Brevet FR2590946A1 — publié le 19870605

ROULEMENT A BILLES LINEAIRE POUR CHARIOT DE MACHINE- OUTIL OU ANALOGUE La présente invention se rapporte à un roulement à billes linéaire pour chariot de machine-outil ou analogue comportant deux pistes de circulation longitudinales placées l'une à côté de l'autre, constitué par un support en forme de bloc comprenant deux guidages renfermant respectivement une rangée sans fin de billes et respectivement disposés l'un A côté de l'autre dans un plan de rotation, chaque guidage étant composé, pour les billes chargées, d'un chemin de roulement longitudinal ouvert vers l'extérieur en direction de la piste de circulation correspondante et, pour les billes non charg6es, d'un chemin de renvoi raccordant mutuellement les deux extrémités de ce chemin de roulement et entourant les billes au moins en partie, et une barre, fixée au support et guidant extérieurement les billes chargées, étant disposée de l'autre côté des deux chemins de roulement longitudinaux. On connaît un roulement linéaire du type précité dans lequel, entre les billes chargées de deux rangées de billes, sont installées des billes intermédiaires qui sont elles-mêmes guid6es à l'extérieur sur une barre fixée au support (brevet allemand 1 258 670). Ce roulement à billes linéaire connu présente l'inconvénient que pour loger les billes chargées, les billes intermédiaires et la barre assurant le guidage externe, il faut prévoir un espace relativement grand qui n'est pas toujours disponible. Par ailleurs, la fabrication et le montage du roulement a billes linéaire connu sont compliqués et onéreux en raison des billes intermédiaires non porteuses qu'il faut introduire dans le support en plus des billes porteuses. Par le brevet allemand 2 247 456, on connaît un autre roulement à billes linéaire dans lequel uniquement les billes chargées de deux rangées de billes respectivement voisines sont disposées décalées les unes par rapport aux autres de manière que les billes chargées d'une rangée s'insèrent dans les interstices subsistant entre les billes chargées de l'autre rangée voisine. En pareil cas, plus de deux rangées de billes sont logées dans une douille servant de support et entourant un arbre. Les billes chargées de ce roulement linéaire ne peuvent pas être logées dans deux pistes de circulation, disposées parallèlement l'une à côté de l'autre, d'un chariot. L'invention a par conséquent pour objet de mettre au point un roulement à billes linéaire du type précité qui soit de construction compacte et par conséquent économique à fabriquer. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que les billes des deux rangées sont décalées les unes par rapport aux autres, de manière que les billes chargées et les billes non chargées d'une rangée s'insèrent latéralement dans les interstices subsistant entre les billes chargées et les billes non chargées disposées les unes derrière les autres de l'autre rangée, et que la barre comporte une nervure de guidage longitudinale guidant latéralement les billes chargées et comprenant des joues de retenue longitudinales s'y raccordant directement et entourant partiellement les billes chargées. Grâce à cette disposition selon l'invention, on arrive à ce que toutes les billes des deux rangées disposées parallèlement l'une à côté de l'autre s'engagent les unes dans les autres à la manière d'une denture, si bien qu'on obtient un guidage réciproque de ces billes tout en obtenant une capacité de charge élevée du roulement à billes linéaire. Les billes occupent ici un espace lat6ral extrêmement réduit. Comme la barre comporte une nervure de guidage longitudinale s'insérant dans l'espace intermédiaire externe compris entre les billes chargées des deux rangées ou respectivement prévue sur chacun des deux côtés externes, la paroi extérieure de la ou des joue(s) de retenue s'y raccordant de la barre peut, tout en assurant une résistance relativement élevée de celle-ci, être disposée de façon à ne faire que peu saillie au-dessus du contour des billes chargées. Le roulement à billes linéaire a, par conséquent, une forme avantageusement compacte également, du côté du chariot. Il se compose, par ailleurs, de quelques éléments de construction économiques à fabriquer et faciles a assembler. La barre du roulement à billes linéaire selon l'invention est avantageusement installée au milieu entre les deux rangées de billes et comporte une nervure de guidage longitudinale s'insérant en partie de l'extérieure vers l'int6rieur entre les billes chargées des deux rangées, guidant latéralement du côté interne les billes chargées et comprenant des joues de retenue longitudinales se raccordant directement à ses deux côtés et entourant partiellement les billes chargées. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la barre est installée sur le côté externe respectif de chacune des deux rangées et comporte une nervure de guidage longitudinale guidant latéralement du côté externe les billes chargées et comportant une joue de retenue longitudinale se raccordant directement à son côté interne et entourant partiellement les billes chargées de la rangée située en face. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, aussi bien chaque nervure de guidage que chaque joue de retenue de la barre comporte une surface de guidage adaptée au contour des billes chargées de la rangée correspondante. On arrive ainsi à ce que les billes chargées du roulement linéaire soient guidées sur des surfaces de guidage relativement grandes le long de la barre. Il est par ailleurs prévu par l'invention que la ou les nervure(s) de guidage de même que la ou les joue(s) de retenue s'y raccordant, soient disposées avec faible jeu en regard des billes chargées de la rangée de billes correspondante. Du fait de cet agencement, les billes chargées des deux rangées sont exactement guidées les unes par rapport aux autres et le long de leurs chemins de roulement longitudinaux de la barre. Selon une autre caractéristique de l'invention, la barre est réalisée flexible et élastique et est disposée avec sa ou ses joue(s) de retenue et/ou sa ou ses nervure(s) de guidage appliquée(s) avec précontrainte contre les billes chargées de la rangée de billes correspondante. Cela présente l'avantage que les billes chargées de chacune des deux rangées se trouvent positionnées sans jeu. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les billes chargées des deux rangées de billes sont respectivement disposées dans un évidement longitudinal du support et les deux évidements comportent respectivement une paroi latérale extérieure ou intérieure qui, au niveau de son bord externe, forme, avec la joue de retenue opposée de la barre, une fente longitudinale aboutissant à l'extérieur et de plus faible largeur que le diamètre des billes traversant en partie vers l'extérieur la fente longitudinale correspondante. Dans ce mode de réalisation, les billes chargées du roulement à billes linéaire enlevé du chariot, donc démonté, ne peuvent pas s'échapper de l'évidement du support. Le roulement à billes linéaire constitue donc une unité de construction autonome qui, dès l'atelier de fabrication, peut être munie de billes et huilée et graissée prête à l'emploi. Dans un mode de r6alisation avantageux de l'invention, la barre, a l'une ou à ses deux extrémités, peut être solidement raccordée au support par des vis ou analogues. Il est par ailleurs préférable que les billes chargées soient disposées entre le chemin de roulement concerné et la piste de circulation y associée du chariot, de manière que les lignes de force des billes chargées d'une rangée et les lignes de force des billes chargées de l'autre rangée, soit convergent, soit divergent, en direction du support. Il est aussi avantageux que les billes des deux rangées aient un même diamètre et que les lignes de force de ces deux rangées se coupent dans un plan longitudinal médian situé entre les deux plans de rotation des deux rangées. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le chemin de roulement du support est réalisé en forme de rainure dont la section transversale est étroitement adaptée à la périphérie des billes de la rangée correspondante. Dans un mode de réalisation selon l'invention, les billes de chaque rangée sont disposées étroitement serrées les unes derrière les autres. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de trois modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente une coupe transversale d'un roulement à billes linéaire monté sur l'un des deux- côtés d'un chariot; la figure 2 représente, à l'état démonté, une vue en coupe partielle suivant A-A du roulement à billes linéaire représenté à la figure 1; la figure 3 est une vue agrandie du détail désigné par "B" à la figure 1; la figure 4 représente, à l'état monté, une vue agrandie et en coupe partielle d'un roulement billes linéaire en variante; la figure 5 représente, à l'état monté, une vue agrandie et en coupe partielle d'un autre roulement à billes linéaire en variante. Sur les figures 1, 2 et 3, la référence 1 désigne le chariot d'une machine-outil ou analogue (non représentée). Sur ses deux côtés, le chariot 1 comporte deux pistes de circulation longitudinales 2 pour les billes chargées 4A, 5A, montées dans un support 3 en forme de bloc d'un roulement à billes linéaire. Les billes chargées 4A, 5A, font partie de deux rangées sans fin de billes 4,5 respectivement disposées l'une à côté de l'autre dans un plan de rotation. Chaque rangée est insérée dans un guidage 6,7 du support 3 et respectivement placée dans un plan de rotation. Les plans de rotation des deux rangées de billes sont disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre. Chaque guidage 6,7 du support 3 comprend, pour les billes chargées 4A,5A, un chemin de roulement longitudinal 8 ouvert vers l'extérieur du côté de la piste de circulation correspondante 2 et, pour les billes non chargées 4B,5B, un chemin de renvoi 9 raccordant mutuellement les deux extr6mités de ce chemin de roulement 8 et entourant les billes au moins partiellement du côté externe. Les deux chemins de roulement longitudinaux 8 sont réalisés en forme de rainures et ont une section transversale étroitement adaptée aux billes 4 et 5. Ils sont pratiqués sur chacun des deux côtés d'une nervure commune 10 des chemins de roulement du support 3, donc décalés latéralement vers l'intérieur par rapport au centre des billes chargées 4A,5A. La nervure 10 est située au milieu entre les deux pistes de circulation 2 du chariot 1 et fait saillie en partie entre les billes chargées 4A,5A des deux rangées de billes. Les billes chargées 4A et les billes non chargées 4B disposées étroitement serrées les unes derrière les autres d'une rangée, s'insèrent en pareil cas dans les interstices subsistant entre les billes chargées 5A et les billes non chargées 5B disposées étroitement serrées les unes derrière les autres de l'autre rangée et s'engrènent ainsi réciproquement. De l'autre côté des chemins de roulement chargés 8 de la nervure 10 est disposée une barre 11 qui est fabriquée en matière plastique résistant: à l'usure contenant du sulfure de molybdène en tant que lubrifiant. Les deux extrémités 12 des grands côtés de la barre 11 sont épaissies du côté du support. Chaque extrémité 12 est solidement assujettie au support 3 par une vis 13 qui y est enfoncée transversalement au sens longitudinal. La barre 11 comporte une nervure de guidage longitudinale 14 qui est située en face de la nervure 10 des chemins de roulement, s'engage partiellement de l'extérieur vers l'intérieur entre les billes chargées 4A,5A des deux rangées et assure le guidage latéral de ces billes 4A,5A (figure 3). Sur chacun des deux côtés de la nervure de guidage 14, la barre 11 comporte respectivement une joue de retenue longitudinale 15 qui se raccorde directement à la nervure 14 et entoure partiellement du côté externe les billes chargées 4A,5A de la rangée correspondante. Aussi bien la nervure de guidage 14 que les deux joues de retenue 15 de la barre 11 ont une surface de guidage longitudinale 16 de section transversale concave qui est étroitement adaptée au contour des billes chargées 4A,5A de la rangée correspondante et qui est située avec un jeu extrêmement faible en regard de ces billes chargées 4A,5A. Le support 3 comprend un corps de base 17 et un chapeau 18 qui, pouvant être posé de haut en bas sur celui-ci conformément à la figure 1 du dessin, recouvre extérieurement de façon étanche les chemins de renvoi 9 du support 3. Le corps de base 17 est fabriqué en acier dur et le chapeau 18 en une matière moulée relativement souple, mais résistante à l'usure. Le chapeau 18 est solidement assujetti au corps de base 17 au moyen de vis de fixation 19 disposées transversa- lement au sens longitudinal. Sur