Brevet FR2509647A1 — publié le 19830121

Dans les machines-outils comportant un chariot coulissant horizontalement, tel qu'un chariot ou bélier de fraiseuse portant la tête porte-broche, le centre de gravité du chariot se déplace et de ce fait le diagramme des pres- sions exercées par le chariot sur les glissières est varia- ble, et dans ses positions avancée et reculée le chariot se trouve avoir un porte à faux important et une tendance au basculement. Il est d'autre part avantageux de recouvrir les faces de frottement des contre-glissières en fonte ou en acier portées par le support ou le bâti sur lequel coulisse le chariot avec un matériau à faible coefficient de frot- tement, tel qu'une lame de matière plastique de caractéris- tiques appropriées, ce qui diminue l'effort de déplacement du chariot, autorise une plus grande vitesse de déplacement pour la même puissance de moteurs, et assure pour des déplacements très courts ou à vitesse très lente des mou- vements dépourvus de saccades et du phénomène couramment désigné par l'expression "Stick slip". Mais ce matériau subit une déformation de compres- sion d'importance inégale selon la position du chariot qui tend à diminuer la précision de position de l'outil car les forces résultant de la compression de la lame de matériau à faible coefficient de frottement se répartissent de façon à équilibrer les forces de gravité appliquées par le chariot, lesquelles sont variables en position et font varier la déformation de compression ci-dessus. Différentes solutions ont d'ores et déjà été préconisées pour remédier aux difficultés créées par les déplacements du chariot. Certaines d'entre elles consistent à prévoir un contrepoids exerçant sur le chariot des efforts de soula- gement dont la résultante est variable en position selon la position du centre de gravité du chariot ou qui créent un mo- ment de basculement antagoniste à celui provoqué par les déplacements du chariot. Une autre solution décrite au brevet français no 75 03217 (publication 2 299 117) déposé le 3 février 1975 au nom de la Société HURE consiste à prévoir une ou plusieurs barres formant cames, portées par le chariot, coopérant avec des galets portés par le support du chariot, les barres et galets étant disposés et conformés de façon à appliquer à la partie antérieure du bélier une force dirigée vers le haut et équilibrant le poids de la partie en porte à faux du chariot. Cependant, cette solution est de construction compliquée et coûteuse et la présente invention a pour objet une solution simplifiée et facile à mettre en oeuvre. Conformément à l'invention, le chariot porte, au droit de chaque contre glissière inférieure du support, deux cames longitudinales, situées respectivement sur chacune de ses zones avant et arrière et la contre glissières supérieure du support comporte à chacune de ses extrémités un galet roulant sur la came correspondante et monté coulis- sant verticalement à l'encontre d'un ressort ou l'équiva- lent, le profil des cames et les caractéristiques des ressorts étant établis de telle sorte que le diagramme des pressions exercées par le poids du chariot et l'effort appli- qué par les galets donnent une répartition de pressions à peu près uniforme quelle que soit la position du chariot, avec une résultante centrée en permanence dans la zone médiane de la contre-glissière inférieure du support. Par ce moyen, la déformation de compression du matériau à faible coefficient de frottement reste constante dans les limites des tolérances du positionnement de l'outil, le chariot reste constamment plaqué sur sa face de réfé- rence de glissement et la stabilité de l'ensemble en toutes positions est améliorée. D'autre part, le dispositif permet d'adopter une course du bélier ou chariot plus grande que la longueur du support ou console tout en conservant la résultante du poids et des forces des galets sur la glissière du support et de conserver une répartition de la pression compatible avec la résistance mécanique du matériau à faible coefficient de frottement. Enfin, cette solution à l'avantage d'une grande simplicité mécanique Sans doute les forces appliquées sur les glissières ne sont pas amoindries mais augmentées de celles exercées par les galets, mais l'avantage résultant du recentrage de ces forces rend négligeable les inconvé- nients de cette augmentation, car la pression superficielle par unité de longueur se trouve, non seulement régularisée mais diminuée, par rapport au maximum précédemment atteint, ce qui est beaucoup plus important. L'invention