Brevet FR2546588A1 — publié le 19841130

La présente invention concerne un roulement à rouleaux linéaire de coulissement destiné à être utilisé dans diverses parties coulissantes comme le chariot porte-table d'une machine- outil, le coulisseau d'une contre-pointe d'usinage et le coulisseau d'un robot de transport servant à transporter un objet lourd dans un sens, puis dans l'autre. De façon générale, un roulement à rouleaux linéaire de coulissement classique du type indiqué est réalisé de façon qu'un corps de roulement ayant une section droite en forme de U soit monté coulissant sur un chemin de guidage à section droite sensiblement trapézoïdale par l'intermédiaire d'une rangée de rouleaux cylindriques La roulement à rouleaux ainsi conçu peut toutefois conduire, de manière désavantageuse, à la mise en biais (oscillation des axes longitudinaux) des rouleaux et N est pas apte à offrir une grande capacité de-support de charge par suite de l'emploi des rouleaux cylindriques De plus, puisque la gorge de roulement servant à guider la circulation des r Quleauz cylin- driques est directement formée dans chaque partie jupe du corps de roulement, les opérations de tournage et de rectification mises en oeuvre lors de la formation de la gorge de roulement sont dif- ficiles à rdaliser En outre, la structure du roulement à rouleaux linéaire de coulissement classique rend impossible, ce qui n'est- pas favorable, l'ajustement de la précharge appliquée aux cylindres cylindriques se trouvant entre la gorge de roulement du corps de roulement et la gorge de roulement correspondante du chemîn de guidage. Dans ces conditions, l'invention a pour objet principal de surmonter les problèmes ci-dessus indiqués de la technique antérieure. C'est donc un but de l'invention de proposer un roule- ment à rouleaux linéaire de coulissement permettant d'empêcher toute mise en biais des rouleaux,pour assurer un déplacement régu- lier de ceux-ci,et d'augmenter sa capacité de support de charge. Un autre but de l'invention est de proposer un roule- ment à rouleaux linéaire de coulissement pour lequel est facilitée l'opération d'usinage de la gorge de roulement et qui rend possible le libre ajustement de la précharge appliquée aux rouleaux à l'intérieur de la région en charge. A cet effet, selon l'invention, il est proposé un roulement à rouleaux linéaire de coulissement comprenant * un chemin de guidage orienté suivant la direction longitudinale du roulement à rouleaux linéaire de coulissement et comportant des surfaces de roulement chargées respectivement formées sur les deux surfaces latérales de chacun de ses épaulements droit et gauche qui font saillie suivant la direction d'une ligne oblique imaginaire coupant suivant un angle d'environ 450 l'axe horizontal; une table mobile constituée par un bloc allongé qui est disposé de façon à 8 tre à cheval sur le chemin de guidage, la table mobile comportant des évidements longitudinaux respectivement formés dans les surfaces internes mutuellement en regard de ses parties jupes; une paire de corps de roulement, respectivement situés à droite et à gauche, constitués chacun par un bloc allongé qui est vissé sur l'évidement correspondant de la table mobile, chaque corps de roulement comportant un épaulement de guidage qui fait saillie du centre de chaque surface latérale interne du bloc, chaque épaulement de guidage comportant une première surface latérale qui est définie coure une surface de roulement chargée se trouvant en regard de la surface de roulement chargée du chemin de guidage et une autre surface latérale qui est définie comme une surface de roulement non chargée; des rouleaux bombés, ou en forme de tonneaux, destinés à circuler le long des surfaces de roulement chargées et des surfaces de roulement non chargées des corps de roulement et à venir en contact avec les surfaces de roulement chargées du chemin de guidage pendant qu'ils roulent sur les surfaces de roulement