Brevet FR2820070A1 — 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 réalisé, par exemple, par une vis à bille, une courroie, un vérin ou un moteur électrique linéaire. 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. Pour tenter de remédier à cet inconvénient, il a été proposé de monter l'organe moteur à l'intérieur d'un corps ouvert, sur lequel sont montées diverses pièces de fermeture du corps. Si un tel module permet d'apporter une solution au problème de l'encombrement, il apparaît que le montage de l'organe moteur, à l'intérieur du module, conduit le corps à subir des sollicitations mécaniques élevées et répétitives, en raison des mouvements de va et vient du traînard, ce qui provoque une détérioration du module. En effet, un tel module présente une rigidité insuffisante pour encaisser les efforts dus aux mouvements du traînard, en raison de la constitution du corps à partir de diverses pièces assemblées entre elles. 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, tout en possédant un encombrement limité. Pour atteindre un tel objectif, l'invention propose un corps profilé monobloc destiné à constituer le corps d'un module linéaire de guidage d'un traînard, le corps profilé présentant une forme générale parallélépipèdique comportant une paroi de fond, reliée par deux parois latérales, à une paroi de dessus. Selon l'invention, le corps monobloc : 'comporte une paroi de dessus dans laquelle est aménagée une ouverture de passage, s'ouvrant à l'intérieur du corps et permettant le montage d'un organe moteur à l'intérieur du corps profilé, l'ouverture de passage laissant subsister, à chaque extrémité de la paroi de dessus, un pont transversal de raidissement, 'délimite intérieurement : - un premier logement de réception pour un organe moteur de déplacement en translation du traînard, s'étendant longitudinalement entre les deux ponts de raidissement et en communiquant avec l'ouverture, - au moins un deuxième logement adjacent au premier logement" permettant le montage de moyens de guidage en translation du traînard et s'étendant longitudinalement en communiquant avec l'ouverture, et comporte des moyens de montage pour des moyens d'étanchéité, assurant la fermeture de l'ouverture, tout en laissant le passage à une partie du traînard faisant saillie par rapport à la paroi de dessus. Un autre objet de l'invention est de proposer un module linéaire de guidage d'un traînard constitué par un corps profilé monobloc conforme à l'invention, dans lequel est monté un organe moteur de déplacement en translation du traînard et dont la paroi de dessus est équipée de moyens d'étanchéité. 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 d'un premier exemple de réalisation d'un corps profilé conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en perspective d'un module linéaire, réalisé à partir d'un corps profilé similaire, décrit à la fig. 1. Les fig. 3 et 4 sont des vues en coupe transversale prises, respectivement, selon les lignes III-III et IV-IV de la fig. 2. Les fig. 5 et 6 sont des vues en coupe longitudinale prises respectivement selon les lignes V-V et VI-VI de la fig. 3. La fig. 7 est une vue en perspective d'un autre exemple de réalisation d'un corps monobloc conforme à l'invention. La fig. 1 représente un premier exemple de réalisation d'un corps profilé monobloc 1 conforme à l'invention, destiné à être équipé de divers pièces et/ou appareils, afin de constituer un module linéaire 2, illustré plus précisément aux fig. 2 à 6. Le corps profilé monobloc 1 selon l'invention présente une forme générale allongée parallélépipèdique et se trouve réalisé, par exemple, en aluminium rigide. Ce corps profilé 1 présente une paroi de fond 3 à partir de laquelle s'élèvent deux parois latérales 4 et 5, sensiblement parallèles entre elles. Le corps profilé 1 comporte, également, une paroi de dessus 6 s'étendant à partir des parois latérales 4, 5, dans un plan sensiblement parallèle à celui occupé par la paroi de fond 3. Les parois de fond 3, de dessus 6 et latérales 4,5 délimitant ainsi entre elles un volume interne 7. De manière classique, la paroi de fond 3 et les parois latérales 4 et 5 comportent, extérieurement, des échancrures profilées 8 autorisant le montage de moyens de bridage et de fixation sur un autre module ou sur tout autre châssis, au