Brevet FR2722553A1 — publié le 19960119

La présente invention a pour objet un dispositif à came pour la transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation rectiligne d'amplitude variable, en vue de déplacer une pièce d'un point à un autre. 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 la pièce à déplacer, laquelle est montée sur des rails parallèles à l'axe de ladite came et se déplace sur lesdits rails dans un sens ou dans l'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. Ces dispositifs, s ils donnent entière satisfaction quant à la précision du déplacement, n'en présentent pas moins un inconvénient important, du fait qu'il n'est pas possible de modifier l'amplitude du déplacement autrement qu'en changeant de came, ce qui est difficile à réaliser. La demanderesse a déjà mis au point un dispositif de came à géométrie variable, décrit dans sa demande de brevet 92/07451, essentiellement constitué d'une came réalisée en deux parties montées sur un axe, le rapprochement ou i'éloignement, dans un mouvement hélicoïdal, de ces deux parties permettant d'en faire varier la course. Ce dispositif présente toutefois un inconvénient, celui de nécessiter un parfait usinage de ses parties constitutives afin de ne pas risquer un blocage du système. On connaît également le dispositif décrit dans le document JP-A-D5 063 050, qui utilise l'addition des mouvements de deux cames tambours mobiles longitudinalement sur l'arbre moteur, pour obtenir en sortie un mouvement de translation rectiligne alternatif. Toutefois ce dispositif ne permet pas un réglage de l'amplitude du mouvement de sortie, celle-ci étant fonction des cames utilisées. La présente invention a pour but de proposer un dispositif à came qui remédie à ces inconvénients en permettant la transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement rectiligne d'amplitude variable. Le dispositif objet de la présente invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte d'une part, dans un carter, un axe mené en rotation traversant axialement une ou deux cames-tambour dont la surface cylindrique est creusée d'une piste continue non circonférentielle; d'autre part un galet, solidaire du carter, roulant dans la piste de la ou de l'une des deux cames ; d'autre part encore un galet roulant dans ladite piste ou la piste de l'autre des deux cames, relié à la pièce à déplacer et relié par des moyens de transmission de mouvement à l'autre galet ; et enfin des moyens permettant de réaliser un déplacement angulaire relatif de la ou de l'une au moins desdites cames par rapport à au moins un desdits galets, ainsi que des moyens permettant un mouvement longitudinal relatif -entre au moins l'un desdits galets et la ou lesdites cames. Selon un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le carter est mobile en translation sur un bâti par l'intermédiaire d'une glissière parallèle à l'axe mené, lequel porte deux cames tambours aptes à être déplacées angulairement l'une par rapport à l'autre après déblocage, et l'un des galets est solidarisé fixement audit bâti, l'autre galet étant solidarisé à un coulisseau lui-même mobile en translation sur le carter dans une direction parallèle à celle de la translation du carter sur le bâti, ledit coulisseau portant la pièce à déplacer. Dans ce mode de réalisation la rotation de l'axe a pour effet, d'une part de déplacer le carter du fait du galet solidaire du bâti, et d'autre part de déplacer par rapport au carter le galet solidaire de la pièce à déplacer, le mouvement de celle-ci étant la somme des deux mouvements et la variation d'amplitude du mouvement global étant obtenue en déplaçant angulairement une came par rapport à l'autre. Selon un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, celui-ci comporte deux cames montées sur l'axe mené, celles-ci étant ega également aptes à pouvoir être déplacées angulairement l'une par rapport à l'autre, l'axe et lesdites cames sont contenus dans un carter fixe et les deux galets sont montés sur un bras articulé formé de deux parallélogrammes déformables et auquel est également solidarisée la pièce à déplacer, l'articulation dudit bras étant réalisée de manière que le