chargées des corps de roulement; et une pièce de retenue de rouleaux fixée à chacun des épaulements de guidage de façon à âtre tournée vers la surface latérale interne correspondante du corps de roulement associé, la pièce de retenue étant destinée à guider les rouleaux de façon qu'ils puissent circuler dans l'espace défini entre la pièce de retenue de rouleaux et la surface latérale interne, OA le S rou le a u x arrivant dans l'état de rouleaux chargés sont mis en contact avec les surfaces de roulement chargées du chemin de guidage suivant un angle de contact d'environ 450 par rapport à une ligne oblique imaginaire passant par le centre de chacun des épaulements droit et gauche du chemin de guidage si bien que les rouleaux chargés en contact avec les surfaces de roulement chargées des deux sur- faces latérales de chaque épaulement sont mutuellement perpendi- culaires. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 est une vue en élévation de face d'un premier mode de réalisation du roulement à rouleaux linéaire de - coulissement selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessous en coupe prise suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 (a) est une vue en coupe verticale d'un corps de roulement retenant des rouleaux par l'intermédiaire de pièces de retenue de rouleaux, la vue en coupe verticale étant prise dans une partie intermédiaire suivant la direction longi- tudinale; la figure 3 (b) est une vue en élévation de face d'une partie terminale du corps de roulement; la figure 3 (c) est une vue en plan du corps de roulement; la figure 3 (d) est-une vue en élévation latérale du corps de roulement; la figure 4 (a) est une vue en coupe verticale d'un corps de roulement, prise dans une partie intermédiaire suivant la direction longitudinale; la figure 4 (b) est une vue en plan-du corps de roulement; la figure 4 (c) est une vue en élévation latérale du corps de roulement; la figure 5 (a) est une vue en coupe verticale d'une pièce de retenue de rouleaux, prise dans une partie intermédiaire suivant la direction longitudinale; la figure 5 (b) est une vue en élévation de face d'une partie terminale de la pièce de retenue de rouleaux; la figure 5 (c) est une vue en plan de la pièce de retenue de rouleaux; la figure 5 (d) est une vue en élévation latérale de la pièce de retenue de rouleaux; la figure 5 (e) est une vue de dessous de la pièce de retenue de rouleaux; les figures 6 (a), 6 (b) montrent comment chacun des rouleaux chargés est en contact avec le chemin de guidage; et la figure 7 est une vue en élévation de face d'un autre mode de réalisation du roulement à rouleaux linéaire de coulissement selon l'invention. On va décrire ci-dessous le roulement à rouleaux linéaire de coulissement selon l'invention par l'intermédiaire de modes de réalisation en relation avec les dessins annexés. On se reporte d'abord aux figures 1 à 6 Celles-ci montrent, en combinaison, un premier mode de réalisation du roule- ment à rouleaux linéaire de coulissement selon l'invention, o un chemin de guidage 1 est lié à un banc fixe, par exemple, et se prolonge dans la direction longitudinale du banc fixe Le chemin de guidage 1 est doté de surfaces de roulement en charge 4 à 7 qui sont symétriquement formées sur les deux surfaces latérales d'épaulements gauche 2 et droit 3 faisant respectivement saillie des deux surfaces latérales du chemin de guidage 1 dans la direction de lignes obliques imaginaires coupant chacune l'axe horizontal X-X suivant un angle d'environ 45 Chacune des surfaces de roulement en charge 4 à 7 est constituée par une surface sphérique dont la forme est identique à la surface périphérique externe de chaque rouleau B, laquelle présente une forme de tonneau. Une table mobile allongée 8 est constituée par un bloc à section droite sensiblement en forme de U et est disposée de façon à être à cheval sur le chemin de guidage 1 La table mobile 8 possède des évidements