Brevet FR2570144A1 — publié le 19860314

La présente invention se rapporte à. un ensemble de pa- liers à glissement en croix qui est conçu pour être utilisé à l'intersection d'une colonne et d'une traverse mobile dans une machineoutil, telle qu'une perceuse ou un tour vertical, ou à l'intersection d'un arbre vertical et d'un arbre hori- zontal dans un dispositif transporteur universel utilisé, par exemple, pour porter et déplacer en coulissement un lourd objet. L'un des principaux buts de la présente invention est de réaliser un ensemble de paliers à glissement en croix dans lequel le corps de paliers a une épaisseur de paroi réduite de sorte qu'il est possible de réduire le poids to- tal de l'ensemble de paliers de manière à réduire au minimum les forces d'inertie produites lorsque l'ensemble de paliers se déplace et à permettre à l'ensemble de paliers de répondre facilement au besoin d'un déplacement rapide. A cette fin, conformément à l'invention, il est prévu un ensemble de paliers à glissement en croix qui comprend: un corps de paliers dans lequel sont formés deux évidements orthogonaux l'un à l'autre avec une partie pleine interposée entre eux, des rainures de guidage des billes chargées respec- tivement formées dans les parois intérieures des nervures qui délimitent les évidements correspondants et des alésages de guidage des billes non chargées formés dans les nervures pa- rallèlement aux rainures de guidage des billes chargées cor- respondantes à des distances nécessaires appropriées de ces rainures; des plaques d'extrémité montées respectivement sur les parties d'extrémité du corps de paliers,chaque plaque d'extrémité étant munie,dans sa surface intérieure,d'une rai- nure en U de guidage des billes pour assurer la communica- tion entre les alésages de guidage des billes non chargées et les rainures de guidage des billes chargées correspon- dantes; et des rails de guidage montés coulissants dans les évidements respectifs du corps de paliers, chaque rail de guidage étant muni,dans ses parois latérales extérieures, de rainures de roulement pour billes chargées qui sont paral- lèlement aux rainures de guidage des billes chargées corres- pondantes. Grâce à l'agencement décrit ci-dessus, l'ensemble de pa- liers à glissement en croix selon la présente invention peut avoir une épaisseur de paroi réduite de sorte qu'il est pos- sible, d'une manière avantageuse, de réduire au minimum les forces d'inertie produites lorsque l'ensemble de paliers se déplace horizontalement ou verticalement. En outre, étant donné que les rails de guidage de l'en- semble de paliers ont une épaisseur de paroi réduite mais ont une largeur accrue, il est avantageusement possible d'empê- cher toute distorsion horizontale ou verticale des rails de guidage, à savoir, une distorsion axiale ou autre erreur d'usinage produite lors du meulage des rails de guidage. Ain- si, on peut obtenir d'une manière satisfaisante le degré dé- siré de précision. En outre, étant donné que- le corps de paliers a une lar- geur relativement importante, de même que les rails de gui- dage, il est avantageusement possible de meuler simultanément les rainures de guidage des billes chargées droite et gauche en utilisant une meule de grandes dimensions. Par conséquent, le rendement de fabrication est considérablement accru et les coûts de production sont avantageusement diminués. Il est, en outre, possible d'obtenir facilement le degré de précision requis. Au surplusL il devient possible de réduire encore davan- tage le poids de l'ensemble de paliers en formant des parties creuses telles que des ouvertures traversantes et des fe- nêtres ou fentes dans le corps de paliers et dans les rails de guidage. Dans un tel cas, il est avantageusement possible d'observer le mouvement d'une table montée sur le corps de paliers en utilisant,à cette f-n, l'ouverture traversante et les fentes. