Brevet FR2818177A1 — publié le 20020621

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement d'un chariot déplaçable d'une manière commandée d'une machine-outil par rapport à un bâti de base de la machine qui est équipé d'une crémaillère, et o un pignon entraîné par un moteur électrique apte à être commandé est en liaison active avec la crémaillère. Il est connu par l'art antérieur de disposer sur de grands bancs de machine ou bâtis de base des rails de guidage disposés parallèlement. Ces rails de guidage disposés parallèlement supportent des chariots ou portiques de machine déplaçables qui sont équipés, par exemple, de dispositifs d'usinage. Dans le domaine des machines-outils, il s'agit dans ce cas de dispositifs de perçage, de dispositifs d'alésage ou d'unités de fraisage. Dans de grands centres d'usinage, le chariot déplaçable est constitué le plus souvent d'un portique qui est équipé d'unités d'usinage pour l'usinage par enlèvement des copeaux. Le portique qui constitue le chariot déplaçable est déplaçable par rapport à la pièce à usiner. La pièce à usiner est serrée sur le bâti de machine. Il est connu par l'art antérieur d'utiliser pour l'entraînement d'un chariot du type indiqué des moteurs électriques classiques qui sont couplés fonctionnellement à des démultiplicateurs mécaniques ou des réducteurs de vitesse mécaniques. A la fin de la chaîne cinématique, ces dispositifs connus présentent un pignon venant en prise avec une crémaillère qui est reliée au bâti de base de la machine; ainsi, par un mouvement de rotation du ou des pignons, il devient possible d'entraîner le chariot selon un déplacement commandé. L'utilisation de moteurs électriques et de démultiplicateurs mécaniques classiques pour l'entraînement d'un chariot lourd ou d'un portique déplaçable le long d'un bâti de machine ne convient plus pour répondre aux exigences se rapportant à la précision de travail et ne permet pas non plus, en raison de l'élasticité inévitable des organes d'entraînement et du jeu existant, d'exécuter une répétition exacte des déroulements de déplacement du chariot pendant l'usinage de la pièce. La présente invention a donc pour objet de proposer un nouveau dispositif d'entraînement qui permet d'éviter les inconvénients de l'art antérieur et de créer un dispositif d'entraînement qui permet d'exécuter des déroulements de déplacement commandés d'un chariot ou d'un portique de machine par rapport au bâti de base de la machine avec la plus grande précision possible et qui permet en outre de répéter les mouvements effectués avec la plus grande précision. Cet objet est atteint conformément à l'invention par un dispositif d'entraînement pour un chariot pouvant être entraîné d'une manière commandée, qui est déplaçable par rapport à un bâti de base de la machine, qui est équipé d'une crémaillère, o au moins un pignon entraîné par un moteur pouvant être commandé est en liaison active avec la crémaillère et o le pignon d'entraînement et l'arbre du moteur sont réalisés d'un seul tenant, o l'arbre du moteur est relié solidement à un corps de palier qui délimite une enceinte périphérique et o le corps de palier, en coupe, présente une forme en U, et les extrémités de l'arbre du moteur sont reçues dans des paliers à roulement qui sont disposés dans des évidements ménagés dans des capots de moteur et o les capots de moteur sont reliés solidement au stator du corps du moteur. Avec un dispositif d'entraînement de ce type, il devient possible de réaliser et d'utiliser un corps rigide, en une pièce, qui est constitué d'un pignon d'entraînement qui est réalisé en une pièce avec l'arbre du rotor, o le pignon est intégré complètement dans l'arbre du rotor. Le rotor lui-même, en raison d'un dispositif de palier intercalé, qui forme une chambre annulaire creuse, entraîne une diminution considérable du poids et permet un refroidissement particulièrement efficace. Par l'agencement des extrémités de l'arbre du rotor dans des évidements qui sont ménagés dans des capots robustes du moteur et qui sont reliés solidement au corps du stator, un corps de construction extrêmement rigide et compact est formé qui peut être accouplé au chariot à mettre en mouvement. Selon une réalisation de l'invention, le corps de palier s'étend du stator radialement à l'arbre du rotor. Selon une autre réalisation de l'invention, le corps de palier du rotor est relié solidement à l'arbre par des moyens de liaison par concordance des formes. Selon encore une réalisation de l'invention, l'arbre du rotor est couplé à une tige qui est assemblée avec la partie tournante d'un transducteur. Selon encore une réalisation de l'invention, les sorties du transducteur sont reliées fonctionnellement à des installations de commande et de contrôle numériques. Selon