son côté inférieur à la figure 1, le corps de base 17 comporte une surface d'appui plane 20 placée en face de la surface de serrage plane 21 du bâti 22 de la machine-outil. Le roulement à billes linéaire est maintenu à sa position prescrite sur le bâti 22 de la machine-outil à l'aide de deux boulons ajustés 23 qui passent à travers un trou du corps de base 17 et sont vissés dans un taraudage du bâti 22. Les billes chargées 4A,5A des deux rangées de billes sont respectivement installées dans un évidement longitudinal 24 du support 3. Chaque évidement 24 comporte une paroi latérale extérieure 25 qui, au niveau de son bord externe, forme, avec la joue de retenue opposée 15, une fente longitudinale 26 aboutissant à l'extérieur. Les billes chargées 4A,5A sortent en partie à travers cette fente longitudinale 26 et viennent en contact actif avec la piste de circulation correspondante 2 du chariot 1. La fente longitudinale 26 a une largeur 27 qui est plus petite que le diamètre des billes 4A,5A passant à travers la fente longitudinale en question 26. Les billes chargées 4A,5A sont plac6es dans le cas présent entre leur chemin de roulement 8 et leur piste de circulation 2, de façon que les lignes de force 28 d'une rangée de billes et les lignes de force 29 de l'autre rangée convergent en direction du support 3. Toutes les billes 4A,4B,5A,5B, ont, par ailleurs, un même diamètre et les lignes de force 28,29 des deux rangées de billes se coupent aux points 30 qui se trouvent sur un plan médian longitudinal 31 situé entre les plans de rotation des deux rangées de billes. La figure 4 représente un roulement à billes linéaire en variante qui comporte une barre 32 qui est disposée sur les côtés externes respectifs des billes chargées 4A,5A des deux rangées de billes. Chaque barre 32 comporte, sur son côté externe, une nervure de guidage longitudinale 14 guidant latéralement les billes chargées 4A,5A de la rangée de billes opposée et, sur son côté interne, une joue de retenue longitudinale 15 s'y raccordant directement et entourant en partie à l'extérieur les billes chargées 4A,5A. Entre une surface longitudinale externe plane 33 de la barre 32 et une surface de limitation longitudinale opposée 34 du chariot 1, est form&e une étroite fente d'étanchéité 35. Les chemins de roulement 8 du support 3 sont réalis6s en forme de rainures et décalés latéralement vers l'extérieur par rapport au centre des billes 4A,5A de la rangée intéressée. Les billes 4A,5A sont placées entre leur chemin de roulement 8 et la piste de circulation correspondante 2, de manière que les lignes de force 28 des billes chargées 5A d'une rangée et les lignes de force 29 des billes chargées 4A de l'autre rangée aillent en divergeant dans la direction du support 3. Les deux barres 32, au niveau des extrémités de chacun de leurs côtés longitudinaux, sont mutuellement raccordées d'une seule pièce par une pièce intercalaire 36 et sont fixées sur le support 3 au moyen de vis (non représentées) par l'intermédiaire de cette pièce intercalaire 36. Les billes 4A,5A des deux rangées ont un même diamètre. Les lignes de force 28,29 des deux rangées sont disposées de telle sorte qu'elles se coupent aux points 30 qui sont tous situés sur le plan médian longitudinal 31. Les billes charg6es 4A,5A de chaque rangée de billes sont respectivement installées dans un évidement longitudinal 24 du support 3. Les deux évidements 24 ont une paroi latérale intérieure 25 qui, au niveau de son bord externe, forme,avec la joue de retenue 15 qui lui est opposée, une fente longitudinale interne aboutissant a l'ext6rieur. Chaque fente longitudinale interne a une largeur 27 plus petite que le diamètre des billes 4A,5A sortant partiellement par la fente longitudinale correspondante. Une autre fente longitudinale externe dont la largeur est également légèrement plus petite que le diamètre des billes 4A,5A, est également formée entre chaque barre 32 et un bord externe 37 du chemin de roulement correspondant 8. A la figure 5, on a représenté une autre variante du roulement à billes linéaire dans laquelle les lignes de force 38 des deux rangées de billes sont disposées parallèlement au plan médian 31, si bien que les lignes de force 38 d'une rangée ne coupent pas les lignes de