Brevet FR2642123A1 — publié le 19900727

La présente invention est relative à un guide linéaire de précision du type comportant un rail et un patin à billes. On connaft les guides linéaires de précision constitués d'au moins un rail de section cylindrique et d'une douille coulissante munie de circuits de billes internes facilitant la translation de ladite douille, ce type de guides permet des grands ou petits déplacements, dans le cas de petit dépla- cement le rail est fixé sur des supports en ses extrémités et la douille est fermée, dans le cas de grands déplacements nécessitant ltaboutement de plusieurs rails et la fixation intermédiaire desdits rails par un ou plusieurs supports, la douille est ouverte pour permettre le passage du ou des supports, bien que l'aboutement des tronçons de rail soit aisé puisque de section circulaire permettant de réaliser des alésages en extrémité parfaitement concentriques destinés à recevoir les pions d'assemblage, toutefois le guide est limité en charge dû au contact ponctuel des billes avec le rail, d'autre part la section circulaire du rail n'assure pas de retenue en rotation ce qui nécessite afin de pallier à cet inconvénient l'utilisation d'un second rail parallèle et pour les douilles ouvertes la capacité de charge est limitée étant donné leur élasticité. On connaft aussi les guides présentant une douille à billes coulissant sur un rail triangulaire dont chaque sommet est aménagé de part et d'autre de gorges sur lesquelles portent les billes de la douille, ce type de guides permet de supporter des charges plus importantes que ceux précédemment décrits compte tenu que les billes portent dans les gorges - et permettent la transmission de couples et de ce fait obtenir un mouvement com- biné translation/rotation, toutefois les déplacements sont limités à de petites longueurs étant donné que le rail ne peut être- fixé qu'en ses ext rémités. Il est aussi connu les guides linéaires constitués de rails à section prismatique dotés d'au moins une gorge sur chacune de leurs faces latérales servant de chemin de roulement à des billes mobiles maintenues dans les gorges se profilant aménagées de part et d'autre des machoires internes du patin et dont leur mouvement sans fin est obtenu par un couloir de retour aménagé dans lesdites machoires, tel que décrit dans les brevets FR 2 546 995, 2 516 612, 2 545 557, ce type de guides présente des avantages certains notamment au niveau du contact des billes dans les gorges ce qui permet d'augmenter la capacité de charge, leur faible encombrement et leur grande rigidité compte tenu de la fixation directe du rail sur le bâti, la disposition des billes sur les faces latérales du rail permet de supporter des couples transversaux. Ce type de guides présente certains inconvénients, il nécessite des opérations de rectifications impor- tantes, pour sa fixation sur le bâti notamment celles de deux faces de référence à 90 tant pour le rail que pour celles du bâti-support recevant le rail, d'autre part pour réaliser des guidages de grandes longueurs nécessitant I 'aboutement de plusieurs rails, cette opération est délicate pour obtenir l'alignement parfait desdits rails car il est quasiment impossible comme pour les rails de section circulaire de réaliser des alésages cylindriques en extrémité de manière concentrique permettant de recevoir des pions d'assemblage, comme il est aussi impossible de combiner les deux mouvements translation et rotation. Dans tous les cas des guides linéaires précédemment décrits, les patins ou douilles sont composés d'un très grand nombre d'éléments de réalisation complexe grévant le prix de revient. L'invention a pour objet de pallier aux inconvénients précédemment exposés. L'invention a pour objet un guide linéaire de précision constitué par un rail de guidage et un patin à billes comportant un rail de guidage de section pleine ou creuse ayant un profil extérieur de forme prismatique inscrit dans un cercle et présentant trois portions circulaires de même rayon réparties de manière à recevoir l'appui des machoires d'immobilisation des machines-outils d'usinage ou de rectification de sorte à déterminer avec précision l'axe du rail et réaliser l'alésage ou l'usinage de ses extrémités pour l'aboutement précis de rails entre eux par pions par exemple, lesdites portions circulaires présentent des arcs égaux ou préférentiellement deux arcs égaux et un arc inégal et dont les extrémités consécutives des deux arcs égaux sont reliées par un côté plan destiné à être rectifié et à reposer sur un bâti, au centre dudit côté plan est réalisée ou non une rainure qui après rectification recevra les segments de clavette pour permettre le centrage