Brevet FR2666126A1 — publié le 19920228

Dispositif à mouvement alternatif avec roulements de billes La présente invention se rapporte à un dispositif à mouvement alternatif servant notamment à impartir un mouvement alternatif linéaire sans à-coups à un organe ou objet prédéterminé auquel est appliquée une charge. On connaît bien de tels dispositifs à mouvement alternatif dans lesquels un grand nombre de billes est disposé dans des chemins sans fin, ces billes tournant et circulant dans les chemins sans fin Un exemple d'un tel dispositif à mouvement alternatif est décrit dans la demande de brevet japonaise publiée sous le numéro 1-320317 ( 320317/1989). Le dispositif à mouvement alternatif décrit dans cette publication se compose essentiellement, comme représenté sur les figures 7 à 10, d'un boîtier de guidage allongé 60, d'un rail de guidage 62 disposé dans le boîtier de guidage 60 et s'étendant suivant un axe longitudinal de ce dernier, d'un curseur 64 qui est apte à coulisser le long du rail de guidage 62, de mécanismes à roulements linéaires comportant chacun un grand nombre de billes 66 a qui tournent individuellement dans une paire de chemins sans fin espacés verticalement, les mécanismes à roulements linéaires étant disposés entre le rail de guidage 62 et le curseur 64, et d'un dispositif d'entraînement linéaire 68 servant à déplacer le curseur 64 par rapport au rail de guidage 62. Ledit dispositif d'entraînement linéaire 68 se compose, comme la figure 10 l'illustre le mieux, d'un organe de tension flexible, c'est-à- dire une courroie dentée 74, qui s'étend à partir du curseur 64, est renvoyée au niveau de zones d'extrémité opposées du boîtier de guidage 60 vers le curseur 64 par des galets de guidage de renvoi et 72 et qui est assujettie au curseur Cette courroie dentée 74 se déplace dans un plan perpendiculaire aux chemins sans fin des roulements linéaires 66 et elle comporte une région médiane 74 a qui s'étend le long d'une surface de fond du boîtier de guidage 60 afin d'assurer la construction compacte de l'ensemble du dispositif. Ainsi, les points de liaison du curseur 64 et de la courroie dentée 74 sont espacés d'une distance relativement importante par rapport à un emplacement au niveau duquel les billes 66 a des mécanismes à roulements linéaires 66 sont supportées par les chemins de support de billes du rail de guidage 62, parce que les galets de guidage de renvoi 70 et 72 présentent des diamètres importants. Cette distance est également accrue par le fait que les mécanismes à roulements linéaires 66 utilisés présentent des paires de chemins sans fin espacés verticalement. Comme décrit plus haut, dans le dispositif à mouvement alternatif de l'art antérieur, le point d'application de la force servant à entraîner le dispositif est espacé d'une distance très importante par rapport à un emplacement au niveau duquel les billes sont supportées par les gorges des chemins de support de billes du rail de guidage 62, si bien qu'un mouvement angulaire important est appliqué à l'organe entraîné Il se crée, par conséquent, un mouvement ondulatoire ou mouvement plongeant au niveau de l'organe entraîné lors du mouvement alternatif, ce qui empêche d'obtenir un transport sans à-coups Ceci engendre également du bruit ainsi qu'une usure irrégulière des surfaces de roulement, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie. L'invention a pour objet de surmonter les problèmes de l'art antérieur décrits ci-dessus, d'éviter la création d'un mouvement ondulatoire éventuel lors de l'entraînement d'un dispositif à mouvement alternatif, et de réduire le bruit engendré lors de l'entraînement du dispositif. Un dispositif à mouvement alternatif selon l'invention comporte: une assise de chemin ayant une base et une paire de brides qui font saillie perpendiculairement à partir de la base, un espace prédéterminé étant prévu entre elles, chacune d'elles étant munie au niveau de la surface interne d'une gorge de roulement de billes s'étendant dans une direction de mouvement alternatif; un carter de roulement formé par une paire de plaques supérieure et inférieure dotées de gorges annulaires et reliées ensemble, lesdites plaques reliées formant une paire de chemins de billes sans fin, dont chacun est constitué par une région à billes sous charge linéaire, une région à billes à vide et des régions de retour les reliant; un grand nombre de billes qui circulent le long des chemins de billes sans fin dans le carter de roulement, lesdites régions à billes sous charge étant dotées d'évidements à travers lesquels les billes font partiellement saillie et s'adaptent à rotation dans les gorges de roulement de billes de l'assise de chemin pour supporter à coulissement le carter de roulement par rapport à l'assise de chemin; un élément formant table fixé une partie supérieure du carter de roulement pour coopérer avec le carter de roulement de manière à former un