force 38 de l'autre rangée. Ici, les chemins de roulement 8 du support 3 de même que les pistes de circulation 2 du chariot 1, sont réalis&s en forme de rainures, les rainures ayant une section transversale en forme de segment de cercle étroitement adaptée à la périphérie des billes 4A,5A de la rangée correspondante. Une rainure longitudinale 39 recevant la barre 11 est pratiquée entre deux pistes de circulation 2 du chariot 1. La barre il comporte une nervure de guidage longitudinale 14 s'engageant en partie de l'extérieur vers l'intérieur entre les billes chargées 4A,5A des deux rangées et guidant latéralement les billes 4A,5A du côté interne. Sur ses deux côtés,- cette nervure de guidage 14 présente respectivement une joue de retenue longitudinale 15 qui s'y raccorde directement et qui entoure extérieurement en partie les billes chargées 4A, 5k. Les billes chargées 4A,5 SA de chaque rangée sont respectivement logées dans un évidement longitudinal 24 du support 3. Les deux évidements 24 ont une paroi latérale extérieure 25 qui, au niveau de son bord externe, forme, avec la joue de retenue opposée 15 de la barre 11 une fente longitudinale aboutissant à l'extérieur. Cette fente longitudinale a une largeur 27 plus petite que le diamètre des billes 4A,5A sortant en partie à travers la fente en direction de la piste de circulation 2. Les exemples de réalisation précédemment décrits peuvent être modifiés dans leur construction. Par exemple, la barre peut être réalisée flexible et élastique et, par sa ou ses joue(s) de retenue et/ou sa ou ses nervure(s) de guidage, être appliquée avec précontrainte contre les billes chargées de la rangée de billes correspondante. Les billes chargées du roulement à billes linéaire correspondant sont alors installées sans jeu, si bien que, lors du transport du roulement à billes linéaire ou également pendant son fonctionnement, elles subissent moins de chocs provoqués par leur venue en contact des surfaces de guidage de la barre. Par ailleurs, non seulement la barre n'a pas besoin d'être raccordée au support au niveau de ses deux extrémités, mais peut comporter uniquement à l'une des extrémités de ses deux côtés longitudinaux, un raccordement au support, par exemple par collage ou soudage. Il n'est pas nécessaire que les billes chargées des deux rangées soient disposées étroitement serrées les unes derrière les autres. Les billes chargées d'une rangée peuvent, en effet, s'insérer dans des interstices subsistant entre les billes chargées de l'autre rangée de manière que les billes chargées de l'une ou des deux rangées soient maintenues a une petite distance réciproque les unes des autres par l'insertion des billes de la rangée voisine. De cette façon, les billes des deux rangées se rapprochent latéralement les unes des autres et l'espace latéral occupé par les billes dans le support se trouve encore diminué. Pour une même longueur portante du roulement à billes linéaire ou de ses chemins de roulement, on obtient alors cependant une plus petite capacité de charge, attendu qu'un plus petit nombre de billes transmet la charge par unité de longueur du chemin de roulement portant. REVENDICATIONS 1. Roulement à billes linéaire pour chariot de machine-outil ou analogue comportant deux pistes de circulation longitudinales placées l'une à côté de l'autre, constitué par un support en forme de bloc comprenant deux guidages renfermant respectivement une rangée sans fin de billes et respectivement disposés l'un à côté de l'autre dans un plan de rotation, chaque guidage étant composé, pour les billes chargées, d'un chemin de roulement longitudinal ouvert vers l'extérieur en direction de la piste de circulation correspondante, et, pour les billes non chargées, d'un chemin de renvoi raccordant mutuellement les deux extrémités de ce chemin de roulement et entourant les billes au moins en partie, et une barre, fixée au support et guidant à l'extérieur les billes chargées, étant disposée de l'autre côté des deux chemins de roulement longitudinaux, caractérisé par le fait que les billes (4A,4B,5A,SB) des deux rangées sont décalées les unes par rapport aux autres de manière que les billes chargées (4A) et les billes non chargées (4B) d'une rangée s'insèrent latéralement dans les interstices subsistant entre les billes chargées (5A) et les billes non chargées (5B) disposées les unes derrière les autres de l'autre rangée, et que la barre (11,32) comporte une nervure de guidage (14) longitudinale guidant latéralement les billes chargées (4A, 5A) et comprenant des joues de retenue longitudinales (15) s'y raccordant directement et entourant partiellement les billes chargées (4A,5A). 