longitudinaux 11, 12 formés dans les surfaces internes mutuellement en regard de parties jupes 9, 10 de la table Des trous passants 13, 13 sont ménagés dans la partie supérieure de la table mobile 8 Un trou taraudé 14 est formé dans une partie jupe 10. Un corps de roulement gauche 15 et un corps de roule- me Gnt droit 16 sont respectivement disposés entre le chemin de gui- dage 1 et les parties jupes 9, 10 correspondantes de la table mobile 8 Chacun des corps de roulement 15, 16 est constitué d'un bloc qui se prolonge dans la 1 direction longitudinale de la table mobile 8 et possède une section droite sensiblement carréeo Les faces latérales extérieures 1 5 a, 5 a, 16 a, 16 a des corps de roule- -ment 15 et 16 sont retenues à lingtérieur des évidements 11, 12 correspondants par le fait que les corps de roulement sont fixés à l'aide d Uéléments de fixation tels que des boulons 17, 17 placés dans les trous passant 13,13 respectifs depuis la face supérieure de la partie supérieure de la table Il faut noter qu'un boulon 17 a svissé dans le trou taraudé 14 sert à ajuster la précharge Les corps de roulement 15, 16 sont dotés d'épaulementsde guidage 18 à 21 faisant respectivement saillie des centres de leurs surfaces latérales internes 15 b, 15 b, 16 b, 16 b, à savoir des centres de leurs parties superficielles qui sont perpendiculaires aux surfaces adjacentes du chemin de guidage lo Les épaulements de guidage 18 à 21 pos- sèdent une forme plane suivant la voie de roulement (ovale) et se prolongent dans la direction longitudinale des corps de roule- ment 15, 16 correspondants Des surfaces de roulement chargées 22 à sont formées sur celles des surfaces latérales des épaulements de guidage 18 à 21 se trouvant en regard du chemin de guidage 1. Les surfaces de roulement chargées 22 à 25 se prolongent longitu- dinalement de manière parallèle aux surfaces de roulement chargées 4 à 7 correspondantes du chemin de guidage 1 D'autre part, les autres surfaces latérales des épaulements de guidage 18 à 21 sont dotées 3 G de surfaces de roulement non chargées 26 à 29 se prolongeant longi- tudinalement de manière parallèle aux surfaces de roulement chargées 22 à 25 correspondantes Les surfaces de roulement 22 à-25 com- muniquent avec les surfaces de roulement 26 à 29 correspondantes par l'intermédiaire de parties semi-circulaires 30, 30, 31, 31 permettant aux rouleaux de prendre le virage et formées sur les deux surfaces terminales de chacun des épaulements de guidage 18 à 21, ce qui constitue quatre passages de circulation pour les rouleaux Chacune des surfaces de roulement chargées 22 à 25, des surfaces de roulement non chargées 26 à 29 et des parties semi- circulaires 30, 30, 31, 31 est constituée par une surface sphé rique correspondant à la surface sphérique eaxtérieure des rou- leaux B ayant chacun la forme d'un tonneau. Les rouleaux B El placés en charge sont en contact avec les surfaces de roulement chargées 4 à 7 et 22 à 25 correspondante du chemin de guidage 1 et des corps de roulement 15 et 16, cosa indiqué sur la figure 7 Pl us spécialement, les rouleaux clhargés Bl sont en contact avec les surfaces de roulement chartges 4 a 7 coro respondantes du chemin de guidage 1 suivant un angle de contact O d environ 45 par rapport à une ligne oblique imaginaire pasaant par le centre de chacun des épaulements gauche 2 et droit 3 du chemin de guidage 1, si bien que les rouleaux chargés Bl en con- tact avec les surfaces de roulement chargées 4 et 6 (respecti Gve ment 6 et 7) sont mutuellement perpendiculaireso N uren oe, indiqué sur les figures 6 (a) et 6 (b), on peut donner à chacune des surfaces de roulement chargdes 4 à 7 et 22 à 25 un ra:fon de courbnre plus grnd qut ce di& rouleau chargé Bl (voir figure 6 (a)) Il est également possible de donner à chacune des sur Maces de roulement chargées une courbure égale à celle du rouleau chargé Bl (voir figure 6 (b))o On va indiquer ci-dessous la différence