Brevet FR2640568A1 — publié le 19900622

Dispositif de translation linéaire à guidage intégré La présente invention concerne les systèmes d'entraînement en translation selon une direction horizontale de mobiles et en particulier de chariots de robots ou de portiques, pour la manutention de charges. Des dispositifs assurant l'entraînement en translation sur une trajectoire linéaire et horizontale du mobile qu'ils portent et/ou le guidage de ce mobile sur sa trajectoire sont déjà connus. Pour l'entraînement et le guidage du mobile, ils utilisent des douilles à billes ou sont à glissières et galets métalliques éventuellement revêtus d'une matière plastique. Ils ne permettent cependant pas l'obtention d'accélérations et de vitesses importantes. Parmi les dispositifs d'entraînement existants, ceux à roues caoutchouées, de type pneumatique, permettent l'obtention de vitesses linéaires importantes, supérieures à 3 m/s. Par contre, ils ne permettent pas de réaliser un positionnement précis, c'est-à-dire sans jeu sur la trajectoire. De tels dispositifs peuvent être retenus pour la manutention de charges, lorsque les charges sont relativement stables. Ils ne conviennent par contre pas lorsque les charges à véhiculer sont variables. La présente invention a pour but de permettre l'entraînement en translation d'un mobile sur un chemin sensiblement linéaire et horizontal, à des vitesses élevées et avec un guidage précis sur le chemin, pour la manutention de charges variables pouvant aller de quelques kilogrammes à plusieurs centaines de kilogrammes. Elle a donc pour objet un dispositif de translation linéaire à guidage intégré, pour le déplacement d'un chariot sur un chemin horizontal à au moins un rail, dans un ensemble de manutention de charges, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première chenille d'entraînement et de guidage du chariot sur le même rail, dit premier rail, dudit chemin, constituée par une poulie motrice, une poulie folle et une première courroie de couplage et équipée, d'une part, de premiers moyens de guidage entre ladite première courroie et les poulies qui la reçoivent et, d'autre part, de deuxièmes moyens de guidage entre ladite première courroie et ledit premier rail. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte, en outre, au moins une deuxième chenille d'entraînement dudit chariot sur un deuxième rail parallèle au premier dudit chemin, constituée par une autre poulie motrice et une autre poulie folle, sensiblement identiques à celles correspondantes de chaque première chenille et couplées par une deuxième courroie, et équipée de seuls troisièmes moyens de guidage entre ladite deuxième courroie et les poulies qui la reçoivent, sensiblement identiques aux premiers moyens. Selon une caractéristique de l'invention, les poulies sont dentées et comportent une gorge sensiblement centrale de section trapezoldale coupant leur denture et la courroie reçue sur chaque paire de poulies est crantée et comporte une première nervure, sensiblement médiane sur sa face crantée qui est reçue dans la gorge des poulies concernées. Selon une autre caractéristique, la courroie de chaque chenille sur ledit premier rail comporte une deuxième nervure sensiblement médiane sur sa face extérieure, non crantée, et ledit premier rail a une rainure longituainale recevant la deuxième nervure. En particulier, deux chenilles sur l'un et l'autre des rails ont chacune l'une de leurs poulies qui est motrice et couplée à un même moteur pour les deux poulies motrices des deux chenilles. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après d'un exemple de réalisation illustré dans les dessins joints. Dans ces dessins - la figure l est une vue schématique en coupe du dispositif de translation selon la présente invention, - la figure 2 est une vue schématique de côté du dispositif, depuis le côté de gauche de la figure 1, - les figures 3 et 4 montrent en perspective deux courroies, sans et avec guidage, du dispositif selon l'invention, - la figure 5 est une vue en demi-coupe axiale montrant un mode de réalisation d'une roue motrice couplée à un arbre moteur et de sa courroie avec guidage sur un rail, du dispositif selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement le dispositif de translation linéaire à guidage intégré, assurant le déplacement d'un mobile 1 sur un chemin horizontal défini par deux rails parallèles 2 et 3. Il peut être utilisé pour les déplacements linéaires de ce mobile sur un chemin horizontal nécessitant des vitesses importantes et un guidage latéral précis, par exemple dans les robots cartésiens, portiques, ponts roulants ou machines spéciales. Le mobile 1 est dit chariot ci-après. En regard de la figure 1 et/ou de la figure 2, on voit que le dispositif selon l'invention comporte une première chenille 10 d'entraînement et de guidage sur le rail 2. Il a en outre une deuxième chenille 20 d'entraînement sur le rail 3. La chenille 10 est constituée par une poulie motrice 11, une poulie folle 12 et une courroie de couplage 13. La courroie 13 est sans glissement sur la poulie