sens général. Une ouverture 9 est aménagée dans la paroi de dessus 6, de manière à s'ouvrir à l'intérieur du volume 7 et permettre, notamment, le montage d'un organe moteur 10 à l'intérieur du corps profilé 1. L'ouverture 9 s'étend sur la majeure partie du corps profilé, en laissant subsister, à chaque extrémité de la paroi de dessus 6, un pont transversal de raidissement 11. Dans l'exemple illustré aux fig. 1 à 6, les ponts de raidissement 11 s'étendent dans la partie médiane du corps profilé 1 en étant formés chacun par une partie de la paroi de dessus 6 prolongée à l'équerre par deux cloisons 12 s'étendant à distance l'une de l'autre et parallèlement entre elles pour s'élever, sensiblement perpendiculaires, par rapport à la paroi de fond 3. L'ouverture 9 s'étend ainsi dans la partie médiane du corps profilé 1, entre les deux ponts de raidissement 11, mais également jusqu'à des retours 61 de la paroi de dessus 6 s'étendant à partir des parois latérales 4,5. Dans l'exemple illustré, l'ouverture 9 est également aménagée dans la paroi de dessus 6, de part et d'autre de chaque pont de raidissement 11. L'ouverture 9, aménagée dans la paroi de dessus 6, présente ainsi une forme générale en"H", s'ouvrant à l'intérieur du corps profilé 1, c'est-à-dire en communiquant avec le volume interne 7. Il doit être considéré que chaque pont de raidissement 11 s'étend selon une longueur limitée du corps monobloc 1 en définissant, entre eux, un premier logement 13 s'étendant longitudinalement sur la partie centrale du corps profilé 1. Le premier logement 13 communique avec l'ouverture de passage 9 en s'étendant à l'aplomb avec cette dernière. Chaque pont de raidissement 11 délimite, intérieurement, au moins une alvéole 13i communiquant ainsi avec le premier logement 13, comme illustré à la fig. 1. Cette alvéole 13i peut assumer différentes fonctions, dépendantes de l'application du module 2. Ainsi, cette alvéole 131 peut servir pour le montage de divers accessoires ou appareillages, tels que, par exemple, un ventilateur permettant d'obtenir une circulation d'air à l'intérieur du corps profilé. De même, l'alvéole 13i peut présenter une section droite transversale complémentaire à un embout, non représenté, appartenant à un support de montage du module et destiné à être emmanché à l'intérieur de l'alvéole, en vue de la fixation du module 2. Il est à noter, comme illustré à la fig. 2, que chaque pont de raidissement 11 peut présenter une série de cloisons 12 délimitant plusieurs alvéoles 13i assumant chacune une fonction déterminée, telle que celle énoncée ci-dessus. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps profilé 1 délimite, intérieurement, au moins un deuxième logement 14 et, dans l'exemple illustré aux fig. 1 à 6, un troisième logement 15 permettant chacun le montage de moyens de guidage en translation 16 pour un traînard 17 déplacé par l'organe moteur 10. Les deuxième et troisième logements 14 et 15 s'étendent de part et d'autre du premier logement 13, de manière adjacente, en communiquant ensemble. Les premier 13, deuxième 14 et troisième 15 logements forment ensemble et avec les alvéoles 131, le volume 7 du corps monobloc. Tel que cela apparaît sur la fig. 1, les trois logements 13,14, 15 s'ouvrent sur la paroi de dessus 6 par l'ouverture 9. Par exemple, chaque deuxième et troisième logements 14 et 15 est adapté pour recevoir, en tant que moyens de guidage en translation 16, un rail fixé sur la face interne de la paroi de fond 3. Les rails 16 sont montés à proximité et parallèlement aux parois latérales 4,5 en s'étendant sur la majeure partie du corps profilé 1. Chaque rail 16 est destiné à assurer le guidage en translation d'au moins et, dans l'exemple illustré, de deux chariots 20 faisant partie du traînard 17 et fixés chacun à un support 21 présentant une partie rétrécie 22 s'étendant en saillie par rapport à la paroi de dessus 6. Les parties rétrécies 22 des supports 21 sont reliées entre elles, à l'extérieur du corps profilé 1, par une platine d'adaptation 24, destinée à recevoir divers outillages ou pièces, en fonction de l'application envisagée pour un tel module de guidage. Le traînard 17 est ainsi guidé en translation sur la majeure partie de la longueur du module 1. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation de l'invention, le premier logement 13 est adapté pour recevoir un organe moteur 10 constitué, dans l'exemple illustré sur les dessins, par un moteur électrique linéaire. Un tel moteur électrique linéaire 10 comporte une voie d'aimants statiques 26, fixée sur la face interne de la paroi de fond 3, sensiblement dans la partie centrale du corps profilé 1. De préférence, la paroi de fond 3 présente une échancrure 27 aménagée sensiblement sur toute la longueur du corps profilé 1 pour permettre la réception et le logement de la voie d'aimants 26. Le moteur électrique linéaire 10 comporte, également, une partie bobinage 28, fixée sur le traînard 17 et s'étendant à proximité de la voie d'aimants 26. Cette partie bobinage 28 est fixée sur une plaque 29 reliant les supports 21 des chariots 20. Cette plaque de liaison 29 s'étend à un niveau inférieur par rapport au plan d'extension de la paroi de dessus 6 et sensiblement parallèlement à la platine d'adaptation 24. La partie bobinage 28 est alimentée électriquement par une chaîne porte câble, non représentée et fixée latéralement sur le traînard 17. Le moteur électrique 10 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 10 est un moteur électrique linéaire, mais il peut être considéré que l'organe moteur peut être de nature différente et peut être réalisé, par exemple, par un vérin sans tige, monté à l'intérieur du corps profilé 1. Tel que cela apparaît sur les dessins, l'organe moteur 10 se trouve situé dans la partie centrale du corps profilé 1 en étant supporté, de part et d'autre, par les chariots de guidage 20. Le traînard 17, ainsi équipé de l'organe moteur 20, occupe sensiblement toute une section droite transversale du corps profilé 1, en étant apte à se déplacer d'une extrémité à l'autre du module, entre les ponts de raidissement 11. Conformément à l'invention, le corps profilé 1 est monobloc permettant de lui conférer une grande inertie en flexion, aussi bien longitudinalement que transversalement. Un tel corps profilé monoblocl peut ainsi encaisser les différentes sollicitations auxquelles il est soumis lors du déplacement de l'organe moteur 10 monté à l'intérieur d'un tel corps monobloc 1. En effet, il doit être considéré que les parois de fond 3, latérales 4,5, de dessus 6 et les cloisons 12 constituent une seule pièce obtenue par l'intermédiaire d'une filière. Les ponts de raidissement 11 sont obtenus par l'usinage de la majeure partie de la paroi de dessus 6 et des cloisons 12, qui, avant usinage, s'étendent longitudinalement d'une extrémité à l'autre du corps profilé 1. Ces ponts de raidissement 11 constituent ainsi des butées rigides pour arrêter le traînard dans ses mouvements de va et vient. De préférence, chaque pont de raidissement 11 est équipé d'un tampon d'amortissement 35. Le corps profilé 1 présente une grande rigidité, compte tenu de sa réalisation monobloc ou en une seule pièce. Selon une caractéristique de l'invention, le corps profilé 1 comporte des moyens 40 de montage pour des moyens d'étanchéité permettant de protéger les différents éléments montés à l'intérieur du corps profilé 1. Ainsi, ces moyens d'étanchéité assurent la fermeture de l'ouverture 9, tout en laissant le passage pour le traînard 17 se déplaçant à l'extérieur de la paroi de dessus 6. Dans l'exemple illustré, les moyens d'étanchéité sont constitués par une plaque d'obturation 43 montée, à chacune de ses extrémités, sur les ponts de raidissement 11, à l'aide des moyens de montage 40, tels que des vis s'ancrant dans des taraudages aménagés dans les ponts de raidissement 11 qui constituent, ainsi, des platines de fixation pour la plaque d'obturation 43.. Cette plaque d'obturation 43 est ainsi montée dans la partie médiane du corps profilé 1, de manière à limiter l'ouverture 9 à deux fentes longitudinales 91 s'étendant chacune entre un retour 61 de la paroi de dessus et un bord de la plaque d'obturation 43. Les moyens d'étanchéité sont également constitués, dans l'exemple illustré, par deux courroies 46 montées en relation, chacune, d'une fente longitudinale 91, afin de l'obturer. Ainsi, tel que cela ressort plus précisément de la fig. 3, le brin supérieur de chaque courroie 46 est montée pour s'étendre dans une rainure longitudinale 47 aménagée au niveau des bords des retours 61 de la paroi de dessus 6 et des bords de la plaque