Brevet FR2599300A1 — publié le 19871204

Machine à dessiner La présente invention concerne une machine à dessiner du type comprenant : un chariot portant une tête d'écriture, un dispositif de guidage du chariot en translation suivant une première direction, des moyens d'entraînement du chariot pour le déplacer dans cette première direction, au moins un organe d'entraînement mobile en rotation autour d'un axe parallèle à la première direction, et des moyens d'engagement d'un support d'impression avec l'organe d'entraînement pour déplacer le support d'impression dans une deuxième direction perpendiculaire à la première. Dans une machine de ce type, un dessin est reproduit sur le support d'impression, tel qu'une feuille de papier, par combinaison du déplacement de la tête d'écriture dans la première direction (Y) et du déplacement du support d'impression dans la deuxième direction (X). Un premier objet de la présente invention est de fournir une machine à dessiner dans laquelle sont assurées la parfaite orthogonalité de ces directions, conditions nécessaires à l'obtention de tracés précis et reproductibles. L'invention vise aussi à satisfaire ces conditions sans qu'il soit nécessaire de procéder à des réglages délicats des positions relatives d'éléments constitutifs de la machine. Enfin, l'invention a encore pour objet de proposer une structure de machine simplifiée afin de faciliter la construction et le montage de ses différents organes. Ces objets sont atteints grâce à une machine du type défini en tête de la présente description et comportant, conformément à l'invention, une poutre profilée en une seule pièce s'étendant suivant la première direction avec une première partie qui, par sa rigidité propre, supporte et guide le chariot portant la tête d'écriture tout le long de son déplacement dans la première direction (Y), et avec une deuxième partie qui définit des paliers de support de l'organe d'entraînement du support d'impression. L'intégration dans une même structure profilée en une seule pièce du guidage du chariot et du support de l'organe d'entraînement du support d'impression assure l'orthogonalité et la stabilité requises des directions X et Y. De plus, cette structure de base peut être obtenue simplement en coupant un profilé à la longueur voulue selon la taille de la machine, d'où une fabrication économique d'une série de machines même ayant des formats différents. Afin de permettre le passage du support d'impression et son engagement avec l'organe d'entraînement, une découpe est avantageusement formée dans la poutre tout le long de la zone d'action de la tête d'écriture. Le guidage du chariot est assuré par un ou plusieurs rails de guidage formés par la poutre ou rapportés sur celle-ci. Dans ce dernier cas, la rigidité des rails est assurée par la poutre le long de laquelle ils sont fixés, par exemple par collage. Chaque palier de support de l'organe d'entraînement du support d'impression est défini par une surface cylindrique de la poutre profilée. L'organe d'entraînement du support d'impression consiste par exemple en un tambour muni de picots pour l'entraînement d'une bande de papier continue. Dans le cas d'une machine à dessiner feuille a feuille, la feuille de papier est par exemple entraînée par friction le long de ses bords tout en étant appliquée sur la machine par dépression. L'entraînement du chariot est avantageusement effectué au moyen d'un moteur linéaire. Celui-ci est formé par exemple d'un induit porté par le chariot et coopérant avec un inducteur comprenant une rangée d'aimants alignés dans la direction de déplacement du chariot et fixés sur une face de la poutre profilée limitée longitudinalement par deux rails de guidage du chariot. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après à titre indicatif mais non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'une machine à dessiner conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en coupe transversale à plus grande échelle montrant le profil de la poutre de la machine de la figure 1, et, - la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'une machine à dessiner conforme à l'invention. On se réfèrera d'abord aux figures 1 et 2 qui illustrent un mode de réalisation d'une machine à dessiner sur papier continu conforme à l'invention. Dans cette machine, le tracé sur une bande de papier 1 (uniquement représentée figure 2) est réalisé par combinaison du mouvement en translation rectiligne suivant une direction Y d'un organe d'écriture 10 porté par une tête d'écriture 11 et du mouvement en translation en direction X de la bande de papier 1 passant sur un tambour d'entraînement rotatif 20. L'élément structurel de base de la machine est constitué par une poutre 40 en une seule pièce formée par un tronçon de profilé métallique, par exemple en aluminium, obtenu par extrusion. La poutre 40 s'étend parallèlement à l'axe Y. Elle comprend notamment une première partie 41 formant en particulier une structure de guidage et de support d'un chariot 12 qui porte la tête d'écriture, et une deuxième partie 45 formant une structure de support et de guidage du tambour rotatif 20. Dans l'exemple illustré, la première partie 41, qui forme la partie supérieure arrière de la poutre 40, est tubulaire à section triangulaire avec une face avant 42 qui est inclinée par rapport à l'horizontale, par exemple d'un angle sensiblement égal à 45 . La face 42 est délimitée longitudinalement, le long des deux arêtes de la partie 41 entre lesquelles elle est située, par deux rails 43, 44 de guidage et de support du chariot 12 qui s'étendent parallèlement à l'axe Y. Le chariot 12 comprend une partie en forme de cadre rectangulaire 15 avec deux côtés opposés 13, 14 situés en regard des rails 43, 44 et parallèles à ceux-ci. Le rail 43 situé du côté avant de la machine a deux faces planes de guidage 43a, 43b respectivement verticale et horizontale sur lesquelles roulent des galets 13a, 13b portés par le chariot 12. Les deux galets 13a, 13b sont montés libres en rotation sur chacun de deux prolongements du côté 13 du chariot. Le rail 44 parallèle au rail 43 est situé du côté arrière de la machine et à un niveau horizontal plus élevé que celui du rail 43. Le rail 44 a une face plane de guidage 44a parallèle à la face 42 et sur laquelle roule un galet 14a monté libre en rotation dans une ouverture formée sensiblement au milieu du côté 14 du chariot. Dans l'exemple illustré, les rails 43, 44 sont formés par des barres ou bandes à section rectangulaires rapportées sur la poutre 40 par exemple par collage. Les rails 43, 44 sont disposés dans des rainures 42a, 42b à section en V formées le long des deux rebords longitudinaux de la face 42. Les faces des rainures 42a, 42b sont préalablement rectifiées, avant le montage des rails, de manière à constituer les surfaces de reférence pour le guidage du chariot 12 le long de la direction Y. Les rails 43, 44 sont par exemple en acier ou en un autre matériau susceptible de supporter sans détérioration le roulage répété du chariot 12, et la poutre 40 sur laquelle ils s'appuient leur confère la rigidité nécessaire. En variante, si le matériau constitutif de la poutre et les conditions d'utilisation de la machine le permettent, les rails 43, 44 pourront être formés d'une seule pièce avec la poutre 40. Bien entendu, on pourra conférer à la partie 41 de la poutre 40 toute autre forme que celle décrite ci-dessus, pour autant qu'elle supporte ou présente toujours au moins un rail s'étendant dans la direction Y pour guider et supporter le chariot 12. La deuxième partie 45, qui forme la partie inférieure avant de la poutre 40, est tubulaire et forme à ses extrémités, des paliers 46, 47 de support du tambour 20 en rotation sur lui-même autour d'un axe parallèle à la direction Y. Les surfaces internes rectifiées des paliers 46, 47 assurent le guidage du tambour 20 en rotation, et donc le guidage du support d'impression 1 dans la direction X. Dans l'exemple illustré, les paliers 46, 47 sont formés entièrement par une partie tubulaire de la poutre 40. En variante, les paliers 46, 47 pourront être réalisés en deux parties : une première partie semi-cylindrique formée par la poutre et définissant l'axe-du tambour, et une deuxième partie en forme de demi-coquille rapportée sur 13 poutre. Des parois ou voiles 48, 49 relient la partie 45 à la partie 41 de la poutre. La paroi 48 se