FR2547228A1 - Vibration damper for slide carriage - Google Patents
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Abstract
Description
D'une manière générale, l'invention est relative aux organes amortisseurs peceettant de limiter les vibrations des machines et d'améliorer la rigidité dynamique d'une machine-outil. In general, the invention relates to shock absorbing members capable of limiting machine vibrations and improving the dynamic rigidity of a machine tool.
En particulier, l'invention est relative à un appareil pour amortir les vibrations des machines au moyen d'un amortisseur pour glissières utilisé sur la surface de contact des coulisseaux des machines
Les systèmes des machines-outils sont généralement constitués d'organes qui comportent un dispositif amortisseur à masse élastique dont les paramètres déterminent les amplitudes d'excitation et les fréquences des vibrations induites. Afin de limiter les vibrations, les ingénieurs ont généralement cherché à modifier les organes amortisseurs à masse élastique un par un ou en combinaison pour décaler ou modifier les caractéristiques des vibrations.In particular, the invention relates to an apparatus for damping machine vibrations by means of a damper for runners used on the contact surface of the runners of machines
Machine tool systems are generally made up of components that include an elastic mass damping device, the parameters of which determine the amplitudes of excitation and the frequencies of induced vibrations. In order to limit the vibrations, the engineers generally sought to modify the damping members with elastic mass one by one or in combination to offset or modify the characteristics of the vibrations.
Le dispositif le plus couramment utilisé par la technique antérieure est#-.un bloc amortisseur massif fixé à un organe fixe ou mobile d'une structure de la machine, dans lequel le bloc. amortisseur est classiquement monté au moyen de supports élastiques et de fixations appropriées. Un inconvénient du dispositif à bloc amortisseur de la technique antérieure est que la masse supplémentaire doit être physi quement englobée dans l'habillage de la machine, ce qui risque d'entratner des empiétements non désirés sur l'espace utile de la machine; d'autre part, la masse doit sou vent être déplacée avec les coulisseaux de la machine, ce qui crée des contraintes importantes au moment de l'étude des mécanismes d'avance pouvant être utilisés.The device most commonly used in the prior art is # - a massive damper block attached to a fixed or movable member of a machine structure, in which the block. shock absorber is conventionally mounted by means of elastic supports and appropriate fixings. A disadvantage of the shock absorbing device of the prior art is that the additional mass must be physically included in the covering of the machine, which risks causing unwanted encroachments on the useful space of the machine; on the other hand, the mass must often be moved with the sliders of the machine, which creates significant constraints when studying the advance mechanisms that can be used.
La Dexuisresse a pallié les problèmes inhérents au dispositif selon la technique antérieure au moyen d'un nouvel amortisseur pour glissières de machines installé dans la zone de contact des coulisseaux pour créer un modèle aux lignes compactes et trouver une solution efficace pour agir d'une manière voulue sur la rigidité dynamique d'une machine-outil. The Dexuisresse has overcome the problems inherent in the device according to the prior art by means of a new damper for machine slides installed in the contact area of the slides to create a model with compact lines and find an effective solution to act in a way desired on the dynamic rigidity of a machine tool.
L'invention est représentée sous une forme réalisée sur une machine-outil ayant un premier et un second coulisseau mobiles l'un par rapport d-l'autre, sur laquelle une plaque d'amortissement est montée entre les deux coulisseaux
et est portée par le premier coulisseau qui permet un contact par coulissement avec le second coulisseau.Une chambre ou un espace d'amortissement est ménagé entre la plaque d'amortissement et le premier coulisseau, et des joints d dtanchéité sont prévus pour retenir dans la chambre d'amortissement un agent d'amortissement visqueux, cependant que la plaque d'amortissement peut inverser son mouvement sous l'effet de forces vibratoires, de telle sorte qu'une petite distance de déplacement de la plaque d'amortissement peut exister perpendiculaire- ment entre les premier et second coulisseaux lorsque les coulisseaux sont fixes ou se déplacent l'un par rapport à 1' autre. L'agent d'amortissement visqueux réalise un amortissement par effet d1éponge lorsque la plaque d'amortissement et le premier coulisseau sont soumis à un mouvement vibratoire relatif.Un dispositif à action directe tel qu'un ressort ou une chambre d'amortissement sous pression sert à maintenir la plaque d'amortissement contre le second coulisseau.The invention is shown in a form produced on a machine tool having a first and a second slide movable relative to each other, on which a damping plate is mounted between the two slides
and is carried by the first slide which allows sliding contact with the second slide. A damping chamber or space is provided between the damping plate and the first slide, and seals are provided to retain in the damping chamber a viscous damping agent, while the damping plate can reverse its movement under the effect of vibratory forces, so that a small displacement distance of the damping plate can exist perpendicular- ment between the first and second slides when the slides are fixed or move relative to one another. The viscous damping agent performs damping by the sponge effect when the damping plate and the first slide are subjected to a relative vibratory movement. A direct-acting device such as a spring or a pressure damping chamber serves to hold the damping plate against the second slide.
