Brevet FR2504046A1 — publié le 19821022

Dans de nombreuses machines, notamment les machines outils, il existe un ou plusieurs organes coulissantssusceptibles de se déplacer avec un guidage par glissière, sur un support qui peut lui-même être coulissant comme c'est le cas, par exemple pour un chariot coulissant horizontalement sur une console elle-même cou- lissant verticalement. Il est connu de diminuer ou d'annuler l'action de la pesanteur sur le dispositif de mise en position d'un tel organe par contrepoids, vérin, ressort, etc. Les actions des forces exercées par ces moyens sur l'ensemble à équilibrer admettent une résultante dont le point d'application est généralement fixe. Dans le cas de machines comportant un chariot suppor- tant un deuxième chariot, mobile sur le premier selon une direc- tion quelconque autre que verticale, le centre de gravité de l'en- sembe se déplace; il en résulte une distance variable entre le point d'application de la résultante des forces d'équilibrage et le centre de gravité de l'ensemble des chariots qui crée un couple de forces dont le moment provoque la déformation des guidages, le déplacement incontrôlé des chariots dans le jeu de fonctionnement de leurs glissières ainsi que des efforts antagonistes dans le dis- positif de mise en position. Différentes solutions ont déjà été propos'tes pour remédier à ce problème dont l'acuité est accrue par le développe- ment des machines à commande numérique En effet, sur de telles machines, la aise en place des organes est automatique et il faut donc éviter ou corriger automatiquement les déformations, déplace- ments incontrôlés, ou jeux, qui, auparavant, pouvaient être corrigés par un réglage manuel. Selon l'une de ces solutions, décrite au brevet français n O 72 32413 (no de publication 2 153 990), on emploie un contrepoids dont la position du centre de gravité peut être modifiée par rac- courcissement ou allongement de l'une de ses chaînes de suspension, lesquelles supportent ce contrepoids en des points distincts et distants. Cependant, les modifications ainsi obtenues sont de faible amplitude et ne peuvent être valablement utilisées que si l'organe mobile selon une direction horizontale est d'un poids restreint, de telle sorte que le déplacement du centre de gravité soit peu important. La présente invention a pour objet un qui- librage d'un ensemble formé pa un -preieîchariot de machine sup- portant un second char-i otwmobile sur le premier selon une direction autre que verticale, par le moyen d'un contrepoids relié au pre- mier chariot par des chaînes, caractérisé en ce que cette transmis- mission comprend au moins deux chaines reliées audit premier cha- riot par l'intermédiaire de poulies de renvoi entrainées par les- dites chaînes et agissant sur un arbre de torsion, la longueur relative des brins de chaine reliant les poulies audit premier chariot étant variable en fonction du déplacement du second cha- riot. Par ce moyen, à l'effort appliqué par le contrepoids sur chacune des attaches reliant les chaînes au premier chariot vient s'ajouter un moment de torsion faisant varier l'intensité relative de ces efforts selon la fonction adoptée et par consé- quent de nature à compenser le couple résultat du déplacement du centre de gravité du second chariot. L'invention vise également les dispositions ci-après: a) La variation de longueur relative des brins de choine est fonction linéaire du déplacement du second chariot. b) La variation de longueur relative des brins de chaine reliant les poulies au premier chariot est obtenue par au moins un organe mobile dont le mouvement est commandé par les déplace- ments du second chariot, ledit mouvement faisant varier la dis- tance au premier chariot de l'extrémité de la chaine correspon- dante. c) Ledit organe est une rampe solidaire du second chariot et sur laquelle roule un galet lié à l'extrémité d'une chaine, l'effort appliqué par cette chaîne étant transmis au premier chariot par l'intermédiaire du second. d) Ledit organe est une pièce mécanique mobile portée par le premier chariot dont les déplacements sont commandés par l'organe commandant les déplacements du second chariot et sur laquelle est fixée l'extrémité d'une choine. e) La variation de longueur relative des brins de chalne est obtenue par au moins un écrou, porté par le premier chariot, mis en mouvement par les déplacements du second chariot ou par l'organe commandant ces déplacements et agissant sur une vis portée pa i h u iune chaîne. f) Le contrepoids estp parles chaînes par l'intermé- diaire d'un palonnier relié avec articulation-en un seul point du contrepoids. Cette disposition a pour but que les variations de-o longueur de chaîne n'entraînent pas de déplacements latéraux du contrepoids. g) L'équipage portant les poulies et l'arbre de torsion est dépourvu de liaison mécanique rigide