raccorde, le long d'un de ses bords longitudinaux, au voisinage du sommet de la partie tubulaire 45, à l'arrière de ce sommet, et, le long de l'autre bord longitudinal, à l'arête de la partie 41 où se trouve le rail 43. Comme le montre la figure 2, la paroi 48 est sensiblement dans le prolongement de la face 42. Quant à la paroi 49, elle se raccorde, le long d'un de ses bords longitudinaux, au bas et à l'arrière de la partie tubulaire 45 et, le long de l'autre bord longitudinal, à l'arête de la partie 41 opposée à la face 42. Une découpe 50 est formée dans le poutre 40 pour permettre le passage de la bande de papier 1 et dégager complètement l'emplacement du tambour d'entraînement 20 entre les paliers 46, 47. Comme le montre la figure 1, la découpe 50 s'étend depuis la partie supérieure de la partie tubulaire 45 et se prolonge dans la paroi 48 et, vers le bas, jusqu'à supprimer entièrement la partie tubulaire 45 entre les paliers 46, 47. La longueur de la découpe 50 est au moins égale à celle de la zone d'action de la tête d'écriture 11, c'est-à-dire au moins légèrement supérieure à la longueur du tambour 20. L'écriture sur la bande de papier 1 est réalisée le long de la génératrice supérieure du tambour 20. Celui-ci est solidaire à ses extrémités de bagues 58 portant des picots 59 destinés à s'engager dans des perforations de la bande de papier formant le support d'impression. L'application du papier sur le tambour 20 est réalisée par des moyens exerçant une tension sur le papier sur son trajet en amont Et en aval de la zone d'écriture. Des moyens par exemple électromacnétiques (non représentés) sont prévus pour permettre le déplacement de l'organe d'écriture 10 entre une position relevée (repos) et une position abaissée (travail), soit par déplacement relatif de l'organe d'écriture 10 par rapport à la tête 11, soit par déplacement de la tête d'écriture 11 par rapport au chariot 12. De tels moyens de commande de l'abaissement ou du relevage de l'organe d'écriture sont bien connus de sorte que leur description détaillée n'est pas nécessaire ici. Le déplacement de la bande de papier 1 dans la direction X est assuré par la rotation du tambour 20. L'entraînement du tambour en rotation est réalisé par un moteur électrique 21 (illustré en tirets sur la figure 1) fixé à la poutre à une extrémité longitudinale de celle-ci. L'arbre de sortie du moteur 21 et le tambour 20 sont coaxiaux et couplés directement l'un à l'autre. Le déplacement de la tête d'écriture dans la direction Y est réalisé par entraînement du chariot en translation par tout moyen adapté. On pourrait par exemple utiliser un câble ou une courroie sans fin fixé au chariot et passant, à une extrémité de la poutre, sur une poulie d'entraînement et, à l'autre extrémité, sur une poulie de renvoi. Dans l'exemple illustré, le moyen d'entraînement est avantageusement constitué par un moteur linéaire dont l'inducteur est formé par une rangée d'aimants permanents 16 qui sont alignés dans la direction Y et fixés sur la face 42 de la poutre en regard du trajet du chariot 12. L'inducteur coopère avec un induit 17 bobiné sur un circuit magnétique 18 porté par le cadre 15 du chariot 12. L'entraînement du chariot 12 est ainsi réalisé de façon directe, c'est-à-dire sans organes de transmission entre un moteur et le chariot, comme il en est pour le tambour d'entraînement 20. I1 en résulte une simplification maximale de la cinématique par réduction du nombre de pièces. L'application directe des mouvements se fait sans jeu et sans élasticité, d'où un optimum de précision statique et dynamique pour les déplacements en X et Y. De préférence, le moteur linéaire entraînant le chariot et le moteur 21 entraînant le tambour sont choisis de façon à admettre des électroniques de commande identiques. Ce sont par exemple, l'un et l'autre, des moteurs à courant continu à commutation électronique. On obtient ainsi, et grâce à l'entraînement direct, des réponses identiques aux signaux de commandeae déplacement en X et en Y. A ces avantages, s'ajoute bien entendu ceux résultant de l'intégration des fonctions de support de guidage du chariot et du tambour dans une même structure en une seule pièce. Il est ainsi possible de conserver la précision voulue sur l'orthogonalité. entre les directions X et Y pendant toute l'exploitation de la machine et sans les problèmes de réglage et de dilatation différentielle qui pourraient être rencontrés dans le cas où les fonctions précitées sont réalisées par des organes différents. De plus, la fabrication de la structure de base de la machine demande un minimum d'opérations, à savoir esentiellement la découpe d'un profilé à la dimension voulue (le profilé étant avantageusement standard pour une gamme de machines), et l'usinage des surfaces définissant le guidage du chariot et du tambour. Ces avantages peuvent également être obtenus avec une machine à dessiner feuille à feuille telle que, par exemple, celle illustrée par la figure 3. Les éléments qui, dans les machines des figures 1 et 3, assurent des fonctions semblables, portent les mêmes références. Dans la machine feuille à feuille de la figure 3, le tracé sur une feuille de papier est réalisé par combinaison du mouvement en translation de l'organe d'écriture 10 dans la direction Y et du mouvement en translation de la feuille de papier en direction X sous l'action du tambour d'entraînement 20 contre lequel la feuille est appliquée au moyen de galets presseurs. L'élément structural de base de la machine est constitué par la poutre 4Q dont le profil est identique à celui de la poutre de la machine décrite en référence à la figure 1. On retrouve, sur la partie supérieure 41 de la poutre, les rails 43, 44 de support du chariot 12 portant la tête d'écriture 11. On retrouve également, à la partie inférieure 45 de la poutre les paliers 46, 47 de support du tambour 20 en rotation. Le passage de la feuille à travers la machine est formé par la découpe 50 pratiquée à la partie supérieure de la partie tubulaire 45 de la poutre et se prolongeant dans la paroi 48. La découpe 50 est formée sur une partie seulement de la longueur de la poutre 40 et ne débouche pas aux extrémités longitudinales de celle-ci. La longueur de la découpe 50 est au moins égale à celle de la zone d'action de la tête d'écriture 11, c'est-à-dire au moins légèrement supérieure à la largeur maximale de la feuille de papier utilisable avec la machine. Contrairement au mode de réalisation de la figure 1, la découpe 50 n'est pas prolongée jusqu'au bas de la partie tubulaire 45, mais est limitée suivant un plan horizontal P qui est situé légèrement en-dessous du plan horizontal contenant la génératrice supérieure du tambour 20. Ainsi, entre les paliers 46, 47, la partie tubulaire 45 présente une ouverture allongée 51 à travers laquelle le tambour 20 fait légèrement saillie vers le haut. Du côté avant, l'ouverture 51 est limitée par un rebord dont la face horizontale 52 est située dans le plan P constituant la surface d'appui de la feuille dans la zone d'action de la tête d'écriture. Du côté arrière, l'ouverture 51 est limitée par un autre rebord horizontal 57 sur lequel s'appuie la feuille en arrière de la zone d'écriture. On notera que la paroi de la partie tubulaire 45 présente une surépaisseur au niveau du plan P, pour donner une largeur suffisante aux faces d'appui 52 et 57 dans la zone de travail de la tête d'écriture. Une découpe (non représentée) correspondant à la découpe 50 est formée dans la paroi 49 afin de former un passage pour la feuille à l'arrière de la machine. Le déplacement de la féuille dans la direction X est assuré par la rotation du tambour 20 coopérant avec deux galets presseurs 22 qui exercent sur les bords de la feuille une pression tendant à les appliquer contre le tambour. L'entraînement en rotation du tambour 20 est assuré par le moteur électrique 21 fixé à la poutre 30 à une extrémité longitudinale de celle-ci. L'arbre de sortie du moteur 21 et le tambour 20 sont coaxiaux et couplés directement l'un à l'autre. Les galets presseurs 22 sont montés libres en rotation chacun à une extrémité d'un bras respectif 23 qui est formé en deux parties 24, 25 articulées l'une par rapport à l'autre. La première partie 24 a une extrémité arrière en forme de bec qui s'adapte sur une nervure horizontale 49a formée à la partie arrière de la paroi 49 du côté intérieur de celle-ci. La