Brevet FR2912791A1 — publié le 20080822

Dispositif d'entraînement en translation et machine outil La présente invention se rapporte à un dispositif d'entraînement en translation comportant : - un arbre d'entraînement muni d'un élément de sortie apte à être entraîné en translation ; - un châssis portant un guide en translation et en rotation de l'arbre d'entraînement ; - un moyen d'entraînement en rotation propre à faire pivoter l'arbre 10 d'entraînement autour de son axe longitudinal. En particulier, l'invention concerne un dispositif d'entraînement propre à porter une pointe de maintien d'objet à déplacer en translation. Il est connu des dispositifs d'entraînement en translation formés à partir d'une rainure en forme d'hélice taillée sur le pourtour d'une came. Lorsqu'un élément de 15 sortie doit être déplacé en translation sur une grande distance, ces dispositifs d'entraînement doivent soit présenter de grands diamètres 300mm ou plus, soit des systèmes de leviers amplifiant la course du chemin de came taillé. Dans un tel dispositif d'entraînement, un élément de sortie est par exemple déplacé de 25mm lors d'une rotation de la came de 90 . Dans les deux cas, les dispositifs d'entraînement sont 20 encombrants et incompatibles avec des possibilités de réglage de la distance entre un culot et une pointe d'un dispositif de maintien d'objet. Un tel dispositif n'est donc pas adapté lorsque l'élément de sortie a besoin d'être déplacé en translation sur une course importante. L'invention a pour but de proposer un dispositif d'entraînement en translation 25 de faible encombrement et permettant un déplacement en translation sur une course importante. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte : - une bielle s'étendant suivant un axe transversal et comportant à une 30 extrémité un pallier de guidage en rotation de l'arbre d'entraînement autour d'un axe de rotation définissant un angle non nul avec l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement ; - au moins une butée d'appui portée par le châssis pour l'appui suivant au moins une direction parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif d'entraînement 35 comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la ou chaque butée d'appui exerce sur l'arbre d'entraînement sous l'action de sa rotation, une force de pression ayant une composante orientée selon la direction de l'axe longitudinal pour déplacer l'élément de sortie en translation par rapport au châssis ; - la ou chaque butée d'appui est propre à empêcher la translation de l'extrémité de la bielle suivant l'axe longitudinal ; - la ou chaque butée d'appui est propre à empêcher la rotation de la bielle autour de l'axe de rotation du pallier ; -l'extrémité de la bielle comporte un moyen d'articulation de sorte que la bielle est apte à pivoter par rapport au châssis, autour du moyen d'articulation dans un plan transversal perpendiculaire au plan contenant l'axe longitudinal et l'axe de rotation afin d'autoriser le déplacement du pallier suivant l'axe longitudinal ; - la bielle est montée coulissante par rapport à la butée d'appui suivant l'axe transversal de la bielle ; -le moyen d'articulation comprend une rotule montée au châssis, la rotule étant positionnée à distance de l'arbre d'entraiment, et une tige montée dans la rotule, la tige étant propre à glisser dans la rotule ; - le pallier comprend un roulement ; - le dispositif d'entraînement en translation comprend des moyens de 20 blocage du pallier sur l'arbre d'entraînement suivant deux sens opposés de déplacement de l'élément de sortie par rapport au châssis ; - le moyen d'entraînement en rotation est propre à faire pivoter l'arbre d'entraînement alternativement dans deux sens de rotation opposés selon une période de rotation, et le pallier comprend deux éléments d'appui propres à exercer tour à tour 25 chacun une force de pression de sens opposé en fonction du sens de rotation de l'arbre d'entraînement pour déplacer l'élément de sortie par rapport au châssis selon un mouvement de va-et-vient ; et - le moyen d'entraînement en rotation comprend un dispositif motoréducteur, une bielle connectée au dispositif motoréducteur par l'intermédiaire d'une rotule, et un 30 levier dont une extrémité est fixée à l'arbre d'entraînement et dont l'autre extrémité est reliée à la bielle par l'intermédiaire d'une rotule. L'invention a également pour objet une machine outil comportant un dispositif d'entraînement selon les caractéristiques mentionnées ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 35 donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif d'entraînement selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan X-Z du dispositif illustré sur la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en coupe selon le plan X-Y du dispositif illustré sur la figure 1. Le dispositif d'entraînement 2 illustré sur la figure 1, comporte un châssis 4, un arbre d'entraînement 6 porté par le châssis 4, et un dispositif 8 d'entraînement en rotation et en translation de l'arbre d'entraînement 6. Le châssis 4 est formé par une plaque de support 5 sensiblement parallélépipédique portée par des piliers non représentés de façon à ce que la plaque 5 s'étende dans un plan Y-Z illustré sur la figure 1. L'arbre d'entraînement 6 est engagé dans un fourreau 10 de support qu'il traverse de part en part. L'axe longitudinal C-C de l'arbre d'entraînement 6 s'étend perpendiculairement à la face principale de la plaque de support 5 parallèlement à l'axe X illustré sur la figure 1. Le fourreau de support 10 est agencé et fixé dans une ouverture 12 de la plaque de support 5. Il constitue un guide en translation et en rotation de l'arbre d'entraînement 6. A cette fin, deux coussinets cylindriques 16, 17 sont montés dans deux gorges 18, 19, formées dans la face intérieure du fourreau de support 10 pour permettre le déplacement de l'arbre d'entraînement 6 par rapport à la plaque de support 5 suivant l'axe longitudinal C-C, ainsi que le pivotement de l'arbre d'entraînement 6 autour de cet axe C-C. L'arbre d'entraînement 6 porte à l'une de ses extrémités située d'un côté de la plaque de support 5, un élément de sortie 20 mobile en translation suivant l'axe longitudinal C-C. L'élément de sortie 20 est par exemple propre à porter une pointe de maintien d'objet à déplacer en translation. L'élément de sortie 20 est monté rotatif par l'intermédiaire de billes 23 sur un 30 support cylindrique 21 qui est solidaire de l'arbre d'entraînement 6. Le dispositif 8 d'entraînement en rotation et en translation est fixé à l'autre extrémité de l'arbre d'entraînement 6 de l'autre côté de la plaque de support 5. Celui-ci comprend un moyen d'entraînement 24 propre à entraîner l'arbre d'entraînement 6 en rotation autour de l'axe longitudinal C-C alternativement dans deux 35 sens opposés. Le moyen d'entraînement 24 représenté uniquement sur la figure 1 de façon schématique, comporte un dispositif motoréducteur 26, une bielle 27 connectée au dispositif motoréducteur 26 par l'intermédiaire d'une rotule 29A, et un levier 28 dont une extrémité est fixée à l'arbre d'entraînement 6 et dont l'autre extrémité est reliée à la bielle 27 par l'intermédiaire d'une rotule 29B. Le dispositif motoréducteur 26 est apte à faire pivoter le levier 28 autour de l'axe longitudinal C-C selon un mouvement de rotation alternatif de période P prédéfinie. Le dispositif d'entraînement 8 comporte en outre une bielle 32 constituée d'un pallier 37 monté à une extrémité d'un bras 36 suivant un axe transversal B-B. Le pallier 37 est constitué d'un roulement. Ce roulement comprend une bague extérieure 38 montée rotative autour d'une bague intérieure 40 par l'intermédiaire de billes 42. La face extérieure de la bague extérieure 38 est solidaire du bras 36. Le pallier 37 est monté en oblique sur l'arbre d'entraînement 6 de sorte que l'axe de rotation D-D du roulement définit un angle a avec l'axe longitudinal C-C de l'arbre d'entraînement 6. A cette fin, le pallier 37 est engagé partiellement dans une gorge 54 et partiellement dans une gorge 56 formées l'une et l'autre côte à côte sur le pourtour de l'arbre d'entraînement 6 et ayant des fonds inclinés en des sens opposés reliés par une arête médiane en saillie. Plus précisément, la bague extérieure 38 comprend une portion de bague 58 en appui sur le fond 60 de la gorge 54, une portion de bague 62 en appui sur le fond 64 de l'autre gorge 56, et deux portions de bague 65, 66 qui chevauchent une partie de l'arbre d'entraînement 6 située entre les deux gorges 54 et 56, comme visible sur la figure 3. Les fonds 60, 64 des gorges 54, 56 et les faces des portions de bagues 58, 62 sont formés dans deux plans parallèles entre eux et inclinés par rapport au plan BB,C-C contenant l'axe longitudinal C-C et l'axe transversal B-B. En particulier, les fonds 60, 64 et les faces des portions de bagues 58, 62 forment un angle a par rapport au plan B-B, C-C. Les fonds 60, 64 des gorges présentent chacun une normale F1, F2 de sens opposée et ont chacun une composante orientée selon l'axe longitudinal C-C. Deux brides 68, 70 sont visées sur l'arbre d'entraînement 6 de part et d'autre de la bielle 32 dans des encoches 72, 74 pour maintenir le pallier 37 dans sa position en oblique. Les encoches 72, 74 sont formées sur deux faces opposées de