Brevet FR2479936A1 — publié le 19811009

L'invention concerne un dispositif d'avancement en translation à vis d'entraînement ainsi que tout équipement comportant un tel dispositif. Il est connu d'utiliser pour le deplacement li néairede pièces, telles que des platines supports d'ob jets, des dispositifs comportant une vis d~'avänce du type vis sans fin coopérant avec un écrou. Celui-ci s'engrène dans le pas de vis, assure la liaison mécanique entre la-- vis et la pièce à entraîner et transmet à celle-ci le mouvement de translation qu'il subit lorsque la vis est mise en rotationou, réciproquement, si l'écrou est maintenu fixe, c'est la vis qui est entraînée en translation.On considèrera cisapres, pour faciliter la description, uniquement le cas ou la vis est fixe en translation, le cas réciproque s'en déduisant par simple inversion cinématique. Si l'on utilise un écrou classique pour coopérer avec la vis d'avance, le dispositif présente un jeu relativement important et, si l'on augmente le nombre de filets de l'écrou coopérant avec la vis, on augmente le frottement sans arriver à supprimer notablement ce jeu. Celui-ci peut être réduit en utilisant des demi-écrous bloqués en opposition ; mais, d'une part, la réduction du jeu se fait au prix d'une augmentation du frottement, autre part, si l'on peut obtenir un bon réglage initial, du jeu réapparait rapidement et des réglages périodiques doivent être effectués. Un dispositif à vis d'entrainement connu assurant à la fois un faible jeu et un faible frottement est illustré en figure 1. La vis d'entraînement 101 coopère avec un équipage mobile en translationlO2pouvant glisser le long de la vis au moyen de deux paliersl03eti04.Des rouleaux fous 105 et 106 àrainures circulaires de même pas que celui de la vis et d'axes parallèles à celui de la vis 1 sont montés sur des bâtis auxiliaires 107.et 108 defaçon à venir s'appuyer latéralement contre la vis.Ces bâtis auxiliaires sont montés sur l'équipage mobile, des rainures en gueue d'aronde109,110 permettant de faire coulisser les rouleaux contre la vis et de les bloquer de façon appropriée. Ainsi, quand la vis tourne, elle entraîne l'équi- page mobile en translation tandis que les rouleaux roulent sur la vis avec un frottement réduit. Ce dispositif assure donc un entraînement . faible jeu et à faible frottement mais, d'une part, sa fabrication est coûteuse étant donnée la grande précision avec laquelle les différentes pièces doivent être usinées, d'autre part, le réglage initial et les réglages d'entretien périodiques sont délicats car il convient notamment de maintenir un excellent parallèlisme entre les axes des rouleaux et celui de la vis. Un objet de la présente invention est de prévoir un nouveau dispositif d'avancement à vis d'entraînement qui évite les inconvénients des dispositifs décrits précédemment. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel dispositif qui soit simple et économique à fabriquer et à régler. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel dispositif qui comprenne des moyens de rattrapage de jeu et ne nécessite pratiquement pas d'opérations de réglages d' entretien periodiques. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel dispositif qui assure une précision d'avance en aller et retour meilleure que le micron. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un dispositif d'avancement en translation à vis d'entraînement comprenant un boîtier guidé en translation et coulissant le long de la vis, ce boîtier portant au moins deux axes encadrant la vis, une roulette étant montée sur chacun de ces axes, chacune de ces roulettes s'engageant dans la rainure du filetage de la vis, des moyens de pression élastique assurant un contact sans jeu entre les roulettes et la vis. De préférence les axes en question sont orientés pour que le plan de chaque roulette contienne sensiblement la tangente à l'hélice de la vis au point de contact vis-roulette ainsi que la normale à,l'axe de la vis en ce point. Pour assurer la pression elastiquenenMre les roulettes et la vis, chaque axe peut être fixé au boîtier par l'une de ses extrémités, cet axe comprenant une portion ~ lui assurant une élasticité transversale, par exemple une portion à section réduite, un moyen pressant sur l'axe entre son extrémité de fixation et la roulette mettant ainsi en flexion la portion élastique de taxe. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi qua d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisa- tion particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de l'art antérieur et a été décrite précédemment, La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon la présente invention, Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe selon les plansAA et BB de la figure 1, La figure 5 est une vue du dessus du dispositif selon la presente invention, Les figures 6 et 7 représentent respectivement dans un mode de réalisation particulier le profil d'un filet de vis et le profil d'une roulette coopérant avec cette vis dans un dispositif selon la présente invention. Pour plus de clarté les mêmes éléments portent les mêmes références dans les diverses figures. Les figures 2, 3 et 4 représentent en coupe longitudinale-et en coupe transversale diverses vues du dispositif selon la présente invention. Ce dispositif comprend une vis d'entraînement 1, du type vis sans fin, portant un filetage 2 sur une partie utile de longueur L Cette vis est montée sur un chassis par l'intermédiaire de deux paliers 5 et 6, de façon à pouvoir tourner librement sous l'effet d'un moyen d'entraînement non représenté. Un équipage mobile 10 comprend un boîtier 11 monté au moyen de roulement à aiguilles 12 et 13 coaxialement à la vis d'en ~, traînement de façon à pouvoir coulisser librement sur celleci. Ce boîtier est lié par des moyens de guidage, par exempie un rail non représenté, au chassis support des paliers 4 et 5 de façon à pouvoir se déplacer seulement en translation et non pas en rotation.Trois axes 20, 21 et 22 disposés à 1200 les uns des autres encadrent la vis 1 et supportent chacun une roulette qui s'engage dans une portion d'une rainure du filetage de la vis. Ces roulettes sont constituées dans le mode de réalisation représenté de galets 23, 24 et 25 comportant chacun une couronne externe en saillie 26, 27, 28. Les galets 23, 24, 25 peuvent pivoter autour de leurs axes respectifs 20, 21 et 22 par le jeu de roulement à billes désignées par la référence 29. Avec les éléments décrits précédemment on obtient un dispositif tel que,quand la vis d'avance 1 est entraînée en rotation, le boîtier 10 se déplace en translation. Le frottement entre le boîtier et la vis est extrêmement réduit du fait que les rondelles ou couronnes en saillies 26, 27, 28 des galets 23, 24, 25 roulent dans les rainures du filetage de la vis tandis que celle-ci tourne. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un moyen de rattrapage automatique du jeu entre le filetage de la vis d'entraînement et les roulettes coopérant avec celle-ci. Ce rattrapage est réalisé du fait qu'une pression est appliquée sur chacune des roulettes sensiblement perpendiculairement à l'axe de la vis. Un mode de réalisation particulier d'un moyen de rattrapage automatique de jeu selon la présente invention est illustré dans les figures 2 à 4. On se référera ici plus particulièrement à la figure 2 et-aux coupes correspondantes des figures 3 et 4, tais il est clair que les trois roulettes selon l'invention sont montées de façon similaire. L'axe 20 de la roulette 26 est bloqué à l'une de ses extrémités dans un manchon 30 du boîtier 11. Le galet 23 est disposé à l'autre extrémité de l'axe 20 laissant une distance libre entre lui-même et le manchon.Sur cette distance, il est prévu un affaiblissement 31 de l'axe, c'est-à-dire une diminution de section de sorte que, par suite de l'application d'une force F sur l'axe du galet, de façon normale à 1'axe de la vis d'en- traînement, l'axe 20 prend une certaine flexion et une pression s'exerce entre la roulette ou couronne 26 du galet et la vis d'entraînement. La figure 4 représente une façon particulière d'appliquer une force F sur l'axe du galet. Une vis 32 à pointe conique ou vis pointeau d'axe orthogonal à l'axe 20 montéedans un écrou 33 appuie par sa pointe conique 34 sur cet axe 20. il résulte de la forme conique de la pointe de la vis que la force appliquée est bien sensiblement dans la direction indiquée par la flèche F, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire à l'axe de la vis d'entraînement 1. Il résulte de ce moyen de rattrapage de jeu que, même si les roulettes 26, 27 et 28 ou le filetage de la vis d'entraînement présentent une usure au cours du temps7 le jeu qui en résulterait est rattrapé par l'élasticité de l'axe 20 sous l'effet de la force pressante F. Selon un autre aspect de l'invention, illustré dans la vue de dessus de la figure 5, les axes 20, 21, 22 des roulettes 26, 27, 28 ne sont pas parallèles entre eux ni à l'axe de la vis d'entraînement. En effet, pour obtenir une coopération optimale entre le filetage de la vis et les roulettes, et réduire les frottements et partant l'usure des pièces, il est souhaitable que ces axes présentent entre eux un angle a (dans la projection représentée en figure 5). La façon dont est effectué ce décalage angulaire se conçoit bien. On peut