encore une réalisation de l'invention, le moteur est réalisé comme moteur synchrone d'un couple de rotation élevé, et le rotor est réalisé comme bague fermée multipolaire. Selon encore une réalisation de l'invention, les extrémités de l'arbre sont reçues dans des paliers à roulement qui sont disposés dans des couvercles rigides qui sont reliés à l'enveloppe du stator. Enfin, selon encore une réalisation de l'invention, le moteur utilisé est un moteur sans balais avec une bague de stator et une bague de rotor relâchée, le stator est constitué d'un empilage de tôles combiné avec des enroulements et présente un nombre polaire élevé, et le rotor est constitué d'une bague en acier qui reçoit un grand nombre d'aimants permanents en forme de plaque. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique, en projection, d'un chariot déplaçable équipé d'installations selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique du chariot déplaçable en une vue de dessus; et - la figure 3 représente un dispositif d'entraînement en coupe le long d'un plan vertical. Comme on le voit sur la figure 1, il est prévu un chariot 1 qui est représenté seulement schématiquement et qui est apte à recevoir d'autres installations qui importent cependant peu pour la description de l'invention. Le chariot est disposé d'une manière déplaçable sur des guidage parallèles 2 qui s'étendent dans la direction longitudinale sur un bâti de machine 3, par exemple le bâti de base d'une grande machine-outil. Le chariot 1 supporte un ou plusieurs dispositifs d'entraînement sous forme de moteurs électriques 4 qui sont reliés au corps du chariot 1. Chaque dispositif d'entraînement présente un pignon 5. Chaque pignon 5 est en liaison active avec une crémaillère 6 qui s'étend dans la direction longitudinale du bâti de base de la machine et qui est fixée à celui-ci. La figure 2 représente d'une manière schématique et en une vue de dessus le chariot 1. Celui-ci est déplaçable le long de guidages connus (non représentés sur la figure 2) du bâti de base 3 de la machine. Au milieu du bâti de base 3, une crémaillère 6 est prévue qui s'étend dans la direction longitudinale du bâti de base. Le chariot est déplaçable en direction de la flèche double (f). Il ressort de plus de la figure 2 que le chariot présente des logements portant la référence numérique 7. Chaque logement 7 reçoit un dispositif d'entraînement 4. Chaque dispositif d'entraînement 4 comporte un pignon 5 qui peut être entraîné d'une manière commandée et qui est en liaison active avec une crémaillère 6. Il ressort des figures 1 et 2 que, par exemple, deux dispositifs d'entraînement 4 sont prévus. Pour un déplacement de chariots plus petits 1, il suffit de prévoir un seul dispositif d'entraînement 4; le nombre des dispositifs d'entraînement utilisés est déterminé par les dimensions du chariot 1. La figure 3 représente un dispositif d'entraînement 4 qui est représenté en coupe le long d'un plan vertical. On reconnaît une partie du bâti de base 3. Pour plus de clarté, les guidages de précision disposés parallèlement n'ont pas été représentés. Le bâti de base 3 présente en outre une crémaillère 6 qui s'étend dans la direction longitudinale du bâti de base 3. Un pignon 5 est en prise avec la crémaillère 6. Ce pignon 5 est réalisé d'un seul tenant avec l'arbre 8 du rotor 9 qui est disposé dans l'intérieur du stator 10 du moteur électrique. En raison du mode de réalisation monolithe, en une seule pièce, de l'arbre 8 avec le pignon d'entraînement 5, une forme de construction extrêmement rigide est créée. L'extrémité de l'arbre 8 qui s'étend jusqu'au voisinage du pignon d'entraînement ainsi que l'extrémité opposée de l'arbre 8 sont logées, en utilisant des paliers à roulement 11 et 12, et ces paliers à roulement sont disposés dans des couvercles robustes 13 et 14 qui sont de nouveau reliés solidement au corps extérieur 15 du stator 10. Le rotor 9 est relié solidement à un corps de palier 16 qui s'étend du rotor 9 radialement à l'arbre 8. A l'aide de moyens de fixation qui assurent une rigidité en torsion, le corps de palier 16 du rotor 9 est relié solidement à l'arbre 8. Le corps de palier délimite une enceinte annulaire 18 qui s'étend dans la direction périphérique du corps de palier 16. En raison de la réalisation d'une enceinte périphérique 18, le poids du corps de palier 16 est fortement diminué, et du fait de la réalisation du corps de palier 16 sous la forme d'une structure en U, on obtient, à part l'économie du poids du palier, un agrandissement des faces qui sont disponibles à des fins de refroidissement. L'enceinte 18 est fermée par une bride 21 qui a en même temps la fonction d'une deuxième bague de fixation du rotor. A l'extrémité de l'arbre 8 opposée au pignon 5, un