Brevet FR2523670A1 — publié le 19830923

i La présente invention concerne un roulement à glissement li- néaire Dans les parties coulissantes des machines outils à commande numérique et dans les robots industriels, on utilisedes roulements à glissement linéaire pour guider linéairement les organes coulissants. Dans un roulement à glissement linéaire classique de ce type (voir par exemple les brevets américains n' 4296974, 4253709 et 4348064), les chemins de roulement, portant le plateau mobile sont fixés chacun sur les branches du plateau coulissant sur le- quel est monté l'organe coulissant Chaque chemin de roulement est percé de part en part d'un trou de retour des billes hors charge pour compléter le chemin de roulement de billes sans fin. Or, dans un roulement de cette construction, il faut percer les trous de retour de billes dans les chemins de roulement Pour cette raison, l'usinage est plus complexe, ce qui fait augmenter le prix de fabrication En outre, du fait que les chemins de rou- lement sont fixés chacun sur les branches du plateau coulissant par des vis, il faut les monter séparément, ce qui multiplie le nombre d'opérations Il faut en outre percer des trous de montage des chemins de roulement Par ailleurs, parce qu'il faut refroi- dir le roulement, il existe un risque que les trous de montage se fissurent lors du procédé de refroidissement. La présente invention a pour but de remédier aux inconvé- nients précités d'un roulement à glissement linéaire classique. Pour atteindre ce but, et d'autres, la présente invention a pour objet un roulement à glissement linéaire pouvant être fabri- qué à faible prix et comprenant: un plateau coulissant ayant la forme d'une lettre "C"; deux chemins de roulement montés dans des évidements réalisés sur la face intérieure de chaque bras du plateau coulissant; un organe de fixation destiné à être tiré vers le haut par un boulon traversant la partie centrale du pla- teau coulissant pour immobiliser les deux chemins de roulement en position; un rail de guidage s'adaptant à l'espace délimité par les deux chemins de roulement fixés sur le plateau coulissant et par l'organe de fixation; deux carters de guidage montés sur les extrémités avant et arrière du plateau coulissant; et un certain nombre de billes circulant dans les chemins sans fin, ces chemins sans fin étant constitués de rainures de guidage de billes hors charge réalisées dans le plateau coulissant et dans les chemins de roulement, de rainures de guidage formées dans les carters de guidage, de rainures de guidage de billes sous charge réalisées dans les chemins de roulement et de rainures de roulement de billes formées dans le rail de guidage. Un autre but de l'invention est de réaliser un roulement à glissement linéaire se prétant bien à un mouvement alternatif ra- pide en réalisant le plateau coulissant en un matériau léger. Un troisième but de l'invention est de réaliser un roulement à glissement linéaire dans lequel le rail de guidage comporte à sa partie inférieure des surfaces inclinées permettant de le mon- ter aisément sur le bâti. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale du roulement à glissement linéaire conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en plan du roulement; la figure 3 est une vue de face du roulement; la figure 4 est une vue en coupe transversale représentant un certain nombre de billes disposées sur le chemin sans fin; la figure 5 est une vue en plan d'une variante de réalisa- tion de l'invention; la figure 6 est une vue de face du second mode de réalisa- tion; la figure 7 est une vue en coupe transversale représentant un certain nombre de billes disposées sur les chemin sans fin; et la figure 8 est une vue partielle en coupe transversale d'un autre mode de réalisation du roulement monté sur le rail de guidage. Sur les figures 1 à 3, le roulement à glissement linéaire comprend: un plateau coulissant 1 sur lequel doit être monté un organe (non représenté) ; deux chemins de roulement 4, 4 montés dans des évidements 3, 3 creusés dans les deux