liaison entre la partie 24 et la poutre 40 est réalisée au moyen d'une tige horizontale 26 qui s'étend parallèlement à l'axe Y et est portée à ses extrémités par des paliers 27 fixés du côté intérieur de la paroi 48. L'autre partie 25 de chaque bras 23 forme un levier articulé par rapport à la partie 24 autour d'un axe situé vers l'arrière du bras et portant le galet 22 à son extrémité avant. La force d'application du galet 22 contre le tambour 20 est produite par un ressort 33 dont les extrémités sont logées dans des évidements formés dans les faces en regard de la partie 24 et du levier 25 à l'avant du bras 23. Le ressort 33 est normalement à l'état comprimé pour exercer une force tendant à solliciter le levier 25 vers le bas par rapport à la partie 24 du bras 23. L'engagement de la feuille 1 entre le tambour 20 et les galets presseurs 22 est réalisé en relevant les leviers 25 par rapport aux parties 24 à l'encontre de la force exercée par les ressorts 33. La tige 26 porte des cames 28 agissant sur les leviers 25. De la sorte, le relevage simultané des galets presseurs 22 pour permettre l'introduction d'une feuille dans la machine peut être commandé en faisant accomplir à la tige un demi-tour sur elle-même par exemple au moyen d'un organe de manoeuvre (non représenté) solidaire de la tige 26 à une extrémité de la poutre 40. Pour maintenir la feuille 1 contre la face d'appui 52 au cours de l'impression, on engendre une dépression sous la face inférieure de la feuille. A cet effet, une pression inférieure à la pression atmosphérique est maintenue dans une chambre 34 au moyen d'un dispositif d'aspiration tel qu'un ventilateur 35. La chambre 34 est délimitée par deux parois latérales 36, 37 qui s'étendent parallèlement à la direction Y, deux parois verticales d'extrémité 38 perpendiculaires -à la direction Y et une paroi de fond 39 dans laquelle est formé un passage où le ventilateur 35 est monté. Les parois 36, 37 se raccordent à la poutre 40 de chaque côté de la partie tubulaire 45 de celle-ci. Du côté avant, la paroi 36 présente une partie horizontale 36a dont la surface supérieure est coplanaire avec la face d'appui 52 et qui se prolonge vers l'avant par une partie 36b inclinée vers le bas à laquelle elle se raccorde progressivement. La partie 36b se raccorde ensuite elle-même progressivement à une partie verticale terminale 36c de la paroi 36. Du côté arrière, la paroi 37 présente une forme symétrique de la paroi 36 par rapport au plan vertical contenant l'axe du tambour 20. En particulier, la paroi 37 présente une partie horizontale 37a dont la surface supérieure est coplanaire avec celle du rebord 53 et qui se raccorde à une partie inclinée passant à travers l'ouverture prévue pour le passage de la feuille à travers la paroi 49. La paroi 37 est raccordée de façon étanche sur toute sa longueur à la-partie tubulaire 45 de la poutre 40. Par contre, sur une longueur légèrement supérieure à celle du rouleau 20 entre les paliers 46, 47, la paroi 36 ménage par rapport à la poutre 40 une fente 55 par laquelle la chambre 34 communique avec l'extérieur le long de la surface d'appui 5?. On notera aussi la présence de perçages 56 formés dans la partie tubulaire 45 de la poutre et faisant communiquer la chambre 34 avec l'espace intérieur de cette partie tubulaire contenant le tambour 20 et, par conséquent, avec ltouverture 51 à travers laquelle le tambour 20 fait légèrement saillie vers le haut. Le fonctionnement des moyens d'entraînement et de guidage de la feuille 1 découle à l'évidence de ce qui précède. La feuille ayant été mise en place et les galets presseurs 22 étant abaissés, le déplacement de la feuille en direction X est réalisé par rotation du tambour 20 dans un sens ou dans l'autre. Au cours de ce déplacement, la dépression engendrée dans la chambre 34 applique la feuille parfaitement contre le tambour 20 et la surface d'appui 52 dans la zone d'écriture grâce aux ouvertures 51 et 55. De plus, les parois 36 et 37 constituent des surfaces de guidage de la feuille. Celle-ci est ainsi guidée sur une grande partie de son déplacement de part et d'autre de la zone d'écriture, sans variation brusque du profil entre la partie horizontale