Brevet FR2535426A1 — publié le 19840504

t'invention a pour objet un dispositif qui permet de déplacer avec précision un organe le long d'une trajectoire rectiligne ou curviligne. On rencontre fréquemment dans les machines automatiques, par exemple-dans les manipulateurs et dans les robots, la nécessité de déplacer un organe, par exemple un bras terminé par une pince de préhension, le long d'une trajectoire avec une grande précision sous le contrôle de signaux qui sont fournis par un moyen de commande approprie. Un moyen classique comme un couple pignon-crémaillèrE n'est pas satisfaisant parce qu'il est couteux et parce qu'il oçporte un jeu qui nuit à la précision. Un autre moyen classique comme le couple écrou-tige filetée ne convient pas non plus parce qu'il comporte aussi un jeu et parce qu'il est difficile d'empêcher la vis de vibrer ou de fouetter dès qu'elle atteint une certaine longueur. Le but principal de l'invention est de parvenir à un dispositif de déplacement d'un organe le long d'une trajectoire avec une grande précision, sans jeu nuisible, sur une longueur illimitée qui ne risque pas d'être restreinte par des inconvénients de fonctionnement. Un dispositif conforme à l'invention comprend un organe allongé, rigide, fixe, pourvu sur une face le long d'une ligne déterminée d'une pluralité de paires de galets libres en rotation. Les deux galets de chaque paire sont espacés d'une distance précise d et les paires de galets sont espacées d'un pas P précis Un moyen de guidage est supporté parallèlement à la face de l'organe fixe munie des galets. Un organe mobile est monté coulissant sur ce moyen de guidage et pourvu d'une vis entrainée en rotation par un moteur supporté par cet organe mobile. Cette vis a un filet de vis à profil rectangulaire d'épaisseur d et de longueur supérieure à PO Ce filet s'engage successivement entre les galets de chaque paire ; il est toujours engagé entre les galets d1une paire au moins. Le pas P est donc un multiple entier du pas de la vis. A chacune de ses extrémités opposées, le filet de vis est aminci en épaisseur. De préférence les galets libres en rotation ont une surface légèrement bombée. Le moyen de guidage peut être d'un type quelconque déterminé ; on peut utiliser par exemple des glissières cylindriques convenablement supportées par des moyens appropriés qui peuvent être supportés eux-mêmes par l'organe rigide fixe. Pour bien faire comprendre l'invention et ses avantages, on donnera maintenant une description d'un mode préféré de réalisation , sans intention limitative et sans exclure aucune variante entrant dans la définition de 1'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue générale de dessus d'un dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie de détail montrant la vis engagée avec deux paires de galets. Le dispositif de l'invention comprend un organe allongé 1, rigide, fixe qui peut faire partie d'une structure quelconque plus importante. On réalise facilement l'organe 1 à partir d'une pièce tubulaire quelconque du commerce. Il n'est pas nécessaire qu'elle possède des dimensions précises. Sur une face 2 de l'organe 1, le long d'une ligne déterminée sont montés par paires des galets 3 - 4 libres de rotation chacun autour d'un axe 5 La face 2 n'a pas besoin d'avoir des qualités précises de planéité. Il est suffisant, selon l'invention, que les axes 5 des galets 3, 4 soient fixés à l'organe 1 en des points déterminés avec une précision de 0,01 mm au moins. Cette condition est facilement observée à l'aide des machines modernes à pointer, à percer ou à fraiser à commande numérique. Chaque axe 5 peut être fileté pawtiellement et vissé dans un trou taraudé; de préférence, quand organe fixe 1 est tubulaire, chaque axe 5 peut être traversé par un boulon de montage. Dans une paire de galets 3-4, les galets sont séparés par une distance d et les paires successives de galets 3-4 sont espacées d'un pas P mesuré entre les points médians de la distance d entre deux galets 3-4 de deux paires se succédant. L'implantation précise des axes 5 des galets permet d'obtenir un pas P précis. Un moyen de guidage approprié 6 est supporté parallèlement à la face 2 de l'organe fixe 1. On peut utiliser par exemple une ou plusieurs glissières cylindriques ou d'autres types équivalents de glissières Ce moyen de guidage 6 est supporté par tout moyen convenable. Par exemple, des consoles 7 peuvent s'étendre à partir de l'organe rigide fixe 1, mais cette disposition n'est pas obligatoire du moment que le moyen de guidage 6 est convenablement soutenu parallèlement à la face 2 de l'organe 1. Un organe mobile 8 est monté coulissant librement le long du moyen de guidage 6. Cet organe constitue par luimême, ou il supporte, toute pièce ou tout moyen que l'on désire déplacer avec précision sur une course quelconque ou arrêter en plusieurs points précis. Sur l'organe mobile 8 est montée libre en rotation, à l'aide de paliers 9, une vis 10 qui a un filet 11 à profil rectangulaire d'épaisseur d. Les parties extrêmes terminales opposées 12 du filet de vis 11 sont progressivement amincies à partir de leur épaisseur d. La longueur de la vis 10 est supérieure au pas P des paires de galets 3-4. La vis 10 est entrainée en rotation par exemple à l'aide d'une première poulie crantée 13, d'une courroie crantée- 14, d'une seconde poulie crantée 15 calée