Brevet FR2777217A1 — publié le 19991015

La présente invention concerne un dispositif de marquage. Dans le cadre de l'invention, le terme générique de dispositif de marquage désigne tout dispositif permettant de réaliser un motif sur la surface d'une pièce, que ce soit par impression, déformation ou enlèvement de matière au niveau de cette surface. De manière connue, un dispositif de marquage comprend une ossature supportant un mécanisme d'entraînement d'un outil de marquage, qui peut être un stylet pneumatique ou une tête de gravure. De manière habituelle, un tel mécanisme d'entraînement comporte un élément fixe par rapport à l'ossature, pourvu de rebords sur lesquels sont disposées deux barres de guidage. Un premier chariot est monté à coulissement sur celles-ci et se trouve lui-même muni de deux barres supplémentaires, perpen- diculaires au premier couple de barres et qui sont destinées à la réception d'un second chariot auquel est assujetti l'outil de marquage. Grâce à l'utilisation de ce système dit "à chariots croisés", l'outil de marquage est propre à se déplacer selon deux directions perpendiculaires entre elles, par rapport à l'élément fixe. Un tel dispositif de marquage présente cependant certains inconvénients. En effet, le nombre élevé de ses éléments constitutifs implique l'existence de jeux fonctionnels impor- tants. De plus, la rigidité de ces éléments constitutifs est relativement faible, du fait de leur légèreté, de sorte qu'ils sont parfois soumis, en service, à certaines déformations. Enfin, un tel dispositif de marquage fait parfois appel à des courroies crantées d'entraînement des chariots, induisant un phénomène de déformation élastique. L'ensemble de ces caracté- ristiques confère donc un manque de précision certain au positionnement de l'outil de marquage ainsi réalisé. De plus, les différents éléments constitutifs du disposi- tif de marquage sont soumis à des frottements importants, de sorte que le rendement mécanique de ce dispositif n'est pas optimal. Afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus, l'invention se propose de réaliser un dispositif de marquage qui, tout en possédant une légèreté suffisante, garantisse un positionnement précis de l'outil de marquage et soit soumis, en service, à de faibles frottements. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de marquage comprenant une ossature et un mécanisme d'entraînement d'un outil de marquage par rapport à l'ossature, ledit méca- nisme d'entraînement comportant un élément fixe par rapport à ladite ossature, un élément mobile solidaire dudit outil de marquage et des moyens de déplacement dudit élément mobile par rapport audit élément fixe selon deux directions perpendiculai- res entre elles, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comprennent un premier élément de moteur linéaire apte à déplacer ledit élément mobile selon une première direction et un second élément de moteur linéaire apte à déplacer ledit élément mobile selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - lesdits premier et second éléments de moteur linéaire sont assemblés l'un à l'autre, de manière à former un unique moteur linéaire déplaçable selon deux directions perpendi- culaires entre elles; - l'outil de marquage est directement fixé, notamment par vissage, sur l'élément mobile; - l'élément fixe est pourvu, à l'un de ses angles, d'une cornière de positionnement à l'origine dudit élément mobile; - l'outil de marquage est fixé sur un bras solidaire de l'élément mobile; - l'élément fixe et l'élément mobile sont disposés dans un boîtier, ledit bras solidaire de l'élément mobile faisant saillie hors du boîtier en étant libre de coulisser selon sa direction principale par rapport à un élément de support disposé dans une ouverture pratiquée dans une face latérale du boîtier, ledit élément de support étant propre à se déplacer transversalement par rapport à la direction principale du bras le long d'un pourtour de ladite ouverture, des moyens étant prévus pour maintenir l'étanchéité du boîtier lors du déplace- ment dudit élément de support; - les moyens d'étanchéité comprennent une boucle fermée s'étendant à la périphérie des parois latérales du boîtier, ladite boucle étant pourvue d'une ouverture de passage dudit bras et étant propre à se déplacer le long desdites parois latérales du boîtier; - les moyens d'étanchéité comprennent deux soufflets disposés, au sein de l'ouverture