"Dispositif pour contrôler les déplacements relatifs de deux pièces ou éléments constitutifs structuraux, notamment dans
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La présente invention concerne un dispositif pour contrôler
les déplacements relatifs de deux pièces ou éléments constitutifs structuraux et, plus spécialement, pour contrôler les déplacements rectilignes de précision qui se présentent, par exemple, dans une machine-outil dans laquelle un coulisseau est monté mobile sur des guides d'un support ou bâti de la machine et est déplacé dans les deux sens, le long desdits guides, par l'intermédiaire d'un dispositif du type précité qui est destiné à contrôler ces mouvements avec un maximum de précision et d'efficacité.
Les systèmes les plus couramment utilisés jusqu'à présent
pour contrôler de tels mouvements dans des machines-outils ont eu recours à des dispositifs dits à recirculation de sphères, ou à des dispositifs dits à pignon-crémaillère, dispositifs qui sont bien connus dans ce domaine de la technique et dont il est donc inutile de donner une description détaillée supplémentaire.
Toutefois, il convient de remarquer que, surtout dans le cas de machines-outils à très longue course, l'emploi de vis à recirculation de sphères est à déconseiller, tant en raison de leur coût extrêmement élevé qu'en raison du peu de précision qu'elles permettent de réaliser, et ce, d'une part à cause des erreurs en
ce qui concerne le pas et qui sont cumulatives et, d'autre part
du fait de la dilatation linéaire découlant des variations de températures et qui, surtout dans le cas de vis de très grande longueur peut atteindre des valeurs importantes.
Le système à pignon-crémaillère présente l'inconvénient d'un faible rendement mécanique dû aux pertes de puissance par frottement, pertes qui doivent être compensées en augmentant aussi bien les dimensions du moteur d'entraînement que celles des moyens de transmission, ce qui n'est pas économique. De plus, dans l'un
et l'autre des cas considérés ci-dessus, ces dispositifs exigent nécessairement l'usage d'un système de relèvement de cotes, système constitué, en général, par une cellule à deux résolveurs avec induction , ou une cellule à trois résolveurs montée sur crémaillère de précision, ce qui est extrêmement compliqué et onéreux.
Le but de la présente invention est donc de créer un dispositif du type indiqué qui permet d'éliminer les inconvénients cidessus et d'autres désavantages des systèmes connus antérieurement; tout en conservant les avantages qu'offrent l'un et l'autre des deux systèmes précités, et plus particulièrement un dispositif qui garantit un rendement très élevé, l'absence de jeux, et une excellente précision en ce qui concerne le pas, indépendamment de la longueur de la course.
Ces buts et d'autres objets qui ressortiront de la description ci-après, sont réalisés par la présente invention qui concerne, à cette fin, un dispositif de contrôle des déplacements relatifs de -... deux pièces ou parties constitutives structurales et qui est caractérisé du fait qu'il comprend au moins une vis sans fin, de préférence à filetage plat, à un seul filet et 3 pas relativement rapide, montée axialement fixe sur l'une desdites parties constitutives pour y être commandée en rotation, ainsi que plusieurs rouleaux ou galets montés fous sur l'autre partie constitutive et s'engageant entre les filets de la vis en vue de la transformation du mouvement de rotation de cette vis en un mouvement relatif rectiligne desdites parties constitutives.
Dans le cas préféré de mise en oeuvre des principes conformes
à l'invention et en vue de leur application au contrôle des mouvements d'un coulisseau ou analogue le long d'un;support ou banc d'une machine-outil, ladite vis et les moyens qui y sont associés et qui commandent sa rotation, sont montés sur le coulisseau, tandis que les rouleaux sont montés sur le support fixe, sur toute l'étendue de la course du coulisseau, en position de coopération mutuelle avec les filets de la vis. De cette manière, la longueur de la vis peut être extrêmement réduite et il devient possible d'obtenir un degré élevé de précision dans l'exécution de n'importe quelle course étant donné que l'erreur n'est pas cumulative et que la dilatation linéaire est négligeable.
De plus, puisque le frottement entre la vis et la surface d'appui respective qui est définie par les rouleaux, est un frottement de roulement, on obtient un rendement élevé de la transmission des efforts, le couple exigé est moins important même en phase de démarrage, et il devient ainsi possible de réduire les dimensions des différents éléments du dispositif,
ce qui se traduit par des économies importantes tant du point de vue de l'encombrement que de celui du prix.
Enfin, le dispositif précité se prête au montage d'un système économiquement très avantageux de relèvement des cotes, constitué par exemple par une cellule à trois résolveurs montée dans la tête de la vis.
Selon une caractéristique avantageuse du dispositif conforme à l'invention, ladite vis sans fin est divisée en deux tronçons distincts dont l'un est solidaire d'un arbre d'entraînement commun, alors que l'autre est solidaire en rotation dudit arbre, mais est libre de se déplacer axialement par rapport à celui-ci.