déplacement de ladite pièce soit proportionnel au déplacement d'un galet par rapport à l'autre, la somme des mouvements des deux galets définissant le mouvement de la pièce à déplacer, et le déplacement angulaire d'une came par rapport à l'autre permettant une variation de l'amplitude du mouvement de ladite pièce. Les rainures pratiquées dans les cames étant continues, le déplacement de la pièce est obtenu par une demirévolution desdites cames, une révolution complète permettant de faire effectuer un aller-retour à la pièce à déplacer, les deux mouvements étant séparés par une phase d'arrêt résultant de la superposition de deux mouvements strictement opposés, cette phase d'arrêt étant plus ou moins importante selon le décalage angulaire d'une came par rapport à l'autre. Selon un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, l'axe mené porte une seule came tambour mobile uniquement en déplacement longitudinal sur ledit axe et les deux galets roulent dans la piste de ladite came, le galet relié à l'objet à déplacer étant solidaire d'un coulisseau mobile en déplacement longitudinal sur le carter, tandis que l'autre galet est solidarisé à au moins une tige longitudinale parallèle à l'axe mené, montée entre deux flasques traversés axialement par ledit axe mené, susceptibles de tourner autour de celui-ci de manière à realiser un déplacement angulaire relatif de la came par rapport audit galet, ce déplacement angulaire permettant la variation en amplitude du mouvement de translation rectiligne. Ce troisième mode de réalisation est semblable aux deux autres quant à son fonctionnement, puisqu'utilisant en combinaison des déplacements rectilignes et angulaire relatifs entre galets et cames. L'avantage qu'il procure par rapport aux précédents est que les réglages, notamment de l'amplitude, peuvent être effectués aisément, sans intervention à l'intérieur du dispositif. Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et oui se rapporte au dessin annexé, lequel en représente quelques modes de réalisation non limitatifs. Dans le dessin annexe - la figure la représente une vue schématique de profil d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention dans une position extrême lors d'une course d'amplitude maximum. - la figure lb représente une vue schématique de profil du même dispositif dans l'autre position extrême lors d'une course d'amplitude maximum. - la figure 2a représente une vue schématique de profil du même dispositif dans une position extrême lors d'une course d'amplitude minimum. - la figure 2b représente une vue schématique de profil du même dispositif dans l'autre position extrême lors d'une course d'amplitude minimum. - la figure 3a représente une vue schématique de profil d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, dans une position extrême lors d'une course d'amplitude maximum. - la figure 3b représente une vue de dessus du même dispositif dans la même position. - la figure 3c représente une vue schématique de profil du même dispositif dans l'autre position extrême lors d'une course d'amplitude maximum. - la figure 3d représente une vue de dessus du même dispositif dans la même position. - la figure 4a représente une vue schématique de profil du même dispositif dans une position extrême lors d'une course d'amplitude minimum. - ia figure 4b représente une vue de dessus du même dispositif dans la même position. - la figure 4c représente une vue schématique de profil du même dispositif dans l'autre position extrême lors d'une course d'amplitude minimum. - la figure 4d représente une vue de dessus du même dispositif dans la même position. - la figure 5 représente une vue en perspective en demi-coupe d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. - ia figure 6a représente une vue schématique de profil du même dispositif dans une position extrême lors d'une course d'amplitude maximum. - la figure 6b représente une vue schématique de profil du même dispositif dans l'autre position extrême lors d'une course d'amplitude maximum. - la figure 7a représente une vue schématique de profil du même dispositif dans une position extrême lors d'une course d'amplitude réduite. - la figure 7b