2. Roulement à billes linéaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la barre (11) est installée au milieu entre les deux rangées de billes et comporte une nervure de guidage longitudinale (14) s'insérant en partie de l'extérieur vers l'intérieur entre les billes chargées (4A,5A) des deux rangées, guidant latéralement du côté interne les billes chargées (4A,5A) et comprenant des joues de retenue longitudinales (15) se raccordant directement à ses deux côtés et entourant partiellement les billes chargées (4A,5A). 3. Roulement à billes linéaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la barre (32) est installée sur le côté externe respectif de chacune des deux rangées et comporte une nervure de guidage longitudinale (14) guidant latéralement du côté externe les billes chargées (4A,5A) et comportant une joue de retenue longitudinale (15) se raccordant directement a son côté interne et entourant partiellement les billes chargées (4A,5A) de la rangée située en face. 4. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications 1,2 ou 3, caractérisé par le fait qu'aussi bien chaque nervure de guidage (14) que chaque joue de retenue (15) de la barre (11) comporte une surface de guidage (16) adaptée au contour des billes chargées (4A,5A) de la rangée correspondante. 5. Roulement à billes selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'aussi bien la ou les nervure(s) de guidage (14) que la ou les joue(s) de retenue (15) s'y raccordant, sont disposées avec faible jeu en regard des billes chargées (4A,5A) de la rangée de billes correspondante. 6. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisE par le fait que la barre (11) est réalisée flexible et élastique et est disposée avec sa ou ses joue(s) de retenue (15) et/ou sa ou ses nervure(s) de guidage (15) appliquées avec précontrainte contre les billes chargées (4A,5A) de la rangée de billes correspondante. 7. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les billes chargées (4A,5A) des deux rangées de billes sont respectivement disposées dans un évidement longitudinal (24) du support (3) et que les deux évidements (24) comportent respectivement une paroi latérale extérieure ou intérieure (25) qui, au niveau de son bord externe, forme, avec la joue de retenue (15) opposée de la barre (11,32) une fente longitudinale (26) aboutissant à l'extérieur et de plus faible largeur (27) que le diamètre des billes (4A,5A) traversant en partie vers l'extérieur la fente longitudinale correspondante (26). 8. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la barre (11,32) à l'une ou à ses deux extrémités (12) est solidement raccordée au support (3) par des vis (13) ou analogues. 9. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les billes chargées (4A,5A) sont disposées entre le chemin de roulement concerné (8) et la piste de circulation y associée (2) du chariot (1) de manière que les lignes de force (28) des billes chargées (SA) d'une rangée et les lignes de force (29) des billes chargées (4A) de l'autre rangée, soit convergent, soit divergent, en direction du support (3). 10. Roulement à billes linéaire selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les billes (4,5) des deux rangées ont un même diamètre et que les lignes de force (28,29) de ces deux rangées se coupent dans un plan longitudinal médian (31) situé entre les deux plans de rotation des deux rangées. 11. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chemin de roulement (8) du support est réalisé en forme de rainure et que la section transversale de la rainure est étroitement adaptée à la périphérie des billes (4,5) de la rangée correspondante. 12. Roulement à billes linéaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractéris6 par le fait que les billes (4A, 4B,5A,5B) de chaque rangée sont disposées étroitement serrées les unes derrière les autres.