Brevet FR2535237A1 — publié le 19840504

La présente invention concerne un guidage pour mouve- ments de translation alternatifs à course limitée, qui est semblable à une glissière prismatique à encastrement mais dont les surfaces de glissement sont remplacées par des rangées de billes ou d'autres éléments de roulement Un tel guidage ou glissière à billes se compose d'un corps de section droite à peu près en U, d'un rail s'emboltant dans ce corps et de rangées de billes, ou d'autres élé- ments de roulement, notamment de quatre rangées de billes roulant dans des chemins de roulement rectifiés à l'intérieur du corps et sur le rail Le corps peut être mobile en coulissement et le rail fixe, mais la disposition inverse est également possible Les glis- sières à billes ou roulements linéaires de ce type sont utilisés, par exemple, entre le banc et le chariot à table de machines-outils, dans des centres d'usinage et d'autres dispositifs de transfert pour exécuter des mouvements de coulissement rectilignes an supportant des charges élevées L'invention concerne plus particulièrement la rectification des chemins de roulement dans le corps d'une telle glissière. La figure 9 des dessins annexés représente le corps d'une glissière conventionnelle typique de ce type Ce corps, désigné par 101, possède une cavité centrale 102 réalisée par brochage sur toute la longueur du corps 101 et dont la paroi pré- sente deux rainures longitudinales 105, 106, une à gauche et l'autre à droite Deux chemins de roulement 107, 108 pour des billes sont formés aux deux bords de la rainure 105 et deux chemins de roule- ment semblables 109, 110 pour des billes sont formés aux deux bords de la rainure 106 Après l'usinage, les chemins de roule- ment 107, 108, 109 et 110 sont trempés puis parachevés généralement par rectification à la meule pour leur conférer la précision dimen- sionnelle nécessaire, notamment parce que les chemins de roulement ont pu être déformés lors de la trempe. La rectification conventionnelle des chemins de roulement consiste, par exemple pour le corps de glissière représenté sur la figure 9, à rectifier d'abord l'un après l'autre les deux chemins 108 et 110 situés le plus près des bords libres des ailes ou jupes 103, 104 du corps 101, au moyen d'une meule G à axe de rotation vertical, puis à rectifier l'un après l'autre les deux chemins 107 et 109 situés plus près de la base du corps 101, au moyen d'une meule G à axe de rotation horizontal Cette façon de procéder ne convient pas à une production en masse parce qu'elle demande quatre opérations de rectification Les quatre chemins de roulement étant rectifiés individuellement, il est en outre difficile d'obtenir une rectification uniforme avec des tolérances serrées pour les quatre chemins Pour donner à un tel corps de glissière une haute précision dimensionnelle en ce qui concerne les chemins de roulement pour les billes, la rectification néces- saire demande beaucoup de temps et rend la pièce très conteuse. La moindre erreur en plongée (de la meule) peut rendre la pièce inutilisable Une plongée excessive donnera trop de jeu entre le chemin de roulement sur le corps de glissière et le chemin de roulement correspondant sur le rail, lors du roulement des billes de la rangée considérée dans le passage défini par les deux chemins. Un tel défaut de rectification sur un seul ou sur plusieurs chemins de roulement a notamment pour conséquence que la capacité de trans- mission de couples par la glissière est réduite, que le corps de glissière risque de s'incliner par rapport au rail et que la glis- sière est rendue plus bruyante Avec une plongée insuffisante de la meule lors de la rectification d'un ou de plusieurs chemins de roulement, il devient au contraire difficile de mettre les billes en place entre les chemins de roulement dans le corps en U et les chemins de roulement correspondants sur le rail De plus, après mise en place des billes, leur mouvement est freiné par suite de l'augmentation de la résistance au coulissement, de sorte qu'il devient impossible de doter la glissière d'une grande facilité de déplacement. L'invention vise à apporter, pour un guidage comme décrit ci-dessus, un corps susceptible d'être produit en masse à un prix réduit et dont les surfaces de roulement pour les billes possèdent un fini de haute précision L'invention permet d'obtenir ces résultats par la rectification simultanée des chemins de roulement du corps, en particulier par la rectification simultanée des quatre chemins de roulement d'un corps de glissière comme celui représenté sur la figure 9. L'invention apporte également une glissière faisant application d'un tel corps, afin d'augmenter sa capacité de trans- mission de couples et afin'de permettre des déplacements faciles et sans bruit. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 illustre la rectification simultanée des quatre chemins de roulement d'un corps de glissière selon l'in- vention au moyen de deux meules travaillant l'une derrière l'autre; la figure 2 est une vue en bout à plus grande échelle du corps de glissière de figure 1 après la rectification des chemins de roulement; la figure 3 est la coupe transversale d'une glis- sière à billes à course limitée selon un premier mode de réalisation de l'invention, utilisant le corps des figures 1 et 2; la figure 4 est une vue en élévation latérale de l'une de deux cages faisant également partie de la glissière de figure 3, montrant le maintien en place des billes de deux rangées par la cage; la figure 5 est une vue en bout de la cage avec les billes de figure 4; la figure 6 est une vue en bout du rail faisant partie de la glissière à billes à course limitée de figure 3; la figure 7 est une vue en élévation latérale de ce rail; la figure 8 est une coupe transversale d'une glis- sière à billes à course limitée selon un deuxième mode de réalisa- tion de l'invention; et la figure 9 illustre la rectification individuelle des chemins de roulement dans un corps de glissière de l'art anté- rieur (déjà décrite). Les figures 1 et 2 illustrent le procédé de rectifi- cation simultanée selon l'invention des quatre chemins de roulement à l'intérieur d'un corps de glissière 1 de forme à peu près en U en section droite Le corps 1 possède une cavité centrale 2 de forme sensiblement rectangulaire ménagée dans sa partie infé- rieure centrale, ainsi que deux ailes ou jupes 3, 4, une à gauche et l'autre à droite, qui délimitent la cavité centrale 2 latérale- ment. Deux rainures 5, 6 de section à peu près trapézoïdale sont creusées symétriquement dans les côtés inférieurs des jupes 3 et 4 Quatre chemins de roulement 7, 8, 9 et 10 pour des billes, possédant chacun un rayon de courbure sensiblement égal au rayon des billes, sont formés dans les deux angles de chacune des rai- nures 5 et 6 et s'étendent axialement sur toute la longueur du corps de glissière 1 Comme on peut le voir clairement sur la figure 2, les deux chemins supérieurs 7 et 9 sont disposés de manière que leur centre de courbure 1 soit situé sur une ligne d'intersection Y, qui fait un angle de 30 ' avec une verticale Y-Y passant par le milieu du corps 1 Les chemins de roulement infé- rieurs 8 et 10 sont disposés de manière que leur centre de cour- bure 1 soit situé sur une ligne d'intersection Y 2 qui fait un angle de 60 degrés avec la verticale Y-Y. La rectification simultanée selon l'invention des quatre chemins de roulement 7 à 10 se déroule comme décrit ci-après. Comme représenté sur la figure 1, le corps de glissière 1 est monté d'abord avec sa cavité centrale 2 dirigée vers le haut sur une surface plane de référence d'usinage S Deux meules G, ayant l'épaisseur T et possédant deux bords de rectification G 1 préala- blement dressés pour avoir une courbure égale à celle des billes, sont ensuite avancées dans la cavité centrale 2 sous un angle de plongée a (d'environ 55 à environ 65 degrés) qui est l'angle formé par l'axe de rotation C 1 de chaque meule et une ligne horizontale X-X définie par la surface de référence S Les deux meules G sont mutuellement décalées dans le sens de la longueur du corps de glissière 1 et leurs directions de plongée sont opposées On voit que les bords extérieurs des meules G s'ajustent dans les angles des rainures 5 et 6 en vue de la rectification simultanée de deux chemins de roulement 7, 8 et 9, 10 par chacune des deux meules dans les parois internes des deux jupes 3, 4. Le fond de chacune des rainures 5, 6 présente un angle d'inclinaison prédéterminé P (d'environ 55 à environ 65 de- grés) par rapport à la ligne horizontale X-X Cet angle d'incli- naison i est égal à l'angle de plongée a des meules G Dans l'exemple représenté, ces angles sont de 60 degrés De plus, l'épaisseur T des meules G est égale à la largeur W 1 des rai- nures 5, 6 Donc, si les meules G sont engagées suivant des directions opposées dans les rainures 5 et 6, avec le plan médian (dans le sens de l'épaisseur) C 3 de la meule sur le plan médian C. de la rainure 5 ou 6 correspondante, le centre de courbure 1 de chacun des chemins