Brevet FR2477453A1 — publié le 19810911

247745v i L'invention concerne une glissière de guidage à mouvement rectiligne, destinée à être utilisée comme élément de guidage dans une machine-outil, un appareil ou autre, et elle a trait plus particulièrement à une glissière de guidage à mouvement rectiligne conçue de manière à empêcher, au moyen d'un élément de retenue, la sortie de billes lorsqu'un manchon extérieur et une barre de guidage sont séparés l'un de l'autre. Il est avantageux d'utiliser une glissière de guidage à mouvement rectiligne comportant un manchon extérieur qui comprend un élément tubulaire présentant une surface axiale intérieure ayant une section droite à peu près en C et dans laquelle sont formées des rainures de roulement de billes qui alternent circonférentiellement avec des rainures de guidage de billes sans charge, et une barre de guidage dont la surface extérieure présente des rainures de guidage de billes correspondant aux rainures de roulement de billes de charge du manchon extérieur et dans lesquelles des billes roulent le long de rainures sans fin ménagées dans un élément de retenue, les billes étant disposées entre les rainures de roulement du manchon extérieur et les rainures de guidage de la barre de guidage, et le manchon extérieur pouvant être déplacé en ligne droite par rapport à la barre de guidage. Une telle glissière est avantageuse par le fait qu'elle peut supporter une charge importante en raison de la disposition des billes dans des rainures concaves, par le fait que tout jeu circonférentiel peut être supprimé car il est possible de donner aux angles de contact entre les billes des directions alternativement différentes, et par le fait qu'une telle glissière est commode à manipuler, car l'élément de retenue empêche les billes de sortir lorsque le manchon extérieur et la barre de guidage sont séparés l'un de l'autre. Cependant, une glissière de guidage à mouvement rectiligne de l'art antérieur, décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 897 982, est conçue de manière que des rainures de roulement de billes de charge et des rainures de guidage de billes sans charge, sensiblement plus profondes que les rainures de roulement, soient réalisées dans la paroi intérieure d'un cylindre de manière à alterner le long de la circonférence de cette paroi, des gorges circonférentielles, ayant la même profondeur que les rainures de guidage des billes sans charge, étant formées dans les parties extrêmes opposées de la paroi intérieure et, par conséquent, une surface inclinée reliant les fonds de la gorge circonférentielle et les rainures de roulement des billes, dans les zones de liaison de ces gorges et rainures. Ainsi, les billes ayant parcouru en roulant les rainures de roulement doivent brusquement changer de direction en arrivant sur cette surface inclinée et ceci est désavan- tageux, car il est difficile aux billes de se déplacer alors en douceur. De plus, l'assemblage de la glissière de guidage à mouvement rectiligne de l'art antérieur consiste à disposer les billes dans la gorge sans fin d'un élément de retenue, puis à introduire cet élément de retenue dans le manchon extérieur. Par conséquent, les billes ne peuvent être placées dans la partie de la gorge sans fin de l'élément de retenue chevauchant la zone de séparation entre la gorge de roulement des billes de charge et la gorge de guidage des billes sans charge du manchon -extérieur lorsque l'élément de retenue est inséré et le nombre de billes pouvant être introduit est donc obligatoirement faible. L'inconvénient qui en résulte est que, sur le côté de la gorge de guidage des billes sans charge, les- billes sont sujettes à des mouvements intermittents et les chocs entre les billes deviennent importants, ce qui rend le fonctionnement instable. Si l'on souhaite introduire le nombre nécessaire de billes dans cette glissière de guidage de l'art antérieur, il est nécessaire de déformer élastiquement et d'élargir le trou de passage de la gorge sans fin ménagée dans l'élément de retenue et d'introduire les billes à partir du côté de la surface intérieure, ce qui a pour inconvénient la nécessité de procéder à une opération manuelle très improductive pour mettre en place les billes. En outre, ce type de glissière de guidage à mouvement rectiligne de l'art antérieur est conçu de manière que l'élément de retenue soit guidé par les billes ou par la barre de guidage et, par conséquent, l'élément de retenue oppose une certaine résistance aux billes, de sorte que le roulement de ces dernières n'est pas doux, ce qui rend difficile d'obtenir un fonctionnement en douceur. Dans une autre glissière de guidage à mouvement rectiligne de l'art antérieur, décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 938 854, la barre de guidage se présente sous la forme d'un barreau allongé présentant deux gorges de guidage de billes réalisées dans deux, épaulements, et dont des parties