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus de l'invention ainsi que d'autres apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre de modes de réa- lisation préférés de l'invention considérée à la lumière des dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en plan, avec coupe partielle, d'un premier mode de réalisation de l'ensemble de paliers à glissement en croix de l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe verticale transversale, prise suivant la ligne II-II de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue de face, en élévation, d'une par- tie essentielle de l'ensemble de paliers à glissement en croix représenté sur la Fig. 1, telle que vue dans la direc- tion de la flèche A; la Fig. 4 est une vue en coupe verticale longitudinale, prise suivant la ligne IV-IV de la Fig. 2; la Fig. 5 est une vue éclatée,en perspective,du corps de paliers et des rails de guidage utilisés dans l'ensemble de paliers à glissement en croix représenté sur la Fig. 1; la Fig. 6 est une vue en perspective d'une plaque d'ex- trémité utilisée dans l'ensemble de paliers à glissement en croix représenté sur la Fig. 1; la Fig. 7 est une vue éclatéeen perspective,d'un sé- cond mode de réalisation d'un ensemble de paliers à glisse- ment en croix selon l'invention; et la Fig. 8 est une vue en coupe verticale longitudinale, prise suivant la ligne VIII-VIII de la Fig. 7. On décrira maintenant en détail des modes de réalisa- tion de l'invention en se référant aux dessins annexés. Les Fig. 1 à 6 représentent, en combinaison, un premier mode de réalisation, de l'invention. Un corps 1 de paliers est formé par un bloc ayant une forme approximativement pa- rallélépipédique. Le corps 1 de paliers est muni dansses sur- faces supérieure et inférieure d'évidements 10 et, res- pectivement, 11 qui sont orthogonaux entre eux, une partie pleine 2 étant interposée entre eux. Le corps 1 de paliers est fabriqué en acier ou en une matière composite dont la résistance mécanique est égale à celle de l'acier ou en une matière thermoplastique qui a été soumise à un traitement thermique telle qu'une résine de polyacétal. En outre, des rainures 16, 17, 18, 19 de guidage des billes chargées qui ont chacune une courbure légèrement supérieure à celle de chacune des billes sont respectivement formées dans les pa- rois intérieures en vis à vis 12, 13, 14 et 15 des évidements , 11. - Des alésages 20, 21, 22, 23 de guidage des billes non chargées sontrespectivement formés dans les nervures 24, 25, 26, 27 qui délimitent les évidements respectifs 10, 11. Les alésages 20, 21, 22, 23 de guidage des billes non chargées sont formés parallèlement aux rainures de guidage des billes chargées correspondantes 16, 17, 18, 19 et à des distances nécessaires appropriées de ces dernières. Des plaques d'extrémité 28, 29, 30, 31 sont fabriquées en une matière métallique ou non métallique, telle qu'une ré- sine synthétique, par exemple, une résine de polyacétal ou une résine de nylon. Chacune des plaques d'extrémité 28, 29, 30, 31 est munie,dans sa surface intérieure,d'une rainure en U 32 de guidage des billes pour assurer la communication entre les alésages 20, 21, 22, 23 de guidage des billes non chargés et les rainures de guidage des billes chargées corr- respondantes 16, 17, 18, 19. Chacune des plaques d'extrémité 28, 29, 30, 31 est, en outre, munie, dans sa surface qui fait face à la rainure de guidage de billes chargées associée, d'une languette 33 pour guider les billes sans à-coup. Chacune des plaques d'extrémité 28, 29, 30, 31 est munie de trous traversants 34, 35 pour recevoir des boulons de mon- tage. Chacun des trous traversants 34, 35 est lamé de façon à recevoir convenablement la partie de tête d'un boulon de montage. Des trous taraudés ou filetages femelles 36, 37 sont for- més dans chacune des parties du corps 1 de paliers qui sont respectivement voisines des nervures 24, 25, 26, 27. Les trous taraudés 36, 37 sont positionnés de façon à être dis- posés en correspondance avec les trous transversaux 34, 35 des plaques d'extrémité correspondantes 28, 29, 30, 31,per- mettant ainsi aux trous taraudés 36, 37 et aux trous traver- sants 34, 35 de s'aligner lorsque l'ensemble de paliers est assemblé. La référence 38 désigne chacun des boulons de mon- tage qui servent à monter les plaques d'extrémité 28, 29, 30, 31 sur les nervures 24, 25, 26, 27 du corps 1 de paliers. Des rails plats et de grande longueur 40, 41 sont fa- briqués,comme le corps 1 de paliers,en acier ou en une ma- tière composite ayant une résistance mécanique égale à celle de l'acier ou en une matière thermoplastique qui a fait l'ob- jet d'un traitement thermique. Les rails de guidage 40, 41 sont montés coulissants respectivement dans l'évidement 10 et dans l'évidement 11 du corps 1 de paliers avec interposi- tion de billes. La largeur des rails de guidage 40, 41 est 1o respectivement approximativement égale à celle de l'évidement et à celle de l'évidement 11. D'autre part, l'épaisseur des rails de guidage 40, 41 est choisie de telle sorte qu'ils font légèrement saillie vers l'extérieur au-dessus des ner- vures associées 24, 25, 26, 27 du corps I1 de paliers. Chacun des rails de guidage 40, 41 est muni,dans ses parois latérales