vise également les dispositions sui- vantes: - a) La distance entre les points bas des cames est inférieure ou égale à la distance entre les galets. b) Le profil des cames est tel que, lorsque le centre de gravité du chariot est en position centrale, c'est-à-dire au voisinage du milieu des glissières inférieures, les pressions exercées par les galets sont égales. c) Les zones avant et arrière du chariot qui sont cou- vertes par cames s'étendent au moins depuis les points occupés respectivement sur le chariot en position centrale par les galets avant et arrière jusqu'aux points occupés respectivement par les mêmes galets lorsque le chariot est complètement reculé et lorsqu'il est complètement avancé. d) La longueur d'une came est supérieure ou égale à la course correspondant du chariot à partir de la position centrale. Par course correspondante, il faut entendre la course du chariot dans laquelle cette came est active. e) Les cames sont décalées latéralement. L'invention est illustrée par le dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique latérale illus- trant le principe de l'invention La figure 2 est une vue en coupe transversale selon A-A de la figure 1; La figure 3 est une vue de détail, en coupe longitu- dinale d'un mode de réalisation du montage des galets; Les figures 4 et 5 illustrent schématiquement, en vues analogues aux figures 1 et 2, une variante de l'in- vention; Les figures 6 à 9 illustrent la répartition des pressions sur les glissières obtenue par le moyen de l'in- vention. En se reportant à ces figures, on voit que l'in- vention s'applique à un chariot de machine-outil 1 qui coulisse sur un support 2, lequel peut être une console elle-même coulissant sur un montant 22 (figures 1 et 2), ou le bâti 23 de la machine (figures 4 et 5) Le chariot 1 comporte à l'avant une tête porte-outil 3 de type quelconque, Conformément à l'invention, le chariot 1 porte, au droit de chaque glissière inférieure 18, deux cames lon- longitudinales 4 et 5 situées sur la zone avant et sur la zone arrière du chariot 1 et chaque contre-glissière supé- rieure 19, le support 2 porte à ses deux extrémités des galets 6, 7 montés sur des pistons 8, 9 coulissant dans des logements 10-11 du support 2 à l'encontre de ressorts ou -l'équivalent 12 Le profil de chaque came et les caracté- ristiques des ressorts 12 sont choisis de telle sorte que les efforts appliqués par les ressorts 12 combinés avec les efforts de gravité du chariot 1 fournissent une réparti- tion de pression à peu près uniforme avec une résultante centrée sur la zone médiane des contre-glissières 20 du support. La figure 3 montre un détail de réalisation dans lequel le galet 6 est monté sur le piston 8 dans un logement prévu dans une pièce 13 liée au support 2 et qui peut être la contre-glissière supérieure 19. A l'arrière du piston 8 est prévu un empilement de rondelles élastiques formant ressort 12 monté dans un culot 14 boulonné sur la pièce 13 Une vis latérale 15 porte un téton anti-rotation 16 qui coulisse dans une rainure 17 du piston 8. La répartition des pressions telle qu'elle résulte des déplacements du chariot 1 en l'absence des disposi- tions de l'invention est représentée sur les figures 6 et 7 pour les positions extrêmes On voit que la pression est répartie très inégalement, et varie, aux extrémités du support 2, d'une valeur maximale à une valeur nulle - Si les contre-glissières du support 2 sur lesquelles glissent les glissières 18 du chariot sont revêtues d'une matière plastique à faible coefficient de frottement, par exemple d'une épaisseur de 1 à 2 mm, la déformation de ce matériau sera très inégale et son épaisseur diminuera d'une des extrémités à l'autre, produisant des défauts de préci- sion de l'outil pouvant atteindre plusieurs centièmes de millimètre. Une répartition de pression satisfaisante obtenue avec le moyen de l'invention est illustrée figures 8, 9 et 10 o l'on voit que dans les positions extrêmes cette répartition est quasi uniforme, la résultante R des forces de gravité et des forces appliquées par les ressorts 12 étant constamment maintenue dans la zone médiane de la contre- glissière 20 du support. Par le dessin des cames 4 et 5 et le choix des ressorts 12 (ou d'un équivalent tel qu'un moyen hydraulique ou oléopneumatique), on peut obtenir une répartition de pression plus uniforme encore telle que représentée par le tracé en traits mixtes 23. Ces répartitions de pression ont le très grand avantage de diminuer la pression superficielle par unité de surface