coulisseau; et un moyen d'entraînement qui s'étend dans un plan parallèle aux chemins de billes sans fin et dont une partie est assujettie au coulisseau afin d'entraîner le coulisseau par rapport à l'assise de chemin suivant un mouvement alternatif. Selon les caractéristiques de l'invention décrites ci-dessus, le moyen d'entraînement, tel qu'une chaîne, un câble ou une courroie qui se déplace dans le plan parallèle aux chemins sans fin, est entraîné suivant un mouvement alternatif par une source d'entraînement appropriée, par exemple un moteur En conséquence, le carter de roulement et l'élément formant table sont entraînés suivant un mouvement alternatif sans à-coups par rapport à l'assise de chemin à l'aide des billes qui font partiellement saillie à travers les évidements prévus dans les régions à billes à vide dans les chemins de billes sans fin et s'adaptent dans les gorges de roulement de billes Etant donné que la courroie ou moyen analogue se déplace dans le plan parallèle aux chemins de billes sans fin, la distance entre le point d'application d'une force d'entraînement par le moteur à la courroie ou moyen analogue et les points de support au niveau desquels les billes sont supportées par les gorges de roulement est réduite De plus, le carter de roulement est formé par les plaques supérieure et inférieure associées en paire et dotées des gorges concaves, et ces plaques sont reliées de manière à former une paire des chemins de billes sans fin comprenant les régions à billes sous charge linéaires, les régions à billes à vide et les régions de retour les reliant Par conséquent, le carter de roulement présente une épaisseur verticale réduite et la hauteur de l'ensemble du dispositif est donc faible Ainsi, l'élément formant table sur lequel est monté un objet présente une faible force d'inertie lorsqu'il se met en mouvement ou lorsqu'il s'arrête. Selon le dispositif à mouvement alternatif de l'invention, étant donné qu'une faible distance sépare le point au niveau duquel la force d'entraînement est appliquée par le moyen d'entraînement, tel qu'un moteur, au moyen entraîné, des points de support au niveau desquels les billes sont supportées par les gorges de roulement de billes, le moment appliqué au coulisseau constitué par le carter de roulement et l'élément formant table est réduit et le mouvement ondulatoire de l'assemblage susceptible d'être provoqué par le moment est ainsi supprimé. Par conséquent, le dispositif à mouvement alternatif de l'invention permet d'obtenir un mouvement alternatif remarquable par l'absence d'à- coups, par comparaison avec l'art antérieur, et il peut également réduire les bruits engendrés lors du fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessiuns annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en plan illustrant un mode de réalisation du dispositif à mouvement alternatif selon l'invention, la moitié supérieure de la figure représentant une partie située en dessous de la courroie et la moitié inférieure étant une vue de dessus; La figure 2 est une vue latérale d'un dispositif à mouvement alternatif de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III- III de la figure 2; La figure 4 est une vue schématique servant à illustrer la disposition relative entre une bille et une gorge de roulement de billes; La figure 5 est une vue schématique représentant l'une des langues prévues aux extrémités opposées des évidements; La figure 6 est une vue en coupe correspondant à la figure 3 et illustrant un mode de réalisation différent du dispositif à mouvement alternatif des figures 1 à 3; La figure 7 est une vue en perspective illustrant un exemple d'un dispositif à mouvement alternatif de l'art antérieur; La figure 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7; La figure 9 est une vue schématique servant à illustrer la disposition relative entre une bille et une gorge de roulement de billes; et La figure 10 est une coupe longitudinale selon la ligne X-X de la figure 7. Les modes de réalisation spécifiques d'un dispositif à mouvement alternatif selon l'invention vont maintenant être décrits en référence aux dessins annexés. Un dispositif à mouvement alternatif 2 selon l'invention est formé, comme représenté sur les figures 1 à 3, par une assise de chemin 30, un coulisseau 10 ayant un carter de roulement 6 qui est apte à coulisser suivant un mouvement alternatif le long de l'assise de chemin 30 et un élément formant table 8 assujetti à une partie supérieure du carter de roulement 6, des galets montés à des extrémités longitudinalement opposées de l'assise de chemin 30 et une courroie 24 maintenue autour de ces galets 12 et 14 pour entraîner le coulisseau 10. L'assise de chemin 30 présente un profil en c et est formée par une base 30 b et une paire de brides 30 a faisant saillie perpendiculairement à partir des côtés opposés de la base 30 b Au niveau du côté interne de chaque bride 30 a, une