extérieures,de rainures 42,43 de roulement pour billes chargées, qui sont parallèles aux rainures de guidage des billes chargées correspondantes 16, 17, 18, 19 du corps 1 de paliers. Sur les dessins, la référence 44 désigne un train de billes chargées constitué par une multiplicité de billes interposées entre les rainures 16, 17, 18, 19 de guidage des billes chargées du corps 1 de palier et les rainures de roulement pour billes chargées correspondantes 42, 43 des rails de guidage 40, 41. La référence 45 désigne un train de billes non chargées constitué par une multiplicité de billes contenues dans les alésages 20, 21, 22, 23 de guidage des billes non chargées formés dans le corps 1 de paliers. La référence 46 désigne chacun des trous traversants qui servent à recevoir des boulons prisonniers, lorsque le rail de guidage inférieur 40 est fixé au banc d'une machine-outil, par exemple. De même, la référence 47 désigne chacun des trous traversants qui servent à retenir des boulons prison- niers lorsqu'une table, par exemple, est fixée au rail de guidage supérieur 41. On décrira ci-après le fonctionnement de l'ensemble de paliers à glissement en croix construit de la manière ci- dessus décrite. Le rail de guidage inférieur 40 monté sur le corps 1 de paliers avec interposition des billes est fixé au banc d'une machine-outil, par exemple, au moyen de boulons prisonniers et une table, par exemple, est fixée au rail de guidage supé- rieur 41 au moyen de boulons prisonniers. Lorsque le corps 1 de paliers est déplacé dans la direc- tion de la flèche A de la Fig. 1, au moyen d'un mécanisme d'entraînement (non représenté),tel qu'une vis à billes, les billes disposées entre les rainures 18, 19 de guidage des billes chargées et les rainures 42, 43 de roulement pour billes chargées ainsi que les billes contenues dans les alé- sages 22, 23 de guidage des billes non chargées circulent sans à-coup dans l'un ou l'autre sens en passant par les rainures des plaques d'extrémité 30, 31,tout en passant d'un de leurs états de roulement à l'autre,c'est-à-dire de l'état dans le- quel elles roulent dans le train de billes chargées 44 à l'état dans lequel elles roulent dans le train de billes non chargées 45 et viceversa, comme indiqué par une flèche sur la Fig. 4. D'autre part, lorsque la table fixée au rail de guidage supérieur 41 est déplacée dans une direction perpendiculaire à la direction de la flèche A de la Fig. 1, les billes inter- posées entre les rainures 16, 17 de guidage des billes char- gées et les rainures 42, 43 de roulement pour billes chargées et les billes contenues dans les alésages 20, 21 de guidage des billes non chargées circulent sans à-coup dans les deux sens en passant par les rainures des plaques d'extrémité 28, 29,tout en passant de l'un à l'autre de leurs états de roule- ment, c'est-à-dire de l'état dans lequel elles roulent dans le train de billes chargées 44 à l'état dans lequel elles roulent dans le train de billes non chargées et vice-versa. Comme décrit ci-dessus, dans l'ensemble de paliers à glissement en croix selon l'invention, l'épaisseur de paroi T de la partie pleine 2 est approximativement égale à l'6- paisseur de paroi T2 des évidements 10, 11 ainsi qu'à l'é- paisseur T3 des rails de guidage 40, 41,comme clairement montré sur la Fig. 3, par exemple. Il est, par consequent possible de réduire l'épaisseur totale de paroi de l'ensemble de paliers,ce qui rend avantageusement possible de réduire au minimum les forces d'inertie produites lorsque l'ensemble de paliers se déplace. En outre, étant donné que les rails de guidage supé- rieur et inférieur selon l'invention ont une largeur relati- vement importante, on peut percer une multiplicité de trous traversants, destinés à recevoir des boulons prisohniers, en deux rangées dans les deux bords latéraux de chaque rail de guidage. Par conséquent, il est possible de fixer de manière fiable le rail de guidage inférieur au banc d'une machine- outil ou analogue et également de fixer une table ou analogue au rail de guidage supérieur. On doit noter que, bien que l'ensemble de paliers à glissement en croix. écrit ci-dessus n'utilise aucun organe de retenue pour empêcher les billes de tomber,l'ensemble de palier pourrait, naturellement, comporter:de tels organes de retenue. Les Fig. 7 et 8 représentent, en combinaison, un second mode de réalisation, de l'ensemble de paliers à glissement en croix selon l'invention. On décrira ci-après le second mode de réalisation dont on a désigné les éléments semblables à-ceux-du premier mode de réalisation,et