par rapport à la valeur maximum qu'elle attei- gnait à l'extrémité des glissières dans le cas des figures 6 et 7. Pour la réalisation d'une répartition de pressions satisfaisante selon l'invention, il est préféré que la distance qui sépare les points bas des cames ne soit pas supérieure à la distance entre les galets 6 et 7 et que, lorsque le chariot est en position centrale, les pressions exercées par les galets soient égales (et éventuellement nulles). Ainsi, dès que le chariot quitte cette position centrale (définie plus haut) l'un au moins des galets exerce une pression. Les longueurs des cames seront déterminées d'après les caractéristiques des contre-glissières supérieures et inférieures qui n'ont pas nécessairement la même longueur ni le même emplacement Les galets 6 et 7 sont situés aussi près que possible des extrémités de la contre-glissière supérieure 19 du support 2 Les cames arrière 4 et avant 5 s'étendent respectivement depuis les points occupés par les galets 6 et 7 lorsque le chariot est en position centrale jusqu'aux extrémités arrière et avant du chariot Elles peu- vent s'étendre davantage vers le milieu du chariot, et les ressorts 12 peuvent être établis de façon à assurer une pression permanente quelle que soit la position du chariot. D'autre part, les cames 4 et 5 peuvent être décalées latéralement de telle sorte que le galet correspondant à une came ne puisse pas coopérer avec l'autre came quelle que soit la course du chariot 1 Cette disposition permet d'augmenter la course du chariot dans chaque sens à partir de la position centrale tout en donnant à chaque came une longueur supérieure à la course correspondante du chariot (course à partir de la position centrale jusqu'à la posi- tion extrême arrière pour la came 5 et jusqu'à la position extrême avant pour la came 4. Dans l'exemple des figures 1 et 2 le chariot 1 est du type monté sur un support 2 qui coulisse verticalement sur un montant 22, le chariot 1 étant supporté par des glissières latérales superposées d'un seul côté. Dans ce cas, il n'y a qu'une seule came 4 et une seule came 5 avec les galets correspondants 6 et 7. Dans le cas des figures 4 et 5, o le chariot repose sur le support 2 par deux glissières inférieures 18 a, 18 b, une de chaque côté, il y a deux cames 4 et deux cames 5, une de chaque côté, chacune associée avec le galet 6 a, 6 b, 7 a, 7 b correspondant. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif de répartition de la pression sur les glissières d'un chariot ( 1) de machine-outil, coulissant horizontalement sur un support ( 2), caractérisé en ce que le chariot ( 1) porte, au droit de chaque contre-glissière inférieure ( 18)du support ( 2) deux cames ( 4 et 5) longitudi- nales, situées respectivement sur chacune de ses zones avant et arrière,et la contre-glissière supérieure ( 19) du support ( 2) comporte à chacune de ses extrémités un galet ( 6, 7) rou- lant sur la came correspondante et monté coulissant verti- calement à l'encontre d'un ressort ( 12) ou l'équivalent, le profil des cames ( 4, 5) et les caractéristiques des ressorts ( 12) étant établis de telle sorte que le diagramme des pressions exercées par le poids du chariot ( 1} et l'ef- fort appliqué par les galets ( 6, 7) donne une répartition de pressions à peu près uniforme quelle que soit la posi- tion du chariot ( 1), avec une résultante centrée en perma- nence dans la zone médiane de la contre-glissière inférieure ( 18) du support. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre les points bas des cames est inférieure ou égale à la distance entre les galets. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le profil des cames est tel que lorsque le centre de gravité du chariot est en position centrale, c'est-à-dire au voisinage du milieu des glissières inférieures, les pressions exercées par les galets sont égales. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les zones avant et arrière du chariot qui sont couvertes par les cames s'étendent au moins depuis les points occupés respective- ment sur le chariot en position centrale par les galets avant et arrière jusqu'aux points occupés respectivement par les mêmes galets lorsque le chariot est complètement reculé et lorsqu'il est complètement avancé. 2 509647 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la longueur d'une came est supérieure ou égale à la course correspon- dante du chariot à partir de la position centrale. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les cames avant et arrière sont décalées latéralement.