d'obturation 43. Le brin inférieur de chaque courroie 46 se déplace à l'intérieur d'un canal longitudinal 48, aménagé dans la paroi de fond 3 du corps profilé 1. Chaque courroie 46 est fixée, à ses deux extrémités 461 et 462, sur le traînard 17 et, plus précisément, au niveau de la partie rétrécie 22 des supports 21 des chariots. Il est à noter que, dans les exemples illustrés, les moyens d'étanchéité du corps profilé 1 sont réalisées en partie par les courroies 46. Bien entendu, chaque courroie 46 peut être remplacée par un couple de lèvres déformables, montées chacune dans une rainure longitudinale 47. Chaque courroie 46 est montée entre deux ensembles tournants 49, entraînés en rotation par la courroie 46 et constituant des ensembles de renvoi pour la courroie 46. Les ensembles tournants 49 sont montés, à chaque extrémité du corps profilé 1, de manière à permettre la translation du traînard 17 sur la majeure partie de la longueur du corps monobloc 1. Dans l'exemple illustré, le corps profilé 1 comporte deux courroies 46 entraînant en rotation quatre ensembles tournants 49 identiques, montés, avantageusement, chacun dans un palier 51 aménagé au niveau des ponts de raidissement 11. Ainsi que cela apparaît sur les dessins, chaque palier 51 est réalisé par un logement aménagé dans une cloison de séparation 12 et la paroi latérale en vis-à-vis 4 ou 5. Ainsi, les ensembles tournants 49 sont montés pour s'étendre dans le prolongement transversal des ponts de raidissement 11, à chaque extrémité des deuxième 14 et troisième 15 logements. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 4, chaque ensemble tournant 49 est constitué par un tambour de renvoi 52, entraîné en rotation par une courroie 46 et équipé de moyens de guidage en rotation 54, tels que des roulements, montés sur un support 55. Dans l'exemple illustré sur la partie droite de la fig. 4, le support 55 est réalisé par un axe fixé à des flasques 56 s'étendant de part et d'autre du tambour de renvoi 52. Le blocage de chaque ensemble tournant 49 dans son palier peut être assuré par un circlips 57. Il est à noter qu'au moins un des ensembles tournants 49, tel que celui illustré à la partie gauche de la fig. 4, est apte à entraîner en rotation un arbre mené de sortie 60 qui s'étend en saillie par rapport à une paroi latérale 4,5 du corps profilé 1. Un tel ensemble tournant 49 est destiné à entraîner en rotation un dispositif mené 62, 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. Selon cet exemple de réalisation, le tambour de renvoi 52 est calé en rotation avec l'arbre mené de sortie 60 qui est guidé en rotation par des roulements 54 montés dans le support 56 constitué sous la forme de deux flasques pour le tambour de renvoi 52. Dans les exemples illustrés aux fig. 1 à 6, le corps profilé monobloc 1 comporte deux logements 14,15 pour des moyens de guidage en translation du traînard 17. Bien entendu, il peut être prévu, comme illustré à la fig. 7, que le corps profilé 1 définisse un premier logement 13 pour un organe moteur 10 s'étendant longitudinalement à côté d'un deuxième logement 14 pour le montage de moyens de guidage en translation. Dans cet exemple de réalisation, le premier logement 13 se trouve accolé à une paroi latérale (par exemple 5), de sorte que les ponts de raidissement 11 se trouvent rattachés à cette paroi latérale 5. Bien entendu, les autres caractéristiques du corps profilé 1, décrit en relation des fig. 1 à 6, restent identiques. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1-Corps profilé monobloc, destiné à constituer le corps d'un module linéaire de guidage d'un traînard (17), le corps profilé présentant une forme générale parallélépipèdique comportant une paroi de fond (3), reliée par deux parois latérales (4,5), à une paroi de dessus (6), caractérisé en ce que le corps monobloc (1) : . comporte une paroi de dessus (6) dans laquelle est aménagée une ouverture de passage (9), s'ouvrant à l'intérieur du corps et permettant le montage d'un organe moteur (10) à l'intérieur du corps profilé, l'ouverture de passage (9) laissant subsister, à chaque extrémité de la paroi de dessus, un pont transversal de raidissement (11), e délimite intérieurement : - un premier logement (13) de réception pour un organe moteur (10) de déplacement en translation du traînard, s'étendant longitudinalement entre les deux ponts de raidissement (11) et en communiquant avec l'ouverture (9), - au moins un deuxième logement (14) adjacent au premier logement (13), permettant le montage de moyens (16) de guidage en translation du traînard et s'étendant longitudinalement en communiquant avec l'ouverture (9), e et comporte des moyens de montage (40,47) pour des moyens d'étanchéité (43,46,), assurant la fermeture de l'ouverture (9), tout en laissant le passage à une partie du traînard faisant saillie par rapport à la paroi de dessus. 