Brevet FR2608699A1 — publié le 19880624

La présente invention concerne un palier linéaire à billes du type à poids léger et elle a trait plus particulièrement à un palier linéaire à billes du type à poids léger utilisable dans des machines de petites dimensions soumises à des charges relativement petites, comme les parties coulissantes de différents types d'ins- truments de mesure optique ou de calculateurs électroniques de petites dimensions. Un palier à billes à mouvement linéaire sans fin du type à poids léger connu, réalisé à partir d'une tôle d'acier mince qui est emboutie à une forme prédéter- minée par utilisation d'une déformation plastique, est décrit par exemple dans le brevet japonais n 136 018/1986. Les figures 10 et 11 sont respectivement une vue en perspective et une vue en coupe d'un palier linéaire à billes de poids léger qui est connu. Sur les figures, un banc 1 servant de carter extérieur est constitué d'une tôle d'acier mince emboutie enune forme comportant des ailes le long de ses deux bords latéraux. Une table 2 servant de carter intérieur est également formée d'une tôle d'acier mince emboutie enune forme semblable compor- tant des ailes le long de ses deux bords latéraux. Les surfaces opposées des deux ailes du banc 1 et de la table 2 sont pourvues respectivement de rainures de guidage la et 2a. Entre le banc 1 et la table 2, un couvercle supérieur 4 et un organe de retenue 6 sont fixés sur un couvercle inférieur 5 dans lequel des passages de change- ment de direction de roulement de billes et des passages de retour 5b sont formés d'un seul tenant d'une manière telle qu'un grand nombre de billes 3 puissent rouler dans lesdits passages. Dans un palier à billes agencé de la manière décrite ci-dessus, puisque le couvercle supérieur 4 est interposé entre la table 2 et le couvercle inférieur 5 de façon à former une paroi des passages de roulement de billes et à empêcher un échappement des billes, la table 2 est placée dans une position plus haute quand le palier à billes est assemblé, c'està-dire que la distance L entre la surface supérieure de la table 2 et le centre des billes chargées 3 est augmentée d'une valeur correspondant à l'épaisseur du couvercle supérieur 4, comme indiqué sur la figure 11, en augmentant ainsi le moment causé par les charges latérales appliquées à la table 2 et en exerçant ainsi une influence néfaste sur la rigidité de la table 2. L'organe de retenue 6 est également disposé à l'intérieur du banc 1 de manière à empêcher les billes chargées 3 de s'échapper des rainures de roulement de billes la et 2a. L'organe de retenue 6 a une forme telle que celle indiquée sur la figure 12. Le fait de Drévoir l'organe de retenue 6 augmente le nombre de pièces, les opérations d'emboutissage et d'assemblage et le coût de production. La figure 13 montre la structure d'un autre type de palier linéaire à billes connu qui ne comporte pas l'organe de retenue 6. Dans ce palier à billes, le couver- cle supérieur 4 et le couvercle inférieur 5 comportent des parties prolongées respectives 4a, 5a et les extrémités distales des parties prolongées 4a et 5a qui sont situées de chaque côté du couvercle supérieur 4 et du couvercle inférieur 5 sont pourvues de saillies intérieures respec- tives 4b et 5b qui leur permettent de retenir les billes chargées 3 sans l'organe de retenue. Cependant cette structure ne permet également pas d'éliminer le couvercle supérieur 4 et en conséquence elle ne peut pas résoudre le problème concernant la rigidité de la table 2 vis-à-vis des charges latérales. En relation avec les problèmes précités qui sont posés dans l'art antérieur, un objet de la présente invention est de proposer un palier linéaire à billes du type à poids léger qui permette d'éliminer un couvercle supérieur et un organe de retenue de telle sorte que le nombre de pièces nécessaires puisse être réduit, et qui permette de réduire au minimum la distance entre la surface d'une table et le centre de billes chargées afin d'établir une rigidité suffisante par rapport aux charges latérales qui sont appliquées à la table, tout en permettant d'utiliser le palier à billes pendant de longues périodes de temps, de réduire au minimum le niveau de bruit et de permettre sa fabrication à un coût minimal. Pour atteindre l'objectif défini ci-dessus, la présente invention concerne un palier linéaire à billes du type à poids léger caractérisé en ce qu' il cocprend un carter extérieur formé d'une tôle d'acier mince et plane et ayant une section droite sensiblement en forme de U, le carter extérieur comportant des ailes qui sont formées par pliage des deux partiesdebordslatérauxdelatôled'acier, les surfaces intérieu- res opposées des ailes étant pourvues de rainures paralle- les de roulement de billes; un carter intérieur formé d'une tôle d'acier mince