de la face latérale du boîtier, de part et d'autre de l'élément de support. L'invention va être décrite ci-dessous, en référence aux dessins annexés donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de marquage conforme à un premier mode de réalisation de l'inven- tion; - la figure 2 est une vue en perspective du mécanisme d'entraînement de l'outil de marquage du dispositif de marquage représenté à la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un chariot mobile du mécanisme d'entraînement représenté à la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV- IV à la figure 3; - la figure 5 est une vue en perspective illustrant le mécanisme d'entraînement d'un dispositif de marquage conforme à un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue en coupe, selon la direction principale du bras du mécanisme d'entraînement représenté à la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe selon ligne VII-VII à la figure 6; et - les figures 8 et 9 sont des vues en coupe, analogues à la figure 7, illustrant des troisième et quatrième variantes de réalisation de l'invention. Le dispositif de marquage représenté à la figure 1, désigné dans son ensemble par la référence 2, comporte une embase 4 de réception d'une pièce à marquer 6. Une potence 8 s'étend à partir de l'embase 4, à distance de la zone de réception de la pièce à marquer 6, et comprend une colonne verticale 8A sur laquelle peut être solidarisée une barre horizontale 8B, dont la hauteur peut être réglée par tout moyen approprié. L'extrémité de la barre 8B, opposée au poteau 8A, est assujettie, par exemple par vissage, à un mécanisme d'entraîne- ment 10 d'un outil de marquage 12. Ce dernier est, dans l'exemple représenté, un stylet pneumatique mais l'invention trouve également son application à d'autres outils, tels que, par exemple, un stylet électromagnétique ou une fraise de gravure ou un instrument déposant de l'encre. Ce mécanisme d'entraînement 10 comporte un élément fixe 14, de forme globalement parallélépipédique. Un élément mobile 16, qui est lui aussi globablement parallélépipédique, est susceptible de se déplacer, selon deux directions perpendicu- laires entre elles, au voisinage de la face inférieure 14A de l'élément fixe 14, à savoir celle opposée à la barre 8B. Comme le montrent plus précisément les figures 3 et 4, le déplacement de l'élément mobile 16 par rapport à l'élément fixe 14 est réalisé en tirant parti du phénomène d'induction. A cet effet, l'élément fixe 14 inducteur, formant stator, et l'élé- ment mobile 16 induit, formant chariot, sont tels que ceux commercialisés, par exemple, par la société 3D Automation sous la dénomination Planar/Drive et forment un moteur linéaire plan. L'induit 16 est réalisé sous forme de quatre modules individuels 18, 20, 22 et 24, dont chacun comprend une bobine 18A, 20A, 22A, 24A et son noyau magnétique associé 18B, 20B, 22B, 24B, tous deux noyés dans de la résine. Les directions principales des bobines opposées, à savoir d'une part celles 18A et 22A, et d'autre part celles 20A et 24A, sont parallèles entre elles. Les surfaces en regard, réalisées en fer doux, de l'élément fixe 14 et des noyaux magnétiques 18B, 20B, 22B, 24B sont pourvues de dents respectives non représentées, destinées à s'aligner mutuellement lors du passage du courant dans la bobine. En faisant varier les caractéristiques du courant dans les bobines 18A et 22A, il est possible de déplacer le chariot 16 induit dans une première direction matérialisée par la flèche F. Ce chariot est susceptible de se déplacer suivant une direction perpendiculaire, matérialisée par la flèche F', par passage sélectif du courant dans les bobines 20A et 24A. Les modules d'une part 18 et 22, d'autre part 20 et 24, forment des premier et second éléments de moteur linéaire permettant de déplacer le chariot selon des première et seconde directions perpendiculaires entre elles. Chaque module 18, 20, 22, 24 est le siège d'un aimant permanent, de sorte que le chariot 16 est en permanence attiré par la surface ferrique de l'élément fixe 14 formant stator. Les courants de ces bobines sont fournis de manière connue par des cartes électroniques d'alimentation de moteur pas-à-pas à deux phases. Un passage d'air 25 est en outre ménagé dans le corps du chariot 16. Ce passage d'air est alimenté au moyen d'un tuyau 26, représenté aux figures 1 et 2 et permet la formation, en service, d'un