des deux surfaces latérales présentent des évidements concaves ayant une section droite, à leur partie inférieure, bombée latéralement. La gorge de guidage des billes de cette barre est généralement soumise à un traitement de trempe afin que sa surface soit durcie. Une trempe au chalumeau ou une trempe à haute fréquence est en général effectuée au cours de ce traitement. La trempe au chalumeau est avantageuse par le fait qu'elle peut -être effectuée de manière relativement simple, mais elle est susceptible de produire des irrégularités de dureté et de provoquer une déformation par flexion sous l'effet des contraintes résiduelles du traitement thermique. La présence d'une déformation par flexion dans une telle barre allongée de guidage peut donner une très grande importance aux tolérances de finition à respecter lors de la rectification et peut exiger de manière indésirable un certain nombre d'étapes de rectification. La trempe à haute fréquence engendre généralement moins de déformation par flexion dans des éléments allongés, analogues à des barreaux, et elle constitue un traitement thermique souhaitable pour une telle barre allongée de guidage. Cependant, même lorsqu'on utilise une trempe à haute fréquence, il est très difficile de durcir un tel élément allongé sans le faire fléchir et, dans le cas du traitement thermique de cet élément, la trempe est réalisée alors que la barre de guidage est maintenue verticalement et mise en rotation dans une bobine circulaire à haute fréquence. Même dans le cas o l'on procède à une telle trempe, l'épaisseur sur laquelle cette dernière est réalisée dans la pièce n'est pas uniforme dans les surfaces supérieure et inférieure de la barre de guidage, car le profil en section droite de la barre de guidage classique n'est pas symétrique dans la direction verticale et, par conséquent, la déformation par flexion résultant de la trempe est inévitable, ce qui a pour inconvénient de nécessiter par la suite un certain nombre d'opérations de rectification. En outre, les surfaces latérales de la barre de guidage classique, perpendiculaires à la surface inférieure de cette barre, sont petites et, par conséquent, il est difficile de disposer d'une surface de référence précise lorsque des gorges de guidage de billes sont formées par rectification. Il est donc difficile de monter convenablement la barre de guidage sur un gabarit lorsque les gorges de guidage des billes doivent être réalisées par rectification, ce qui rend difficile l'obtention d'une barre de guidage ayant une bonne précision. L'invention est conçue pour éliminer les inconvénients de l'art antérieur, indiqués précédemment, et, à cet effet, elle a pour objet une glissière de guidage à - mouvement rectiligne dans laquelle lés billes se déplacent en douceur, qui est facile à usiner et à assembler et qui présente une haute précision. A cet effet, selon l'invention, les gorges de roulement des billes de charge et les gorges de guidage des billes sans charge d'un manchon extérieur sont ménagées sur toute la largeur; la section droite du manchon extérieur présente le même profil; des parties en saillie, engageant les gorges de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, sont réalisées dans la surface extérieure d'un élément de retenue afin que ce dernier soit positionné circonférentiellement et maintenu par rapport au manchon extérieur; des chapeaux d'extrémité sont montés sur les extrémités du manchon extérieur afin que, lorsqu'ils sont retirés, le nombre demandé de billes puisse être aisément introduit entre les gorges sans fin de l'élément de retenue et le manchon extérieur; la barre de guidage est réalisée avec une section droite de forme carrée, sensiblement symétrique dans les directions verticale et horizontale afin de réduire les déformations se produisant lors du traitement thermique; et la barre de guidage présente une large surface latérale constituant la surface de référence pour l'usinage et facilitant ainsi l'usinage des gorges de guidage des billes. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une coupe transversale d'une forme de réalisation de la glissière selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, la barre de guidage n'étant pas représentée; et les figures 3, 4 et 5 sont des vues en perspective de pièces de la glissière selon l'invention. La glissière selon l'invention comporte un manchon extérieur 1 qui présente trois gorges 2, 3 et 4 de guidage de billes sans charge, réalisées axialement dans sa surface intérieure qui présente, en section droite, un profil à peu près en C, et deux gorges 5 de roulement de billes de charge, une première gorge 5 étant formée entre les gorges 2 et 3 de guidage des billes sans charge et la seconde gorge 5 étant formée entre les gorges 2 et 4, ces gorges s'étendant sur toute la longueur axiale du manchon extérieur. Une barre 6 de guidage se présente sous la forme d'un élément allongé ayant