Brevet FR2692331A1 — publié le 19931217

La présente invention a pour objet un dispositif de came cylindrique permettant de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation rectiligne de course variable On connaît déjà des dispositifs permettant de transformer une rotation en une translation rectiligne au moyen de cames cylindriques, notamment dans le domaine de l'automatisme. Une came de ce type comporte généralement dans sa périphérie une rainure hélicoïdale dans laquelle s'insère un galet ou un pivot solidaire de l'objet à translater, lequel est monté sur des rails parallèles à l'axe de ladite came et se déplace sur lesdits rails dans un sens ou dans un autre, en fonction de la rotation de la came, ledit galet ou pivot prenant appui sur l'un des bords de ladite rainure. Un tel dispositif est notamment utilisé pour déplacer avec précision des objets lourds, ou à inertie importante, d'un point à un autre, qui seront désignés ci-après "point bas" et 'point haut". Les dits points bas et haut sont atteints lorsque le galet se bloque sur des butées situées aux extrémités. de la rainure, et au voisinnage desquelles ladite rainure a une valeur de pas nulle, la forme hélicoïdale n'étant prise que progressivement- de manière à permettre le lancement et 11 arrêt progressifs de la came donc de l'objet. Ainsi le passage du point bas au point haut, et inversement, s'effectue en plusieurs phases, à savoir un point mort, une phase d'accélération, une phase de décélération et enfin un point mort, une phase de vitesse constante pouvant suivre la phase d'accélératioin. Ces dispositifs, s ils donnent entière satisfaction quant à la précision du déplacement, nen présentent pam moins un inconvénient important, à savoir qu'iis ne permettent pas de faire varier la distance entre le point haut et le point bas, d'où la nécessité de changer parfois de came, ce qui est difficile à réaliser. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif de came à géométrie variable, autorisant des déplacements en translation de course variable. Le dispositif de came à géométrie variable objet de la présente invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte deux cylindres identiques montés sur un arbre menant, dont l'un au moins est pivotant et mobile par rapport à l'autre, avec possihilité de blocage, chacun de ces cylindres comportant à sa périphérie une rainure de forme hélicoïdale prolongée- à une de ses extrémités par une portion de pas nul terminée par une butée et débouchant sur une face du cylindre à son autre extrémite, ces deux cylindres étant disposés de manière que leurs faces sur lesquelles débouchent les rainures se trouvent en regard l'une de l'autre, lesdites rainures étant dans le prologement l'une de l'autre lorsque les cylindres sont accolés. La rainure hélicoïdale ménagée à la périphérie de chacun des cylindres du dispositif selon l'invention permet, dans sa portion de pas nul, d'amorcer le déplacement de l'objet à translater, et dans sa portion-hélicoïdale de pas non nul, de lui conférer une accélération pouvant être suivie d'une phase à vitesse constante et/ou d'une phase de décélération. Conformément à l'invention, le déplacement relatif des cylindres l'un par rapport à l'autre est réalisé par pivotement et coulissement au moyen d'un guidage hélicoïdal réalisé sur l'arbre menant, ledit déplacement permettant d'écarter leurs points morts respectifs de la longueur de la course souhaitée pour l'objet à déplacer. Le moyen de guidage hélicoïdal réalise à cet effet sur l'arbre menant peut consister en une rainure hélicoïdale de pas égal à celui correspondant au déplacement à vitesse constante de l'objet, pratiquée à la surface de l'arbre et dans laquelle s'insère un pivot ou un galet solidaire du cylindre-mobile. Conformément à l'invention, le moyen de guidage hélicoïdal permettant le déplacement- à vitesse constante de l'objet à déplacer, peut être réalisé de plusieurs manières. Selon un premier mode de réalisation, à chacun des cylindres est solidarisée' extérieurement, en périphérie, dans le prolongement du bord d'appui de la rainure dudit cylindre, une tôle roulée dont les flancs sont rectifiés en forme hélicoïdale. Les