Brevet FR2490131A1 — publié le 19820319

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement à vis sans fin et plus précisément des ma- chines-outils utilisant des mécanismes à vis sans fin et crémaillère pour le déplacement précis d'éléments à l'in- térieur de ces machines. On a déjà utilisé depuis de nombreuses années des mécanismes d'entraînement à vis sans fin dans des trans- missions destinées au déplacement d'éléments de machine. Il s'agit d'un procédé efficace de transformation d'un mouvement de rotation en mouvement linéaire. Les axes de la vis sans fin et de la crémaillère sont cependant distants et il existe entre eux un bras de couple qui peut provoquer un léger désalignement de la vis sans fin, avec application de forces extérieures qui réduisent l'efficacité qui serait par ailleurs utile pour ledéplacement des différents élé- ments. Un exemple d'arrangement à vis sans fin et cré- maillère est représenté dans la machine-outil connue dé- crite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 097 568 (Kampmeier) selon lequel une vis est disposée longitudina- lement et en prise avec les dents d'une crémaillère hori- zontale boulonnée sur un vérin. La rotation de'la vis provoque le déplacement de la crémaillère et du vérin suivant un trajet rectiligne. Ce type de mécanisme est aussi représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 659 474 (Neugebauer) selon lequel deux vis sans fin sont adaptées à une cré- maillère unique, celle-ci étant fixée à une table utilisée pour le support d'une pièce pendant son opération de frai- sage. La crémaillère unique placée d'un côté de la vis, tel que représenté dans le document cité, crée une compo- sante de force radiale dans la vis sans fin du fait de la poussée appliquée à une crémaillère unique. La compo- sante de force radiale constitue un bras de couple qui provoque un fléchissement dans la vis sans fin et peut provoquer l'application de charges indésirables au chariot de la machine et à ses paliers associés. Cette force de flexion, s'ajoutant à la poussée axiale transmise par la vis et due à l'interaction de la vis sans fin et d'une crémaillère unique, provoque l'application de chargEs et un fléchissement et nécessite par ailleurs des éléments, des paliers, des moteurs et analogues plus robustes. Le mécanisme d'entraînement de type connu provoque aussi l'apparition de déformations à l'intérieur de lui-même, puisque les petits écarts de la crémaillère ou de la vis sont transmis à leurs systèmes de support qui ne permet- tent pas des fléchissements concomittants. L'invention concerne un mécanisme d'entraînement à vis sans fin qui permet l'utilisation d'éléments ayant des dirensions réduites, pour cependant une même charge de travail. Elle concerne aussi un mécanisme d'entraînement à vis ayant une caractéristique de centrage automatique qui élimine la nécessité de l'utilisation de plusieurs boulons pour la fixation des mécanismes d'entraînement sur le chariot. Elle concerne aussi un mécanisme d'entraînement à vis sans fin qui peut être supporté sur le chariot d'une manière articulée afin que son centrage automatique soit facilité. Plus précisément, l'invention concerne un dispo- sitif d'entraînement de chariot pour machine-outil, dans lequel une vis sans fin tourne entre deux crémaillères complémentaires, décalées de 180 l'une par rapport à l'autre et placées de part et d'autre de lavis. La vis sans fin et la transmission et le moteur associés sont montés sur le chariot mobile, par l'intermédiaire d'une articulation. La vis sans fin tourillonne dans un arrangement de butées qui sont montées sur le chariot par l'intermédiaire d'un joint universel et qui transmettent une force. La vis sans fin et son mécanisme d'entraînement peuvent ainsi présenter un faible pivotement libre autour de leur support au niveau de l'articulation. Cette possibilité de faible pivotement libre entre plusieurs crémaillères permet à la vis sans fin de se centrer automatiquement entre les deux crémaillères 249013 1 placées en regard lorsque celles-ci présentent de légers écarts, si bien que la déformation des systèmes de support est éliminée, de même que les défauts consécutifs d'aligne- ment au cours de l'opération d'usinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue de bout d'un dispositif d'entraînement de chariot; et - la figure 2 est une élévation latérale du dis- positif d'entraînement de chariot, avec des parties arrachées pour raison de clarté. On se réfère maintenant aux dessins plus en détail et en particulier à la figure 1 qui représente une machine 10 ayant une base ou socle 12 ayant un bâti robuste destiné à supporter un arrangement de glissières 14. Ces dernières supportent un chariot mobile 16qui peut coulisser. Une pièce non représentée peut être placée longitudinalement, en direction générale parallèle aux glissières 14. Le chariot 16 peut se déplacer parallèlement aux glissières 14 et il a une partie 15 qui peut se déplacer transversale- ment par rapport à la pièce et poÉtant les outils néces- saires contre elle. Une crémaillère externe 18 et une cré- maillère interne 20 sont disposées l'une en face de l'au- tre et parallèlement et sont fixées au socle 12 comme re- présenté sur la figure 1. Le chariot 16, à la partie supé- rieure du socle 12, a un dispositif 22 d'entraînement de chariot qui lui est associé. Ce dispositif 22 d'entraine- ment a une vis sans fin 24 qui -coopère longitudinalement avec les crémaillères externe et interne 18 et 20 entre lesquelles elle est placée et par rapport auxquelles elle peut pivoter légèrement en direction transversale, les deux crémaillères étant placées à 180 l'une de l'autre de part et d'autre de la vis sans fin 24. Cette der- nière tourillonne à une première et une seconde extrémité dans des roulements 26 et 27 placés dans un châssis 28 du dispositif 22 d'entraînement comme indiqué sur la figure 2. Un servomoteur 30 est relié à la vis sans fin 24 par un réducteur 32 d'asservissement dans lequel des pignons 34 en prise qui tourillonnent à l'intérieur assurent la transmission du mouvement du servomoteur 30 à un pignon droit 35 qui tourillonne sur la première extrémité de la vis 24. Le dispositif 22 d'entraînement de chariot est supporté sur le chariot 16, afin qu'il puisse pivoterpar un axe 36 d'articulation qui dépasse rigidement du ré- ducteur 32 et qui tourillonne dans un palier 37 disposé dans un collier 38 fixé au châssis du chariot 16.