branches 2 du pla- teau coulissant 1; un organe de fixation 5 destiné à maintenir les deux chemins de roulement 4, 4 dans les évidements 3, 3 du plateau 1; un rail de guidage 6 destiné à guider linéairement le plateau 1; et des carters de guidage 9, 9 montés sur les surfa- ces d'extrémité avant et arrière 7, 7 du plateau 1 pour faire partie du chemin sans fin des billes 8. On va décrire d'abord la structure du plateau coulissant 1. Ce plateau 1 peut être un produit obtenu par extrusion d'alumi- nium, comme on va le décrire plus tard, ou il peut être moulé à partir d'une résine synthétique On lui donne, comme le montre la figure 1, la forme de la lettre "C" couchée sur un côté. C'est-à-dire que le plateau coulissant 1 comprend une surface centrale intérieure horizontale 10 et des surfaces inclinées 11, 11 situées au niveau de la partie supérieure des évidements 3, 3 des branches 2 Une rainure de guidage de billes hors charge 12 est réalisée dans chaque surface inclinée 11. Deux chemins de roulement 4, 4 sont montés dans les évide- ments 3, 3 du plateau coulissant 1 Les surfaces 13, 13 des che- mins de roulement 4, 4 en contact avec les surfaces inclinées 11, 11 des évidements 3, 3 sont creusées pour former des rainures de guidage de billes hors charge 14, 14 Les rainures de guidage 12, 12 du plateau coulissant 1 et les rainures de guidage 14, 14 des chemins de roulement 4, 4 délimitent entre elles des trous s'étendant dans le sens de déplacement du plateau, trous qui re- çoivent les billes et qui font partie du chemin sans fin Sur la surface 15 du chemin de roulement 4, surface opposée à la surface 13, est réalisée une rainure à billes en charge 16. L'organe de fixation 5, de forme trapézoïdale en section, a des surfaces inclinées 17, 17 en contact sous pression avec les surfaces inclinées 15, 15 des chemins de roulement 4, 4 L'organe de fixation 5 comporte centralement des trous filetés 18, 18, percés dans le sens longitudinal et écartés d'une certaine dis- tance Il suffit de ce fait de passer des vis 20, 20 dans les trous 19, 19 du plateau coulissant 1 et de les visser dans les trous 18, 18 pour fixer l'organe 5 sur le plateau coulissant 1 et, par conséquent de rendre simultanément les deux chemins de roulement 4, 4 solidaires des évidements 3, 3 du plateau coulis- sant 1 C'est-à-dire, à mesure que l'on serre la vis 20, l'organe 'de fixation 5 se trouve tiré vers la surface horizontale 10 de la partie centrale du plateau coulissant 1 pour solliciter les surfaces inclinées 17, 17 de l'organe de fixation 5, contre les surfaces inclinées 15, 15 des chemins de roulement 4, 4. Uln rail de guidage 6, également de forme trapézoïdale en section, est disposé dans l'espace trapézoïdal délimité par l'organe de fixation 5 et les chemins de roulement 4, 4 Ce rail de guidage 6 comprend des rainures de rotation de billes 22, 22, réalisées dans les surfaces inclinées 21, 21 en face des surfaces inclinées 15, 15 des chemins de roulement 4, 4 Les rainures 16, 16 de 6 surfaces inclinées 15, 15 des chemins de roulement 4, 4 et les rainures 22, 22 des surfaces inclinées 21, 21 du rail de gui- dage 6 font partie du chemin de roulement de billes sans fin. Cette partie du chemin sans fin, à la différence de la partie précitée de ce chemin sans fin, constitue le passage dans lequel circulent les billes 8 supportant la charge. Les rainures 16, 16 des billes sous charge et les rainures 22, 22 de rotation de billes, celles-ci constituant la partie du chemin sans fin qui supporte la charge, ont une profondeur sensi- blement égale au rayon de la bille 8 afin de minimiser l'espace entre les chemins de roulement 4, 4 et le rail de guidage 6 Dans ce mode de réalisation, les surfaces inclinées 21, 21 se prolon- gent jusqu'à la partie inférieure du rail de guidage On donne ci-après les détails de cette fonction. Sur les surfaces d'extrémité avant et arrière, 7, 7 du pla- teau coulissant 1 sont fixés des carters de guidage 9, 9, repré- sentés sur les figures 2 et 3, qui comprennent des rainures de guidage 23, 23, comme on le