flancs en regard de. ces tôles ne servent qu'au guidage et sont donc d'une résistance suffisante du fait que le déplacement étant réalisé à vitesse constante, les efforts qui y sont appliqués sont minimes. Selon un deuxième mode de réalisation l'objet à déplacer comporte trois galets régulièrement espacés- et alignés selon un axe parallèle au sens de déplacement, et les- cylindres comportent chacun une rainure hélicoïdale secondaire les traversant d'un bord à l'autre. Au point bas le galet central est en butée dans la rainure principale du cylindre denommé ci-après 1,cylindre - bas", les deux autres galets étant dans le vide extérieurement audit cylindre bas. Le déplacement de l'objet est dans un premier temps assuré par le galet central qui assure la prise de vitesse, puis, avant qu'il ne s'échappe de la rainure principale, le galet extrême le plus éloigné du point haut s'engage dans la rainure secondaire du cylindre bas, et l'autre galet extrême, ci-après dénommé "troisième galet", s'engage dans la rainure secondaire du cylindre haut si celui-ci est à une distance le permettant. La rainure secondaire assure ainsi le guidage pendant la phase de vitesse constante, puis est relayée par le troisième galet jusqu 'à ce que le galet central s'inscrive dans la rainure principale du cylindre haut et atteigne le point mort-, les galets extrêmes étant à ce moment positionnés dans le vide extérieurement au cylindre haut. Selon un troisième mode de réalisation, dérivé du deuxième, les rainures secondaires des cylindres haut et bas ne comportent chacune qu'un bord de roulement, le bord d'appui, sur lequel se déplacent alternativement les galets Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente un mode de réalisation non limitatif. Dans le dessin annexé - la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un cylindre diun premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. - la figure 2 représente une vue en développé- du même dispositif, en course maximum. - la figure 3 représente une vue en développé du même dispositif, lorsque la course est d'une longueur intermédiaire. - la figure 4a représente une vue perspective d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, pour une course minimum, l'objet à déplacer étant au point mort. - la figure 4b représente la même vue en fin de phase d'accélération. - la figure 4c représente la même vue en début de phase de décélération. - la figure 4d représente la même vue, l'objet étant au point mort. - la figure 5a représente une vue en plan du même deuxième mode de réalisation, lorsque la course est maximum, en début de phase d'accélération. - la figure 5b représente la même vue en fin de phase d'accélération. - la figure 5c représente la même- vue en phase de vitesse constante. - la figure 5d représente la même vue en début de phase de décélération. - la figure 5e représente la même vue en fin de phase de décélération. - la figure 6 représente une vue schématique en développé d'un troisième mode de réalisation du dispositif de came selon 1 invention, en position de course minimum. - la figure 7 représente la même vue en position de course maximum. Si on se réfère à ces figures on peut voir qu'un dispositif selon l'invention comporte deux cylindres 1 et 2, dont l'un au moins est monté pivotant et coulissant sur un arbre menant 3, le coulissement et le pivotement étant réalisés au moyen d'un dispositif de guidage hélicoïdal connu en soi, non représenté, un moyen de blocage, non représenté, permettant de maintenir les cylindres 1 et 2 sur l'arbre 3. Pour plus de commodité les descriptions qui vont suivre sont celles d'un déplacement dans un seul sens, à savoir du cylindre 1 vers le cylindre 2, c est-à-dire du point bas vers le point haut, étant entendu que le mouvement est réversible. Les cylindres 1 et 2 comportent chacun une rainure hélicoïdale, respectivement 10 et 20, pratiquée dans leur périphérie, dans laquelle s'insère un galet 4 solidaire de l'objet à déplacer La rainure 10 comporte en extrémité une butée il correspondant au point mort bas, de même la rainure 20 comporte une butée 21 correspondant au point mort haut. La rainure hélicoïdale 10 n' est pas de