-La pre- mière extrémité de la vis 34 est associée à un ensemble de retenue axiale. Cet ensemble 40 comporte un arran- gement 42 de butées et une liaison rigide 44 ayant deux ensembles 46 et 48 à joint universel: et coussinet sphérique, aux deux extrémités. Le second coussinet 48 est fixé à une équerre 50 portée par le chariot principal 16. Lors du fonctionnement de la machine 10, le servomoteur 30 est - commandé par une source convenable non représentée afin qu'il fasse tourner la vis sans fin 24 par l'intermédiaire du réducteur 32. La rotation dans un sens ou dans l'autre de la vis 24 autour de son axe longitudinal provoque un déplacement rectiligne du chariot 16 par rapport aux glis- sières 14 de la machine 10. Les crémaillères externe et interne 18 et 20 telles que représentées sur la figure 1, décalées de 1800 et séparées l'une de l'autre, permet- tent à la vis 24 de pivoter légèrement avec le reste du dispositif 22 d'entraînement autour de l'axe 36 et de se centrer automatiquement lors de sa rotation et lorsqu'elle se déplace d'elle-même entre les crémaillères. L'effet de centrage automatique de la vis 24 est nécessaire pour remédier aux faibles écarts par rapport à la linéarité des crémaillères externe et interne 18 et 20. Cette carac- téristique de centrage automatique est possible parce que le dispositif 22 d'entraînement est supporté sur le chariot principal 16 par un axe 36 d'articulation qui tourillonne dans le collier 38. Un autre arrangement permettant un pivotement peut être disposé axialement par rapport à l'axe 36 afin qu'il assure l'équilibre du dispositif 22 d'entraînement et le support de celui-ci avec l'axe 36. La poussée créée entre la vis sans fin 24 et les crémail- lères externe et interne 18 et 20 est transmise au chariot principal 16 par l'ensemble 40 de retenue axiale qui fa- cilite lui-même le pivotement libre du dispositif 22 d'entraînement par rapport au chariot principal 16 grâce aux joints universels 46 et 48 placés entre eux et qui transmettent uniquement une poussée axiale tout en permet- tant l'alignement de la vis sans fin 24 entre les crémail- lères interne et externe 18 et 20. L'ensemble 40 de re- tenue axiale peut transmettre la poussée au chariot 16 par l'intermédiaire d'autres types d'éléments qui présen- tent une rigidité en direction axiale mais qui permettent un léger déplacement transversal du dispositif 22 d'en- traînement entre les crémaillères parallèles distantes, afin que la vis se centre automatiquement. Ainsi, la description qui précède concerne une machine ayant un chariot qui se déplace le long de plu- sieurs glissières et qui est utilisé pour le support d'ou- tils de la machine, ce chariot étant déplacé par un dispo- sitif d'entraînement qui a au moins une caractéristique de pivotement libre limité par rapport au chariot lui- même. Ce dispositif d'entraînement à pivotement libre est très efficace et très précis parce qu'il compense les irrégularités des crémaillères qui peuvent exister dans la plupart des machines. L'efficacité est améliorée par- ce qu'une poussée théoriquement pure de la vis sans fin est transmise au chariot principal étant donné la dispo- sition des crémaillères en regard placées de part et d'au- tre de la vis sans fin et élimine tout moment de fle- xion créé entre une vis sans fin et une crémaillère unique. En outre, le chariot selon l'invention permet l'utilisation de films d'huile plus minces lors du fonctionnement de dispositifs d'entraînement hydrostatique à vis et dans tous les cas l'utilisation d'une vis sans fin de longueur réduite et la simplification du montage. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement destiné à déplacer un chariot sur une machine, du type qui comprend - une vis sans fin tourillonnant dans un bo - tier, - une transmission disposée en position repérée par rapport à la vis sans fin, et - un moteur associé à la transmission et destiné à provoquer la rotation de celle-ci, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un arrangement de crémaillères (18, 20) disposées en position convenable par rapport à la vis sans fin (24) afin qu'elles permettent un effet de centrage automatique mutuel lorsque la vis sans fin (24) tourne entre les cré- maillères. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrangement de crémaillères (18, 20) comporte deux crémaillères, une de chaque côté de la vis sans fin (24), cette dernière pouvant pivoter librement entre les crémaillères. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que qu'une articulation (36; 37, 38) supporte le dispositif (22) d'entraînement du chariot sur le chariot (16). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'articulation (36; 37, 38) comporte un axe (36) d'articulation fixé au dispositif (22) d'entraînement du chariot en position repérée en rotation par rapport à un tourillon (37, 38) disposé dans le chariot (16) afin qu'il permette un pivotement mutuel libre. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble (40) de retenue axiale disposé entre le dispositif (32) d'entraînement de chariot et le chariot (16). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble (40) de retenue axiale comporte un joint universel (44, 46, 48) disposé de manière qu'il permette unpivotement libre du dispositif d'entraînement de chariot (22) avec le chariot (16) et qu'il permette la transmission de la poussée créée entre la vis rotative (24) et les crémaillères (18, 20) au chariot (16) qui est ainsi déplacé. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le joint universel (44, 46, 48) comporte une liaison articulée entre un coussinet sphérique (48) monté sur le chariot (16) et un coussinet sphérique (46) monté sur le dispositif d'entraînement de chariot (22).