FR2668407A1 - Unite de guidage a vis a billes et table de transport utilisant cette unite de guidage. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une unité de guidage à vis à billes comportant un rail de guidage (2) formé d'une barre profilée pourvue d'une rainure (21); un organe mobile (3) interposé entre des surfaces latérales de la rainure par l'intermédiaire de billes et apte à se déplacer le long d'une direction longitudinale du rail; une tige de vis à billes (7) portée mobile en rotation par le rail et vissée dans l'organe mobile, en vue d'imprimer à ce dernier un mouvement de va-et-vient le long du rail; et un mécanisme de précontrainte (50) destiné à appliquer une contrainte de tension axiale à une partie de la tige de vis à billes, entre des parties de roulaient (410, 420) prévues au niveau d'extrémités opposées du rail. L'invention concerne également une table de transport utilisant cette unité de guidage.
Description
Unité de quidaqe à vis à billes et table de transport utilisant cette
unité de quidaqe La présente invention concerne une unité de guidage à vis à billes utilisée dans une partie de déplacement linéaire d'une machine outil et d'un robot, par exemple, et également une table de transport
utilisant cette unité de guidage.
Un dispositif de transport utilisant une vis à billes de ce type conventionnelle, possède une structure illustrée à titre d'exemple sur la Figure 24 (voir la demande de brevet japonais publiée avant examen sous le No 62-200016) Sur cette Figure, un organe mobile 100 est supporté par deux rails de guidage 101 et mobile dans une direction longitudinale de ceux-ci Une tige de vis à billes 102 est vissée dans l'organe mobile 100 pour, en tournant, impartir à celui-ci un mouvement de va-et-vient L'organe mobile 100 est supporté au niveau de ses côtés
opposés par les rails de guidage 101 par l'intermédiaire de billes 103.
un vissage direct de la tige de vis à billes 102 dans l'organe mobile 100 permet une structure compacte du dispositif Dans une structure conventionnelle dans laquelle une vis à billes est utilisée pour entraîner une table, une précontrainte peut être appliquée à la tige de vis à billes afin d'absorber une erreur de précision due à une dilatation thermique Dans le dispositif représenté sur la Figure 24, la précontrainte appliquée à la tige de vis à billes 102 fait qu'un moment de flexion est appliqué aux rails de guidage loi, ce qui risque de provoquer un gauchissement des rails de guidage 101, un banc et/ou un chariot auquel les rails de guidage 101 sont fixés étant susceptible de se cintrer, d'o une diminution de la précision d'avance de l'organe mobile. Etant donné que l'organe mobile 100 auquel la tige de vis à billes 102 est vissée, est porté par les rails de guidage 101, il sert
à empêcher une rotation par à-coups de la tige de vis à billes 102.
Cependant, si la précontrainte est appliquée, la tige de vis à billes 102 est elle aussi cintrée par une force de réaction exercée par les rails de guidage 101 cintrés, moyennant quoi, la tige de vis à billes 102 ne peut pas conserver une rectitude prédéterminée, ce qui entraîne sa
rotation par à-coups.
Pour éviter ces inconvénients dus à la précontrainte, on peut, dans l'art antérieur, augmenter les dimensions des rails de guidage 101, afin d'obtenir une plus grande rigidité Ceci augmente toutefois les
dimensions de la structure et le poids du dispositif ainsi que son coût.
En outre, dans le dispositif décrit ci-dessus, une table supportée par des roulements linéaires pour pouvoir aller et venir, est assemblée à l'organe mobile 100, le mouvement de va-et-vient de l'organe mobile 100 dû au mouvement de rotation de la tige de vis à billes 102 étant transmis à la table Dans ce dispositif, il existe un inconvénient, à savoir que l'ajustement d'un parallélisme entre des surfaces de guidage des roulements linéaires auxquels la table est fixée, et la tige de vis à billes 102, nécessite un travail qui prend du temps Précisément, l'ajustement du parallélisme entre les surfaces de guidage des roulements linéaires et la tige de vis à billes 102 doit être effectué en utilisant un indicateur placé sur la surface périphérique extérieure de la tige de vis à billes 102, ce qui rend l'ajustement difficile Dans l'art antérieur représenté sur la Figure 24, notamment, il faut, en plus de l'ajustement du parallélisme entre les rails de guidage 101 et la tige de vis à billes 102, ajuster le parallélisme entre la tige de vis à billes 102 et des surfaces de guidage au niveau d'un côté de la table,
ce qui rend le travail extrêmement difficile.