petit tourillon 19 est fixé qui est en liaison active avec la partie tournante d'un transducteur 20. Les sorties du transducteur 20 sont reliées à des installations de commande ou de contrôle numériques. De ce fait, il est possible à tout moment de régler la vitesse de rotation précise du dispositif d'entraînement du chariot 1 par rapport au bâti de base 3 de la machine. D'une manière avantageuse, le dimensionnement du rotor et aussi du stator du moteur électrique utilisé aura lieu en fonction des masses à déplacer. D'une manière avantageuse, un moteur synchrone d'un couple de torsion élevé et avec une bague fermée multipolaire sera utilisé. Il est essentiel pour l'invention que le moyen d'entraînement 5 soit réalisé effectivement en une pièce avec l'arbre 8 du rotor 9. Les extrémités de l'arbre sont logées d'une manière précise, et le logement est ménagé dans des couvercles de palier robustes. Par un assemblage rigide de l'arbre 8 (en raison d'un palier intermédiaire 16 très stable et très léger) avec le rotor 9, un moyen d'entraînement très rigide et précis est crée qui permet d'améliorer considérablement la précision d'entraînement d'un chariot déplaçable 1 qui constitue, par exemple, un composant d'une machine-outil. Etant donné que le diamètre du rotor 9 a des dimensions considérables, le couple de rotation transféré à l'arbre 8 est considérable. Par la réalisation de l'arbre 8 et du pignon 5 comme composant en une pièce, on crée non seulement un composant mécanique d'une grande rigidité et de la plus grande précision mais il devient également possible d'omettre des opérations d'usinage coûteuses pour la fabrication du composant. Des opérations d'usinage particulières qui seraient par exemple nécessaires pour ménager une ou plusieurs rainures dans l'intérieur d'un perçage de liaison du pignon et à l'extrémité de l'arbre 8, afin de permettre l'assemblage du pignon 5 et de l'arbre 8, par exemple en insérant un ou plusieurs ressorts d'ajustage, deviennent superflues. En raison de la transmission directe du mouvement ainsi que de la force produite par le moteur au dispositif d'entraînement au côté d'extrémité qui est formé par le pignon et en renonçant à des chaînes d'entraînement cinématiques situées entre ceux-ci et en raison de l'utilisation d'assemblages rigides et coaxiaux, la précision de mouvement est fortement accrue. REVEND I CATIONS 1. Dispositif d'entraînement (4) pour un chariot (1) déplaçable d'une manière commandée d'une machine- outil par rapport à un bâti de base de machine (3) comprenant une crémaillère (6), au moins un pignon (5) venant en prise avec la crémaillère et entraîné par un moteur électrique (9, 10) apte à être commandé, caractérisé en ce que le pignon (5) est réalisé en une pièce avec l'arbre (8) du moteur (9, 10) et que l'arbre (8) du moteur est relié solidement (17) à un corps de palier (16) qui délimite une enceinte périphérique (18), o le corps de palier (16) présente en coupe une forme en U et les extrémités de l'arbre (8) du moteur sont reçues dans des paliers à roulement (11, 12) qui sont disposés dans des évidements ménagés dans des capots de moteur (13, 14), et en ce que les capots de moteur sont reliés solidement au stator (10) du corps de moteur. 2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de palier (16) s'étend du stator (10) radialement à l'arbre (8) du rotor (9). 3. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de palier (16) du rotor (9) est relié solidement à l'arbre (8) par des moyens de liaison (17) par concordance de forme. 4. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une tige (19) reliée à la partie tournante d'un transducteur (20) est reliée à l'arbre (8) du rotor (9). 5. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sorties du transducteur (20) sont reliées fonctionnellement à des installations de commande et de contrôle numériques. 6. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (9, 10) est réalisé comme moteur synchrone d'un couple de rotation élevé et que le rotor (9) est réalisé comme bague fermée multipolaire. 7. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités de l'arbre sont reçues par des paliers à roulement (11, 12) qui sont disposés dans des couvercles rigides (13, 14) qui sont reliés à l'enveloppe (15) du stator (10). 8. Dispositif d'entraînement selon l'une des revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le moteur utilisé (9, 10) est un moteur sans balais avec une bague de stator et une bague de rotor relâchée, en ce que le stator (10) est constitué d'un empilage de tôles combiné avec des enroulements et présente un nombre de pôles élevé, et en ce que le rotor (9) est constitué d'une bague en acier qui reçoit un grand nombre d'aimants permanents en forme de plaque.