pas constant, ainsi sa portion 12 contigüe à la butée 11 est de pas nul afin de permettre le lancement en rotation de l'arbre 3 et que celui-ci atteigne une vitesse de rotation constante, cette portion 12 étant prolongée d'une portion 13 dont le pas augmente progressivement, correspondant à la phase d'accélération. de l'objet à déplacer jusqu'à ce que celui-ci atteigne une vitesse de déplacement constante, cette portion 13 débouchant dans le vide. De la même manière la rainure hélicoïdale 20 comporte une partie 23 de décélération prolongée- d'une partie 22 de pas nul. Pour faire varier la longueur de la course du point haut au point bas, il suffit d'espacer de la valeur correspondante les cylindres 1 et 2, ceux-ci servant à l'accélération et à la décélération de l'objet à déplacer, seule variant la longueur de course à vitesse constante. Le guidage du galet 4 pendant le déplacement à vitesse constante peut être effectué selon différents modes de réalisation décrits ci-après. Si on se réfère aux figures 1, 2 et 3 on peut voir que les cylindres 1 et 2 comportent chacun, solidarisée par une de ses extrémités, une tôle roulée, respectivement 14 et 24, dont les flancs sont rectifiés en forme hélicoïdale et sont positionnées périphériquement dans le prolongement des rainures, respectivement 10 et 20. Les extrémités libres 15 et 25 des tôles 14 et 24 chevauchent les cylindres, respectivement 2 et 1, dans le prolongement des rainures, respectivement 20 et 10, de manière qu'entre ces tôles 14 et 24 soit ménagé un chemin 40 reliant les rainures 10 et 20 et dans lequel s'insère le galet 4 solidaire de l'objet à translater. La longueur de course maximum qu'autorise un tel dispositif est fonction des dimensions des tôles 14 et 24. Afin de réduire la course il convient de rapprocher les cylindres 1 et 2, les extrémités 15 et 25 des tôles 14 et 24 enveloppant alors plus complètement les cylindres respectivement 2 et 1, le pivotement hélicoïdal du ou des cylindres 1 et 2 au cours de ce rapprochement permettant de maintenir l'écartement du chemin 40. Dans le cas d'une course minimum, les cylindres 1 et 2 sont en contact et les rainures 10 et 20 dans le prolongement l'une de l'autre, les tôles 14 et 24 n'ayant alors aucune utilité. Ce mode de réalisation permet d'effectuer des déplacements en translation de longueurs comprises entre la course minimum et la course maximum, la différence entre ces deux courses correspondant à la longueur de la phase à vitesse constante. Si on se réfère maintenant aux figures 4 et 5 on peut voir que dans un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, les cylindres 1 et 2 comportent chacun une rainure hélicoïdale secondaire, respectivement 16 et 26, de pas égal à celui correspondant à la phase de vitesse constante. De plus l'objet à déplacer comporte deux galets supplémentaires 41 et 42 semblables au galet 4, qui est placé entre eux à égale distance, les trois galets 4, 41 et 42 étant alignés selon l'axe de déplacement. Dans le cas d'une course minimale (figures 4) les cylindres 1 et 2 sont en contact avant la mise en rotation de l'arbre 3 (figure 4a), le galet 4 au point mort bas dans la rainure 10 contre la butée 11, le galet 41 à l'extérieur du cylindre 1, et le galet 42 entre les deux cylindres 1 et 2, deux feuillures 17 et 27 étant pratiquées- à cet effet dans les bords des faces en regard des cylindres 1 et 2. Lors de la mise en rotation de l'arbre 3, alors que le galet 4 se déplace dans la portion- 12 de la rainure 10, le galet 41 se déplace dans le vide et le galet 42 entre les bords des feuillures 17 et 27. Après la phase d'accélération, c'est-à-dire du passage du galet 4 dans la portion 13 de la rainure 10 (figure 4b), celuici sort de cette dernière alors que d'une. part le galet 41 s'insère dans la rainure 16 du cylindre 1 et que d'autre part- le galet 42 s'insère dans la rainure 26 du cylindre 2, assurant ainsi la continuité du guidage jusqu'à ce que le galet 4 s' insère dans la rainure 20 du cylindre 2 (figure 4c). Lors de la phase de décélération, le galet 42 sort de la rainure 26 et le galet 41 se déplace entre les bords des feuillures 17 et 27 des cylindres 1 et 2. Dans le cas d'une