du rail sur le bâti et le réglage de sa rectitude, les quatre autres extrémités des arcs étant reliées par deux côtés plans en creux comportant chacun des raccordements extrêmes en forme de gorges circulaires servant après rectification de chemin de roulement à des billes mobiles maintenues sur les ailes du patin enserrant le rail dans les gorges ou rainures circulaires aménagées sur lesdites ailes notamment une rainure en chaque extrémité interne inférieure et une rainure intermédiaire sur chacune des faces intérieures des ailes, chaque chemin de roulement du 2642123 - patin étant prolongé et relié à un conduit aménagé dans la matière cons- tituant le corps du patin de sorte à permettre le recyclage permanent des billes durant le déplacement de ce dernier, notamment une rainure sur la face inférieure de chaque aile pour les "billes des chemins de roulement inférieurs et au travers d'un alésage pratiqué dans les ailes pour les billes des chemins de roulement intermédiaires, le prolongement des chemins de roulement permettant le raccordement avec les conduits de recyclage des billes étant réalisé au moyen d'une rainure ou gorge circulaire aménagée dans une cage' monobloc inférieure et dans les pièces d'extrémités du patin, les billes sur les chemins de roulement du patin étant maintenues au moyen des cages inférieures et languettes solidaires desdites cages, au moyen des cages et fils d'acier ou au moyen des cages inférieures et d'un élément formé métallique ou en matière synthétique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de' la description qui va suivre faite en regard des dessins joints donnés à titre d'exemple non limitatif, o: - la figure i est une vue en coupe d'un rail de guidage brut avant rectification, - la figure 2, une vue en perspective d'un rail de guidage après recti- fication et usinage de ses extrémités, - la figure 3, une vue en perspective d'un rail et d'un patin, - la figure 4, une vue en coupe d'un rail de guidage et d'un patin, - les figures 5, 6 et 7, une vue en coupe d'un rail de guidage et de patins présentant différents modes de maintien des billes dans les chemins de roulement, - la figure 8, une vue en perspective et en coupe de la cage inférieure permettant le maintien et le recyclage des billes dans les chemins de roulement pour la réalisation de la figure 4, - la figure 9, une vue en perspective de la cage inférieure permettant le maintien et le recyclage des billes des réalisations représentées figures 5, 6 et 7, - la figure 10, les pièces communes en perspective des extrémités de chaque patin. Tel que représenté figures 1 et 2, le rail 1 du guide linéaire à l'état brut à une section pleine ou creuse ayant un profil extérieur de forme prismatique inscrite dans un cercle 2 présentant trois portions circulaires 3 et 4 de même rayon réparties de façon à recevoir l'appui des machoires d'immobilisation des machines-outils d'usinage ou rectification réparties à permettant notamment de déterminer avec précision l'axe 12 du rail 1 et de ce fait réaliser un usinage ou alésage d'extrémités recevant un pion 13 d'aboutement de deux rails I par exemple, les portions circulaires 4 présentent des arcs égaux tandis que la portion 3 présente un arc plus important, les extrémités 5 consécutives des arcs 4 sont reliées entre elles au moyen d'une face plane 6 présentant ou non en son centre une rainure 7, la face 6 après rectification étant destinée à reposer sur un bâti non représenté et la rainure 7 aprés rectification reçoit des segments de clavette non représentés permettant le centrage du rail 1 sur le bâti tout en permettant le réglage de sa rectitude, les extrémités 8 des arcs égaux 4 et inégal 3 sont reliées par deux côtés plans 9 en creux - dont les extrémités de raccordement présentent chacune une gorge circulaire 10 qui après rectification sont destinées à servir de chemin de roulement aux billes mobiles maintenues sur les patins, le rail 1 une fois rectifié et mis en place sur le bâti est immobilisé de manière connue au moyen de vis non représentées réparties sur sa longueur au travers d'évidements 11 repré- sentés sur les figures 4 à 7. Sans sortir du cadre de l'invention la rainure 7 peut rester à l'état brut, le réglage de la rectitude du rail étant réalisé par des pions s'insérant au travers d'alésages non représentés répartis sur la longueur du rail et sur le bâti, dans ce cas il est possible d'avoir un rail non pourvu de la rainure 7. Selon les figures 3 et 4, sur le rail 1 coulisse un patin 14 en acier présentant une rainure centrale 15 de section légèrement supérieure à celle du rail 1 afin de contenir ce dernier, en extrémité interne inférieure 16 de chaque aile 17 