gorge de roulement de billes 34 s'étend linéairement et parallèlement par rapport au sens de déplacement de la courroie 24 pour supporter des billes 32 dans le carter de roulement 6, comme il sera décrit par la suite. Comme représenté sur la figure 4, la gorge de roulement de billes 34 est formée par deux surfaces de roulement de billes 34 a et 34 b qui se coupent et elle présente un profil en forme d'arc brisé Sur la figure 3, la base 30 b et les brides formant paire 30 a de l'assise de chemin 30 sont formées en une seule pièce Cependant, des éléments présentant des profils en L et dotés des gorges de roulement de billes 34 peuvent être disposés sur la surface supérieure de la base, les gorges de roulement de billes 34 étant orientées vers l'intérieur. Des supports 4 a et 4 b sont assujettis aux extrémités opposées de l'assise de chemin 30 pour supporter les galets 12 et 14, respectivement Sur la figure, le galet 12 est un galet de renvoi et il est supporté à rotation par un arbre 16 monté dans le support 4 a. Le galet 14 est un galet d'entraînement, au-dessus duquel un moteur électrique 20, par exemple un moteur pas à pas, est disposé et est assujetti au support 4 b à l'aide de boulons 18 Le galet 14 est fixé à un arbre rotatif 22 du moteur électrique 20 La courroie 24 est maintenue autour des galets 12 et 14 Les galets 12 et 14 sont munis, au niveau de leurs surfaces internes, d'une multiplicité de dents 26 qui s'engagent avec des dents 26 prévues au niveau de gorges d'engagement 28 des galets 12 et 14 pour permettre d'assurer une commande de déplacement précise, sans glissement Si une commande de déplacement précise n'est pas requise, les dents 26 de la courroie 24 et les gorges d'engagement 28 des galets 12 et 14 peuvent être supprimées. Le galet 12 et la courroie 24 sont recouverts à partir du côté supérieur par un couvercle 36 présentant un profil en C afin que le galet 12 et la courroie 24 ne soient pas exposés à l'environnement externe et qu'aucun article ou élément (non représenté) se trouvant sur l'élément formant table 8 ne tombe dans l'assise de chemin Le couvercle 36 est assujetti au niveau de ses extrémités opposées aux supports 4 a et 4 b. On va maintenant décrire un coulisseau auquel est imparti un mouvement alternatif à l'intérieur de l'assise de chemin 30 par la courroie 24 Comme représenté sur les figures 2 et 3, ce coulisseau se compose du carter de roulement 6 et de l'élément formant table 8. L'élément formant table 8 est situé au-dessus de l'assise de chemin 30 et du carter de roulement 6 L'élément formant table 8 présente une forme sensiblement rectangulaire, vue de dessus, et a une section transversale rectangulaire creuse évidée au niveau d'une partie supérieure, comme représenté sur la figure 3 L'élément formant table 8 peut être fabriqué à partir d'une tôle par formage à la presse Une partie creuse de l'élément formant table 8 forme un espace à travers lequel passent la courroie 24, maintenue autour des galets 12 et 14, et le couvercle 36 L'élément formant table 8, entourant la courroie 24 et le couvercle 36, exécute un mouvement alternatif Un élément formant bloc de fixation allongé 38 est fixé sur la partie de fond de l'élément formant table 8 au moyen de boulons 40 Un bloc d'attache 42 s'engage avec l'élément formant bloc de fixation 38 au moyen de boulons 44 Une partie de la courroie 24 est pincée entre l'élément formant bloc de fixation 38 et le bloc d'attache 42, et est ainsi assujettie à l'élément formant table 8. Sur la figure 3, bien que le couvercle 36 se situe dans la partie creuse de l'élément foormanttable 8, il peut également se situer à l'extérieur de l'élément formant table 8 de manière à recouvrir l'ouverture de ce dernier. L'élément formant table 8 est assujetti dans une position au-dessus du carter de roulement 6 à l'aide de techniques appropriées telles que le soudage. Le carter de roulement 6 est formé par une paire de plaques supérieure et inférieure 6 a, dont chacune est dotée d'une paire de gorges s'étendant de façon annulaire et formant les moitiés supérieure et inférieure d'une paire de chemins de billes sans fin 46 Chaque chemin 46 est formé par une région à billes sous charge linéaire 6 b, une région à billes à vide 6 c ainsi que par des régions de retour (non représentées) les reliant. Chaque plaque 6 a est réalisée par le formage à la presse d'une tôle en acier mince, par exemple Le carter de roulement 6 est un assemblage de plaques formant paire 6 a situées en regard l'une de l'autre et unies à l'aide de techniques appropriées, telles que le soudage par points ou par rivetage dans le mode de réalisation illustré La résistance à l'usure du carter de roulement 6 est augmentée par trempe superficielle, par exemple par nitruration. Le carter de roulement 6 est doté, au niveau de ses parois latérales opposées définissant les régions à billes sous charge linéaires 6 b, de fenêtres ou