Brevet FR2820068A1 — publié le 20020802

La présente invention concerne le domaine technique des moyens de déplacement ou de manutention de pièces au sens général, se présentant sous la forme de modules linéaires de transfert, de manutention ou de déplacement, utilisés seuls ou agencés entre eux en fonction de leur application. L'objet de l'invention trouve des applications particulièrement avantageuses, mais non limitatives, dans le domaine des machines, machines-outils, centres d'usinage à commande numérique, robots industriels, manipulateurs, appareils de mesure, dispositifs d'amenée automatique de pièces, etc.. Dans l'état de la technique, il est connu différentes variantes de réalisation de tels modules linéaires de déplacement. D'une manière classique, chaque module linéaire de déplacement se présente sous la forme d'un corps profilé allongé, de forme générale parallélépipèdique, réalisé par exemple en aluminium rigide et obtenu par une filière. Un tel corps profilé présente ainsi une paroi de fond reliée, par des parois latérales, à une paroi de dessus présentant au moins une fente longitudinale autorisant le déplacement d'un traînard, sur lequel sont destinés à être fixés diverses pièces ou outillages, en fonction de l'application d'un tel module. Le corps profilé est muni, intérieurement, de moyens de guidage assurant le déplacement en translation du traînard. Ces moyens de guidage sont constitués, par exemple, par un ou plusieurs rails, fixés sur la paroi de fond du corps profilé. Chaque rail assure le guidage en translation d'un chariot faisant partie du traînard. L'entraînement en translation du traînard est assuré par un organe moteur, tel qu'un moteur électrique, fixé à l'extérieur du corps profilé. Cet organe moteur est relié cinématiquement au traînard par l'intermédiaire d'une transmission, par exemple du type à courroie. Une telle transmission est réalisée par une courroie fixée, à ses deux extrémités sur le traînard et montée entre deux tambours ou galets de renvoi montés à l'intérieur du corps profilé, à chacune de ses extrémités. L'un des tambours de renvoi est calé en rotation avec le moteur électrique. Selon une variante de réalisation, chaque courroie de transmission est montée pour obturer la fente autorisant le déplacement du traînard, de manière à assurer une protection du module linéaire et, notamment, des divers mécanismes montés à l'intérieur du module. Il est à noter que le corps profilé d'un tel module linéaire de guidage est de conception et de fabrication simples, tout en présentant une bonne inertie, compte tenu des contraintes d'utilisation du module. Toutefois, il doit être considéré qu'un tel module présente un encombrement non négligeable, en raison notamment de la présence de l'organe moteur s'étendant en saillie par rapport au corps profilé, ce qui limite les possibilités d'assemblage des modules linéaires entre eux et, également, son intégration aux machines auxquelles un tel module est destiné. Par ailleurs, il apparaît le besoin de connaître, de manière précise, la position du traînard au cours de ses différents mouvements de va et vient, tout en n'augmentant pas l'encombrement d'un tel module linéaire. L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés cidessus, en proposant un module linéaire de guidage d'un traînard, conçu pour présenter une bonne inertie et un encombrement limité, tout en permettant de disposer d'une information précise sur la position du traînard. Pour atteindre un tel objectif, le module conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte : 'un organe moteur monté à l'intérieur du corps profilé et apte à déplacer en translation le traînard, et au moins un système de transformation du mouvement de translation du traînard en un mouvement de rotation disponible sur un arbre mené de sortie s'étendant à l'extérieur du corps profilé et destiné à entraîner en rotation un dispositif mené. Un autre objet de l'invention est de proposer un module linéaire de guidage d'un traînard, conçu pour disposer d'une information précise sur la position du traînard, tout en assurant une fonction d'étanchéité du module et, notamment, des divers mécanismes montés à l'intérieur d'un tel module. Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un module linéaire caractérisé en ce que le système de transformation du mouvement de translation du traînard en un mouvement de rotation est réalisé par une courroie fixée à ses deux extrémités sur le traînard, en s'étendant en relation de chaque fente longitudinale présentée par le corps profilé et entraînant en rotation deux ensembles de guidage en rotation pour la courroie, montés à chaque extrémité du corps profilé, au moins un des ensembles de guidage en rotation pour la courroie entraînant en rotation l'arbre mené de sortie destiné à entraîner en rotation un dispositif mené. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en perspective montrant un exemple de réalisation d'un module linéaire de guidage conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe transversale prise sensiblement selon les lignes II-II de lafîg. 