représente une vue schématique de profil du même dispositif dans l'autre position extrême lors d'une course d'amplitude réduite. Si on se réfère à la figure la on peut voir que dans ce premier mode de réalisation le dispositif selon l'invention comporte un carter 1 coulissant sur un bâti 2 par l'intermédiaire d'une glissière 20. Le carter 1 est traversé, parallèlement à son sens de déplacement sur le bâti 2, par un axe 3 portant, intérieurement au carter 1, deux cames-tambour 4 et 5 solidarisés à l'axe 3 par des moyens de solidarisation, non représentés. Les cames 4 et 5 comportent chacune en surface une rainure continue non circonférentielle, respectivement 40 et 50 L'objet à déplacer, non représenté, est fixé sur un coulisseau 10 monté coulissant sur le carter 1 par l'intermédiaire d'une glissière 11 parallèle à la glissière 20, un galet 51 solidaire de ce coulisseau 10 étant engagé dans la rainure 50 de la came 5 Le carter 1 comporte en regard du bâti 2 une ouverture 12 traversée par un galet 41 solidaire du bâti 2 et engagé dans la rainure 40 de la came 4. La rotation de l'axe 3, donc des cames 4 et 5, a pour effet d'une part, du fait de la liaison entre la came 4 et le bâti 2 par l'intermédiaire du galet 41, de déplacer le carter 1 sur le bâti 2, et d'autre part, du fait de la liaison entre la came 5 et le coulisseau 10 par l'intermédiaire du galet 51, de déplacer le coulisseau 10 sur le carter 1, le déplacement du coulisseau 10 par rapport au bâti 2 étant la somme des déplacements du carter 1 sur le bâti 2 et du coulisseau 10 sur le carter 1. Si on se réfère également à la figure lb on peut voir que lors d'une rotation R de l8O, pour une position particulière des cames 4 et 5 sur l'axe 3, à savoir un déplacement angulaire de l'une par rapport à l'autre égal à O", l'amplitude est maximum, une rotation supplémentaire de 1803 de l'axe 3 permettant un retour à la position initiale de la figure la. Si on se réfère maintenant aux figures 2a et 2b on peut voir que pour une position particulière des cames 4 et 5 sur l'axe 3, à savoir un déplacement angulaire de 180 de l'une-par rapport à l'autre, le mouvement du coulisseau 10 sur le carter 1 et celui du carter 1 sur le bâti 2 s'annulent, ce qui a pour conséquence l'immobilité du coulisseau 10 par rapport au bâti 2, en raison notamment du fait que, dans cet exemple précis, les cames 4 et 5 sont identiques, les pentes des rainures 40 et 50 étant les mêmes. On comprendra aisément que différentes positions angulaires des cames 4 et 5 l'une par rapport à l'autre entre les deux positions extrêmes représentées sur les figures 1 et 2 permettent de réaliser des déplacements du coulisseau 10 par rapport au bâti 2 d'amplitudes différentes. Si on se réfère maintenant aux figures 3 on peut voir que dans ce second mode de réalisation le dispositif selon l'invention comporte un carter 1 traversé par un axe 3 mené en rotation, portant intérieurement au carter 1 deux cames-tambours 4 et 5 solidarisées individuellement à l'axe 3, et comportant chacune une rainure continue non circonférentielle, respectivement 40 et 50. Trois coulisseaux 13, 14 et 15 sont montés coulissants sur le carter 1 sur une glissière 16 parallèle à l'axe 3, étant reliés entre eux par un bras articulé 6 formant deux parallélogrammes déformables, de manière que le déplacement du coulisseau 15 par rapport au coulisseau 14 soit proportionnel au déplacement du coulisseau 14 par rapport au coulisseau 13. Le coulisseau 13 comporte un galet 41 engagé dans la rainure 40 de la came 4, de même le coulisseau 14 comporte un galet 51 engagé dans la rainure 50 de la came 5, l'objet à déplacer, non représenté, étant solidarisé au coulisseau 15. Le déplacement du coulisseau 15 sur le carter I est lié d'une part au déplacement du coulisseau 14 par rapport au carter 1 et d'autre part au déplacement des coulisseaux 13 et 14 l'un par rapport à l'autre lors de la rotation de l'axe 3 entraînant les cames 4 et 5, qui entraînent à leur tour en déplacement les galets 41 et 51. Dans l'exemple représenté, les cames 4 et 5 ne sont pas identiques et la came 4 a une amplitude de déplacement deux fois supérieure à celle de la came 5, compensant la