motrice 11. La chenille 10 comporte d'une part un guidage 15 entre la courroie 13 et l'une et l'autre des poulies 11 et 12 et d'autre part un guidage 16 entre la courroie 13 et le rail 2. La chenille 20 est constituée de manière analogue par une autre poulie motrice 21, une autre poulie folle non montrée et une courroie de couplage 23, sans glissement sur la poulie motrice 21.La chenille 20 comporte un guidage 25 entre sa courroie 23 et l'une et l'autre de ses poulies elle n'a par contre pas de guidage entre sa courroie et le rail 3. Les deux poulies motrices 11 et 21 des chenilles 10 et 20 sont entraînées par un même moteur 4, à arbre moteur traversant 40. Ce moteur est porté par le chariot. Son arbre débouche latéralement d'un côté et de l'autre du chariot à travers un palier à roulement à billes 41. L'arbre moteur 40 est couplé à l'une comme à l'autre des poulies motrices par une liaison de transmission 42, tournant avec l'arbre, qui est elle-même couplée à la toile de la poulie concernée par un accouplement élastique 43. Le bout de l'arbre forme une rotule 44 au centre de la poulie. Dans la figure 1, le guidage 15 et le guidage 25 des courroies 13 èt 23 sur leurs poulies, telles que 11, 21, est un guidage central. Il peut être différent. La figure 2 et la figure 5 montrent, en ce qui concerne la chenille 10, que la poulie motrice 11 est une poulie dentée, sa-denture est repérée en llA. Elle a en outre pour le guidage central de la courroie 13, une gorge circulaire 15A, coupant la denture IlA en son milieu. Les figures 2 à 5 montrent que la courroie 13, en correspondance, est une courroie crantée, son crantage est repéré par 13A. Elle a, en outre, une nervure 15B selon sa ligne médiane sur sa face intérieure crantée. Cette nervure 15B laisse un jeu latéral entre elle et les deux parties du crantage transversal 13A. La poulie folle 12 est par contre une poulie lisse. Elle a également une gorge circulaire médiane désignée par 15C qui est identique à celle 15A de la poulie 11 et reçoit la nervure 15B de la courroie 13. Les gorges 15A, 15C et la nervure 15B sont de section trapézoldale. Cette même courroie 13 a, en outre, une nervure 16B sur sa face extérieure, le long de sa partie médiane, à l'opposé de la nervure 15B. Cette nervure 16B est reçue dans une rainure 16A le long de la partie médiane du rail 2. En ce qui concerne la chenille 20, la poulie motrice et la poulie folle sont identiques à celles de la chenille 10. Sa courroie 23 est crantée sur sa face intérieure, ainsi que repéré en 23A, et a une nervure médiane 25B sur cette face crantée, laissant un jeu latéral entre elle et chaque partie du crantage 23A. Elle est guidée sur ses poulies à l'identique de la courroie 13. Par contre, cette courroie 23 est à face extérieure lisse. Le rail 3 qui reçoit cette chenille 20 est lui-même à surface supérieure entièrement plate, c'est-à-dire sans rainure de guidage pour cette chenille 20. Les deux nervures sur la courroie 13, la nervure sur la courroie 23, les gorges sur les poulies et la rainure sur le rail 2 sont de section trapezoldale. Les rails 2 et 3 sont des rails en acier ; les courroies sont en caoutchouc armé ou en plastique armé, pour présenter une bonne adhérence sur les rails et permettre des vitesses d'entraînement et des accélérations importantes ; les poulies sont en aluminium. Dans la figure 2, on a illustré par la flèche 11F le fait que la distance entre l'axe des poulies folles telles que la poulie 12 et celui des poulies motrices telles que 11 est variable. Les dimensions des chenilles sont en conséquence variables selon les applications du dispositif. A titre d'exemple, pour des poulies de 100 mm, les longueurs des chenilles peuvent varier de 10 cm à 1 m. Bien entendu, l'axe des poulies folles est ajustable par rapport à celui des poulies motrices pour une bonne tension des courroies. Le dispositif montré à deux chenilles 10 et 20, peut ne comporter qu'une seule chenille 10 d'entraînement et de guidage du chariot ; il peut aussi comporter plusieurs chenilles 10 d'entraînement et de guidage sur le rail 2 et plusieurs chenilles 20 d'entraînement sur l'autre rail, selon ses applications. Ce dispositif permet des vitesses de translation pouvant aller jusqu'à 30 m/s et des accélérations supérieures à 3 m/s2. I1 ne se déforme pas en cours de travail ce qui permet une précision de positionnement importante. De plus, il permet une très grande précision de guidage latéral du chariot, supérieure à 1 mm, ceci pour des charges à déplacer allant de quelques kilogrammes à plusieurs centaines de kilogrammes. Dans la figure 5, on a montré un exemple de réalisation de la chenille 10 et du mode d'entraînement de sa poulie motrice 11 à partir de l'arbre moteur 40. Dans cette figure 5, les références précédentes ont été retenues, éventuellement accompagnées de lettres, pour désigner les éléments mentionnés au cours de la description des figures précédentes. Dans cette figure 5, on voit nettement la courroie 13 guidée sur la poulie motrice 11, par la nervure 15B de sa face crantée insérée dans la