avec les chariots et leur bâti support. h) L'équipage portant les poulies et l'arbre de torsion repose sur des pièces d'appui telles que des colonnes transmettant les efforts sur le socle ou la fondation, sur lequel est fixé le bâti de la machine sans liaison mécanique avec les chariots et le bati. i) La variation de longueur relative des brins de chaîne est établie de telle sorte que la résultante des forces d'équili- brage reste en permanence contenue dans un plan vertical contenant le centre de gravité de l'ensemble des chariots et perpendiculaire au plan de guidage du second chariot, L'invention est décrite plus amplement avec référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique perspective mon- trant le principe de l'invention;- La figure 2 est une vue de côté d'un exemple de réali- sation; La figure 3 est une vue de face de la machine de la figure 2; La figure 4 est une vue de dessus de la machine de la figure 2; La figure 5 est une vue schématique latérale partielle d'une variante de réalisation de la figure 2; La figure 6 est une vue schématique partielle de dessus de la mime variante. Les exemples représentés se rapportent au cas d'une machine outil comportant une console 1 (premier chariot) coulissant verticalement sur les glissières 2 d'un bâti 3 et supportent un bélier ou analogue 4 (second chariot) coulissant horizontalement sur la console 1 par la glissière 5. Mais l'invention n'est pas limitée à cet exemple, ni au cos de coulissement horizontal du second chariot. Conformément à l'invention, la console 1 est reliée à un contrepoids 6 (poids P) par deux chaînes ou ensembles de chaînes 7 et 8. Dans l'exemple représenté, l'une de ces chaînes, en l'es- pèce la chaîne 7 est reliée directement à la console 1 par l'atta- che 24, de préférence réglable en hauteur, la chaoine 8 se termi- nant par un galet 9 qui roule sur une rampe 10 liée au bélier 4. La transmission de l'effort exercé par la chaîne 8 à la console 1 se fait soit directement soit par l'intermédiaire du ou des galets 11 roulant sur la partie supérieure de la rampe 10 et relié en 12 à la console 1. La transmission des efforts exercés par le contrepoids 6 sur la console 1 par les chaones 7 et 8 est effectuée par les poulies 13 et 14 qui sont entraînées par les chatnes 7 et 8 (les poulies 22, 23 étant simplement des poulies de renvoi) Par exemple les chaines 7 et 8 seront des chaînes à galets et les poulies 13 et 14 auront la formes de pignons dentés - toute autre disposition à la portée de l'homme de l'art pour assurer l'entral- nement des poulies 13 et 14 par les chaînes 7 et 8 pourra Otre adoptée. Les poulies 7 et 8 sont solidaires de l'arbre de torsion 15. La rampe 10 est dessinée de façon à ce que les dépla- cements du bélier 4 provoquent une variation de longueur du brin de la chaîne 8 a qui sépare la poulie 14 de la console 1 par rapport à la longueur du brin de la chaine 7 a qui sépare la poulie 13 de la console 1. Cette variation relative provoque une torsion de l'arbre qui se traduit par un moment M donnant sur le diamètre exté- rieur des poulies 13 et 14 un effort tangentiel T Ainsi, si P est le poids du contrepoids 6, les efforts appliqués sur la con- sole 1 par les brins de chaîne 7 et 8 auront pour voleuzsrespectives: P+T et P-T -2 -2 Le déplacement du bélier 4 provoque un déplacement du centre de gravité de l'ensemble formé par la console 1 et le bélier 4, qui se traduit en un couple exercé zur la glissière 2, et la rampe 10 sera de préférence conformée de façon à ce que la différence de tension sur les chaînes donne un couple égal et de sens inverse; en d'autres termes, la rampe 10 sera établie pour que la résultante des efforts exercés par les brins 7 a et 8 a reste constamment dans le plan vertical contenant le centre de gravité de l'ensemble bélier + console, et perpendiculaire au plan de guidage du bélier 4 - Conformément à une disposition de l'invention, le contrepoids 6 est suspendu aux chaînes 7 et 8 par le palonnier 16 relié au contrepoids 6 par l'articulation 28; il en résulte que les variations de longueur relative des chaînes n'ont pas d'effet sur la position latérale du centre de gravité du contre- poids 6. Dans l'exemple représenté les pièces d'appui 17, 18 sont des colonnes qui traversent le bâti 3 de la machine sans liaison mécanique, à travers de simples guidages 25, 26 et renvoient les efforts sur le socle 19 de la machine ou sur la fondation. En variante de la rampe 10, on peut utiliser d'autres moyens de variation de la longueur relative des brins des chaînes 7 et 8 séparant les poulies 13 et 14 de la console 1. Par exemple, l'extrémité de la chaîne 8 peut Stre reliée à la console 1 par l'intermédiaire d'une crémaillère d'un bras tournant ou d'une come dont la rotation est commandée par l'organe de commande des déplacements du bélier 4. Ou encore, cette