voit sur la figure 4 Les rainures de guidage 23, 23 servent à relier entre elles les deux extrémités des rainures de guidage 12, 12 et 14, 14 et les deux extrémités des rainures 16, 16 et des rainures 22, 22, comme le montre la figure 4, afin d'obtenir le chemin sans fin sur lequel circule librement une pluralité de billes Dans ce mode de réalisation, on utilise quatre carters de guidage 9, dont deux sont fixés sur l'extrémité avant et deux sur l'extrémité arrière, ces carters 9 étant réalisés par emboutissage. Comme on le voit sur la figure 1, une des branches 2 du pla- teau coulissant 1 est percée d'un trou fileté 24 dans lequel est vissée une vis 25 Cette vis constitue un mécanisme permettant d'appliquer une charge préalable On serre la vis 25 pour appli- quer une charge dans le sens latéral sur les billes 8 circulant dans les rainures 16, 16 et dans les rainures 22, 22. On va décrire maintenant la partie inférieure du rail de guidage 6 Dans ce mode de réalisation, les surfaces inclinées 21, 21 se prolongent jusqu'à la partie inférieure du rail 6 pour apporter les avantages suivants Lors du montage du rail de gui- dage 6 sur le bâti 26, voir la figure 3, on place une des surfa- ces inclinées 21, 21 contre la surface inclinée 28 du bâti 26 au niveau de l'épaulement 27 et on place l'autre surface inclinée 21 en contact sous pression avec la surface inclinée 30 d'un dispo- sitif de fixation 29 On serre le dispositif de fixation 29 à l'aide d'un boulon 31 contre le bâti 26 pour solidariser le rail de guidage 6 et le bâti 26. La structure que l'on vient de décrire apporte les avantages suivants Il n'est plus nécessaire de percer un trou dans les chemins de roulement 4, 4, (qui servent à supporter la charge) puisqu'il suffit maintenant de réaliser simplement des rainures de guidage 14, 14, semi-circulaires en section, dans les surfaces 13, 13 Il est facile de réaliser ces rainures semi-circulaires. Il est également possible d'améliorer la précision d'usinage en refroidissant les chemins de roulement 4 et en y pratiquant en- suite les rainures En outre, du fait que les deux chemins de roulement 4, 4 ne sont plus fixés séparément à l'aide de vis mais sont simultanément rendus solidaires des évidements 3, 3 du pla- teau coulissant 1 à l'aide d'un seul organe de fixation 5, le procédé d'assemblage est très simple Ce mode de réalisation ne nécessite aucun taraudage pour réaliser des trous d'assemblage, ce qui écarte la possibilité de formation de fissures lors du procédé de refroidissement Les rainures de guidage des billes hors charge 14, 14 et les rainures des billes sous charge 16, 16, pouvant être aisément réalisées avec une grande précision, il est possible de les positionner correctement avec une grande préci- sion lors du montage des chemins de roulement. Les rainures de guidage 12, 12 de section semi-circulaire sont réalisées sur la surface intérieure du plateau coulissant 1 Il est facile d'obtenir ces rainures de guidage si le plateau coulissant 1 est réalisé par moulage par extrusion En réduisant le poids du plateau coulissant 1, on peut réduire l'inertie pour obtenir une vitesse plus élevée au démarrage du plateau En d'autres termes, on peut réduire le temps nécessaire au plateau coulissant d'atteindre une vitesse prédéterminée Cet avdntage est caractéristique de la glissière à billes linéaire. En outre, en l'absence de tout dispositif de retenue, on peut augmenter la profondeur des rainures 16, 16 et des rainures 22, 22 et la glissière peut de ce fait supporter une charge ra- diale plus importante Elle peut en outre supporter une charge radiale inversée (charge dirigée vers le haut). Les rainures à rotation de billes 22, 22 du rail de guidage 6 peuvent être réalisées, bien entendu, lors de l'usinage donnant au rail de guidage 6 sa forme externe Comme on le voit sur la figure 3, le rail de guidage est bien immobilisé par l'organe de fixation 29, si bien qu'il n'est pas pas nécessaire de percer des trous de montage dans le rail de guidage 6 Il en résulte une ré- duction des coûts de fabrication