gorge 15A de la poulie à denture llA, et guidée également sur le rail 2, par la nervure 16B de sa face extérieure insérée dans la rainure 16A du rail 2. Le rail 2 est monté sur un support vertical 5, pour la mise à niveau du chemin qu'il définit avec l'autre rail, pour le chariot 1. Un doigt anti-dévers 6 est fixé sur le montant latéral du chariot, très légèrement au-dessous du rail 2. L'arbre moteur 40 traverse le montant latéral du chariot 1, sur lequel est monté un palier 41A, avec un roulement à billes 41B pour l'arbre. Un plateau d'entraînement 42A est fixé par des clavettes telles que la clavette 42B sur la partie terminale de l'arbre, extérieure au chariot. Des tiges de liaison 43A sont bloquées dans le plateau 42A et dans une butée élastique annulaire, ou silentbloc, 43B montée dans la toile llB de la poulie 11. Elles assurent la transmission entre le plateau et la poulie. L'extrémité de l'arbre 40 est articulée sur l'axe de la poulie 11. A cet effet, une bague 44A, de surface extérieure bombée, est retenue en bout de l'arbre. Une bague de coussinet 44B, de surface intérieure concave et complémentaire de celle extérieure de la bague 44A, est montée dans l'alésage central de la toile llB de la poulie et reçoit la bague 44A. Ce montage permet de conserver la précision importante du guidage latéral du chariot au cours de ses déplacements sur ses rails, même lorsque l'arbre moteur 20 est relativement long et n'aboutit pas parfaitement selon l'axe de la poulie. Ce mode de réalisation a été donné à titre d'exemple ; il est évident que l'on peut y apporter des modifications de détail et/ou remplacer certains moyens par d'autres équivalents sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. En particulier les poulies peuvent présenter une nervure annulaire médiane et les courroies une rainure correspondante médiane, sur la longueur de leur face crantée. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de translation linéaire à guidage intégré pour le déplacement d'un chariot sur un chemin horizontal à au moins un rail, dans un ensemble de manutention de charges, caractérisé en ce qui comporte au moins une première chenille (10) d'entraînement et de guidage du chariot (1) sur le même rail, dit premier rail (2), dudit chemin, constituée par une poulie motrice (11), une poulie folle (12) et une première courroie de couplage (13) et équipée, d'une part, de premiers moyens (15) de guidage entre ladite première courroie (13) et les poulies (11, 12) qui la reçoivent et, d'autre part, de deuxièmes moyens (16) de guidage entre ladite première courroie (13) et ledit premier rail (2). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de guidage (15) sont sensiblement centrés sur la périphérie des poulies de chaque première chenille et le long de la face venant sur les poulies de la première courroie correspondante. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de guidage (15) sont constitués par une première nervure (15B) et un profilé complémentaire (15A, 15C), l'un sur chaque première courroie et l'autre sur chacune des poulies qui reçoivent la première courroie considérée. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite première nervure (15B) est sur la première courroie et le profilé (15A, 15C) est une gorge circulaire sur les poulies de chaque première chenille (10), et sont de section trapézoidale. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens (16) de guidage sont sensiblement centrés le long dudit rail (2) et le long de la face reçue sur ledit premier rail de chaque première courroie (13). 6i Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens (16) sont constitués par une rainure (16A) et une deuxième nervure (16B) complémentaires, l'une sur ledit premier rail et l'autre sur chaque première courroie (13). 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite rainure (16A) est sur le premier rail (2) et ladite deuxième nervure (16B) sur chaque première courroie (13) et sont de section trapézoldale. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la poulie motrice (11) de chaque première chenille (10) est dentée, la poulie folle (12) correspondante est lisse et la première courroie (13) qui les couple est crantee. 9/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, au moins une deuxième chenille (20) d'entraînement dudit chariot (1) sur un deuxième rail (3) parallèle au premier (2) dudit chemin, constituée par une autre poulie motrice (21) et une autre poulie folle, sensiblement identiques à celles correspondantes (11, 12) de chaque première chenille (10) et couplées par une deuxième courroie (23), et équipée de seuls troisièmes moyens (25) de guidage entre ladite deuxième courroie (23) et les poulies qui la reçoivent, sensiblement identiques aux premiers moyens (15). 10/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en que les poulies motrices (11, 21) des chenilles (10, 20) sont couplées à un même moteur (4), avec un accouplement élastique (43) et une articulation centrale (44) entre l'arbre moteur (ors) et la toile de chaque poulie motrice (11, 21).