démultiplication du bras articulé 6. Dans une variante de réalisation, le galet 51 peut être solidarisé au coulisseau 15 et l'objet à déplacer au coulisseau 14, les cames 4 et 5 étant alors identiques. Sur les figures 3 l'écart angulaire entre les cames 4 et 5 est de 180, le passage de la position des figures 3a et 3b à celle des figures 3c et 3d étant obtenu par une rotation R de 180 de l'axe 3, et l'amplitude du déplacement du coulisseau 15 étant maximum. Si on se réfère maintenant aux figures 4 on peut voir qu'en modifiant angulairement l'une par rapport à l'autre les positions des cames 4 et 5, qui ont dans ce cas un écart angulaire de 0z, le déplacement du coulisseau 13 par rapport au coulisseau 14 entraîne l'immobilité du coulisseau 15, en raison notamment des dimensions du bras articulé et des configurations des cames 4 et 5. Comme pour le premier mode de réalisation, on comprendra aisément que des écarts angulaires compris entre ces deux écarts extrêmes peuvent permettre d'obtenir des amplitudes différentes de déplacement du coulisseau 15, et donc de l'objet à délacer. Il est bien évident que le bras articulé dans ce dispositif peut être de dimensions différentes, et par exemple former des parallélogrammes déformables de dimensions différentes, et que les cames peuvent avoir des géométries différentes. De plus le décalage angulaire d'une came par rapport à l'autre peut être réalisé automatiquement par un système à engrenages, ce qui peut permettre entre autre de déplacer angulairement une came pendant la rotation de l'axe, autorisant ainsi, par exemple, une phase d'arrêt plus longue. Si on se réfère maintenant à la figure 5 on peut voir que dans ce troisième mode de réalisation l'axe mené 3 traverse axialement une came tambour 7 comportant une rainure continue non circonférentielle 70. Cette came 7 peut se déplacer longitudinalement par coulissement sur l'axe mené qui comporte à cet effet des cannelures longitudinales en relief 73 coopérant avec des encoches 74 pratiquées dans l'orifice axial 75 de la came 7. Une tige longitudinale 71, parallèle à l'axe mené 3 est solidarisée par ses extrémités à deux flasques 72 traversés par l'axe mené 3 et aptes à tourner autour de celui ci. Un galet 41, solidarisé à la tige 71 par l'intermédiaire d'un support 76, est engagé dans la rainure 70 de la came 7. Un deuxième galet 51 est également engagé dans la rainure 70, et il est solidarisé à un coulisseau 10 apte à se déplacer longitudinalement sur ie carter 1, parallèlement à l'axe mené 3, par l'intermédiaire d'une glissière Il. Si on se réfère maintenant aux figures 6 on peut voir que la rotation de l'axe mené 3 a pour effet le déplacement longitudinal de la came 7 qui entraîne en déplacement le galet 51. Les positions particulières des galets 41 et 51, dont les axes sont parallèles, conduisent à une amplitude maximum du déplacement du galet 51. Sur les figures 7 les axes des galets 41 et 51 sont dans des plans perpendiculaires, cette configuration étant obtenue en déplaçant le galet 41, solidaire de la tige 71, non visible sur ces figures, par une rotation de 90" des flasques 72 par rapport à leur position précédente. Le déplacement rectiligne obtenu en sortie dans cette configuration est d'une amplitude inférieure à celle obtenue dans la configuration précédente, la réduction d'amplitude étant exactement de moitié pour une rotation de 90". L'amplitude minimum, correspondant à un déplacement rectiligne nul, serait obtenue par une superposition des deux galets 41 et 51, configuration théorique qui n'est pas réalisable techniquement, mais dont il est possible de s'approcher. L'amplitude peut ainsi prendre toutes les valeurs entre un maximum et un minimum proche de zéro, en fonction de l'écart angulaire entre les galets 41 et 51. Le galet 41 peut en outre être déplacé longitudinalement sur la tige 71, en vue de définir précisément la position de départ et donc la position d'arrivée du mouvement de translation rectiligne. il est à noter par ailleurs qu'il est préférable que la tige 71 soit doublée d'une seconde tige afin d'éviter un pivotement du support 76 du galet 41. Le déplacement du galet 41 peut être réalisé par un système