de la feuille dans la zone d'écriture et les parties verticales aux extrémités de la feuille. Ce guidage permet d'éviter un décollement de la feuille dans la zone d'écriture, décollement qui pourrait se produire en l'absence des guides 36 et 37, et en dépit de la force d'application par dépression, sous l'effet de changements de sens de déplacement delta feuille sous forte accélération. Le déplacement de la tête d'écriture dans la direction X est réalisé par entraînement du chariot en translation au moyen du moteur linéaire dont l'inducteur est formé par les aimants permanents 16 fixés sur la face 42 de la poutre et dont l'induit 17 est bobiné sur le circuit magnétique 18 porté par le cadre 15 du chariot 12. REVENDICATIONS 1. Machine à dessiner comprenant un chariot (12) portant une tête d'écriture (11), un dispositif de guidage du chariot en translation suivant une première direction, des moyens (16, 17, 18) d'entraînement du chariot pour le déplacer dans cette première direction, au moins un .organe d'entraînement (20) mobile en rotation autour~d'un axe parallèle à la première direction, et des moyens (22 ; 59) d'engagement d'un support d'impression avec l'organe d'entraînement pour déplacer le support d'impression dans une deuxième direction perpendiculaire à la première, ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comporte une poutre profilée en une seule pièce (40) s'étendant suivant la première direction avec une première partie (41) qui, par sa rigidité propre, supporte et guide le chariot (12) portant la tête d'écriture (11) tout le long de son déplacement dans la première direction (Y), et avec une deuxième partie (45) qui définit des paliers de support (46, 47) de l'organe d'entraînement (20) du support d'impression. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une découpe (50) est formée dans la poutre profilée (40) tout le long de la zone d'action de la tête d'écriture pour permettre le passage du support d'impression et son engagement avec l'organe d'entraînement (20). 3. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée -par ladite première partie (41) de la poutre (40) porte au moins un rail de support et de guidage (43, 44) du chariot (12), 4 Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le ou chaque rail est rapporté sur la poutre (40) qui lui confère la rigidité nécessaire. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif de guidage du chariot (12) comprend deux rails de guidage (43, 44). 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les paliers de support (46, 47) de l'organe d'entraînement (20) du support d'impression sont définis par une surface cylindrique de la poutre profilée (40). 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens d'entraînement du chariot (12) sont constitués par un moteur linéaire (16, 17, 18). 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le moteur linéaire comprend un induit (17) porté par le chariot, et un inducteur formé par une rangée d'aimants (16) alignés suivant la première direction et fixés sur une face (42) de la poutre profilée (40) qui est limitée longitudinalement par des rails de guidage (43, 44) pour le chariot (12). 9. Machine selon 1' une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'organe d'entraînement est un tambour (20) entraîné en rotation par un moteur à l'arbre duquel il est couplé directement. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour l'impression feuille à feuille, caractérisée en ce que la poutre (40) présente dans la zone d'action de la tête d'écriture une surface d'appui (52) pour la feuille (1) formant support d'impression. 11. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour établir une dépression agissant du côté inférieur de la feuille. 12. Machine selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des organes de guidage (36, 37) de la feuille située de part et d'autre de la zone d'action de la tête d'écriture et offrant à la feuille des surfaces de guidage qui raccordent progressivement le plan horizontal dans lequel se trouve la partie de la feuille située dans la zone d'action de l'organe d'écriture à des plans verticaux situés à l'avant et à l'arrière de la machine.