une section droite à peu près carrée et sensiblement symétrique dans les directions verticale et horizontale, cet élément allongé présentant, dans ses deux angles supérieurs, des gorges axiales 7 de guidage de billes qui correspondent aux gorges 5 de roulement de billes du manchon extérieur. La barre de guidage présente également des trous 8 destinés au passage de vis de montage. La surface extérieure d'un élément 9 de retenue comporte une partie 10 en saillie qui s'engage dans la gorge 2 de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, une partie 11 en saillie qui s'engage dans la gorge 3 de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, et une partie 12 en saillie qui s'engage dans la gorge 4 de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, la surface intérieure de l'élément de retenue ayant une section droite à peu près carrée qui est légèrement plus grande que celle de la barre 6 de guidage, et la surface extérieure de l'élément de retenue ayant une forme en C correspondant à celle de la surface intérieure du manchon extérieur 1. Cet élément 9 de retenue est disposé circonférentiellement par rapport au manchon extérieur 1, de manière que les parties 10, 11 et 12 en saillie s'engagent dans les gorges 2, 3 et 4, respectivement, de guidage des billes sans charge du manchon extérieur 1 et ce dernier maintient l'élément de retenue. Quatre gorges sans fin 16, réalisées dans la surface extérieure de l'élément 9 de retenue, comprennent chacune un tronçon latéral 13 de charge dont une partie s'étend vers l'intérieur dans la partie correspondant à la gorge 5 de roulement des billes du manchon extérieur, un tronçon latéral 14 sans charge formé dans les parties correspondant aux gorges 2, 3 et 4 de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, et un tronçon 15 incurvé en U reliant de façon progressive les extrémités du tronçon latéral 14 sans charge et du tronçon latéral 13 de charge, de telle manière que la variation de la courbure soit sensiblement continue. Cet élément 9 de retenue peut être réalisé par usinage d'une pièce emboutie. Cependant, dans le cas o un certain nombre de ces éléments de retenue doivent être fabriqués, il est souhaitable de les produire par moulage de matières plastiques ou autres. Des billes 17 sont disposées en nombre nécessaire dans les gorges sans fin 16 de l'élément 9 de retenue assemblées librement avec le manchon extérieur 1, et ces billes peuvent parcourir en roulant, suivant un circuit fermé, les gorges sans fin 16. Les billes 17 font partielle- ment saillie vers le côté de la surface intérieure, en passant dans les parties ajourées des gorges latérales 13 de charge de l'élément de retenue et elles sont maintenues entre les gorges 5 de roulement des billes du manchon extérieur et les gorges 7 de guidage des billes de la barre de guidage. La partie ajourée de la gorge latérale 13 de charge de l'élément 9 de retenue présente une largeur légèrement inférieure au diamètre des billes 17 de manière que, même lorsque la barre 6 de guidage est démontée, les billes 17 ne puissent tomber de l'élément 9 de retenue. Des chapeaux 18 d'extrémité sont fixés sur les surfaces extrêmes opposées du manchon extérieur 1 et présentent une section droite de forme à peu près en C, correspondant à celle du manchon extérieur 1 et de l'élément 9 de retenues assemblés l'un avec l'autre. Une première surface extrême de chaque chapeau présente un évidement à fond plat 19, et les surfaces latérales de cet évidement constituent quatre surfaces 20 de guidage correspondant aux gorges sans fin 16 qui guident les billes 17 roulant dans les gorges 15 en U de l'élément de retenue, à l'extérieur-de la partie extrême du manchon extérieur 1. Les surfaces 20 de guidage peuvent suivre avantageusement des arcs dont les centres sont situés dans des positions différentes. Une surface extrême 21 de l'élément de retenue, portant contre le fond 19 du chapeau d'extrémité, empêche cet élément 9 de retenue de se déplacer axialement par rapport au manchon extérieur 1. Des trous 22 permettent de fixer le chapeau 18 d'extrémité à l'aide de vis sur le manchon extérieur 1. La forme de réalisation décrite ci-dessus permet d'obtenir une glissière de guidage à mouvement rectiligne dans laquelle le manchon extérieur 1 ne peut tourner circonférentiellement par rapport à la barre 6 de guidage et peut se déplacer axialement et très légèrement par rapport à cette barre, par roulement des billes 17. L'assemblage de cette glissière de guidage à mouvement rectiligne peut consister à fixer un chapeau 18 d'extrémité sur une première extrémité du manchon extérieur 1 au moyen de boulons ou de vis, à introduire l'élément 9 de retenue dans le manchon extérieur 1 alors que ce dernier est placé en position debout, le chapeau 18 d'extrémité étant disposé en bas, à disposer un élément d'introduction des billes, par exemple une goulotte ou autre, à l'extrémité supérieure du