et plane. et comportant des ailes et une partie plane centrale, formées par pliage des bords latéraux de la tôle d'acier à l'exception de ses deux parties extrêmes longitudinales, les deux parties extrêmes longitudinales formant des parties planes de montage, et les surfaces extérieures des ailes comportant des rainures parallèles de roulement de billes, et un carter à billes réalisé en un matériau plat et comportant des parties planes de montage qui sont formées à ses deux extrémités longitudinales, des parties de parois latérales en contact avec les surfaces intérieures des ailes latérales du carter intérieur, et une partie de paroi centrale qui forme des rainures de circulation de billes non chargées en coopération avec les parties de parois latérales, le carter à billes comportant des rainures de changement de direction de roulement desbilles qui sont formées aux extrémités longitudinales des deux parties de parois latérales d'une manière telle qu'elles soient reliées avec les rainures de circulation de billes non chargées, et en ce que les surfaces supérieu- res des deux parties de parois latérales, de la partie de paroi centrale et des deux- parties extrêmes de montage du carter à billes soient situées dans le même plan et, lorsque le carter extérieur, le carter intérieur- et le carter à billes sont assemblés, les surfaces extérieures des deux parties de paroislatérales, de la partie de paroi centrale et des deux parties de montage du carter à billes sont intimement appliquées sur la partie plane centrale et les deux parties extrêmes de montage du carter intérieur, en permettant ainsi la formation.de passages de circulation sans fin par les rainures de circulation de billes non chargées, par les rainures de changement de direction de roulement des billes et par les parties planes du carter intérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'inventionseront mises en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un palier linéaire à billes de poids léger conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe faite selon la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 est une vue en plan d'un carter extérieur incorporé au palier linéaire à billes de la figure 1 la figure 4 est une vue en coupe faite selon la ligne B-B de la figure 3; la figure 5 est une vue en plan d'un carter intérieur incorporé au palier linéaire à billes de la figure 1; la figure 6 est une vue en élévation latérale du carter intérieur de la figure 5; la figure 7 est une vue en coupe faite selon la ligne C-C de la figure 5; la figure 8 est une vue en plan d'un carter à billes incorporé au palier linéaire à billes de la figure 1; la figure 9 est une vue en coupe faite selon la ligne D-D de la figure 8 les figures 10 à 13 représentent un palier à billes du type à mouvement linéaire sans fin, de poids léger qui est connu. En référence aux figures 1 à 9, un carter extérieur 100 ( qui correspond au banc du palier à billes représenté sur la figure 10) est fabriqué de la manière décrite dans la suite et illustrée sur les figures 3 et 4 en utilisant une tôle d'acier mince: des rainures 101 de roulement de billes sont formées dans les voisinages des bords latéraux de la tôle d'acier d'une manière telle qu'elles soient orientées parallèlement entre elles dans la direction longitudinale,en utilisant leur déformation plastique. Ensuite la tôle d'acier est pliée à l'aide d'une presse, sur les bords latéraux, de manière à pren- dre une section droite sensiblement en forme de U, ce qui permet de former deux ailes 102 dans le carter extérieur 100. A cet instant, les rainures 101 de roulement de billes sont disposées sur les surfaces intérieures opposées des ailes 102. Une pluralité de trous 103 sont formés dans la partie de la tôle-d'acier mince qui forme l'arriè- re du carter extérieur 100 lorsque la tôle est con- formée en un carter extérieur. Les trous 103 permettent le passage de boulons quand le palier linéaire à billes est monté sur un instrument. Ensuite, les rainures 101 de roulement de billes sont rectifiées à l'aide d'une meule. Un carter intérieur 200 ( qui correspond à la table dans le palier à billes représenté sur la figure 10) est également formé à partir d'une tôle d'acier mince, comme le montrent les figures 5 à 7. En premier lieu, des rainures parallèles 201 de roulement de billes sont formées au moyen d'une presse dans des positions de la tôle d'aciertelles que les rainures 201 seront placées en regard des rainures correspondantes 101 de roulement de billes quand le carter intérieur 200 sera monté dans le carter. extérieur 100. Ensuite, des parties de renvoi de billes 202 sont formées sur les bords de parties planes 203 à gauche des deux parties extrêmes longitudinales de la tôle et les deux bords intérieurs de la tôle d'acier sont ensuite