l'arbre d'entraînement 6 et sont décalées axialement l'une par rapport à l'autre. Le bras 36 est relié par une liaison linéaire annulaire à une poutre 82 fixée à la plaque de support 5. La poutre 82 est positionnée à une distance prédéfinie de l'arbre 5 d'entraînement 6 et s'étend parallèlement à l'axe longitudinal C-C. Une vis épaulée 84 est fixée dans le bras 36 de sorte que son axe principal soit parallèle à l'axe transversal B-B. Elle comprend une tête 86 prolongée par une portion de vis lisse formant une tige 88 en saillie par rapport au bras 36. La tige 88 est engagée dans un orifice 89 du moyen cylindrique d'une rotule 90 portée par la poutre 10 82. La tige 88 et l'orifice 89 sont dimensionnés de façon à pouvoir être guidés l'une dans l'autre, l'orifice 89 formant une glissière pour la tige 88. Le bras 36 est propre à pivoter autour de la rotule 90 dans un plan perpendiculaire au plan contenant l'axe longitudinal C-C et l'axe de révolution D-D. La surface intérieure de la rotule formée par l'orifice 89, constitue une butée 15 d'appui 91 sur laquelle une extrémité 92 de la tige prend appui pour que le pallier 37 exerce sur l'arbre d'entraînement 6 une force de pression orientée successivement selon les directions F1, F2. L'extrémité 92 de la tige 88 fixée au bras 36 prend appui sur la butée d'appui 91 au moins suivant une direction parallèle à l'axe longitudinal C-C pour empêcher la 20 translation de cette extrémité 92 suivant cette direction. La butée d'appui 91 s'étend dans un plan comprenant l'axe transversal B-B et l'axe longitudinal C-C, l'axe transversal B-B étant articulé autour de l'axe de la rotule 90. En particulier, la butée d'appui 91 présente la forme d'un fourreau 25 cylindrique. En fonctionnement, le dispositif moto-réducteur 26 entraîne en rotation l'arbre d'entraînement 6 dans le sens des aiguilles d'une montre par l'intermédiaire de la bielle 27 et du levier 28. L'extrémité 92 de la tige est alors en appui contre la surface intérieure 91 de 30 la rotule 90, cette extrémité 92 ne peut pas se déplacer en translation suivant l'axe longitudinal C-C, de sorte que le mouvement de translation provoqué par la rotation de l'arbre d'entraînement 6 et l'appui en biais du palier 37 sur celui-ci, est transmis à l'arbre d'entraînement 6. Simultanément, l'appui de l'extrémité 92 de tige contre la butée d'appui 91 de la rotule 90 empêche la rotation de la tige 88 autour de l'axe de rotation 35 D-D du pallier 37. 6 L'arbre d'entraînement 6 se déplace en translation suivant l'axe longitudinal C-C par rapport à la plaque 5. La bielle 32 pivote autour de la rotule 90 dans le plan contenant les axes transversal B-B et longitudinal C-C. Le pallier 37 est entraîné en rotation autour de l'axe de rotation de la rotule 90 dans le plan (B-B, C-C). Le pallier 37 se déplace non pas selon un arc de cercle centré sur la rotule 90 mais selon l'axe longitudinal C-C car la tige 88 est guidée dans l'orifice 89. En effet, les variations de distance entre l'arc de cercle centré sur la rotule 90 et l'axe longitudinal C-C sont absorbées par le déplacement de la tige 88 à l'intérieur de l'orifice 89 de la rotule. Au cours du déplacement du pallier 37 suivant l'axe C-C par rapport à la plaque de support 5, la tige 88 est guidée dans l'orifice 89 de la rotule 90 de façon à ce que la tête 86 s'éloigne de la rotule 90 puis s'en rapproche pour absorber la différence de distance du pallier 37 à la rotule 90 entre les positions de fin de course et de milieu de course de déplacement de l'arbre d'entraînement 6. La portion 58 de la bague extérieure 38 exerce une force de pression F1 sur l'arbre d'entraînement 6. Cette force de pression F1 comprend une composante orientée selon une direction parallèle à l'axe longitudinal C-C et une composante perpendiculaire à cet axe longitudinal. Cette force de pression F1 dévie le mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement 6 selon un mouvement hélicoïdal pour déplacer l'élément de sortie 20 en translation par rapport à la plaque de support 5. A la fin de la période P, le dispositif motoréducteur 26 entraîne l'arbre d'entraînement 6 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, la portion de la bague 62 située dans la gorge 55 exerce une force de pression F2 parallèle à la force de pression F1, et orienté dans un sens opposé qui entraîne l'arbre d'entraînement 6 selon un mouvement en sens inverse. Poussé par cette force F2, l'arbre d'entraînement 6 se déplace selon l'axe longitudinal C-C en sens inverse au sens de déplacement précédent. Ainsi, l'élément de sortie 20 est déplacé en translation selon un mouvement de va-et-vient à une fréquence correspondant à la fréquence de modification du sens de rotation du motoréducteur 26. La valeur des forces de pression F1, F2 est définie en fonction de l'angle cc 35 entre l'axe longitudinal C-C et l'axe de rotation D-D du pallier 37. 