manchon extérieur 1, et à charger à l'aide de cet élément les billes 17 dans les gorges sans fin 16 de l'élément de retenue. Les billes 17 sont disposées dans la partie de la gorge en U qui s'étend vers l'extérieur de l'extrémité du manchon extérieur 1, une petite quantité de lubrifiant, par exemple de graisse, étant introduite dans ce tronçon de gorge afin que les billes 17 ne puissent sortir, et l'autre chapeau 18 est fixé sur l'autre extrémité du manchon extérieur au moyen de vis, ce qui achève l'assemblage du manchon extérieur 1. Le manchon extérieur 1 ainsi assemblé est ensuite monté sur la barre 6 de guidage, ce qui achève le montage de la glissière de guidage à mouvement rectiligne. Dans la glissière de guidage à mouvement rectiligne selon l'invention, décrite ci-dessus, la section droite du manchon extérieur 1 présentant les gorges 2, 3 et 4 de guidage des billes sans charge et les gorges 5 de roulement des billes de charge, ménagées dans sa surface intérieure, est uniforme sur toute la longueur axiale de ce manchon,-ce qui facilite l'usinage, et les parties 10, 11 et 12 en saillie, engagées dans les gorges 2, 3 et 4 de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, sont réalisées dans la surface extérieure de l'élément 9 de retenue monté sur le manchon extérieur 1 afin d'établir le positionnement circonférentiel de l'élément 9 de retenue par rapport au manchon extérieur 1. Par conséquent, lorsque l'élément 9 de retenue est introduit dans le manchon extérieur 1, les gorges 5 de roulement des billes du manchon extérieur et les gorges latérales 13 de charge de l'élément de retenue se position- nent convenablement les unes par rapport aux autres, ce qui permet de mettre en'place aisément les billes 17. Dans cette forme de réalisation, lorsque la position du manchon extérieur 1 est déterminée, la position dans laquelle les billes 17 sont introduites est également déterminée, ce qui permet une mise en place - automatique et aisée des billes 17. De plus, les billes 17 roulant dans les gorges 5 de roulement du manchon extérieur 1 tournent en parcourant un circuit fermé tout en étant guidées par les gorges sans fin 16 de l'élément 9 de retenue. Par contre, dans la glissière classique de guidage à mouvement rectiligne, la partie au moyen de laquelle les billes passent des gorges 5 de roulement du manchon extérieur dans la gorge 2, 3 ou 4 de guidage des billes sans charge est conçue de manière qu'un tronçon incliné d'échappement soit ménagé à l'extrémité des gorges de roulement et dirigé vers une gorge circonféren- tielle de même profondeur que les gorges de guidage des billes sans charge, de sorte que les billes sont déplacées vers les gorges de guidage des billes sans charge par les gorges en U de l'élément de retenue. Par conséquent, le mouvement des billes n'est pas doux, alors que, dans la glissière selon l'invention, les gorges 15 de retour en U de l'élément de retenue sont configurées de manière que les billes roulant le long des gorges 5 et de la gorge 2, 3 ou 4 de guidage des billes sans charge exécutent un mouvement courbe et doux. Ainsi, dans la glissière de guidage à mouvement rectiligne selon l'invention, la circulation des billes 17 est très douce, et cette glissière présente donc d'excellentes caractéristiques de fonctionnement. De plus, l'élément 9 de retenue de la glissière selon l'invention est conçu pour être maintenu par le manchon extérieur 1 et cet élément 9 de retenue n'est pas supporté par la barre 6 de guidage ni par les billes 17. Il présente donc de bonnes caractéristiques de fonctionnement. En outre, dans la glissière de guidage à mouvement rectiligne selon l'invention, les chapeaux 18 d'extrémité sont fixés de manière amovible sur les surfaces extrêmes opposées du manchon extérieur 1, ce qui permet la mise en place aisée du nombre demandé de billes 17. Il ne se produit donc aucun bruit ou qu'un faible bruit, un tel bruit résultant autrement d'un nombre insuffisant de billes, et on assure ainsi un fonctionnement en douceur. De plus, le profil en section droite de la barre 6 de guidage est carré et sensiblement symétrique dans les directions verticale et horizontale. Par conséquent, au cours d'une trempe à haute fréquence, les surfaces des angles respectifs de la barre de guidage font l'objet d'un durcissement uniforme et les déformations thermiques dues à la trempe peuvent être réduites, ce qui permet de réduire l'importance de la finition réalisée par la suite au cours d'une opération de rectification. Ceci signifie également la possibilité de réduire le nombre d'opérations d'usinage. La possibilité de réduire l'importance de la finition signifie l'enlèvement d'une petite quantité de matière par rectification, ce qui signifie, à son tour, une réduction des déformations supplémentaires par flexion résultant du dé- séquilibre des contraintes résiduelles consécutives à cet enlèvement de matière, et la réalisation d'une barre 6 de guidage de haute précision en est donc facilitée, contrairement au cas dans-lequel la déformation par flexion due à la trempe entraîne une autre déformation par flexion lors de la rectification. Cette diminution des déformations est également souhaitable en ce qui concerne les déformations par vieillissement. En outre, la section droite carrée de la barre 6 de guidage permet d'obtenir, sur un côté de cette barre, une large surface de référence offrant une bonne précision, et la précision du montage réalisée pendant la rectification des gorges 7 de guidage des billes en est donc facilitée, de même qu'un maintien stable de la pièce, même en ce qui concerne la résistance au meulage réalisé pendant l'usinage. On obtient ainsi de manière sûre une barre 6 de guidage de haute précision. La section carrée de la barre 6 de guidage a une autre conséquence. En effet, dans la barre de guidage classique dont la section droite est complexe, on considère généralement qu'il est mieux adapté de travailler par étirage. Cependant, une matière ayant une bonne propriété de trempe et actuellement utilisée pour une telle barre de guidage exige d'effectuer les opérations de trempe au moment de l'étirage, ces opérations étant suivies d'un recuit et, de plus, l'étirage entraînant une torsion de la matière à il travailler. Par contre, la pièce à section carrée selon l'invention peut être réalisée aisément et facilement, de manière industrielle, en étant soumise à un étirage et à un recuit, sans présenter de torsion ou ne présentant qu'une faible torsion due à l'étirage, ce qui permet d'obtenir une barre 6 de guidage de haute précision, fabriquée à bon marché. Bien que dans la glissière de guidage à mouvement rectiligne selon l'invention, les parties 10, 11 et 12 en saillie de l'élément de retenue soient engagées dans les gorges 2, 3 et 4 de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, il est possible d'utiliser d'autres moyens pour positionner et maintenir l'élément 9 de retenue sur le manchon extérieur 1 et pour obtenir le même fonctionnement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la glissière décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Glissière de guidage à mouvement rectiligne, caractérisée en ce qu'elle comporte un manchon extérieur (1) qui présente trois gorges (2, 3, 4) de guidage de billes sans charge, réalisées axialement dans sa surface intérieure et ayant une section droite à peu près en C, et deux gorges (5) de roulement de billes formées entre les gorges de guidage (2, 3, 4), lesdites gorges s'étendant sur toute la longueur axiale du manchon extérieur, une barre allongée et carrée (6) de guidage qui présente, dans ses deux angles supérieurs, des gorges axiales (7) de guidage des billes correspondant aux gorges de roulement des billes du manchon extérieur, un élément (9) de retenue disposé librement entre la barre de guidage et le manchon extérieur, et dont la surface extérieure présente plusieurs gorges sans fin (16) qui s'ouvrent vers l'extérieur et qui comprennent chacune une gorge latérale (13) de charge ayant un tronçon qui s'étend vers l'intérieur, dans la partie correspondant à la gorge (5) de roulement des billes du manchon extérieur, une gorge latérale (14) sans charge formée dans les parties corres- pondant aux gorges (2, 3, 4) de guidage des billes sans charge du manchon extérieur, et une gorge (15) de retour en U qui relie de manière progressive les extrémités de la gorge latérale de charge et de la gorge latérale sans charge, un certain nombre de billes (17) disposées de manière à rouler dans les gorges sans fin de l'élément de retenue et maintenues entre les gorges de roulement des billes du manchon extérieur et les gorges de guidage des billes de ladite barre de guidage, dans des parties ajourées des gorges latérales de charge de l'élément de retenue, et des chapeaux (18) d'extrémité fixés sur les extrémités du manchon extérieur afin de s'opposer aux mouvements axiaux de l'élément de retenue, chaque chapeau présentant des surfaces- (20) de guidage dont le nombre correspond à celui des gorges sans fin (16) et destinées à guider les billes roulant dans les gorges de retour en U de l'élément de retenue. 2. Glissière de guidage à mouvement rectiligne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface extérieure de l'élément de retenue comporte des parties (10, 11, 12) en saillie qui s'engagent dans les gorges (2, 3, 4) de guidage des billes sans charge du manchon extérieur afin que l'élément de retenue puisse être maintenu par le manchon extérieur. 3. Glissière de guidage à mouvement rectiligne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chacune desdites surfaces (20) de guidage suit un arc. 4. Glissière de guidage à mouvement rectiligne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite gorge (15) de retour en U relie tangentiellement et en continu les extrémités des gorges latérales (13, 14).