est aménagée une rainure circulaire 18 recevant, maintenant et servant de chemin de roulement à un premier jeu de billes 19 prenant appui sur lesdites rainures 18 et gorges 10 du rail 1, en extrémité extérieure inférieure 20 des ailes 17 est aménagée une rainure circulaire 21 permettant la circulation et le recyclage desdites billes 19 lors du déplacement du patin 14 sur le rail 1, intermédiairement entre l'extrémité inférieure 16 de chaque aile 17 et supérieure interne 22 une rainure circulaire 23 est aménagée pour recevoir, maintenir et servir de chemin de roulement à un second jeu de billes 19a prenant appui sur les rainures 23 et 10 du rail 1, de manière à permettre la circulation et le recyclage des billes 19a lors du déplacement du patin 14 un alésage 24 est réalisé dans la matière constituant le patin 14, afin de maintenir les billes 19 et 19a dans les rainures 18 et 23 en partie inférieure des ailes 17 une cage 25 représentée figure 8 en matière moulable est rapportée et fixée sous chacune des extrémités inférieures 16 des ailes 17, sur la partie supérieure 26 du socle 27 est aménagée une rainure circulaire extérieure 28 et intérieure 29, la rainure 28 maintenant le jeu de billes en appui sur la rainure 18 tout en complétant ladite rainure, la rainure 29 étant destinée à compléter la rainure 21 en constituant avec le talon 30 le couloir 31 de recyclage du premier jeu de billes 19, le maintien des deux jeux de billes 19 et 19a sur chaque aile 17. étant obtenu par une languette latérale 32 solidaire des-extrémités 33 de la cage 25, la position de la languette 32 est telle qu'elle engendre le maintien des billes 19 et 19a dans les rainures 18, 23, 28, tout en ménageant une ouverture pour le passage d'une portion de billes 19, 19a, afin que ces dernières prennent appui sur les chemins de roulement 10 du rail 1, ladite languette 32 présente des faces latérales horizontales 34 en biais de manière à se conformer au profil des jeux de billes 19 et 19a, aux extrémités 33 de la cage 25 les couloirs 31 et rainures 28 sont raccordés au moyen d'une rainure circulaire 35, l'arrondi interne 36 facilitant la circulation des billes 19 et 19a est prolongé jusqu'au niveau supérieur du second jeu de billes 19a et s'encastre lors du montage du patin 14 dans l'évidement 37 aménagé à cet effet dans.les pièces d'extrémités 38 représentées figure 10 et dans la rainure circulaire 39 engendrant le couloir de liaison entre l'alésage 24 et la rainure 23, ilva de soi que les pièces d'extrémités 38 et les joints d'étanchéité non représentés sont assemblés de manière connue, par vis notamment. Selon les variantes figures 5 à 7 représentant des modes de maintien des jeux de billes 19 et 19a et les usinages s'y rapportant, le jeu de billes 19 inférieur d'une aile 17 de patin est maintenu au moyen de la cage 40 représentée figure 9, cette dernière est dotée en son centre d'une languette 41 s'insérant dans la rainure 42 aménagée sous l'extrémité inférieure de l'aile 17, aux extrémités 43 de la languette 41 un prolon- gement vertical 44 arrondi est aménagé permettant comme précédemment décrit de faciliter la circulation des billes 19 et 19a dans les rainures circulaires 45 aménagées aux extrémités de la cage 40 reliant les rainures 18a, 18b avec le couloir 31a dont la face ouverte est obturée par le socle a et la rainure 39 des pièces d'extrémités 38 reliant les rainures 23a, 23b, 23c, avec les alésages 24, le prolongement vertical 44 arrondi s'en- castrant dans la rainure- 39 et les évidements 37 aménagés sur les pièces d'extrémités 38. Il va de soi que les pièces d'extrémités 38 sont adaptées pour permettre l'encastrement des extrémités des cages 25 et 40. Sans sortir du cadre de l'invention la face supérieure du patin peut indifféremment être plane ou circulaire. REVENDICATIONS 1 ) Guide linéaire de précision comportant au moins un rail de forme prismatique et un patin mobile muni de billes maintenues en appui sur des gorges et rainures servant de chemin de roulement, caractérisé en ce que le rail de guidage (1) de section pleine ou creuse de forme prismatique inscrite dans un cercle (2) présente trois portions circulaires (3, 4) de même rayon réparties à 120 de façon à recevoir les machoires d'immobilisation des machines-outils d'usinage ou rectification permettant de déterminer avec précision l'axe (12) du rail (1) pour réaliser un usinage ou alésage d'extrémités, les portions (4) présentant des arcs égaux ont leurs extrémités consécutives (5) reliées entre elles au moyen d'un côté plan (6) doté en son centre d'une rainure (7), le côté (6) après rectification étant destiné à reposer sur un bâti, de même pour la rainure (7) à recevoir