7 2912791 L'invention concerne également une machine outil utilisée dans une chaîne de fabrication d'objets. En particulier, l'invention est utilisée pour déplacer en translation la pointe d'un dispositif de maintien d'objet. Ce dispositif de maintien d'objet est propre à retenir 5 et entraîner un objet en rotation au cours d'une phase d'impression de l'objet par une machine à imprimer. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement (2) en translation comportant : - un arbre d'entraînement (6) muni d'un élément de sortie (20) apte à être entraîné en translation ; - un châssis (4, 5) portant un guide (10, 16, 17) en translation et en rotation de l'arbre d'entraînement (6) ; - un moyen (24) d'entraînement en rotation propre à faire pivoter l'arbre d'entraînement (6) autour de son axe longitudinal (C-C) ; caractérisé en ce qu'il comporte : - une bielle (32) s'étendant suivant un axe transversal (B-B) et comportant à une extrémité un pallier (37) de guidage en rotation de l'arbre d'entraînement (6) autour d'un axe de rotation (D-D) définissant un angle non nul (a) avec l'axe longitudinal (G-C) de l'arbre d'entraînement (6) ; - au moins une butée d'appui (91) portée par le châssis (4, 5) pour l'appui 15 suivant au moins une direction parallèle à l'axe longitudinal (C-C) de l'arbre d'entraînement (6). 2. Dispositif d'entraînement (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque butée d'appui (91) exerce sur l'arbre d'entraînement (6) sous l'action de sa rotation, une force de pression (FI, F2) ayant une composante orientée selon la 20 direction de l'axe longitudinal (C-C) pour déplacer l'élément de sortie (20) en translation par rapport au châssis (4, 5). 3. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ou chaque butée d'appui (91) est propre à empêcher la translation de l'extrémité (92) de la bielle (32) suivant l'axe longitudinal (C-C). 25 4. Dispositif d'entraînement (2) l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque butée d'appui (91) est propre à empêcher la rotation de la bielle (32) autour de l'axe de rotation (D-D) du pallier (37). 5. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité (92) de la bielle (32) comporte un moyen 30 d'articulation (88, 89, 90) de sorte que la bielle (32) est apte à pivoter par rapport au châssis (4, 5), autour du moyen d'articulation (88, 89, 90) dans un plan transversal (B-B, C-C) perpendiculaire au plan contenant l'axe longitudinal (C-C) et l'axe de rotation (D-D) afin d'autoriser le déplacement du pallier (37) suivant l'axe longitudinal (C-C). 6. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bielle (32) est montée coulissante par rapport à la butée d'appui (91) suivant l'axe transversal (B-B) de la bielle (32). 7. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le moyen d'articulation (88, 89, 90) comprend une rotule (90) montée au châssis (4, 5), la rotule (90) étant positionnée à distance de l'arbre d'entraiment (6), et une tige (88) montée dans la rotule (89, 90), la tige (88) étant propre à glisser dans la rotule (89, 90). 8. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pallier (37) comprend un roulement. 9. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de blocage (68, 70) du pallier (37) sur l'arbre d'entraînement (6) suivant deux sens opposés de déplacement de l'élément de sortie (20) par rapport au châssis (4, 5). 10. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation (24) est propre à faire pivoter l'arbre d'entraînement (6) alternativement dans deux sens de rotation opposés selon une période de rotation (P), et en ce que le pallier (37) comprend deux éléments d'appui (58, 62) propres à exercer tour à tour chacun une force de pression (F1, F2) de sens opposé en fonction du sens de rotation de l'arbre d'entraînement (6) pour déplacer l'élément de sortie (20) par rapport au châssis (4, 5) selon un mouvement de va-et-vient. 11. Dispositif d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation (24) comprend un dispositif motoréducteur (26), une bielle (27) connectée au dispositif motoréducteur (26) par l'intermédiaire d'une rotule (29A), et un levier (28) dont une extrémité est fixée à l'arbre d'entraînement (6) et dont l'autre extrémité est reliée à la bielle (27) par l'intermédiaire d'une rotule (29B). 12. Machine outil caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif 30 d'entraînement (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes.