Brevet FR2714942A1 — publié le 19950713

"Ensemble de guidage, notamment pour outil de découpe" La présente invention a pour objet un ensemble de guidage comportant au moins une colonne et une bague coaxiales, chacune étant destinée à être solidaire d'un parmi deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre selon un mouvement linéaire de va-etvient répétitif. De tels ensembles de guidage sont notamment utilisés pour des outils de découpe à haute cadence lesquels comportent généralement quatre colonnes de guidage. Ces outils de découpe sont couramment utilisés dans l'industrie mécanique pour la fabrication avec des presses à haute cadence de pièces mécaniques par exemple découpées dans des tôles. Il est connu de guider les ensembles poinçon matrice de découpe avec des ensembles de guidage coulissant soit sur bague lisse soit sur bague à bille. On constate malheureusement avec les solutions connues une usure relativement rapide des colonnes de guidage lesquelles doivent être souvent changées, par exemple au bout de huit cent mille coups de presse ; cette usure des colonnes de guidage provoque évidemment une usure similaire et prématurée des ensembles poinçon matrice ce qui nécessite des arrêts fréquents, notamment pour le réafutage des outils. La présente invention a pour but de proposer un ensemble de guidage de qualité supérieure dont la résistance à l'usure a permis, conformément aux essais effectués, de donner jusqu'à six millions de coups de presse sans usure excessive. Selon la présente invention, un ensemble de guidage du type précédemment défini est particulièrement remarquable en ce qu'il comporte en outre des aiguilles disposées pour rouler entre la colonne et la bague, ces dernières comportant chacune des faces planes de roulement en nombre égal disposées en vis-à-vis les unes des autres à une distance rigoureusement égale au diamètre des aiguilles. Ainsi au lieu de la colonne lisse cylindrique ou de la colonne à bille de l'art antérieur, l'invention propose un guidage par des faces planes pour roulement d'aiguilles, d'où une meilleure répartition de l'effort et donc une usure moindre ; préférentiellement le nombre de faces planes de roulement est égal à quatre, celles-ci étant disposées en carré pour des raisons d'équilibre des efforts. Selon un mode de réalisation préféré, les aiguilles circulent dans des circuits fermés délimités par la bague et par deux éléments racleurs disposés à chaque extrémité de la bague ; ainsi les aiguilles sont bien protégées contre les impuretés et les poussières, elles peuvent même être lubrifiées par l'intérieur. Avantageusement, chaque face plane de la bague comporte un double rebord pour maintenir les aiguilles en place dans la bague, notamment lorsque la colonne est sortie de la bague ; ainsi lors du démontage de l'outil de découpe, les éléments de l'ensemble de guidage ne sont pas dispersés et le remontage est facilité. De préférence, les usinages de la bague, des aiguilles et de la colonne sont prévus pour que ces éléments soient soumis à une précontrainte de compression ; de même il est prévu qu'entre chaque aiguille en acier, il y a une aiguille intercalaire en laiton d'un diamètre plus petit de 6/100 pour éviter l'usure de celles-ci ; ainsi on obtient une excellente qualité de roulement avec absence de frottement d'où il résulte une très bonne résistance à l'usure de l'ensemble de guidage carré à aiguilles. La présente invention sera mieux comprise au vu de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré, mais non limitatif, illustré par les dessins ci-joints parmi lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un ensemble de guidage conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en bout d'une bague de guidage conforme à l'invention et la figure 2A est une vue en coupe de cette même bague selon le plan B-B de la figure 2, - la figure 3 est une vue en bout d'un racleur conforme à l'invention et la figure 3A est une vue en coupe de ce même racleur selon le plan A-A de la figure 3. Sur la figure 1 est représenté un ensemble de guidage 1 conforme à l'invention ; il comporte une colonne de guidage 10, une bague de guidage 40, deux racleurs 20, 20' maintenus en place par des circlips 90, 90', des aiguilles de roulement 30, et des aiguilles intercalaires 31. L'ensemble de guidage 1 est agencé de sorte que la colonne 10 peut coulisser dans la bague 40 selon un mouvement linéaire de va-et-vient répétitif le long de l'axe 50. Sur la figure 2 est représentée la bague 40 vue en bout ; cette même bague 40 est représentée en coupe dans la figure 2A la coupe étant effectuée selon le plan B-B de la figure 2 ; les deux figures se complètent et seront donc décrites simultanément ; la bague de guidage 40, qu'on peut aussi appeler douille, comporte quatre faces planes intérieures 43, 43a, 43b, 43c qui sont des chemins de roulement, et d'appui, pour les aiguilles 30 de la figure 1 ; ces quatre chemins de roulement 43, 43a, 43b, 43c sont ici identiques et un seul sera décrit en détail ; chaque chemin de roulement comporte des rebords 44 pour maintenir en place les aiguilles au cas où la colonne 10 serait sortie de la bague 40 ; chaque chemin de roulement 43, 43a, 43b, 43c est associé à une mortaise 45, 45a, 45b, 45c dimensionnée pour que les aiguilles puissent y rouler ces mortaises 45, 45a, 45b, 45c sont de préférence usinées par électro-érosion ; la bague 40 est fonctionnellement délimitée à chaque extrémité