existant, du point de vue des effets obtenus, entre le rouleau en forme de tonneau et le rouleau cylindrique, qui sont utilisés commee élé ments de roulemento Le rouleau en forme de tonneau B possède une capacité de support de charge plus importante et une meilleure fonction d'alignement que le rouleau cylindrique Pnlus spéciale- ment, dans le cas du rouleau en forme de tonneau B, puisqu'il est utilisé une surface sphérique pour constituer à la fois la surface périphérique extérieure du rouleau chargé Bl et chacune des sur- faces de roulement chargées 4 à 7 et 22 à 25, un rouleau chargé D est en contact ponctuel ou linéaire avec les surfaces de roulement chargées 4 à 7 et 22 à 25 et est donc élastiquement déformd lorsqu'une charge est appliquée, ce qui permet d'augmenter sa capacité de support de charge De plus, le rouleau chargé Bl se trouvant en contact ponctuel ou linéaire avec les surfaces de roulement chargées 4 à 7 et 22 à 25 peut osciller latéralement autour de son point central et offre donc une capacité d'aligne- ment aussi grande que l'amplitude d'oscillation. Des pièces 32 à 35 de retenue de rouleaux sont vissées sur les épaulements de guidage 18 à 21 respectifs des corps de roulement 15, 16 de manière à être parallèles aux surfaces laté- rales internes 15 b, 15 b, 16 bb 16 b correspondantes Les rouleaux B en forme de tonneaux sont logés et retenus dans les espaces définis entre les surfaces latérales internes 15 b, 15 b, 16 b, 16 b des corps de roulement 15, 16 et les surfaces internes 32 b à 35 b correspon- dantes des pièces 32 à 35 de retenue de rouleaux si bien que les deux surfaces terminales de chacun des rouleaux B viennent en contact parallèle avec les surfàces correspondantes Ainsi, plu- sieurs rouleaux B en forme de tonneaux effectuent une circulation, tout en tournant sur leurs propres axes, le long des surfaces de roulement chargées 22 à 25 et des surfaces de roulement non chargées 26 à 29 des corps de roulement 15 et 16 Comme cela peut être clairement vu sur les figures 6 (a) et 6 (b), les deux surfaces ter- minales des rouleaux B en forme de tonneaux effectuant une cir- culation sont retenues de manière à âtre serrées, via de petits intervalles, par les surfaces latérales internes 15 b, 15, 16 b, 16 b des corps de roulement 15, 16 et les surfaces internes 32 b à 35 b des pièces 32 à 35 de retenue de rouleau -Il est ainsi possible d'empêcher toute mise en biais (oscillation des axes longitudinaux) des rouleaux, ce qui permet d'assurer un déplacement régulier de la table mobile 8. Les pièces 32 à 35 de retenue de rouleaux ont donc pour fonction de permettre que les rouleaux en forme de tonneaux B circulent de manière convenable Pour cette raison, comme, indiqué sur la figure 5, les pièces 32 à 35 de retenue de rouleaux sont respectivement constituées par des éléments couvercles 32 a à 35 a ayant chacun une forme plane suivant sensiblement la voie de roulement et sont complètement ouverts au niveau d'une de leurs parties linéaires De plus, les éléments couvercles 32 a à 35 a possèdent respectivement des parties linéaires de guidage par cou- lissement 32 c à 35 c permettant de guider les rouleaux non chargés B et des parties-curvilignes de guidage par coulissement 32 d à d se trouvant en continuité avec les deux extrémités respectives des parties linéaires de guidage par coulissement 32 c à 35 c dans le but de guider les rouleaux en forme de tonneaux B lorsqu'ils prennent le virage Il faut noter que, puisque les rouleaux char- gés B 1 viennent en contact avec les surfaces de roulement chargées 4 à 7 du chemin de guidage 1 tandis qu'ils font partiellement saillie des pièces 32 à 35 de retenue de rouleaux, les côtés des pièces 32 à 35 de retenue de rouleaux qui sont opposés aux parties linéaires de guidage par coulissement 32 c à 35 c servant à guider les rouleaux non chargés B 2 sont ouverts sur toutes leurs longueurs. On passe maintenant à la figure 7, qui