sur l'arbre d'un moteur 16 porté par l'organe mobile 8. Tout autre moyen équivalent d'-entrainement en rotation de la vis 10 pourrait être utilisé. Le filet de vis 11 est toujours engagé entre deux galets 3-4 d'une paire au moins de ces derniers. La rotation de la vis 10 provoque le déplacement de l'organe mobile 8 qui coulisse le long du moyen de guidage 6. La position des galets 3-4 ayant été fixée avec précision, le déplacement est lui-même très précis. Le filet 11 s'engage par son extrémité amincie entre les galets 3-4 d'une paire suivante de galets avant de quitter la paire précédente. On peut voir sur la figure 2 qu'un codeur optique 17 est calé en rotation avec la vis 10, au-delà de la première poulie 13. Il fait partie d'un moyen classique de comptage numérique qui permet de commander et de contrôler avec précision la position et la course de l'organe mobile. Une telle mesure précise de la position d'un organe mobile nécessite de disposer d'un moyen de déplacement précis de ce même organe mobile. C'est ce que réalise le dispositif de l'invention qui fonctionne avec un jeu maximum de O,02 mm. Les galets 3-4 de chaque paire de galets sont espacés d'une distance précise d qui découle de leur diamètre et de la distance des axes 5. Cette distance d est égale à l'épaisseur du filet de 11 plus un jeu théorique de 0,01 mm qui peut, en pratique, atteindre 0,02 mm comme on vient de le dire. Dans un dispositif réalisé conformément à l'invention, le filet de vis Il avait une épaisseur de 4 mm et le pas p entre les paires de galets était de 160 mm. Les galets avaient un diamètre de 16 mm. Aucune prescription particulière ne s'impose à l'exé- cution de la vis 10 sauf qu'elle doit avoir un pas assez faible qui la rend irréversible . Dans l'exemple cité ici, ce pas était de 20 mm avec un diamètre extérieur sur filet de 100 mm. L'organe mobile 8 était déplacé par la vis 10 à une vitesse de 0,5 m/s après une période d'accélération à chaque démarrage de 0,5 s. On remarquera que le dispositif de l'invention n'exige un usinage de grande précision que sur des surfaces de dimensions réduites : le filet de vis 11 et les galets 3-4 l'implantation des paires de galets 3-4 doit également être précise mais elle se fait par pointage, comme on l'a expliqué Il n'est pas utile que la face 2 de l'organe fixe l soit usinée avec précision ; il suffit qu'elle soit dressée pour permettre l'exécution précise des trous de montage des galets 3-4. Par exemple, il est avantageux d'utiliser un profilé tubulaire à profil carré ou rectangulaire que l'on attache solidement à une structure fixe. Il est plus facile ensuite de monter les galets 3-4 à l'aide de boulons qui traversent la paroi de ce profilé comme on l'a montré sur la figure 2. La longueur du trajet le long duquel on déplace l'organe mobile 8 n'est pas limitée par des difficultés de réalisation ni par des inconvénients de fonctionnement. Dans l'exemple décrit ci-dessus, le trajet est rectiligne. Il est à noter qu'un trajet curviligne est également possible. Il suffit que l'incurvation permette de réaliser une vis à profil convexe ou concave ayant un filet capable de s'engager entre les galets 3-4 des paires successives de galets. Les galets peuvent être des galets suiveurs de came, que l'on trouve dans le commerce, avec une face extérieure légèrement bombée, rectifiés avec précision. Quand on utilise des aciers, ou d'autres matériaux, de grande dureté, le dispositif de l'invention est extrêmement peu sujet à usure puisque les galets 3-4 roulent sur le filet 11 de la vis 10. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déplacement d'un organe mobile (8) le long d'une trajectoire par rapport à un organe fixe (1) cet organe mobile (8) étant supporté et guidé en translation par un moyen de guidage (6) espacé de l'organe fixe (1), caractérisé en ce que cet organe fixe (1) est pourvu sur une face (2) le long d'une ligne déterminée d'une pluralité de paires de galets (3-4) libres en rotation, les galets de chaque paire étant espacés d'une distance d et les paires de galets étant espacées d'un pas P, tandis que l'organe mobile (8) est muni d'une vis (lO) entraînée en rotation ayant un filet de vis (11) à profil rectangulaire d'épaisseur d aminci à ses extrémité opposées, cette vis ayant une longueur supérieure au pas P et le filet de vis (11) étant constamment engagé entre les deux galets (3-4) d'une paire au moins de galets, le pas P des paires de galets (3-4) étant un multiple entier du pas du filet de vis (11). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe fixe (1) est un profilé tubulaire attaché solidement à une structure fixe. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la trajectoire, l'organe fixe (1) et la vis (lO) sont rectilignes. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la trajectoire et l'organe fixe Ilj sont curvilignes, la vis (10) ayant un profil concave ou convexe permettant l'engagement permanent du filet de vis (ii) entre les galets (3-4) d'une paire au moins de galets. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe mobile (8) supporte un moteur qui entraîne la vis (10) en rotation. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que organe mobile (8) est muni d'un moyen de comptage numérique de commande et de contrôle de la position de cet organe mobile (8) le long de sa trajectoire.