par des faces d'appui 41, 41', des alésages 42, 42' et des gorges 49, 49' ; ces éléments fonctionnels sont clairement destinés à recevoir les éléments racleurs qui vont maintenant être décrits. La figure 3 représente, vue en bout, un élément racleur 20 qui est aussi représenté en coupe, selon le plan A-A de la figure 3, sur la figure 3A cet élément racleur 20 est en pratique une rondelle cylindrique dans laquelle ont été aménagés en creux quatre dégagements 23, 23a, 23b, 23c identiques, chaque dégagement étant sensiblement rectangulaire et dimensionné, avec des arrondis 21, 21' pour permettre le passage des aiguilles de roulement. La face plane 24 de la rondelle, du côté des dégagements 23, 23a, 23b, 23c, est clairement destinée à être montée en appui sur la face 41, 41' de la douille 40 (figures 2 et 2A) et le diamètre extérieur ainsi que l'épaisseur de la rondelle 20 sont dimensionnés pour venir se loger dans les alésages 42, 42' de la bague 40 et y être maintenus en place par les circlips 90, 90' déjà mentionnés. Les dégagements 23, 23a, 23b, 23c peuvent être usinés soit par fraisage soit par moulage. Au vu de la description qui précède, le mode de fonctionnement de l'ensemble de guidage conforme à l'invention apparaît à l'évidence la colonne 10, laquelle comporte évidemment quatre faces planes à disposer en vis-à-vis des quatre chemins de roulement 43, 43a, 43b, 43c de la douille 40, coulisse dans la bague de guidage 40, ou, plus exactement roule sur les aiguilles 30, et les aiguilles intercalaires 31 qui sont disposées entre les faces planes de roulement de la colonne et de la bague ; les quatre faces planes de la colonne, la colonne est donc une colonne carrée, sont bien entendu dimensionnées de telle sorte que la distance entre les faces planes est rigoureusement égale au diamètre des aiguilles ; de préférence on prévoit que les aiguilles soient légèrement précontraintes et, selon des modes d'utilisation préférés, la précontrainte peut être différente selon la cadence de l'outil de découpe pour lequel l'ensemble de guidage est prévu : entre 12 microns et 20 microns pour des cadences maximum de 100 coups/minute, ou bien entre 4 microns et 8 microns pour des cadences maximum de 800 coups/minute. Lorsque la colonne 10 coulisse dans la bague 40, les aiguilles 30 séparées par des aiguilles intercalaires 31 roulent sur les faces planes de roulement et circulent dans les circuits fermés délimités par la bague et les deux éléments racleurs, un des quatre circuits, par exemple, passe par le chemin 43, l'évidement 23, la mortaise 45 et l'autre évidement 23 de l'autre racleur 20' avant de revenir rouler contre la face 43 ; ainsi les aiguilles sont emprisonnées dans un circuit de roulement à conduite forcée. Des essais ont été effectués et des performances tout à fait satisfaisantes ont été constatées en comparaison avec les possibilités de l'art antérieur, par exemple colonne lisse ou à bille avec un outil de découpe poinçon matrice de type connu mais équipé avec quatre ensembles de guidage conformes à l'invention, plus de six millions de coups de presse ont pu être donnés à une cadence de 350 coups par minute sans avoir constaté aucune usure notable ni de l'outillage ni des ensembles de guidage et, en outre, sans aucun arrêt du fait de la maintenance. Pour ces essais, à titre indicatif, on a utilisé de l'acier (100 C6) trempé à l'huile à 8400 et revenu à 1800 dans un bain d'huile pour une dureté de l'ordre de 61 HRC ; du fait que les aiguilles circulent dans des circuits fermés, elles sont complètement protégées contre les impuretés et les poussières, et un graissage par l'intérieur est possible pour ces organes en mouvement. REVENDICATIONS 1) Ensemble de guidage (1) comportant au moins une colonne (10) et une bague (40) coaxiales, chacune étant destinée à être solidaire d'un parmi deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre selon un mouvement linéaire de va-et-vient répétitif, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des aiguilles (30) disposées pour rouler entre la colonne et la bague, ces dernières comportant chacune des faces planes de roulement (43, 43a, 43b, 43c) en nombre égal disposées en vis-à-vis les unes des autres à une distance rigoureusement égale au diamètre des aiguilles (30). 2) Ensemble de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de faces planes de roulement (43, 43a, 43b, 43c) est égal à quatre cellesci étant disposées en carré. 3) Ensemble de guidage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les aiguilles circulent dans des circuits fermés délimités par la bague (40) et par deux éléments racleurs (20, 20') disposés à chaque extrémité de la bague. 4) Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque face plane (43) de la bague comporte un double rebord (44) pour maintenir les aiguilles en place dans la bague, notamment lorsque la colonne est sortie de la bague. 5) Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les usinages de la bague, des aiguilles (30) et de la colonne sont prévus pour que ces éléments soient soumis à une précontrainte de compression. 6) Ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un type d'aiguille (30), d'une part en acier, et un type d'aiguille intercalaire (31), d'autre part en laiton. 7) Application d'un ensemble de guidage selon l'une quelconque des revendications précédentes à un outil de découpe à haute cadence lequel comporte généralement quatre colonnes de guidage.