1. Les fig. 3 et 4 sont deux vues en coupe longitudinale prises respectivement selon les lignes 111-111 et IV-IV de la fig. 2. Les fig. 5 et 6 sont des vues en coupe transversale prises, respectivement, selon les lignes V-V et VI-VI de la fig. 4 et illustrant différentes caractéristiques de l'objet de l'invention. Les fig. 1 à 4 illustrent un exemple de réalisation d'un module linéaire 1 de guidage en translation pour un traînard 2. Dans l'exemple illustré, le traînard 2 présente une platine 3 destinée à recevoir divers outillages ou pièces, en fonction de l'application envisagée pour un tel module de guidage. De manière classique, le module linéaire 1 selon l'invention est constitué par un corps profilé 4, allongé, présentant une forme générale parallélépipèdique. Ce corps profilé 4 est réalisé, par exemple, en aluminium rigide et obtenu par une filière. Le corps profilé 4 présente une paroi de fond 5, reliée, par deux parois latérales 6 et 7, à une paroi de dessus 8 dans laquelle est aménagée une ouverture 10 s'étendant sensiblement d'une extrémité à l'autre du corps profilé 4 pour autoriser le déplacement longitudinal du traînard 2 sur la majeure partie de la longueur du module linéaire 1. Comme cela apparaîtra plus précisément dans la suite de la description, le corps profilé 4 délimite ainsi, intérieurement, au moins dans sa partie médiane et sur la majeure partie de sa longueur, un espace libre 11. De manière classique, la paroi de fond 5 et les parois latérales 6 et 7 comportent, extérieurement, des échancrures profilées 12 autorisant le montage de moyens de bridage et de fixation sur un autre module ou sur tout autre châssis au sens général. Le module linéaire 1 selon l'invention comporte, également, des moyens de guidage 14 assurant le déplacement en translation du traînard 2 selon la direction longitudinale du module. Ces moyens de guidage 14 sont constitués, par exemple, par au moins un et, dans l'exemple illustré, deux rails 14 fixés sur la face interne de la paroi de fond 5. Dans l'exemple illustré, les rails 14 sont montés à proximité et parallèlement aux parois latérales 6 et 7 en s'étendant sur la majeure longueur du module 1. Chaque rail 14 est destiné à assurer le guidage en translation d'au moins un et, dans l'exemple illustré, de deux chariots 15 faisant parie du traînard 2 et fixés à un support 16 présentant une partie rétrécie 17 s'étendant en saillie par rapport à la paroi de dessus 8 du corps profilé 4. Les parties rétrécies 17 des supports 16 sont reliées entre elles à l'extérieur du corps 4 par la platine d'adaptation 3. Le traînard 2 est ainsi guidé en translation sur la majeure partie de la longueur du module 1. Selon une autre caractéristique avantageuse de réalisation de l'invention, le module linéaire 1 comporte un organe moteur 20, monté à l'intérieur du corps profilé 4 et apte à déplacer en translation le traînard 2. Selon une caractéristique préférée de réalisation, illustrée sur les dessins, l'organe moteur 20 est un moteur électrique linéaire comportant une voie d'aimants statiques 21 fixés sur la face interne de la paroi de fond 5, sensiblement dans la partie centrale du corps profilé 4. De préférence, la paroi de fond 5 présente un logement 22 aménagé pour permettre la réception de la voie d'aimants 21. Le moteur électrique linéaire 20 comporte, également, une partie bobinage 23, fixée sur le traînard 2 et s'étendant à proximité de la voie d'aimants 21. Cette partie bobinage 23 est fixée sur une plaque 24 reliant les supports 16 des chariots 15. Cette plaque de liaison 24 s'étend à distance et sensiblement parallèlement à la platine d'adaptation 3, à un niveau inférieur au plan d'extension de la paroi de dessus 8. La partie bobinage 23 est alimentée électriquement par une chaîne porte-câbles 25 fixée latéralement sur le traînard 2. Le moteur électrique linéaire 20 n'est pas décrit plus précisément car il ne fait pas partie de l'objet de l'invention et constitue un élément bien connu dans l'état de la technique. Par ailleurs, dans l'exemple illustré, l'organe moteur 20 est un moteur électrique linéaire, mais il doit être considéré que l'organe moteur peut être de nature différente et être réalisé, par exemple, par un vérin sans tige monté à l'intérieur du corps profilé 4. Tel que cela apparaît plus précisément sur la fig. 2, l'organe moteur 20 se trouve situé dans la partie centrale du corps profilé 4, en étant supporté, de part et d'autre, par les chariots de guidage 15. Le traînard 2, ainsi équipé de l'organe moteur 20, occupe sensiblement toute une section droite transversale du corps profilé 4 en étant apte à se déplacer d'une extrémité à l'autre du module. Afin de protéger les différents éléments montés à l'intérieur du corps profilé 4, le module 1 comporte une plaque d'obturation 26 montée sur chacune des extrémités 41 et 42 du module en s'étendant entre les parties rétrécies 17 des