Dans une autre forme de réalisation, une matière viscoélastique est placée dans la chambre d'amortissement pour amortir les vibrations. In another embodiment, a viscoelastic material is placed in the damping chamber to dampen vibrations.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels
la figure 1 est une vue en perspective d'une machineoutil utilisant la présente invention;
la figure 2 est une coupe de la glissière prise selon l'axe 2-2 de la figure 1;
la figure 3 est une coupe en plan du coulisseau prise selon l'axe 3-3 de la figure 2;
la figure 4 est une coupe en élévation de la glissière prise selon l'axe 4-4 de la figure 2;
la figure 5 est une vue de-dessous de la plaque d'amortissement pour glissières prise selon l'axe 5-5 de la figure 2;;
la figure 6 est une coupe de la rainure de la plaque d'amortissement prise selon l'axe 6-6 de la figure 5
la figure 7 est une coupe de la figure a montrant une autre forme de réalisation;
la figure 8 est une coupe en élévation dgune autre forme de réalisation;
la figure 9 est une coupe en élévation d'une autre forme de réalisation.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which
Figure 1 is a perspective view of a machine tool using the present invention;
Figure 2 is a section of the slide taken along the axis 2-2 of Figure 1;
Figure 3 is a plan section of the slider taken along the axis 3-3 of Figure 2;
Figure 4 is an elevational section of the slide taken along the axis 4-4 of Figure 2;
Figure 5 is a bottom view of the damping plate for slides taken along the axis 5-5 of Figure 2 ;;
Figure 6 is a section of the groove of the damping plate taken along the axis 6-6 of Figure 5
Figure 7 is a section of Figure a showing another embodiment;
Figure 8 is a sectional elevation of another embodiment;
Figure 9 is a sectional elevation of another embodiment.
Sur la figure 1; on voit une machine-outil 10 ayant plusieurs coulisseaux mobiles sur des glissières appropriées et, en particulier, un coulisseau type il est celui de la table horizontaleB porté par les glissières horizontales 12 de la semelle 13. Les glissières 12 peuvent être considérées comme des coulisseaux secondaires relativement mobiles par rapport au coulisseau il La figure 2 représente schématiquement une coupe de la glissière 12 de la figure 1, montrant que la glissière 12 de la semelle supporte le coulisseau d'usinage il coulissant ou mobile qui est une pièce métallique moulée possédant une rainure 14 usinée sur toute sa longueur, pour coopérer avec la glissière 12. In Figure 1; we see a machine tool 10 having several movable slides on appropriate slides and, in particular, a typical slide it is that of the horizontal tableB carried by the horizontal slides 12 of the sole 13. The slides 12 can be considered as slides secondary movable relative to the slider il Figure 2 schematically shows a section of the slide 12 of Figure 1, showing that the slide 12 of the sole supports the sliding slide machining or mobile which is a molded metal part having a groove 14 machined over its entire length, to cooperate with the slide 12.
Aux extrémités opposées 15, 16 de la rainure 14 dans le coulisseau 1#1 se trouvent des organes de support qui sont des roulements 17 à rouleaux recirculants existant normalement sous l'appellation commerciale de roulements à rouleaux Tychoway. Le roulement 17 à rouleaux est fixé au coulisseau mobile 11 par frottement et il sert à transporter sans frottement la charge principale du coulisseau 11.At the opposite ends 15, 16 of the groove 14 in the slide 1 # 1 are support members which are bearings 17 with recirculating rollers normally existing under the trade name of Tychoway roller bearings. The roller bearing 17 is fixed to the movable slide 11 by friction and it serves to transport the main load of the slide 11 without friction.
La partie centrale de la rainure 14 contient une plaque 19 d'amortissement qui est une barre métallique allongée à section transversale rectangulaire et dont l'épaisseur est calculée de manière à être inférieure à la profondeur totale de la rainure si on la mesure par rapport à la glissière de support 12. La plaque d'amortissement 19 comporte un sillon 20 contenant un joint torique 21 assurant l'étanchéité au contact de la surface 22 supérieure de la rainure du coulisseau 11 pour former une mince chambre d'amortissement 23 entre la plaque 19 et le coulisseau 11. Pour l'amor tissement par effet d'éponge R lala chambre d'amortissement 23 doit être mince dans le sens du déplacement de la plaque, soit par exemple sur une distance générale de 0,012 à 0,63 mm .La plaque d'amortissement 19 se déplace contre la glissière 12 de support et elle est revêtue d'une mince couche 24 de matière limitant le frottement, telle que du Téflon. La plaque d'amortissement 19 se déplace librement dans le sens vertical par rapport à la glissière 12 de support et au coulisseau 11 sous l'effet des vibrations de la machine, mais elle est ezact#nent ajustée dans la rainure 14 et maintenue dans une position fixe par rapport au coulisseau Il dans le sens longitudinal afin que la plaque d'amortissement 19 soit transportée en même temps que le coulisseau 11 pendant sa course. Le coulisseau Il comporte des orifices internes 25 et des gicleurs 26 de pulvérisation pour assurer un graissage par brouillard d'huile des roulements 17 à rouleaux antifriction, et un trouve remplissage 27 est ménagé à travers le coulisseau 11, reliant la chambre 23 d'amortissement pour qu'un agent d'amortissement visqueux, par exemple une graisse ou une huile épaisse, puisse être introduit dans la chambre 23 d'amortissement. La forte masse de la plaque 19 d'amortissement la pousse à descendre en contact étroit avec la glissière 12 de support.Cependant, on pourra noter que dans d'autres montages, un ressort ou autre organe à action directe pourra être installé entre la plaque 19 d'amortissement et le coulisseau 11 si la force de la pesanteur ne peut servir, par exemple si la plaque d'amortissement est relativement légère ou si la plaque porte sur un coulisseau non horizontal. Dans certains cas, il pourra être préférable de donner à la rainure 14 des dimensions telles que le joint torique 21 soit comprimé comme un ressort en élastomère dans l'ensemble, remplissant ainsi deux fonctions : a) étanchéité de la chambre 23 d'amortissement, et b) appui de la plaque 19 d'amortissement par ressort contre la glissière 12.Des joints d'étanchéité 28 sont prévus à chaque extrémité 15, 16 de la rainure 14 du coulisseau afin d'essuyer les polluants sur la glissière 12 de support pendant le déplacement du coulisseau 11.The central part of the groove 14 contains a damping plate 19 which is an elongated metal bar with rectangular cross section and whose thickness is calculated so as to be less than the total depth of the groove if it is measured in relation to the support slide 12. The damping plate 19 comprises a groove 20 containing an O-ring 21 ensuring the sealing in contact with the upper surface 22 of the groove of the slide 11 to form a thin damping chamber 23 between the plate 19 and the slide 11. For damping by sponge effect, the damping chamber 23 must be thin in the direction of movement of the plate, ie for example over a general distance of 0.012 to 0.63 mm. The damping plate 19 moves against the support slide 12 and is coated with a thin layer 24 of material limiting friction, such as Teflon. The damping plate 19 moves freely in the vertical direction relative to the support slide 12 and to the slide 11 under the effect of the vibrations of the machine, but it is ezact # nent adjusted in the groove 14 and held in a fixed position relative to the slider II in the longitudinal direction so that the damping plate 19 is transported at the same time as the slider 11 during its travel. The slider It has internal orifices 25 and spray nozzles 26 to ensure lubrication by oil mist of the bearings 17 with anti-friction rollers, and a filling 27 is provided through the slider 11, connecting the damping chamber 23 so that a viscous damping agent, for example a fat or a thick oil, can be introduced into the damping chamber 23. The heavy mass of the damping plate 19 pushes it down in close contact with the support slide 12. However, it may be noted that in other arrangements, a spring or other direct-acting member may be installed between the plate 19 damping and the slide 11 if the force of gravity can not be used, for example if the damping plate is relatively light or if the plate bears on a non-horizontal slide. In certain cases, it may be preferable to give the groove 14 dimensions such that the O-ring 21 is compressed like an elastomer spring in the assembly, thus fulfilling two functions: a) sealing of the damping chamber 23, and b) support of the spring damping plate 19 against the slide 12. Seals 28 are provided at each end 15, 16 of the groove 14 of the slide in order to wipe the pollutants on the support slide 12 during the movement of the slide 11.