coussin d'air entre les faces planes en regard 14A, 16A de l'élément fixe 14 et du chariot 16. L'alimentation électrique des bobines est assurée, de manière connue, par une ligne 27. Le stylet 12 est fixé au chariot 16 par exemple par collage. On peut aussi prévoir de disposer, dans la résine d'un des modules du chariot, une plaque métallique à laquelle le stylet est assujetti par vissage. L'alimentation du stylet pneumatique 12 est prévue par un tuyau 28, de manière connue. En faisant en particulier réfé- rence à la figure 2, une cornière d'extrémité 30 est fixée au niveau de l'un des angles de l'élément fixe 14. Chacune des ailes de cette cornière 30 reçoit un capteur 32, de sorte que cette cornière assure un positionnement précis du chariot 16. Cette cornière constitue ainsi une origine des coordonnées pour le chariot 16. Cette origine est atteinte à la mise en service du dispositif de marquage, par un mouvement automatique en direction de l'angle, mouvement qui est interrompu dès l'ac- tionnement des capteurs 32. Un second mode de réalisation de l'invention est repré- senté aux figures 5 à 7, dans lesquelles les éléments identi- ques à ceux des figures 1 à 4 sont désignés par les mêmes numéros de référence augmentés de 100. L'élément fixe 114 et le chariot 116 sont disposés à l'intérieur d'un boîtier 134 parallélépipédique, solidaire d'une potence non représentée, analogue à celle 8 des figures précédentes. Le boîtier 134, qui est globalement fermé, est percé d'une ouverture 135 au niveau de l'une 136 de ses faces latérales. Comme le montre en particulier la figure 6, les parois du boîtier 134 en regard, constituant les pourtours supérieur et inférieur de l'ouverture 135, sont pourvues chacune d'un rail longitudinal 138 en forme de U. Un tablier mobile 140, qui est muni de nervures 142 et dont les dimensions longitudinales sont nettement inférieures à celles des rails 138, est reçu à coulissement dans ces rails 138, par l'intermédiaire des nervures 142. Ce tablier 140 est creusé d'une ouverture médiane 144 de réception d'un bras 146 fixé, à une première extrémité, au chariot 116, et portant, à son autre extrémité, un stylet de marquage 112. Ce bras 146 est creusé d'un logement longitudinal 148 de réception d'un tuyau d'air 128 d'alimentation du stylet. Par ailleurs, le chariot est alimenté en air et en électricité respectivement par un tuyau 126 et une ligne 127. Une bande 150, par exemple métallique, s'étend sur l'ensemble de la périphérie intérieure des faces latérales du boîtier 134. Cette bande, qui forme une boucle fermée, est montée sur quatre rouleaux 152 et se trouve fixée au tablier 140. Elle est en outre percée, sur une partie de sa hauteur, d'une ouverture de passage du bras 146. En service, lorsque l'on déplace le chariot selon la direction principale du bras 146, ce dernier est à même de coulisser au sein des ouvertures respectives ménagées dans le tablier 140 et dans la bande 150, ces deux derniers éléments restant fixes. Lorsque le chariot est déplacé perpendiculaire- ment à la direction principale du bras 146, ce dernier entraîne le coulissement du tablier 140 le long des rails 138, ainsi que le déplacement de la bande 150 autour des rouleaux 152. La bande 150 protège l'élément fixe 114 inducteur et le chariot 116 induit à l'égard des poussières et des salissures extérieu- res. Comme le montre la figure 8, la bande 150 et ses rouleaux 152 de support peuvent être remplacés par deux soufflets 154 montés sur des rails 138 et disposés de part et d'autre du tablier 140 de réception du bras 146. Ces soufflets 154 sont fixés, à chacune de leurs extrémités latérales, respectivement aux parois du boîtier 134 et aux faces latérales du tablier 140. Lors du déplacement du tablier perpendiculairement à la direction principale du bras 146, ces soufflets 154 sont à même de se plier ou de se déplier, de manière à garantir l'étan- chéité globale de l'ensemble du boîtier 134. La figure 9 représente une variante supplémentaire de réalisation de l'invention, dans laquelle une bande métallique 250, formant une boucle fermée, est montée sur des rouleaux 252 disposés dans des décrochements 233 du boîtier 234, ménagés à chaque angle de ce dernier. Cette bande 250 s'étend donc à la périphérie extérieure des faces latérales du boîtier 234 et se trouve à même d'accompagner les mouvements du bras 246, tout en assurant l'étanchéité du boîtier 234. L'invention a