2-Corps profilé monobloc selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il délimite intérieurement un troisième logement (15) adjacent au premier (13) et sensiblement identique au deuxième logement (14), en s'étendant longitudinalement en communiquant avec l'ouverture (9), le troisième logement (15) étant adapté pour le montage de moyens (16) de guidage en translation du traînard, de sorte que les deuxième (14) et troisième (15) logements s'étendent de part et d'autre du premier logement (13). 3-Corps profilé monobloc selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque pont de raidissement (11) est pourvu d'au moins une cloison de séparation (12) entre le premier logement (13) et chacun des deuxième (14) et/ou troisième (15) logements, de manière à délimiter au moins une alvéole (131) communiquant avec le premier logement (13). 4-Corps profilé monobloc selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque cloison de séparation (12) et la paroi latérale (4,5) en vis-à-vis sont aménagées pour délimiter un palier (51) de réception d'un ensemble tournant (49) entraînant en déplacement une courroie (46) fermant une partie de l'ouverture placée en vis-à-vis du deuxième (14) et/ou du troisième (15) logements, en vue de constituer une partie des moyens d'étanchéité. 5-Corps profilé monobloc selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de montage (40) pour les moyens d'étanchéité sont réalisés aussi par les parties des ponts de raidissement (11) situées dans le prolongement du premier logement (13), de manière à constituer une platine de fixation pour une plaque d'obturation (43) de l'ouverture s'étendant en relation du premier logement (13). 6-Corps profilé monobloc selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'alvéole (131), délimitée par le pont de raidissement (11) dans le prolongement du premier logement, présente une section droite transversale complémentaire à un embout d'un support de montage, destiné à être emmanché dans ladite alvéole. 7-Corps profilé monobloc selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier logement (13) est délimité, en partie, par la paroi de fond (3) qui présente une échancrure longitudinale (27) pour le montage d'une voie d'aimants statiques (26). 8-Module linéaire de guidage d'un traînard, caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps profilé monobloc (1) conforme à l'une des revendications 1 à 7, dans lequel est monté un organe moteur (10) de déplacement en translation du traînard (17) et dont la paroi de dessus est équipée de moyens d'étanchéité (43,46). 9-Module linéaire de guidage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe moteur (10) est un moteur électrique linéaire, monté dans le premier logement (13) du corps profilé et comportant une voie d'aimants statiques (26), fixés sur la paroi de fond, et une partie bobinage (28), fixée sur le traînard, en s'étendant à proximité de la voie d'aimants. 10-Module linéaire de guidage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16) de guidage en translation du traînard (17) montés dans le deuxième (14) et/ou le troisième (15) logement du corps profilé. 11-Module linéaire selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en tant que moyens d'étanchéité : . une plaque d'obturation (43) du premier logement (13) fixée sur les ponts de raidissement (11), * et un couple de lèvres déformable ou une courroie (46) montée (s) en relation de chacun des deuxième et/ou troisième logements (14,15). 12-Module linéaire selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque courroie (46) est fixée au traînard (17) et se trouve entraînée en déplacement par deux ensembles tournants (49) montés dans des paliers (51) aménagés au niveau des ponts de raidissement (11).