course maximum (figures 5), la mise en rotation de l'arbre s'effectue de la même manière que précédemment, puis le guidage hélicoïdal est assuré dans un premier temps par le- galet 41 engagé dans la rainure 16 (figure 5b) relayé dans un deuxième temps par le galet 42 qui s'engage dans la rainure 26 du cylindre 2 (figure 5G) 5c > jusqu a ce que le galet 4 s inscrive dans la rainure 20 du cylindre 2 (figure 5d). Ce mode de réalisation est de fabrication plus aisée que le premier, mais il présente toutefois le désavantage de- ne permettre que la moitié des variations de course entre la course maximum et la course minimum par rapport au premier mode de réalisation. Si on se réfère maintenant aux figures 6 et 7 on peut voir un troisième mode de réalisation du moyen de guidage hélicoïdal lors de la phase de vitesse constante. Ce mode de réalisation est proche de celui qui vient d'être décrit, en ce sens qu'il met également en oeuvre trois galets alignés 41, 4 et 42, par contre les rainures secondaires 16 et 26 ne sont pas conservées en totalité, puisque de chacune d'elles ne subsiste que le bord hélicoïdal, respectivement 18 et 28, le plus proche de la rainure principale, respectivement 10 et 20, l'autre bord étant largement échancré de manière à créer des dégagements, respectivement 19 et 29. Ainsi lors de la phase de vitesse constante, lorsque les cylindres sont à une certaine distance l'un de l'autre (figure 7), le- guidage hélicoïdal est assuré par le roulement du galet 42 sur le bord 28 et du galet 41 sur le bord 18. Dans le cas d'une course minimum (figure 6) lors de la phase de décélération jusqu'au point mort, le galet 41 échappe- du bord 18 et se place dans le dégagement 19. Ce troisième mode de réalisation pallie aux inconvénients du deuxième et permet des translations dont les longueurs sont comprises: entre la course- minimum et la course maximum correspondant au premier mode, c'est-à-dire la course de la phase à vitesse constante. REVENDICATIONS 1) Dispositif de came permettant de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation rectiligne de course variable, du type comportant un cylindre mené en rotation dans lequel est pratiquée une rainure hélicoïdale où s 'inscrit un galet (4) solidaire de l'objet à déplacer en translation d'un point à un autre, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre menant (3) sur lequel sont montés en regard deux cylindres (1, 2) identiques, dont l'un au moins est mobile sur l'arbre (3) avec possibilité de blocage, et dans chacun desquels est pratiquée une rainure hélicoïdales (10, 20) de pas variable, comportant une butée d'extrémité (11, 21), une portion (12, 22) de pas nul puis une portion (13, 23) de prise de courbure jusqu'à atteindre une valeur de pas correspondant à un déplacement à vitesse constante de l'objet à déplacer en liaison avec la vitesse constante de rotation de l'arbre menant (3), le galet (4) étant guidé entre les deux cylindres (1, 2) d'une rainure (10) à l'autre (20) par un moyen de guidage hélicoïdal de pas correspondant à celui de la vitesse constante. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de guidage hélicoïdal de pas correspondant à la vitesse constante consiste en une tôle roulée (14, 24) dont les flancs sont rectifiés en forme hélicoïdale, solidarisée à chacun des cylindres (1, 2) périphériquement dans le prolongement du bord d'appui des rainures (10, 20), et dont l'extrémité libre (15, 25) chevauche l'autre cylindre (2, 1). 3) Dispositif selon la revendication- 1 caractérisé en ce que le dispositif de guidage hélicoïdal de pas correspondant à une vitesse constante consiste d'une part en une rainure hélicoïdale secondaire ménagée dans chacun des cylindres (1, 2), dont le pas correspond à la valeur du pas pour une vitesse constante de déplacement, et d'autre part en deux galets (41,42) supplémentaires, alignes avec le galet (4) parallèlement à l'axe de l'arbre menant (3), à égale distance dudit galet (4). 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le dispositif de guidage hélicoïdal de pas correspondant à une vitesse constante comprend une feuillure (17, 27) ménagée dans les faces en regard des cylindres (1, 2).