En prévoyant les surfaces in- clinées 21, 21 du rail de guidage 6, on peut ajuster celui-ci avec précision par rapport à la surface du bâti 26 En outre, si les carters de guidage 9, 9 sont réalisés par moulage sous pression, on peut réduire les coûts de fabrication. Le mécanisme de précharge de ce mode de réalisation permet d'appliquer une certaine pression sur les billes Il en résulte une rigidité et une augmentation de la vie utile de la glissière, ce qui assure un guidage linéaire facile pendant une longue durée. Les figures 5 à 7 représentent une variante de réalisation de l'invention, ces figures correspondant aux figures 2 à 4 pré- cédentes Les éléments analogues à ceux des figures 2 et 4 por- tent les mêmes numéros de référence et on omet leur description. Comme on le voit sur les figures 5 et 6, un carter de guida- ge 33 est gwaté sur l'extrémité avant et l'extrémité arrière du plateau coulissant 1 pour établir une partie du chemin sans fin. Les carters de guidage 33, 33 sont réalisés par moulage en coqu- ille d'aluminium, par moulage de précision ou par moulage d'une résine synthétique, une telle structure permettant de réduire le nombre de pièces. La figure 8 montre un autre exemple de montage du rail de guidage 6 sur le bâti Selon cet exemple, une rainure 34 est pra- tiquée dans le bâti 26 et la partie inférieure du rail de guidage 6 a une forme rectangulaire en section pour lui permettre de s'adapter à l'évidement 34 Le rail de guidage 6 est percé d'un trou 35 que traverse un boulon 36 qui est vissé dans le bâti 26. On peut résumer la structure de l'invention comme suit. Elle comprend essentiellement: un plateau coulissant ayant la forme d'une lettre "C" en section, ce plateau coulissant comprenant un évidement délimité par une surface horizontale de la face Intérieure centrale du plateau coulissant et par des sur- faces Inclinées de la face Intérieure supérieure des branches, le plateau coulissant comprenant sur les surfaces inclinées des rai- nures de guidage de billes hors charge; deux chemins de roule- ment montés dans les évidements, ces chemins de roulement compre- nant une rainure de guidage de billes hors charge pratiquée dans les surfaces en face de la surface inclinée du plateau coulissant et, pour les billes soumises à une charge, une rainure pratiquée dans les surfaces opposées; un organe de fixation de forme tra- pézoïdale en section comprenant des surfaces inclinées en contact sous pression avec les surfaces inclinées des chemins de roule- ment comportant les rainures de billes sous charge, l'organe de fixation étant tiré vers le haut par un boulon qui traverse le plateau coulissant pour venir se visser dans le trou taraudé réa- lisé dans l'organe de fixation, les surfaces inclinées de l'or- gane de fixation étant sollicitées contre les surfaces inclinées des chemins de roulement au fur et à mesure du serrage du boulon, immobilisant ainsi les chemins de roulement dans les évidements du plateau coulissant; un rail de guidage ayant une partie supé- rieure de forme trapézoïdale s'adaptant à l'espace délimité par l'organe de fixation et les chemins de roulement, ce rail de gui- dage comprenant une rainure de rotation de billes sur les surfa- ces inclinées en face des surfaces inclinées des chemins de rou- lement; et des carters de guidage comprenant chacun une rainure de guidage, ces carters étant montés aux extrémités avant et arrière du plateau coulissant pour relier entre elles les deux extrémités des rainures de guidage de billes hors charge, des rainures de guidage de billes sous charge et des rainures de ro- tation de billes pour établir des chemins de roulement de billes sans fin. Cette construction apporte les avantages suivants. Les chemins de roulement de billes sans fin peuvent être réalisés sans avoir à percer un trou dans les chemins de roule- ment C'est-à-dire qu'une telle construction n'a pas besoin de trous de retour de billes hors charge, comme dans l'art anté- rieur Par conséquent, les deux chemins de roulement peuvent être aisément fixés sur le