que l'on décrira pas à nouveau,par les mêmes références que celles utilisées pour ce premier mode de réalisation. Comme représenté sur la Fig. 7 à laquelle on se référe- ra maintenant, une ouverture traversante 50 d'une forme ap- propriée quelconque est formée dans une région approximati- vement centrale de la partie pleine 2a du corps la de paliers. La largeur de l'ouverture traversante 50 est approximative- ment égale à la largeur des rails de guidage 40a, 41a qui sont montés dans le corps la de paliers. En outre, des fenêtres ou fentes 51, 52 sont formées dans les régions centrales respectivement du rail de guidage a et du rail de guidage 41a. Bien que la forme des fenêtres 8 - ou fentes ne soit pas spécifiquement limitée, il est pré- férable qu'une fenêtre ou fente rectangulaire ou elliptique soit formée parallèlement à l'axe longitudinal de chacun des rails de guidage 40a, 41a. Etant donné que le corps la de paliers est muni de l'ouverture traversante 50 et que chacun des rails de guidage est muni d'une fenêtre ou fente 51, 52 comme décrit ci-des- sus, il est possible de réduire le poids de l'ensemble 3 pa- liers dans son ensemble. En outre, la présence de l'ouverture traversante et des fenêtres permet à un orifice de communica- tion d'être constamment formé à travers les rails de guidage qui se croisent à angle droit et à travers le corps de pa- liers qui retient et guide ces rails de guidage. Par consé- quent, il est possible de confirmer facilement la position, par exemple, d'une table qui se déplace dans des directions X-Y, par exemple, en utilisant un rayon lumineux émis par une source lumineuse placée au-dessus ou au-dessous de l'en- semble de paliers. Ainsi, l'invention permet de réaliser un ensemble de paliers à glissement en croix qui est particulièrement ap- proprié pour être utilisé dans le dispositif d'avance d'un appareil de précision qui nécessite une avance précise ou exacte. REVENDICATIONS 1 - Un ensemble de paliers à glissement en croix,caractérisé en ce qu'il comprend: un corps (1) de paliers dans lequel sont formés deux évidements (10, 11) orthogonaux l'un à l'autre avec une partie pleine (2) interposée entre eux, des rainures (16, 17, 18, 19) de guidage des billes char- gées respectivement formées dans les parois intérieures (12, 13, 14, 15) des nervures (24, 25, 26, 27) délimitant les évidements correspondants (10, 11) et des alésages (20, 21, 22, 23) de guidage des billes non chargées formés dans les nervures (24, 25, 26, 27) parallèlement aux rainures de guidage des billes chargées correspondantes (16, 17, 18, 19) à des distances nécessaires appropriées de ces rainures; des plaques d'extrémité (28, 29, 30, 31) montées respectivement sur les parties d'extrémité du corps (1) de paliers,chaque plaque d'extrémité étant munie, dans sa surface intérieure, d'une rainure en U (32) de guidage des billes pour assurer la communication entre les alésages (20, 21, 22, 23) de gui- sage des billes non chargées et les rainures de guidage des billes chargées correspondantes (16, 17, 18, 19); et des rails de guidage (40, 41) montés coulissants dans les évi- dements respectifs (10, 11) du corps (1) de paliers, chaque rail de guidage étant muni,dans ses parois latérales exté- rieures, de rainures (42, 43) de roulement pour billes char- gées qui sont parallèles aux rainures de guidage des billes chargées correspondantes (16, 17, 18, 19). 2 - Un ensemble de paliers à glissement en croix selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une rainure (16, 17, 18, 19) de guidage des billes chargées du corps (1) de pa- liers est formée dans chacune des parois intérieures (12, 13, 14, 15) des nervures (24, 25, 26, 27). 3 - Un ensemble de paliers -à glissement en croix selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une ouverture traver- sante (50) d'une forme appropriée quelconque est formée dans une région approximativement centrale du corps (1) de pa- liers et en ce que chacun des rails de guidage (40a, 41a) est muni d'une fenêtre respective (51, 52) qui communique avec l'ouverture traversante (50). 4 - Un ensemble de paliers à glissement en croix selon la revendication 3, caractérisé en ceque l'ouverture traver- sante (50) est approximativement carrée ou circulaire. 5 - Un ensemble de paliers à glissement en croix selon la revendication 3, caractérisé en ce que les fenêtres (51, 52) formées dans les rails de guidage (40a, 41a) ont une forme rectangulaire ou elliptique dont la longueurest parallèle à l'axe longitudinal respectif du rail de guidage corres- pondant (40a, 41a).