des segments de clavette permettant le centrage et le réglage de la rectitude du rail (1) sur le bâti, les extrémités (8) des arcs égaux (4) et celui inégal (3) sont reliées par deux côtés plans (9) en creux comportant chacun des raccordements extrêmes en forme de gorge circulaire (10) destinés après rectification à servir de chemin 'de roulement à des jeux de billes mobiles (19, 19a) maintenues sur le corps du patin (14) de part et d'autre d'une rainure centrale (15) contenant le rail (1) sur les ailes (17), un premier jeu de billes (19) en extrémité intérieure inférieure (16) de chaque aile (17) dans une rainure circulaire (18) et un deuxième jeu de billes (19a) sur chaque aile (17) entre l'extrémité inférieure (16) et supérieure interne (22) dans une rainure circulaire (23), chaque chemin de roulement étant prolongé et relié à un conduit permettant le recyclage permanent des billes lors du déplacement du patin (14) notamment une rainure circulaire (21) en extrémité inférieure des ailes (17) pour le premier jeu de billes inférieur (19) et un alésage (24) pratiqué au centre des ailes (17) pour le second jeu de billes (19a) intermédiaire, le raccordement des chemins de roulement (23) avec les alésages (24) étant obtenu au moyen des rainures circulaires (39) aménagées sur chaque pièce d'extrémités (38), les chemins de roulement (18) étant raccordés avec les rainures (21) au moyen de rainures circulaires (35) aménagées aux extrémités des cages inférieures monoblocs (25) de maintien des jeux de billes (19, 19a) sur les chemins de roulement (18, 23). 2 ) Guide linéaire de précision selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque cage (25) fixée en partie inférieure (16) des ailes (17) du patin (14) présente en la partie supérieure (26) du socle (27) une rainure circulaire extérieure (28) et intérieure (29), la rainure (28) ayant pour rôle de compléter la rainure (18) du patin pour le jeu de billes inférieur (19) et la rainure (29) complète la rainure (21) afin de constituer avec le talon (30) le couloir (31) de recyclage du jeu de billes (19), les jeux de billes (19) inférieur et (19a) intermédiaire étant maintenus dans les rainures 18, 28 et 23 au moyen d'une languette latérale (32) solidaire des extrémités (33) de la cage (25) dont les faces latérales horizontales (34) sont en biais de manière à se conformer au profil des jeux de billes (19, 19a) tout en ménageant une ouverture pour le passage d'une portion de billes (19, 19a) afin qu'elles prennent appui sur les chemins de roulement (10) du rail (1) . 3 ) Guide linéaire de précision selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le couloir (31) et les rainures (18, 28) sont raccordés par des rainures circulaires (35) aménagées en extrémité des cages (25) et dont un arrondi interne (36) facilite la circulation des billes (19, 19a), ledit arrondi étant prolongé jusqu'au niveau supérieur du second jeu de billes (19a)-et s'encastre dans un évidement (37) aménagé sur chaque pièce d'extrémité (38) et dans une rainure circulaire (39) engendrant le couloir de liaison entre l'alésage (24) et la rainure (23). 4 ) Guide linéaire de précision selon la revendication 1 caractérisé en ce que selon le mode de maintien du jeu intermédiaire de billes (19a) dans les rainures (23a) par fils d'acier, (23b) par languettes, (23c) par éléments formés, une cage monobloc inférieure 40 maintient le jeu de billes (19) en partie inférieure de chaque aile (17) dans les rainures (18a, 18b) ainsi que dans le couloir (31a) que le socle (40a) obture, ladite cage (40) étant dotée d'une languette centrale (41) s'insérant dans la rainure (42) aménagée sur l'extrémité inférieure de chaque aile (17) aux extrémités de la cage (40) sont aménagées des rainures circulaires (45) reliant les rainures (18a, 18b) avec les couloirs (31a) permettant la circulation des billes (19), afin de faciliter leur circulation un arrondi intérieur est aménagé aux extrémités de la languette (41), ledit arrondi se prolongeant verticalement jusqu'à l'aplomb de la rainure circulaire (39) aménagée dans les pièces d'extrémités (38) s'encastrant dans lesdites rainures (39) et dans l'évidement (37) facilitant la circulation du jeu de billes (19a). ) Guide linéaire de précision selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rail (1) doté ou non d'une rainure (7) restant à l'état- brut sur sa face inférieure plane (6) est centré et réglé en rectitude sur le bâti au moyen de pions s'insérant dans des alésages répartis sur la longueur du rail (1) et sur le bâtL 6 ) Guide linéaire de précision selon la revendication 1 caractérisé en ce que la face supérieure du patin présente une surface plane ou circulaire.