l'intérieur du carter 120 du moteur d'entraînement s'appuie contre la surface 114, comme le montre plus clairement la figure 7. Grâce à l'utilisation des deux galets libres 116 et 118 opposés à l'arbre d'entraînement 122, la relation entre l'arbre d'entraînement et les galets est telle que des lignes tracées passant par les centres de l'arbre d'en- traînement et des galets définissent un triangle dont le sommet se trouve au centre de l'arbre d'entraînement avec un angle d'au moins 15 . Avec une configuration de ce genre, telle qu'elle est illustrée par la figure 7, le chariot 110 est maintenu en position stable et ne néces- site donc aucun autre dispositif de stabilisation. Pour l'utilisation de la structure illustrée par les figures 6 et7, l'axe de l'arbre d'entrarnement est positionné excentriquement par rapport au carter 120. En outre, des ouvertures de montage. représentées en 124-128 sont prévues de manière à permettre de tourner le carter 120 suivant la flèche 130. Cette disposition of- fre un moyen simple et facile d'appliquer la pression voulue entre l'arbre d'entraînement 22 et la surface 114 du chariot 110. Pour obtenir cette pression sur la charge, les vis de montage (non représentées) sont des- serrées et le carter 120 du moteur est tourné autour de son axe. Etant donné que l'arbre d'entraînement est po- sitionné excentriquement par rapport à ce carter, la rotation de ce dernier dans le sens voulu applique l'arbre d'entraînement 122 contre la surface 114 avec une force de plus en plus grande. Quand la force voulue est appliquée, les vis de montage sont serrées contre le carter 120, maintenant ainsi la pression latérale vou- lue de l'arbre d'entraînement contre le chariot 110. Comme cela a été indiqué ci-dessus, la pression latérale doit être suffisante pour au moins neutraliser ou sur- monter les forces d'inertie développées quand la charge et le chariot sont accélérés ou décélérés, afin d'ame- ner rapidement cette charge jusqu'à une position voulue et l'y arrêter. Un exemple de valeur de pression laté- rale nécessaire est indiqué ci-après; si le chariot et la charge qui lui est accouplée pèsent environ 5,5 kg une pression latérale d'environ 35 kg est suffisante tandis qu'un chariot et une charge pesant environ 0,45kg imposent une pression latérale de 5,5 à 5,9 kg. Il s'est avéré qu'un entraînement positif, direct et sans glisse- ment est obtenu avec cette charge latérale et en utili- sant des surfaces lisses pour les surfaces 112, 114, et les surfaces du-dispositif libre et de l'arbre d'en- traînement. Il s'est également avéré qu'aucune détério- ration du fonctionnement ne se produit pendant de lon- gues périodes si ces surfaces sont celles de matières durcies.Différentes matières durcies peuvent être uti- lisées, mais, dans le présent mode de réalisation de l'invention, un arbre et un chariot d'une dureté de 50 à 60 dans l'échelle Rockwell sur de l'acier à outil traité thermiquement sont préférés. Comme le montre particulièrement la figure 7, le maintien du chariot 110 est assuré par le carter 120, entaillé pour y former une encoche 132. Dans tous les cas, le moteur et l'arbre d'entraînement sont assemblés rigidement d'une façon permanente, sans glissement. Par exemple, l'arbre d'entraînement 122 est emmanché à force dans un trou 134 du moteur 136, sur lequel un adhésif permanent, par exemple une résine d'époxy a été appliqué.- Le moteur portant l'arbre est ensuite monté et supporté de façon appropriée dans le carter-120 de manière à in- terdire tout mouvement relatif entre l'arbre 122 et le chariot 110, résultant de l'application des pressions voulues. Il faut noter que, étant donné que le chariot, l'arbre d'entraînement et le dispositif libre comportent tous des surfaces de contact qui sont lisses, il est pos- sible de déplacer le chariot même si le moteur n'est pas sous tension, en appliquant à ce chariot une force suffi- sante pour surmonter la pression latérale et les forces de frottement. La charge peut donc être réglée autrement que par la mise sous tension du moteur, si cela est sou- haité.-Il faut également noter que la précision de la course du chariot est établie en maintenant des toléran- ces précises sur la circonférence de l'arbre d'entraine- ment. Il apparait ainsi que l'invention concerne un appa- reil d'entraînement par galet destiné à positionner li- néairement une charge avec précision et utilisant des surfaces de contact lisses sur une matière durcie afin de déplacer rapidement et avec précision une charge, jus- qu'à une position vo-ulue. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entrarnement à galet destiné au positionnement linéaire d'une charge, caractérisé en ce qu'il comporte un chariot (52, 90, 110) destiné à être accouplé avec une charge et comprenant des première et seconde surfaces lisses, espacées, parallèles etopposées, un arbre d'entrarhement (54, 122) comprenant une surface extérieure lisse en contact avec ladite première surface, un dispositif libre (68, 106, 116, 118) en contact avec ladite seconde surface, un dispositif d'entrarnement fixé rigidement sur ledit arbre d'entramnement, et un dispositif (72) destiné à appliquer ledit arbre d'entrarnement sur ladite première surface, avec une pression suffisante pour neutraliser des forces d'inertie développées par ledit chariot et ladite charge. 2. Dispositif selon la revendication, 1, caractérisé en ce que ledit arbre d'entrarlement et lesdites première et seconde surfaces sont faits d'une matière dure afin de réduire l'usure. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite matière dure est de l'acier à outil. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un carter (120) pour ledit dispositif d'entrafliement, un dispositif (124-128) de montage dudit carter de manière qu'il puisse tourner autour d'un axe prédéterminé, ledit arbre d'entraflhement étant décalé par rapport audit axe de manière que la rotation dudit carter modifie la pression appliquée par ledit arbre sur ladite première surface. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit dispositif d'application de pression consiste en un dispositif élastique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif d'accouplement dudit dispositif élastique avec ledit dispositif libre de manière à appliquer ce dernier contre ladite seconde surface. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif libre comporte des premier et second galets (116, 118) espacés, et opposés directement audit arbre d'entrarnement (122), et distants l'un de l'autre de manière à former un triangle avec ledit arbre d'entrafnement, les côtés du triangle partant dudit arbre d'entrarnement faisant entre eux un angle d'au moins 150. 2472 120 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit arbre d'entrafliement et ledit dispositif libre sont décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction longitudinale sur ledit chariot, un dispositif libre de stabilisation (80) étant en outre fixé sur ledit chariot. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif flexible (98) entre ledit chariot (90) et ladite charge, et destiné à neutraliser tout défaut d'alignement entre ledit chariot et ladite charge. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des première et seconde collerettes (64, 66) espacées sur ledit arbre d'entrarnement (54), laditepremière surface étant disposée entre lesdites collerettes. Il. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de stabilisation (80) décalé par rapport audit arbre d'entrafnement et audit dispositif libre et destiné à stabiliser ledit chariot et la charge pendant leur translation. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif de stabilisation (80) comporte des rails (82) et des galets (86), lesdits galets étant reçus par lesdits rails. 13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif de stabilisation (80) comporte des rails (82) et des dispositifs coulissants (86), lesdits dispositifs coulissants consistant chacun en un bloc de matière plastique reçue dans lesdits rails. 14. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit dispositif de stabilisation (80) comporte un chemin de guidage (82) et une pièce guidée (86) reçue par ledit chemin de guidage, un dispositif étant prévu pour accoupler ladite pièce guidée avec ledit chariot.