supports 16 des chariots. Cette plaque d'obturation 26 est ainsi montée dans la partie médiane du corps profilé 4 et délimite, avec la paroi de dessus 8 se limitant à un retour, l'ouverture 10 se présentant sous la forme de deux fentes longitudinales 10 permettant chacune le passage d'une partie rétrécie 17 autorisant ainsi le déplacement en translation du traînard 2. De manière classique, le corps profilé 4 est fermé à chacune de ses extrémités par une plaque 27. Dans l'exemple décrit ci-dessus, l'organe moteur 20 est illustré en étant monté dans la partie centrale du corps profilé 4, tandis que le traînard 2 est guidé en translation, de part et d'autre de l'organe moteur 20. Il est à noter qu'il peut être envisagé que le traînard 2 se trouve guidé uniquement par un rail 14, de sorte que l'organe moteur 20 ne se trouve plus placé dans une position centrale ou de symétrie à l'intérieur du corps profilé 4. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le module linéaire 1 comporte au moins un et, dans l'exemple illustré, deux systèmes 30 de transformation du mouvement de translation du traînard 2 en un mouvement de rotation. Chaque système de transformation 30 permet de disposer d'un mouvement de rotation sur au moins un arbre mené de sortie 31 s'étendant à l'extérieur du corps profilé 4 et destiné à entraîner en rotation un dispositif mené 32. Dans l'exemple illustré, chaque système 30 de transformation, du mouvement de translation du traînard 2 en un mouvement de rotation, est réalisé par une courroie crantée 34 fixée, à ses deux extrémités 341 et 342, sur le traînard 4 et, plus précisément, au niveau de la partie rétrécie 17 des supports 16 des chariots. Chaque courroie 34 est montée pour s'étendre en relation d'une fente longitudinale 10, afin de l'obturer. Ainsi, tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, le brin supérieur de chaque courroie 34 s'étend dans deux rainures longitudinales 35, aménagées au niveau des bords de la paroi de dessus 8 et de la plaque d'obturation 26. Le brin inférieur de chaque courroie 34 se déplace à l'intérieur d'un canal longitudinal 36 aménagé dans la paroi de fond 5 du corps profilé. Chaque courroie 34 est montée, de préférence, entre deux ensembles tournants 37 entraînés en rotation par la courroie 34 et constituant des ensembles de renvoi pour la courroie 34. Les ensembles tournants 37 sont montés à chaque extrémité du corps profilé 4, de manière à permettre la translation du traînard 2 sur la majeure partie de la longueur du module 1. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation de l'invention, au moins l'un des ensembles tournants 37 est apte à entraîner en rotation directement un arbre mené de sortie 31 qui s'étend ainsi en saillie par rapport à une paroi latérale 6 ou 7 du corps profilé 4. Un tel ensemble tournant 37 est destiné à entraîner en rotation un dispositif mené 32, tel qu'un tachymètre, un codeur, un système de freinage ou un système de synchronisation pour l'entraînement en translation d'un traînard d'un autre module linéaire. Dans l'exemple illustré sur les dessins, le module linéaire 1 comporte deux systèmes de transformation 30 mettant en oeuvre deux courroies 34 entraînant en rotation quatre ensembles tournants 37. D'une manière avantageuse, un module linéaire 1 peut ainsi être équipé de un à quatre dispositifs menés 32, en fonction des applications du module linéaire 1, dans la mesure où chacun des ensembles tournants peut entraîner en rotation un arbre mené de sortie 31. Selon une caractéristique préférée de réalisation, les ensembles tournants 37 comportent des moyens de montage 40 sur le corps profilé 4, qui sont identiques entre eux, permettant d'assurer l'interchangeabilité des ensembles tournants 37 les uns par rapport aux autres. Ces moyens de montage 40 peuvent être constitués sous la forme d'un palier ou d'un support monté dans un logement complémentaire 40i aménagé à chaque coin du corps profilé 4 et présentant tous des dimensions identiques. Ainsi chaque logement 40i est apte à recevoir n'importe lequel des ensembles tournants 37. Tel que cela ressort plus précisément des fig. 5, 6, chaque ensemble tournant 37 est constitué par un tambour de renvoi 41, entraîné en rotation par une courroie 34 et équipé de moyens de guidage en rotation 42, tels que des roulements, montés sur un support 43. Il est à noter que, dans le cas où un ensemble tournant 37 est destiné à entraîner en rotation un arbre mené de sortie 31, comme celui illustré sur la partie gauche de la fig. 5 ou ceux illustrés à la fig. 6, l'ensemble tournant 37 est constitué par un tambour de renvoi 41, calé en rotation avec l'arbre mené de sortie 31 qui est guidé par des roulements 42 montés dans les supports 43 s'étendant de part et d'autre du tambour de renvoi 41 pour former des flasques pour le tambour de renvoi. Le tambour de renvoi 41 de l'ensemble tournant 37, illustré sur la partie gauche de la fig. 5, est calé en rotation avec un arbre mené de sortie 31 adapté, de manière