Dans cette réalisation, le dispositif comprend additionnellement des moyens pour contrôler et définir la position axiale dudit second tronçon de vis, tant par rapport à l'arbre qu'au premier tronçon, de telle façon que les filets des deux tronçons appuient sur les rouleaux correspondants par leur flanc frontal, en ce qui concerne l'un des tronçons, et par leur flanc dorsal en ce qui concerne l'autre tronçon, ce qui permet d'éliminer entièrement l'existence de jeux entre la vis et les rouleaux et de garantir, éventuellement, une légère précontrainte ou charge initiale.
Une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple non limitatif, est représentée au dessin annexé, dans lequel :
- La figure 1 est une vue en plan du dispositif de l'invention, illustrant uniquement la vis et les moyens d'actionnement associés;
- La figure 2 est une vue avec certaines parties en coupe et certaines autres arrachées pour faciliter la compréhension et illustrant la vis en engagement avec les rouleaux de la partie fixe ou banc d'une machine-outil, par exemple;
- La figure 3 est une vue en élévation illustrant le montage du dispositif pour le contrôle des mouvements d'un coulisseau sur une machine-outil.
Dans le cas illustré de l'application du dispositif conforme à l'invention à une machine-outil afin de contrôler les déplace-
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un banc 12 (figure 3), ledit coulisseau 10 porte un moteur qui est destiné à commander, par l'intermédiaire d'un réducteur 14
(figure 1), les mouvements dans les deux sens d'un arbre 16, de longueur réduite, supporté par des paliers 18, 20 et 22.
Sur cet arbre 16, à savoir entre les paliers 18 et 20, est fixé au moyen d'une clavette 24, par exemple, un tronçon de vis sans fin 26 constitué, comme illustré, par un support cylindrique
28 portant une hélice 30 de section carrée et d'un pas déterminé E. Le tronçon 26 est entièrement solidaire dudit arbre 16.
Un second tronçon de vis 32, identique au tronçon 26, est monté entre les paliers 20 et 22 et ce second tronçon est solidaire en rotation dudit arbre 16 mais est susceptible de se déplacer axialement par rapport à celui-ci, au moyen d'une clavette 34 par exemple.
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Sur le support 38 qui est fixé au banc 12 de la machine-outil, sont montés plusieurs rouleaux 36, répartis sur toute l'étendue de la course que peut devoir accomplir la vis 26-32 avec le coulisseau
10, lesdits rouleaux étant montés fous et pouvant s'insérer dans l'espace séparant deux filets successifs 30 de la vis, de telle sorte qu'au cours des rotations commandées de cette vis, celle-ci tourne entre les rouleaux afin de transformer son mouvement circulaire en un mouvement d'avancement en ligne droite.
Comme illustré sur la figure 2, les rouleaux 36 sont montés en deux rangées diamétralement opposées par rapport à la vis et se trouvent disposés, dans chacune desdites rangées, à un espacement p' correspondant au pas [pound] de ladite vis.
En vue d'éliminer des jeux éventuels et .l'établir une légère précontrainte ou charge initiale, le dispositif comporte des moyens qui permettent de définir et de maintenir la position axiale du tronçon de vis 32, de sorte que les filets 30 des deux tronçons
26-32 appuient contre les rouleaux correspondants par leurs flancs d'amont, en ce qui concerne l'un des tronçons, et par leurs flancs d'aval, en ce qui concerne l'autre tronçon, éventuellement avec établissement de ladite précontrainte ou charge initiale. Ainsi, par exemple, et comme cela est montré à la figure 2, les flancs frontaux ou d'amont 40 des filets 30 du tronçon 32 sont appliqués contre les rouleaux correspondants 36a et 36b, tandis que les flancs dorsaux ou d'aval 42 des filets 30 du tronçon 26 s'appliquent sur les rouleaux correspondants 36c, 36d.
Les moyens qui permettent de réaliser ledit positionnement du tronçon de vis 32 et qu'on a schématiquement représentés à la figure 2, sont constitués par un système à crémaillère 44 et à roue dentée
46 qui peut être actionné, par exemple, par l'intermédiaire d'un cylindre oléodynamique et au moyen duquel un mouvement circulaire peut être imprimé à une douille 48 qui, de ce fait, se visse ou se dévisse sur un écrou 50 qui est fileté en 52 et qui est maintenu fixé au corps du coulisseau 10 par un boulon anticouple. En intercalant les butées 54, 56, ce mouvement permet de supprimer les jeux et d'établir une précontrainte ou charge initiale éventuelle.
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mode de réalisation qui,actuellement, est considéré comme le préféré, de nombreuses modifications et variantes sont possibles et sont comprises dans le cadre de l'invention.
Ainsi, par exemple, la position des rouleaux 36 le long du développement de l'hélice, définie par les filets de la vis, peut être différente.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de contrôle des déplacements relatifs de deux pièces ou éléments constitutifs structuraux, en particulier des éléments faisant partie d'une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une vis sans fin montée d'une manière axialement fixe sur l'un desdits éléments et commandée en rotation, ainsi que plusieurs rouleaux montés fous sur l'autre desdits éléments et destinés à s'engager entre les filets de la vis, en vue de la transformation du mouvement de rotation de celle-ci en un mouvement rectiligne relatif desdits éléments constitutifs.