plateau coulissant tout en écartant la pos- sibilité de l'apparition de fissures dans les chemins de roule- ment lors du procédé de refroidissement La structure simple per- met de réduire les coûts de fabrication En outre, le poids du dispositif de roulement peut être réduit, ce qui permet d'augmen- ter la vitesse de déplacement. REVENDICATIONS 1 Roulement à glissement linéaire, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau coulissant 1 ayant la forme d'une lettre "C" en section transversale, ce plateau coulissant comprenant une surface horizontale ( 10) sur sa face intérieure centrale et des évidements ( 3, 3) réalisés sur la face intérieure des branches ( 2), les évidements ( 3, 3) comprenant des surfaces inclinées ( 11, 11) réalisées sur la partie supérieure des branches, le plateau coulissant comprenant des rainures de guidage de billes hors charge ( 12, 12) réalisées sur les surfaces inclinées ( 11, 11) deux chemins de roulement ( 4, 4) montés dans les évidements ( 3, 3), les chemins de roulement comprenant des rainures de guidage de billes hors charge ( 14, 14) réalisées sur les surfaces ( 13, 13) en face de la surface inclinée ( 11, 11) du plateau coulissant et des rainures de billes sous charge ( 16) réalisées sur les sur- faces opposées ( 15); un organe de fixation ( 5) de forme trapé- zoïdale en section transversale comprenant des surfaces inclinées ( 17, 17) en contact sous pression avec les surfaces inclinées ( 15, 15) des chemins de roulement ( 4, 4) comprenant les rainures de billes sous charge, l'organe de fixation ( 5) comprenant des trous taraudés ( 18, 18) percés centralement à certains interval- les dans le sens longitudinal, cet organe de fixation étant tiré vers le hautpar un boulon ( 20) qui traverse la partie centrale du plateau coulissant pour venir se visser dans le trou taraudé ( 18, 18) percé dans l'organe de fixation ( 5), les surfaces incli- nées ( 17, 17) de l'organe de fixation étant sollicitées contre les surfaces inclinées ( 15, 15) des chemins de roulement ( 4, 4) au fur et à mesure du serrage du boulon, immobilisant de ce fait les chemins de roulement dans les évidements du plateau coulis- sant; un rail de guidage ( 6) de section trapézoïdale dans sa partie supérieure qui s'adapte dans l'espace délimité par l'or- gane de fixation ( 5) et les chemins de roulement ( 4), ce rail de guidage comprenant une rainure de rotation de billes ( 22, 22) réalisée dans les surfaces inclinées ( 21, 21) en face des surfa- ces inclinées ( 15, 15) des chemins de roulement; des carters de guidage ( 9, 9) comprenant une rainure de guidage ( 23, 23) et qui- sont montés sur les extrémités avant et arrière du plateau cou- lissant 1 pour relier entre elles les extrémités des rainures de guidage de billes hors charge ( 12, 12 et 14, 14), les rainures de billes sous charge ( 16, 16) et les rainures de rotation de billes ( 22, 22) pour former des chemins de roulement de billes sans fin, et un certain nombre de billes ( 8) disposées sur les chemins sans fin. 2 Roulement à glissement linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau coulissant ( 1) est constitué d'un matériau d'aluminium moulé par extrusion, par une pièce coulée d'aluminium ou par un produit de résine synthétique moulée. 3 Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plateau coulissant ( 1) comprend un mécanisme de précharge qui comprend un trou taraudé ( 24) percé dans une des branches ( 2) du plateau coulissant et une vis ( 25), celle-ci étant serrée pour serrer les chemins de roulement ( 4, 4) afin d'appliquer une pré- charge sur le roulement. 4 Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rail de guidage ( 6) comprend des surfaces inclinées ( 21, 21) s'étendant vers sa partie inférieure et en ce que, pour le fixer sur le bâti 26, une de ses surfaces inclinées ( 21, 21) est appli- quée contre la surface inclinée ( 28) de l'épaulement du bâti et la surface inclinée ( 30) d'un organe de fixation ( 29) est appli- quée sous pression contre l'autre surface inclinée du rail de guidage ( 6).