été décrite en faisant référence à des premier et second éléments de moteur linéaire assemblés l'un à l'autre. Elle trouve aussi son application à des premier et second éléments de moteur linéaire séparés, disposés à distance l'un de l'autre sur l'élément mobile. L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés. En effet, l'utilisation d'un élément fixe inducteur coopérant avec un élément mobile induit permet de faire appel à un très faible nombre d'éléments constitutifs, ce qui tend à réduire les jeux, en comparaison des dispositifs de marquage de l'art antérieur. De plus, aucun de ces éléments constitutifs n'est susceptible de se déformer en service, ce qui confère un positionnement très précis à l'outil de marquage du dispositif conforme à l'invention. De plus, l'emploi de cet inducteur et cet induit entraîne une réduction notable des frottements, par rapport aux disposi- tifs de marquage de l'art antérieur faisant appel à de nombreux éléments mécaniques. Ceci est permis grâce à l'utilisation d'un coussin d'air interposé entre les faces en regard de l'induc- teur et de l'induit. Le fait de disposer l'outil de marquage sur un bras permet de déporter la zone de marquage hors de la zone d'entraînement de l'élément mobile. Le fait de disposer l'inducteur et l'induit dans une enceinte étanche garantit enfin une protection satisfaisante à l'égard des poussières et des salissures, de l'ensemble du mécanisme d'entraînement de l'outil de marquage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de marquage (2) comprenant une ossature (4, 8) et un mécanisme d'entraînement (10) d'un outil de marquage (12; 112) par rapport à l'ossature, ledit mécanisme d'entraî- nement comportant un élément fixe (14; 114) par rapport à ladite ossature, un élément mobile (16; 116) solidaire dudit outil de marquage (12; 112) et des moyens de déplacement dudit élément mobile par rapport audit élément fixe selon deux directions perpendiculaires entre elles, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comprennent un premier élément de moteur linéaire (18, 22) apte à déplacer ledit élément mobile (16; 116) selon une première direction (F) et un second élément de moteur linéaire (20, 24) apte à déplacer ledit élément mobile selon une seconde direction (F') perpendiculaire à la première direction (F). 2. Dispositif de marquage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier (18, 22) et second (20, 24) éléments de moteur linéaire sont assemblés l'un à l'autre, de manière à former un unique moteur linéaire déplaçable selon deux directions (F, F') perpendiculaires entre elles. 3. Dispositif de marquage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en que l'outil de marquage (12) est directement fixé, notamment par vissage, sur l'élément mobile (16). 4. Dispositif de marquage selon la revendication 3, caractérisé en que l'élément fixe (14) est pourvu, à l'un de ses angles, d'une cornière (30) de positionnement à l'origine dudit élément mobile (16). 5. Dispositif de marquage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'outil de marquage (112) est fixé sur un bras (146) solidaire de l'élément mobile (116). 6. Dispositif de marquage selon la revendication 5, caractérisé en que l'élément fixe (114) et l'élément mobile (116) sont disposés dans un boîtier (134), ledit bras (146) solidaire de l'élément mobile faisant saillie hors du boîtier en étant libre de coulisser selon sa direction principale par rapport à un élément de support (140) disposé dans une ouver- ture (135) pratiquée dans une face latérale du boîtier, ledit élément de support (140) étant propre à se déplacer transversa- lement par rapport à la direction principale du bras (146) le long d'un pourtour de ladite ouverture, des moyens (150; 154; 250) étant prévus pour maintenir l'étanchéité du boîtier (134) lors du déplacement dudit élément de support (140). 7. Dispositif de marquage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent une boucle fermée (150) s'étendant à la périphérie des parois latérales du boîtier (134), ladite boucle étant pourvue d'une ouverture de passage dudit bras (146) et étant propre à se déplacer le long desdites parois latérales du boîtier. 8. Dispositif de marquage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent deux soufflets (154) disposés, au sein de l'ouverture (135) de la face latérale du boîtier (134), de part et d'autre de l'élément de support (140).