La coupe en plan de la figure 3 montre que la plaque 19 d'amortissement est transportée sur toute la longueur de la rainure 14. La plaque 19 d'amortissement est fixée étroitement au coulisseau 11 au moyen de deux vis d'arrêt 29 introduites aux fins du montage dans les cavés de la plaque 19 d'amortissement, et les vis 29 sont dégagées lorsque la plaque 19 fonctionne. A chaque extrémité de la plaque 19 d'amortissement, une encoche 30 est usinée pour ménager un espace autour du roulement 17 à rouleaux et pour transporter la plaque 19 lorsque le coulisseau 11 se déplace. The plan section of FIG. 3 shows that the damping plate 19 is transported over the entire length of the groove 14. The damping plate 19 is fixed tightly to the slide 11 by means of two stop screws 29 introduced into the ends of mounting in the cavities of the damping plate 19, and the screws 29 are released when the plate 19 is operating. At each end of the damping plate 19, a notch 30 is machined to provide a space around the roller bearing 17 and to transport the plate 19 when the slider 11 moves.
Le sillon 20 est représenté sous la forme d'une piste ovale dans la plaque 19 d'amortissement, contenant le joint torique d'étanchéité 21 qui forme la chambre 23 d'étanchéité. The groove 20 is shown in the form of an oval track in the damping plate 19, containing the O-ring seal 21 which forms the sealing chamber 23.
'La vue arrière de la figure 4 montre le coulisseau il entourant la glissière 12 de la semelle 13 de la machine; elle montre également que des rouleaux 31, 32 latéraux recirculants sont montés dans des logements 33 34 appropriés de manière à porter contre les bords 35, 36 de la glissière rectangulaire 12. La vis d'arrêt de montage 29 est visible sur le capté de la plaque 19 d'amortissement. 'The rear view of Figure 4 shows the slide it surrounding the slide 12 of the sole 13 of the machine; it also shows that recirculating lateral rollers 31, 32 are mounted in suitable housings 33 34 so as to bear against the edges 35, 36 of the rectangular slide 12. The mounting stop screw 29 is visible on the sensor of the damping plate 19.
La figure 5 représente une vue de-dessous de la plaque 19 d'amortissement, montrant l'encoche 30 de dégagement autour du roulement 17 à rouleaux; elle montre aussi qu'une série de rainures 37, 38 de graissage en perchoirs sont usinées dans le revêtement 24 en Téflon de la plaque 19 pour constituer des poches en vue du graissage. La figure 6 montre une coupe transversale caractéristique des rainures 37, 38 de graissage. FIG. 5 represents a view from below of the damping plate 19, showing the clearance notch 30 around the roller bearing 17; it also shows that a series of grooves 37, 38 for greasing perches are machined in the Teflon coating 24 of the plate 19 to form pockets for lubrication. Figure 6 shows a characteristic cross section of the lubrication grooves 37, 38.
Ainsi donc, lorsque des vibrations apparaissent aux abords du coulisseau Il qui est porté par les roulements 17 à rouleau antifriction, tout mouvement relatif entre le coulisseau, la plaque d'amortissement et la glissière de support entrainera une atténuation résultant du phéno- mène d'amortissement par effet d' éponge de l'agent visqueux d'amortissement à l'intérieur de la chambre 23 d'amortissement, améliorant par là-même la rigidité dynamique globale de la machine 10. Thus, when vibrations appear around the slider II which is carried by the anti-friction roller bearings 17, any relative movement between the slider, the damping plate and the support slide will cause attenuation resulting from the phenomenon of damping by sponge effect of the viscous damping agent inside the damping chamber 23, thereby improving the overall dynamic rigidity of the machine 10.
La figure 7 représente une autre forme de réalisation. Figure 7 shows another embodiment.
Une matière 29 visco-élastique d'amortissement, par exemple du PVC (chlorure de polyvinyle) est substitué dans la chambre d'amortissement agent visqueux. La caractéristique de cette matière est sa capacité de dissiper l'éner- gie lorsqu'elle est déplacée Les matières visco-élastiques utilisées dans les installations d'amortissement se comportent assurément d'une manière élastique jusqu'd une certaine limite de contraintes mais, une fois cette limite dépassée, elles s'écoulent jusqu'd ce que leur surface augmente et les contraintes diminuent jusqu'à ce qu'elles redeviennent élastiques.A viscoelastic damping material 29, for example PVC (polyvinyl chloride) is substituted in the viscous agent damping chamber. The characteristic of this material is its capacity to dissipate the energy when it is moved. The viscoelastic materials used in damping installations certainly behave in an elastic manner up to a certain limit of stresses, but once this limit is exceeded, they flow until their surface increases and the stresses decrease until they become elastic again.