de roulement 7 à 10 co Tncidera automatique- ment avec le centre de courbure 02 du bord de rectification G correspondant de la meule G concernée Les portions ayant le rayon de courbure préfixé et les portions adjacentes des chemins de roulement 7 à 10 peuvent par conséquent être rectifiées ainsi avec précision selon un procédé simple. Comme déjà mentionné, l'angle entre le fond des rainures 5, 6 et la ligne horizontale X-X, c'est-à-dire l'angle d'inclinaison fi d'un corps de glissière 1 selon l'invention est compris entre environ 55 et environ 65 degrés Cette plage angu- laire a été choisie en tenant compte du fait que, comme le montrent les figures, les deux meules G utilisées pour la mise en oeuvre de l'invention ont un diamètre qui est beaucoup plus grand que la largeur W 2 de l'ouverture du corps 1 La plage indiquée ci-dessus pour l'angle d'inclinaison P permet d'empocher que les meules G touchent les jupes 3, 4 et de rectifier en même temps les chemins de roulement dans la disposition angulaire optimale pour accroître la capacité de charge du corps de glissière 1 vis-à-vis d'une charge exercée sur lui vers le haut. Comme il vient d'être décrit, les quatre chemins de roulement du corps de glissière peuvent être rectifiés simultané- ment en utilisant simplement deux meules placées l'une derrière l'autre et plongeant sous des inclinaisons opposées dans les rainures des parois latérales de la cavité centrale L'invention permettant ainsi de parachever les quatre chemins de roulement i avec la précision dimensionnelle nécessaire en une seule opération de rectification, le corps de glissière peut être produit en masse de façon économique De plus, à la différence de leur meulage un à un, la finition simultanée des chemins de roulement permet de les dimensionner de façon homogène et constante en ce sens qu'ils peuvent avoir la même courbure et le même centre de courbure Le corps de glissière ainsi obtenu possède par conséquent une préci- sion dimensionnelle bien plus grande que ceux de l'art antérieur. Les figures 3 à 7 représentent un premier exemple d'une glissière à billes à course limitée utilisant un corps 1 comme celui qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 et 2. La figure 3 est une coupe transversale de l'ensemble de la glissière, tandis que les figures 4 à 7 représentent différents autres élé- ments de la glissière Le corps 1 étant identique à celui décrit ou du même type, les mêmes références que celles employées pour les figures 1 et 2 sont utilisées dans la description des figures 3 à 7 et les différents éléments du corps de glissière 1 ne seront pas décrits une nouvelle fois. Les références 22 et 23 désignent deux cages axialement mobiles entre le corps 1 et un rail de guidage 28 qui sera décrit par la suite Les cages 22, 23 possèdent à peu près la même longueur que le corps de glissière 1 et elles sont conçues pour se déplacer en translation avec la pièce mobile de la glissière (le corps 1 ou le rail 28) et dans la même direction, par rapport à la pièce fixe de la glissière Comme le montrent clairement les figures 4 et 5, les cages 22, 23 présentent des orifices 24, 25 dans lesquels des billes 35 sont maintenues en place, par des protubérances 26, 27, de manière qu'elles puissent rouler. Le rail de guidage 28 s'emboîte dans la cavité centrale 2 du corps de glissière 1 et dans des renfoncements au centre de couvercles non représentés aux extrémités de la glissière Le rail 28 est monté sur une partie mobile ou sur une partie fixe d'une machine-outil ou d'un autre dispositif, au moyen de vis ou d'éléments analogues Le rail 28 possède des nervures axiales 29, 30 sur ses parties supérieures gauche et droite (dans la représentation des figures 3 et 6) Au-dessus et au-dessous de chacune de ces nervures 29, 30 sont formes des chemins de roulement 31, 32, 33 et 34 qui correspondent aux chemins de roulement 7 à 10 du corps 1 et possèdent un rayon de courbure sen- siblement égal au rayon des billes 35. Les billes 35 supportent les charges exercées sur la glissière et chacune d'elles est disposée dans un orifice de maintien de bille 24 ou 25 de l'une des deux cages 22 et 23 Les billes 35 se déplacent axialement pendant qu'elles roulent sur et entre les chemins 7 à 10 du corps 1 et les chemins 31 à 34 du rail, tout en étant guidées par les cages 22, 23. Le fonctionnement de la glissière sera décrit ci- après par un exemple o le rail 28 est fixé sur un b Uti d'un centre d'usinage (non représenté), par exemple, et un chariot, un instrument