qu'il constitue un axe sur lequel agit un dispositif de freinage 32. Le tambour de renvoi 41 de l'ensemble tournant 37, illustré sur la partie droite de la fig. 6, est calé en rotation avec un arbre mené de sortie 31, destiné à constituer l'axe d'un codeur ou d'un tachymètre 32. Le tambour de renvoi 41 de l'ensemble tournant 37, illustré à la partie gauche de la fig. 6, est calé en rotation avec un arbre mené de sortie 31 destiné, comme illustré à la fig. 1, à être relié à une transmission 45 permettant le déplacement synchronisé d'un traînard 2'faisant partie d'un module linéaire 1'. Il est à noter qu'il peut être prévu de mettre en oeuvre un ou plusieurs ensembles tournants 37, non équipé (s) d'un arbre de sortie mené 31. Ainsi, un tel ensemble tournant 37, illustré sur la partie droite de la fig. 5, comporte un tambour de renvoi 41 guidé en rotation par les roulements 42 qui sont montés sur un support constitué par un axe 46 fixé à des flasques 47 s'étendant de part et d'autre du tambour de renvoi 41. Le module linéaire 1 selon l'invention présente l'avantage d'intégrer un organe moteur, tout en offrant la possibilité de disposer d'au moins un mouvement de rotation qui est une image du mouvement de translation du traînard. Dans l'exemple décrit, l'arbre mené de sortie 31 est entraîné directement en rotation, avantageusement par un ensemble tournant de renvoi 37. Bien entendu, il peut être envisagé que l'arbre mené de sortie 31 se trouve entraîné en rotation directement par la courroie 34 ou indirectement par l'intermédiaire d'un galet entraîné en rotation par le tambour de renvoi 41 ou la courroie 34. REVENDICATIONS 1-Module linéaire de guidage d'un traînard (2), ledit module étant constitué par un corps profilé allongé (4) présentant une forme générale parallélépipèdique et au moins une fente longitudinale (10) autorisant le déplacement du traînard, le corps profilé étant équipé de moyens de guidage (14) assurant le déplacement en translation du traînard (2), caractérisé en ce qu'il comporte : * un organe moteur (20) monté à l'intérieur du corps profilé (4) et apte à déplacer en translation le traînard (2), * et au moins un système (30) de transformation du mouvement de translation du traînard (2) en un mouvement de rotation disponible sur un arbre mené de sortie (31) s'étendant à l'extérieur du corps profilé (4) et destiné à entraîner en rotation un dispositif mené (32). 2-Module linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de transformation du mouvement de translation du traînard en un mouvement de rotation (30) est réalisé par une courroie (34) fixée sur le traînard (2), en s'étendant en relation de chaque fente longitudinale (10) présentée par le corps profilé et entraînant en rotation, directement ou indirectement, l'arbre mené de sortie (31). 3-Module linéaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque courroie (34) est fixée, par ses deux extrémités, sur le traînard (2) en étant montée entre deux ensembles tournants (37) entraînés en rotation par la courroie (34), l'un au moins des ensembles tournant entraînant en rotation l'arbre mené de sortie (31). 4-Module linéaire selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'ensembles tournants (37) entraînant chacun en rotation un arbre mené de sortie (31), différent pour chaque ensemble et adapté au type de dispositif mené (32) à entraîner. 5-Module linéaire selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins un ensemble tournant (37) est pourvu d'un arbre mené de sortie (31) constituant l'axe d'un codeur rotatif, l'axe d'un tachymètre, l'axe d'un système de synchronisation pour l'entraînement en translation d'un traînard (2') d'un module linéaire (1'), ou l'axe sur lequel agit un système de freinage. 6-Module linéaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que les ensembles tournants (37) comportent des moyens de montage (40) sur le corps profilé qui sont identiques, permettant d'assurer l'interchangeabilité des ensembles tournants (37) les uns par rapport aux autres. 7-Module linéaire selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que chaque ensemble tournant (37), entraînant en rotation un arbre mené de sortie (31), est réalisé par une poulie de renvoi (41) calée en rotation avec un arbre mené de sortie (31) guidé par des moyens (42) de guidage en rotation présentés par les moyens de montage (40). 8-Module linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (20) est un moteur électrique linéaire comportant une voie d'aimants statique (21) fixée sur le fond interne du corps profilé (4) et une partie bobinage (23) fixée sur le traînard (2) et s'étendant à proximité de la voie d'aimants. 9-Module linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe moteur (20) est monté dans la partie centrale du corps profilé (4) et en ce que les moyens (14) de guidage en translation du traînard (2) sont constitués par deux voies de guidage parallèles l'une à l'autre et s'étendant de part et d'autre de l'organe moteur (20).