D'un point de vue strict, dans un amortisseur conçu pour un effet d'éponge , la substitution directe d'une matière visco-élastique aurait pour effet un amortissement légèrement inférieur de la structure, mais elle pourrait convenir pour certaines applications. Les matières viscoélastiques peuvent avoir une capacité d'amortissement 20 fois supérieure à celle du caoutchouc, mais l'amortisseur. Strictly speaking, in a shock absorber designed for a sponge effect, the direct substitution of a visco-elastic material would have a slightly lower damping effect on the structure, but it could be suitable for certain applications. Viscoelastic materials can have a damping capacity 20 times greater than that of rubber, but the damper.
à effet d'éponge peut posséder une capacité d'amortissement trois ou quatre fois supérieure à celle de l'amortisseur visco-élastique
Les figures 8 et 9 représentent d'autres formes de réalisa- tion. La figure 8 montre le coulisseau il supporté par la glissière 12, et une plaque 40 d'amortissement circulaire est située dans un alésage 41 du coulisseau il où elle s'adapte exactement. La surface inférieure 42 de la plaque 40 s'engage directement avec la glissière t2 au moyen d'un joint torique 43 qui porte sur un diamètre circulaire 44 et un épaulement contigu 45 usinés a l'extrémité supérieure 46 de la plaque 40.L'épaisseur de la plaque 40 et la profondeur de l'alésage 41 sont étudiées pour ménager une mince chambre 47 d'amortissement entre la plaque 40 et l'alésage 41. Les dimensions de l'épaulement 45 permettent au joint torique 43 d'être maintenu en place par co#pression, assurant ainsi l'étanchéité de la chambre d'étanchéité 47 et se comportant comme un ressort en élastomère pour appuyer directement sur la plaque 40 Un trou 48 de remplissage et un bouchon 49 à vis sont prévus dans le coulisseau pour permettre l'introduction dans la chambre 40 d'amortissement d'un agent visqueux d'amortissement tel qu'une graisse ou une huile épaisse.sponge-like can have a damping capacity three or four times that of the visco-elastic damper
Figures 8 and 9 show other embodiments. Figure 8 shows the slider il supported by the slide 12, and a circular damping plate 40 is located in a bore 41 of the slider il where it fits exactly. The lower surface 42 of the plate 40 engages directly with the slide t2 by means of an O-ring 43 which bears on a circular diameter 44 and an adjoining shoulder 45 machined at the upper end 46 of the plate 40. thickness of the plate 40 and the depth of the bore 41 are designed to provide a thin damping chamber 47 between the plate 40 and the bore 41. The dimensions of the shoulder 45 allow the O-ring 43 to be maintained in place by co # pressure, thus ensuring the sealing of the sealing chamber 47 and behaving like an elastomer spring to press directly on the plate 40 A filling hole 48 and a screw cap 49 are provided in the slide to allow the introduction into the damping chamber 40 of a viscous damping agent such as a fat or a thick oil.
La figure 9 montre une plaque 50 d'amortissement circulaire placée dans l'alésage 41 de la figure 8, avec cette différence que le joint torique 43 est monté dans une gorge 51 annulaire entourant la plaque 50 uniquement dans un but d'étanchéité. Un ressort hélicoldal de compression 52 se trouve dans le trou de remplissage 48, précontraint par le bouchon à vis 49 contre la plaque d'amortissement 50 pour appuyer directement la plaque 50 contre la glissière 12 après qu'un agent visqueux a été introduit dans la chambre 47 d'amortissement. FIG. 9 shows a circular damping plate 50 placed in the bore 41 of FIG. 8, with the difference that the O-ring 43 is mounted in an annular groove 51 surrounding the plate 50 only for sealing purposes. A helical compression spring 52 is located in the filling hole 48, prestressed by the screw cap 49 against the damping plate 50 to press the plate 50 directly against the slide 12 after a viscous agent has been introduced into the depreciation room 47.
Un raccord de graissage ou assimilé peut être substitué au bouchon à vis 49 des figures 8 et 9. A grease fitting or the like may be substituted for the screw cap 49 of FIGS. 8 and 9.
En outre, l'agent visqueux de la chambre 47 peut être sous pression à une valeur supérieure à la pression atmos phérique ou ambiante pour appuyer directement sur la plaque d'amortissement 40, 50. In addition, the viscous agent of the chamber 47 can be pressurized to a value greater than atmospheric or ambient pressure to press directly on the damping plate 40, 50.
On notera que, dans certains cas, un organe viscoélastique (non représenté-) pourra être substitué à l'agent visqueux dans la chambre d'amortissement. It will be noted that, in certain cases, a viscoelastic member (not shown) may be substituted for the viscous agent in the damping chamber.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrite représenté sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that many modifications can be made to the device described without departing from the scope of the invention.
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TP | Transmission of property | ||
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