extrémité peut porter une vis coagis- sant avec un écrou entraîné en rotation par ledit organe de com- mande des déplacements du bélier 4, ou directement par ce dernier, au cours de ses déplacements. Cette dernière variante est représentée schématiquement sur les figures 5 et 6. La chaîne 8 porte à son extrémité une vis 101 s'engageant dans un écrou 102 (par exemple un écrou à billes) solidaires d'une poulie 103 L'écrou et la poulie sont emprisonnés dans une chape 104 liée à la console Un céble ou un ruban 105 s'enroule d'un côté sur la poulie 103 et est attaché de l'autre au support 106 li au bilier 4. Lorsque le bilier 4 se déplace, il entraine le cêble 106 qui fait tourner la poulie 103 donc l'écrou 102, ce qui pro- voque le mouvement axial de la vis 101, et une variation de longueur de la cha Itne 8 L'ensemble vis-écrou à billes étant parfaitement réversible, la traction sur la chaine 8 se traduit par un couple sur la poulie 102, ce qui assure une tension permanente sur le ruban ou câble 105. Dans l'exemple des figures 2, 3 et 4 les colonnes 17 et 18 supportent un châssis 27 portant les paliers des poulies 13 et 14 l'arbre de torsion 15 et les poulies de renvoi 22, 23. Ce châssis 27 est relié au bâti 3 par un point d'attache 28 qui n'est pas une attache rigide et vient seulement compléter les guidages 25 et 26. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit mais peut être réaltsée de façons diverses selon les caractéristi- ques propres des machines auxquelles elle est appliquée. R E V E N D I C A T I ON S 1. Dispositif d'équilibrage d'un ensemble formé par un premier chariot de machine ( 1) supportant un second chariot mobile ( 4) sur le premier selon une direction autre que verticale, par le moyen d'un contrepoids ( 6) relié au premier chariot ( 1) par des chaînes ( 7 et 8, caractérisé en ce que cette transmission comprend au moins deux chaînes ( 7 et 8) reliées audit premier cha- riot ( 1) par l'intermédiaire de poulies de renvoi ( 13, 14) entrai- nées par lesdites chaînes ( 7 et 8) et agissant sur un arbre de tor- sion ( 15), la longueur relative des brins de chaîne ( 7 a, 8 a) reliant les poulies ( 13, 14) audit premier chariot ( 1) étant varia- ble en fonction du déplacement du second chariot ( 4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de longueur relative des brins de chaîne ( 7 a, 8 ao est fonction linéaire du déplacement du second chariot. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la variation de longueur relative des brins de chaînes ( 7 a, 8 a) reliant les poulies au premier chariot ( 1) est obtenue par au moins un organe mobile ( 10) dont le mouve- ment est commandé par les déplacements du second chariot ( 4), ledit mouvement faisant varier la distance au premier chariot ( 1) de l'extrémité de la chatne ( 8) correspondante. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe est une rampe ( 10) solidaire du second chariot ( 4) et sur laquelle roule un galet ( 9) lié à l'extrémité d'une chaîne ( 8), l'effort appliqué par cette chaîne étant tranmis au premier chariot par l'intermédiaire du second. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit organe est une pièce mécanique mobile portée par le premier chariot ( 1), dont les déplacements sont commandés par l'organe commandant les déplacements du second chariot ( 4) et sur laquelle est fixée l'extrémité d'une chaîne. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la variation de longueur relative des brins de chaîne ( 7 et 8) est obtenue par au moins un écrou porté par le premier chariot, mis en mouvement par les déplacements du second chariot ou par l'or- gane de commande de ces déplacements et agissant sur une vis portée par l'extrémité d'une chaîne. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le contrepoids ( 6) est porté par les chaînes ( 7 et 8) par l'intermédiaire d'un palon- nier ( 16) relié avec articulation en un seul point du contrepoids ( 6). - 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage ( 27) portant les poulies ( 13, 14) et l'arbre de torsion ( 15) est dépourvu de liaison mécanique rigide avec les chariots ( 1 et 4) et leur bâti support ( 3). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage ( 27) portant les poulies ( 13, 14) et l'arbre de torsion ( 15) repose sur des pièces d'appui ( 17, 18) telles que des colonnes transmettant les efforts sur le socle ou la fondation sur lequel est fixé le bâti ( 3) de la machine sans liaison mécanique avec les chariots et le bati. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la variation de longueur relative des brins de chaine ( 7, 8) est établie de telle sorte que la résul- tante des forces d'équilibrage reste en permanence contenue dans un plan vertical contenant le centre de gravité de l'ensemble des chariots et perpendiculaire au plan de guidage du second chariot ( 4). f