montre un autre mode de réalisation selon l'invention et o les parties constitutives de ce mode de réalisation qui sont identiques à celles du premier mode de réalisation sont désignées par les mêmes numéros de réfé- rence Dans le deuxième mode de réalisation, des évidements 1 l', 12 ' sont formés dans les surfaces internes mutuellement en regard des parties jupes gauche 9 ' et droite 10 ' d'une table mobile 8 '. Des corps de roulement 15 ' et 16 ' à section droite sensiblement en forme de T sont respectivement maintenus à l'intérieur des évidements il', 12 ' par deux rangées de boulons 17 ', 17 ' Il faut noter qu'un boulon latéral 17 a' vissé dans une partie jupe IO' sert à ajuster la précharge de sorte que le boulon 17 a' a pour fonction d'appuyer sur les corps de roulement 15 ', 16 ' en direction d'un chemin de guidage 1 ', et ainsi, ajuster la pression de con- tact des rouleaux chargés B' Puisque la structure et le fonction- nement des autres parties sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, on omettra d'en faire la description. Le roulement à rouleaux linéaire de coulissement selon l'invention, qui possède la structure et le fonctionnement ci- dessus indiqués, offre les avantages suivants. Puisque l'on utilise des rouleaux en forme de tonneaux comme éléments de roulement, il est non seulement possible d'augmen- ter la capacité de support de charge du roulement, mais aussi de permettre au roulement de présenter une fonction automatique d'alignement excellenteo En outre, puisque les rouleaux en forme de tonneaux sont maintenus de façon qu'il existe d'étroits inter- valles entre les deux surfaces terminales des rouleaux et les surfaces de retenue correspondantes, il est possible d'empêcher la mise en biais des rouleaux si bien qu'il est possible d'assurer un déplacement régulier de la table mobile En outre, puisque les corps de roulement sont formés distinctement de la table mobile et sont d'une taille réduite, il est facile de réaliser les opéra- tions de tournage et de rectification lors de la formation des surfaces de roulement des corps de roulement La facilité de for- mation des surfaces de roulement rend possible une réduction du coût de production des corps de roulement De plus, le roulement peut 9 tre facilement produit et assemblé, puisqu'il est possible de former instantanément des espaces dans lesquels les rouleaux charges et non chargés sont logés et se déplacent tout en tournant par simple fixation des pièces de retenue de rouleaux aux corps de roulement En outre, il est possible d'appliquer une précharge appropriée (précompression) aux rouleaux chargés par simple ajuste- ment du serrage des vis utilisées pour le montage des corps de roulement, qui sont des éléments distincts, sur la table mobile. Il est donc possible d'augmenter la rigidité du roulement dans son entièreté tout en assurant une circulation régulière des rouleaux. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'ima- giner, à partir des dispositifs dont la description vient d'tre donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de 1 ' invention. REVENDICATIONS 1 Roulement à rouleaux linéaire de coulissement, carac- térisé en ce qu'il comprend: un chemin de guidage ( 1; 1 ') se prolongeant suivant la direction longitudinale dudit roulement à rouleaux linéaire de coulissement et comportant des surfaces de roulement chargées ( 4-7) respectivement formées sur les deux surfaces latérales de chacun de ses épaulements droit et gauche ( 2, 3) faisant saillie dans la direction d'une ligne oblique imaginaire coupant laxe horizontal suivant un angle d'environ 45 ; une table mobile ( 8; 8 ') constituée par un bloc allongé disposé de façon à Etre à cheval sur ledit chemin de guidage, ladite table mobile possédant des évidements longitu= dinaux ( 11, 12; ll', 12 ') respectivement formés dans les surfaces intérieures mutuellement en regard de parties jupes ( 9, 10; 9 ', 10 '); une paire de