ou un autre dispositif est monte sur le corps 1 Lorsque le corps 1 est déplacé en translation, vers l'avant ou l'arrière dans la repré- sentation de la figure 3 par exemple, les billes 35, maintenues dans les passages définis par les chemins de roulement 7 à 10 et 31 à 34, roulent dans une direction en étant guidéespar les cages 22, 23 Ces dernières se déplacent axialement en même temps et dans la même direction que le corps de glissière 1 mais à une vitesse qui est sensiblement la moitié de la vitesse de translation du corps 1. Les cages 22, 23 s'arrêtent lorsque leur retard par rapport au corps de glissière 1 atteint une distance L qui est sensiblement la moitié de la longueur totale des cages, ou lorsque les cages ont avancé sur le rail 28, c'est-à-dire sur la partie fixe, d'une distance L correspondant sensiblement à la moitié de la longueur totale des cages Le point o les cages s'arrêtent constitue l'un des fins de course du mouvement axial du corps de glissière 1. La glissière à billes à course limitée selon l'invention offre différents avantages Les plus importants sont la réduction du coût de fabrication par suite de la rectification simultanée des chemins de roulement à l'intérieur du corps de glissière et la haute précision dimensionnelle qui est également due à cette rectification simultanée selon l'invention Cette haute précision permet notamment de supprimer tout jeu entre les chemins de roulement dans le corps de glissière et les chemins de roule- ment sur le rail L'absence de jeu assure l'alignement parfait des billes dans chaque rangée et la répartition uniforme de la charge sur les billes, de sorte que toute usure anormale des chemins de roulement peut être évitée Il devient ainsi possible non seulement de prolonger considérablement la durée de service de la glissière mais aussi de garantir sa facilité de déplacement pendant une longue durée De plus, l'absence de jeu entre les chemins de roulement rend la glissière plus silencieuse et permet de la maintenir parfaitement à l'horizontal Comme les chemins de roulement du corps de glissière peuvent être finis avec une haute précision, lorsqu'il est nécessaire de remplacer ce corps,un corps de glissière neuf pourra être monté sans difficultés sur le même rail, sans qu'il y ait des écarts dimensionnels notables. Le corps selon l'invention possède donc l'avantage supplémentaire de pouvoir être remplacé facilement. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisa- tion décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modi:- fications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS l Pièce de forme allongée et de section droite à peu près en U avec une aile ou jupe gauche et une aile ou jupe droite de part et d'autre d'une cavité longitudinale centrale, des rainures longitudinales opposées creusées dans les parois internes des jupes et au moins un chemin de roulement longitu- dinal pour une rangée de billes ou d'autres éléments de roulement dans chaque rainure, la pièce formant le corps d'un guidage ou glissière pour mouvements de translation alternatifs à course limitée, comprenant en outre un rail qui s'emboîte dans la cavité centrale et qui présente des chemins de roulement situés à côté de nervures et correspondant à ceux du corps, de même que des billes ou d'autres éléments de roulement disposés dans les chemins de roulement entre le corps et le rail et maintenus à distance les uns des autres par une ou plusieurs cages mobiles longitu- dinalement, de manière à permettre le coulissement longitudinal du corps par rapport au rail ou inversement, caractérisée en ce qu'elle présente deux chemins de roulement ( 7, 8, 9, 10) dans les angles de chacune des rainures opposées ( 5, 6) et en ce que les chemins de roulement sont rectifiés simultanément au moyen de meules (G) d'épaisseur (T) égale à la largeur (W) des rai- nures ( 5, 6), qui sont amenées en contact avec les rainures sous un angle de plongée (a) prédéterminé. 2 Pièce selon la revendication 1, qui présente quatre chemins de roulement ( 7, 8, 9, 10) formés dans deux rainures ( 5, 6) situées du côté gauche et du côté droit de la cavité centrale ( 2), qui sont rectifiés simultanément au moyen de deux meules (G) placées l'une derrière l'autre dans le sens de la longueur de la pièce ( 1) et engagées dans les rainures opposées ( 5, 6) suivant des directions de plongée contraires. 3 Guidage ou glissière pour mouvements de transla- tion alternatifs à course limitée faisant application d'une pièce selon la revendication 1 ou 2.