tenter de l'exprimer sous forme géométrique en disant que l'axe de chacune des roulettes est orienté par rapport à l'axe de la vis de sorte que le plan de chaque roulette contienne sensiblement la tangente à l'hélice de lavis au point de contact ainsi que la nor mate a l'axe de la vis en ce point. Les figures 6 et 7 représentent respectivement un profil possible des filets de la vis d'entraînement et un profil possible des roulettes 26, 27, 28. Comme cela est représenté en figure 6, les flancs 40 et 41 des filets de la vis sont droits et forment entre eux un angle déterminé, par exemple, 30 . Les roulettes, telles que la roulette 26 constituée d'une couronne en saillie sur le galet 23, présentent un profil légèrement bombé d'où il résulte une meilleure coopération entre les roulettes et la vis d'entraînement même en cas de légers déreglages de leurs axes respectifs. Une application particulière d'un dispositif d'avancement en translation selon la présente invention se trouve dans le domaine de la fabrication de circuits intégrés. En effet, lorsque doit avoir lieu l'opération de soudure des connexions sur une puce de circuits intégrés, il est nécessaire de disposer d'un équipement capable d'assurer un déplacement en va-et-vient extrêmement précis (au moins le micron) et sans à-coupsdes circuits par rapport aux têtes de soudure. Un tel équipement peut alors être avantageusement équipé d'un dispositif à vis d'entraînement selon la présente invention. La platine supportant les puces de circuits intégrés est fixée au boîtier 11 par tous moyens connus. Ainsi, la tolérance du micron peut être tenue dans ces conditions avec un matériel facile à mettre en oeuvre, robuste, fiable et facile à fabriquer et à régler initialement. Les diverses figures 2 à 5 constituent, à l'échelle, des modes de réalisation particulièrement détaillées de la présente invention et permettront à l'homme de l'art de réaliser le dispositif décrit sans tâtonnements. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explieitement décrits. Elle en inclut au contraire les variantes et généralisations comprises dans le domaine des revendications ci-après. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif d'avancement en translation à vis d'entraînement comprenant un boîtier guidé en translation et coulissant le long de la vis, caractérisé en ce que ce boîtier porte au moins deux axes encadrant-Ia-i,is, une roulette étant montée sur chacun de ces axes, chacune de ces roulettes s'engageant dans la rainure du filetage dp la vis, des moyens de pression élastique assurant un contact sangs jeu entre les roulettes et la vis. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits axes sont orientés pour que le plan de chaque roulette contienne sensiblement la tangente à l'hélice de la vis au point de contact ainsi que la normale à l'axe de la vis en ce point. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que chaque axe est fixé au boîtier par l'une de ses extrémités, opposée à celle portant la roulette, cet axe comportant une portion lui assurant une élasticité transversale, un moyen pressant sur l'axe entre son extrémité de fixation et la roulette, mettant ainsi en flexion la portion élastique de l'axe. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'élasticité de l'axe est assurée par une portion à section réduite de celui-ci. 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé en ce qu'il comprend une vis à pointe conique d'axe sensiblement orthogonal à l'axe de la roulette, l'appui de la pointe conique de ladite vis provoquant une force transverse à l'axe de cette vis sur l'axe des roulettes. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que chaque roulette est constituée d'une couronne en saillie par rapport à un galet monté sur l'axe correspondant par l'intermédiaire de roulements à billes. 7. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des roulements à aiguilles assurant le centrage du boîtier sur la vis d'entrainement. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 Caractérisé en ce que les flans des filets de la vis d'avance sont droits et forment entre eux un angle déterminé. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractéri- sé en ce que ledit angle est de 300. 10. Dispositif selon les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que chacune des roulettes présente dans sa zone d'extrémité coopérant avec le filetage de la vis d'entraînement un profil bombé 11. Equipement destiné à assurer le dEplacemsnt linéaire d'une platine support d'objets, notamment de circuits intégrés, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, cette platine support d'objets étant liée au boîtier.