pliés d'une manière telle que la tôle prenne une section droite sensiblement en forme de U afin de créer des ailes 204 et une surface centrale plane 207, de telle sorte que le carter intérieur 200 ait une configuration de section droite sensiblement en forme de U. Les rainures de roulement 201 sont rectifiées ensuite à l'aide d'une meule. Comme le montrent les figures 5 à 7, la partie cen- traleplane207 du carter intérieur 200 comporte une pluralité de trous traversants 205 dans lesquels sont engagés des picots lorsqu'un carter à billes 300 qui sera décrit dans la suite est monté sur le carter intérieur 200. Les trous traversants 205 ont une forme chanfreinée. Chacune des parties planes 203 situées dans les deux parties extrêmes longitudinales du carter intérieur 200 est pourvue d'un trou 206. Le carter à billes 300, monté dans le carter intérieur 200 est formé d'une matière plastique résistante à la chaleur, résistante à l'usure et à effet de lubrifi- cation, au moyen d'une machine de moulage par injection. Comme le montrent les figures 8 et 9, le carter à billes 300 comporte des parties de paroi 301 qui sont appliquées respectivement contre des surfaces intérieures 2041 et 2042 des ailes 204 du carter intérieur 200 quand le carter à billes est monté dans le carter intérieur 200. Chacune des parties de paroi 301 se compose d'une portion horizon- tale 3011 et d'une portion incurvée 3012. Comme le montre la figure 8, une rainure 302 de circulation de billes non chargées, ayant une courbure légèrement plus grande que le diamètre des billes 7, est formée sur le côté intérieur de chacune des parties de paroi 301 dans la direction longitudinale. Une rainure 303 de changement de direction de roulementdes billes, qui est reliée à la rainure 302 de circulation de billes non chargées, est formée à chaque extrémité longitudinale de chacune des parties de paroi 301. L'extrémité distale de chacune des rainures 303 de changement de direction de roulementdes billes peut être pourvue d'une languette 3031 de renvoides billes qui - permet aux billes de rouler avec précision, si nécessaire. Le carter intérieur 300 comporte également des parties planes 304 à ses deux extrémités longitudinales, et les deux bords de chacune des parties planes 304 o les rainures 303 de changement de direction de roulement des billes reliées aux rainures 302 de circulation de billes non chargées sont formées, sont pourvus de surfaces inclinées 3041 ayant une section droite de forme sensible- ment triangulaire. La partie plane 304 comporte également un évidement 305. Une partie de paroi centrale 307 formée entre les deux rainures 302 de circulation de billes non chargées est pourvue d'une pluralité de- icots de posi- tionnement 306 qui sont engagés dans les trous traversant 205 formés dans le carter intérieur 200 et elles sont fixées en place par un moyen approprié, par exemple par matage par fusion, quand le carter à billes 300 est monté dans le carter intérieur 200. La partie de paroi centrale 307, les parties.- de parois latérales301 et les parties planes 304 sont fo mr:-x. dans le même plan. Le carter extérieur 100, le carter inD-.rieur et le carter à billes 300 qui ont été décrits ci- dessus sont assemblés pour former un palier linéaire à billes du type à poids léger conforme à la présente inven- tion. Les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe du palier à billes. Comme le montrent les figures 1 et 2, dans le palier linéaire à billes de type à poids léger conforme à la présente invention, les picots d'ancrage 306 montés sur le carter à billes 300 sont étroitement emmanchés dans les trous traversants 205 formés dans le carter inté- rieur 200, en permettant aux parties de parois latérales 301, à la partie de paroi centrale 307 et aux parties planes 304 du carter à billes 300 d'être intimement ap- pliquées surlapartie plane centrale 207 et les deux parties de montage 203 du carter intérieur 200. Cette structure permet d'éliminer l'intervention d'un organe tel que le couvercle supérieur utilisé dans le palier à billes connu représenté sur les figures 10 à 13. Cela permet également de réduire la distance d (-figure 2) entre le centre des billes non chargées 7 et la surface extérieure du carter intérieur 200 par comparaison au palier à billes classique. Un palier à billes de ce genre possède égale- ment une rigidité appropriée vis-à-vis des charges latérales qui sont exercées sur le carter intérieur. Dans le palier à billes de la présente invention, puisque les rainures de changement de direction de roule- ment de billes et les rainures de circulation de billes non chargées sont formées en continu dans le carter à billes,tandis que les passages de circulation de billes non chargées sont formés en coopération avec lesdites rainures dans la partie plane centrale du carter intérieur, les billes chargées peuvent rouler correctement et unifor- mément sans l'utilisation d'un support tel qu'un organe de retenue. En outre, puisque les carters extérieur et intérieur servant à supporter les billes chargées sont formés d'une tôle d'acier mince qui possède une résistance et une élasticité suffisantes et puisque le carter à billes servant à guider les billes non chargées est réalisé d'une seule pièce en matière plastique, l'ensemble du palier à billes peut être réalisé mince, ce qui rend le palier à billes performant et économique. En outre, puisque le carter à billes est consti- tué d'une seule pièce en matière plastique, les billes peuvent passer uniformément dans les rainures de circula- tion de billes non chargées avec un niveau minimal de bruit. Si l'extrémité distale de chacune des rainures de changement de direction de roulement de billes est pourvue d'une languette, les billes chargées peuvent être renvoyées par cette languette et transférées graduellement du passage de circulation de billes non chargées jusque dans les rainures de billes chargées, ce qui réduit au minimum le niveau de bruit. REVENDICATIONS 1. Palier Iinéaire à billes de poids léger, caractérisé en ce qu'il comprend: - un carter extérieur (100) formé d'une tôle d'acier mince et plane et ayant une section droite sensiblement en forme de U, ledit carter extérieur (100) comportant des ailes (102) qui sont formées par pliage des deux partiesdebords latéraux de ladite tôle d'acier, les surfaces intérieu- res opposées desdites ailes (102) étant pourvues de rainures parallèles (101) de roulement de billes - un carter intérieur (200) monté dans ledit carter extérieur (100) et ayant une section droite sensiblement en forme de U, ledit carter intérieur (200) étant formé d'une tôle d'acier mince et plane et comportant des ailes (204) et une partie plane centrale (207), formées par pliage des bords latéraux de ladite tôle d'acier, à l'exception de ses deux parties extrêmes longitudina- les, lesdites deux parties extrêmes longitudinales formant des parties planes de montage, et les surfaces extérieures desdites ailes (204) comportant des rainures parallèles (201) de roulement de billes; et - un carter à billes (300), formé d'une matière plane et comportant: des parties planes de montage (304) formées à ses deux extrémités longitudinales, des parties de parois latérales (301) s'appliquant contre les surfaces intérieures (2041, 2042) desdites ailes latérales (204) dudit carter intérieur (200), et une partie de paroi centrale (307) qui forme des rainures (302) de circula- tion de billes non chargées en coopération avec lesdites parties de paroislatérales (301), ledit carter à billes (300) comportant des rainures (303) de changement de direction de roulement desDilles qui sont formées aux extrémités longitudinales de chacune desdites parties de paroislatérales (301) de manière à être reliées aux- dites rainures (302) de circulation de billes non char- gées; et - en ce que les surfaces supérieures desdites deux par- ties de parois latérales (301), de ladite partie de paroi centrale (307) et desdites deux parties de montage (304) dudit carter à billes (300) sont situées dans le même plan et, lorsque ledit carter extérieur (100), ledit carter intérieur (200) et ledit carter à billes (300) sont assemblés, lesdites surfaces supérieures desdites deux parties de parois latéra- les (301), de ladite partie de paroi centrale (307) et desdites deux parties de montage (304) dudit carter à billes (300) sont intimement appliquées sur ladite partie plane centrale (207) et sur les deux parties extrêmes de montage (203) dudit carter intérieur (200), en permettant ainsi la formation de passages de circulation sans fin par lesdites rainures de circulation de billes non chargées, lesdites rainures de changement de direction de roulement desbilles etles parties planes dudit carter intérieur. 2. Palier linéaire à billes selon la revendication i, caractérisé en ce que ledit carter à billes (300) est réalisé d'une seule pièce en matière plastique. 3. Palier linéaire à billes selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie plane (207) dudit carter intérieur (200), formée entre lesdites ailes latérales (204), est pourvue d'une pluralité de trous (205) et ladite partie de paroi centrale (307) dudit carter à billes (300) est pourvue d'une pluralité de picots d'ancrage (306) qui sont engagés dans ladite pluralité de trous (205) quand ledit carter intérieur (200) et ledit carter à billes (300) sont assem- blés l'un avec l'autre. 4. Palier linéaire à billes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité distale de chacune desdites rainures (303) de changement de direction de roulement des billes dudit carter à billes (300) comporte une languette (3031) de renvoi desbilles.