vis-écrou, le support 76 du galet 41 etant taraudé et la tige 71, ou au moins i'une des deux tiges dans le cas d'une tige double, étant filetée et menée en rotation par un moteur pas à pas. La rotation des flasques 72 pouvant également être commandée par un système roue et vis sans fin mené en rotation par un moteur pas à pas, ou autre moteur acceptant une commande numérique, les réglages des positions extrêmes du déplacement en translation rectiligne de sortie sont réalisables facilement et rapidement. REVENDICATIONS 1) Dispositif à cames pour la transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation rectiligne d'amplitude variable, en vue de déplacer une pièce d'un point à un autre, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison - d'une part, dans un carter (1), un axe (3) mené en rotation traversant axialement une ou deux cames-tambour (7, 4, 5) dont la surface cylindrique est creusee d'une piste continue non circonférentielle (40, 50, 70); - d'autre oart un galet (41), solidaire du carter (1), roulant dans la piste (40, 70) de la came (7) ou de l'une des deux cames (4, 5); - d'autre part encore un galet (51) roulant dans ladite piste (70) ou la piste (50) de l'autre des deux cames (4, 5), relié à la pièce à déplacer et relié par des moyens de transmission de mouvement à l'autre galet (41); - et enfin des moyens permettant de réaliser un déplacement angulaire relatif de la ou de l'une au moins desdites cames (4, 5, 7) par rapport à au moins un desdits galets (41, 51), ainsi que des moyens permettant un mouvement longitudinal relatif entre au moins l'un desdits galets (41, 51) et la ou lesdites cames (4, 5, 7). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carter (1) est monté coulissant, par l'intermédiaire d'une glissière (20) parallèle à l'axe mené (3), sur un bâti (2) auquel est solidarisé un galet (41), la pièce à déplacer étant solidarisée à l'autre galet (51). 3) Dispositif selon la revendication l caractérise en ce que le carter (l) est fixe et en ce que les deux galets (41, 51) sont montés sur un bras articulé (6) formant deux parallélogrammes déformables et auquel est également solidarisée la pièce à déplacer. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le carter (1) comporte trois coulisseaux (13, 14, 15) montés sur une glissière (16) parallèle à l'axe (3), et reliés par le bras articulé (6), deux desdits coulisseaux (13, 14) étant solidarisés chacun à un des galets (41, 51) et le troisième (15) à la pièce à déplacer. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les décalages angulaires des cames (4, 5) sont réalisés automatiquement par un système à engrenages. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe mené (3) porte une came tambour (7) mobile uniquement en déplacement longitudinal sur ledit axe (3) par l'intermédiaire de moyens de guidage (74, 75), et en ce que les deux galets (41, 51) roulent dans la piste (70) de ladite came (7), le galet (51) relié à l'objet à déplacer étant solidaire d'un coulisseau (10) mobile en déplacement longitudinal sur le carter (1), tandis que l'autre galet (41) est solidarisé à au moins une tige (71) longitudinale parallèle à l'axe mené (3), montée entre deux flasques (72) traversés axialement par ledit axe mené (3), susceptibles de tourner autour de celui-ci de manière à réaliser un déplacement angulaire dudit galet (41) par rapport à la came (7). 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le galet (41) solidaire du carter (1) peut être déplacé longitudinalement sur la tige (71). 8) Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le déplacement longitudinal du galet (41) est commandé par un système de vis-écrou, le support (76) dudit galet (41) étant taraudé et au moins l'une des tiges (71) étant filetee et menée en rotation par un moteur pas à pas. 9) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le déplacement angulaire des flasques (72) est commandé par un système roue et vis sans fin mené en rotation par un moteur pas à pas. 10) Dispositif selon la revendication 8 ou la revendication 9 caracterisé en ce que les moteurs pas à pas sont remplacés par d'autres moteurs acceptant une commande numérique.