évidements 48 Les billes 32 situées dans les régions à billes sous charge linéaires 6 b font saillie partiellement vers l'extérieur à travers les évidements 48 Les billes 32 faisant saillie à partir des chemins de billes sans fin vers l'extérieur du carter de roulement 6 s'adaptent à rotation dans les gorges de roulement de billes 34 dans l'assise de chemin 30 comme décrit ci-dessus Etant donné que les gorges de roulement de billes 34 présentent les profils en forme d'arc brisé définis par les surfaces de roulement de billes 34 a et 34 b, comme décrit ci-dessus, chaque bille 32 faisant saillie à travers l'évidement 48 se trouve au contact de la surface de la gorge de roulement de billes 34 en deux points, comme représenté sur la figure 4 Par conséquent, par comparaison avec le dispositif de l'art antérieur dans lequel chaque bille se trouve au contact de la surface de la gorge de roulement de billes en un seul point, le mode de réalisation illustré est à même d'accroître la stabilité de mouvement par rapport à l'application d'un moment. Selon la construction décrite ci-dessus, étant donné que le carter de roulement 6 est libre d'effectuer un mouvement alternatif dans l'assise de chemin grâce au roulement des billes 32, la courroie 24 assujettie à l'élément formant table 8 peut être entraînée en rotation sur une distance prédéterminée par le moteur électrique 20 pour appliquer au coulisseau 10 un mouvement alternatif d'une course correspondant à la distance de rotation de la courroie 24. De plus, comme représenté sur les figures 2 et 5, aux extrémités opposées de chaque évidement 48 prévu dans la région à billes sous charge du carter de roulement 6, sont prévues des langues 50 s'étendant dans des espaces compris entre les billes 32, situées aux positions les plus extrêmes de l'évidement 48 et une partie centrale de la gorge de roulement de billes 34 ayant un profil en arc brisé. Les langues 50 servent à permettre l'entrée sans à-coups des billes sous charge 32, qui sont entraînées par le déplacement du carter de roulement 6, dans la région à vide du chemin sans fin 46 Etant donné que les billes sont cueillies sans à-coups par les langues 50 prévues aux extrémités opposées des évidements pour les faire passer des régions sous charge aux régions à vide, il est possible de réduire les bruits qui peuvent être occasionnés par des collisions entre billes. Dans le mode de réalisation ci-dessus, la courroie 24 est disposée au niveau de la partie creuse de l'élément formant table 8. Cependant, comme le montre la figure 6, la courroie 24 peut être disposée également en dessous du coulisseau 10 formé par le carter de roulement 6 et l'élément formant table 8, et elle peut être logée dans l'assise de chemin 30. REVENDICATIONS 1 Dispositif à mouvement alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend: une assise de chemin ( 30) ayant une base ( 30 b) et une paire de brides ( 30 a), qui font saillie perpendiculairement à partir de ladite base, un espace prédéterminé étant ménagé entre elles et chacune étant dotée, au niveau de la surface interne, d'une gorge de roulement de billes ( 34) s'étendant dans un sens de mouvement alternatif; un carter de roulement ( 6) formé par une paire de plaques supérieure et inférieure ( 6 a) dotées de gorges annulaires et reliées ensemble, lesdites plaques reliées formant une paire de chemins de billes sans fin 46, dont chacun se compose d'une région à billes sous charge linéaire ( 6 b), d'une région à billes à vide ( 6 c) et de régions de retour les reliant; un grand nombre de billes ( 32) qui circulent le long desdits chemins de billes sans fin ( 46) dans ledit carter de roulement ( 6), lesdites régions à billes sous charge étant munies d'évidements ( 48) à travers lesquels lesdites billes font partiellement saillie et s'adaptent à rotation dans lesdites gorges de roulement de billes de ladite assise de chemin pour supporter à coulissement ledit carter de roulement par rapport à ladite assise de chemin; un élément formant table ( 8) fixé sur une partie supérieure dudit carter de roulement pour coopérer avec ce dernier afin de former un coulisseau ( 10); et un moyen d'entraînement chemin ( 30). 2 Dispositif à mouvement alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement ( 24) est une courroie. 3 Dispositif à mouvement alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites gorges de roulement de billes de il l'assise de chemin est définie par deux surfaces de roulement de billes ( 34 a, 34 b) qui se coupent, et présente un profil en forme d'arc brisé. 4 Dispositif à mouvement alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit carter de roulement est muni, aux extrémités opposées desdits évidements formés dans les régions à billes sous charge, de langues ( 50) s'étendant dans des espaces compris entre lesdites billes et des parties centrales desdites gorges de roulement de billes, respectivement.