corps de roulement, respectivement placés à droite et à gauche ( 15, 16; 15 ', 16 '), qui sont chacun constitués d'un bloc allongé qui est vissé sur l'évidement cor- respondant de la table mobile, chaque corps de roulement possédant un épaulement de guidage ( 18 = 2 l) qui fait saillie du centre de chaque surface latérale interne ( 15 b, 16 b) dudit bloc, chaque épaulement de guidage possédant une première surface latérale qui est définie comme étant une surface de roulement chargée ( 22-25) en rengard avec la surface de roulement chargée correspondante dudit chemin de guidage et une autre surface latérale définie comme étant une surface de roulement non chargée ( 26-29); des rouleaux en forme de tonneaux (B) conçus pour circuler le long desdites surfaces de roulement chargées (rou- leaux B 1) et desdites surfaces de roulement non chargées (rou- leaux B 2) deedits corps de roulement et pour venir en contact avec lesdites surfaces de roulement chargées du chemin de guidage tandis qu'ils roulent le long des surfaces de roulement chargées desdits corps de roulement; et une pièce ( 32-35) de retenue de rouleaux fixée à chacun desdits épaulements de guidage de façon à faire face à la surface latérale interne correspondante du corps de roulement il associé et destinée à guider lesdits rouleaux de façon qu'ils puissent circuler dans l'espace défini entre ladite pièce de retenue de rouleaux et la surface latérale interne, si bien que les rouleaux arrivant dans l'état o ils servent de rouleaux chargés sont mis en contact avec lesdites surfaces de roulement chargées du chemin de guidage suivant un angle de contact d'environ 450 par rapport à une ligne oblique imaginaire passant par le centre de chacun desdits épaulements droit et gauche du chemin de roulement de sorte que lesdits rouleaux chargés en contact avec lesdites surfaces de roulement chargées existant sur les deux surfaces latérales de chaque épaule- ment sont mutuellement perpendiculaires. 2 Roulement à rouleaux linéaire de coulissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces latérales externes ( 15 a, 16 a) de chaque corps de roulement sont retenues à l'intérieur de l'évidement correspondant de la table mobile par le fait que le corps de roulement est fixé à l'aide d'éléments de fixation ( 17) ajustés dans leurs trous passant ( 13) respectifs percés dans la partie supérieure de la table mobile suivant une seule rangée orientée dans la direction longitudinale de la table mobile, les éléments de fixation étant reçus depuis la face supé- rieure de ladite partie supérieure. 3 Roulement à rouleaux linéaire de coulissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces latérales externes de chaque corps de roulement ( 15 ', 161) sont retenues à l'intérieur de l'évidement correspondant de la table mobile par le fait que le corps de roulement est fixé à l'aide d'éléments de fixation ( 17 ') s'ajustant dans leurs trous passants ( 13 ') res- pectifs percés dans une partie supérieure de ladite table mobile ( 8 ') suivant deux rangées orientées dans la direction longitudinale de la table mobile, lesdits éléments de fixation étant reçus depuis la face supérieure de la table mobile. 4 Roulement à rouleaux linéaire de coulissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites surfaces de roulement chargées communiquent avec leurs surfaces de roulement non chargées correspondantes par l'intermé- diaire de parties semi-circulaires ( 30, 31) permettant aux rou- leaux dè prendre le virage qui sont formées sur les deux surfaces terminales de chacun desdits épaulements de guidage, de manière à respectivement constituer des passages de circulation'pour les rouleaux, et en ce que chacune desdites surfaces de roulement chargées, desdites surfaces de roulement non chargées et desdites parties semi-circulaires est constituées par une surface sphérique correspondant à la surface sphérique externe desdits rouleaux en forme de tonneaux.