La présente invention a par conséquent pour but de proposer une unité de guidage à vis à billes permettant de surmonter les problèmes susmentionnés et dans laquelle une précontrainte puisse être appliquée
sans diminuer une rectitude de la tige de vis à billes.
Un autre but de la présente invention consiste à proposer une unité de guidage à vis à billes et une table de transport utilisant cette unité de guidage, dans laquelle une table portée par un roulement linéaire est assemblée à l'unité de guidage à vis à billes pour former la table de transport, et qui permette d'ajuster facilement un parallélisme entre une surface de guidage d'un roulement linéaire et une
tige de vis à billes.
Pour atteindre les buts indiqués ci-dessus et selon un premier aspect de la présente invention, une unité de guidage à vis à billes comporte un rail de guidage formé d'une barre profilée pourvue d'une rainure; un organe mobile ajusté entre des surfaces latérales de la rainure par l'intermédiaire de billes et apte à se déplacer le long d'une direction longitudinale du rail de guidage; une tige de vis à billes portée mobile en rotation par le rail de guidage et vissée dans l'organe mobile en vue d'imprimer à celui-ci un mouvement de va-et-vient le long du rail de guidage; et un mécanisme de précontrainte destiné à appliquer une contrainte de tension axiale à la partie de la tige de vis à billes, entre des parties de roulement prévues au niveau d'extrémités opposées
du rail de guidage.
Dans l'unité de guidage à vis à billes dotée de la structure ci-
dessus, étant donné que le rail de guidage est formé d'une barre profilée possédant une rainure, le centre de gravité du rail est situé à proximité de la rainure, tandis que la tige de vis à billes qui vient en prise avec l'organe mobile est également située à proximité de la rainure, de sorte que le centre de gravité du rail de guidage est proche de l'axe de la tige de vis à billes Par conséquent, lorsque le mécanisme de précontrainte applique une contrainte de tension à la tige de vis à billes, une force de réaction agit sous la forme d'une contrainte de compression au niveau d'une position proche du centre de gravité du rail de guidage, si bien qu'un moment de flexion agissant sur le rail de guidage est faible La rectitude du rail de guidage est donc maintenue,
ce qui permet d'augmenter une précision d'avance de l'organe mobile.
Notamment, si l'axe de la tige de vis à billes coincide sensiblement avec le centre de gravité du rail de guidage, la précontrainte appliquée à la tige de vis à billes n'entraîne pas de moment de flexion dans le rail de guidage, la rectitude du rail de
guidage pouvant par conséquent être parfaitement maintenue.
Etant donné que la barre profilée proprement dite qui constitue le rail de guidage possède, en raison de sa configuration, une grande rigidité vis-à-vis d'une flexion, il n'est pas nécessaire d'augmenter l'épaisseur du rail de guidage pour augmenter sa rigidité, comme on l'a fait dans l'art antérieur, ce qui permet de diminuer les dimensions et
le poids du rail de guidage.
Même en cas de rotation par à-coups de la tige de vis à billes, l'effet de cette rotation précipitée de la tige de vis à billes n'est pas appliqué à la table assemblée à l'organe mobile, du fait que celui-ci est porté par le rail de guidage qui possède une grande rigidité Ceci permet
par conséquent d'assurer un déplacement précis de la table.
Selon un autre aspect de la présente invention, une table de transport peut avoir une structure dans laquelle l'organe mobile de l'unité de guidage à vis à billes est assemblé à une table supportée par un roulement linéaire et peut effectuer un mouvement de va-et-vient sur un banc, le rail de guidage étant fixé au banc, tandis que la table peut être déplacée vers l'avant et vers l'arrière d'une distance correspondant à un degré de rotation de la tige de vis à billes Dans cette structure, le rail de guidage peut, au niveau de ses surfaces inférieure et latérale, être de préférence pourvu de surfaces de référence servant à ajuster un parallélisme entre le rail de guidage et l'axe de la tige de
vis à billes.
Selon la structure décrite ci-dessus, le parallélisme entre le rail de guidage et l'axe de la tige de vis à billes peut être ajusté à l'avance à l'aide des surfaces de référence définies sur la surface latérale du rail de guidage Par conséquent, il est possible de maintenir le parallélisme entre l'axe de la tige de vis à billes et la surface de guidage du roulement linéaire, uniquement en ajustant le parallélisme entre la surface de référence définie sur le rail de guidage et la surface de guidage du roulement linéaire, ce qui permet de faciliter un
montage et un ajustement de la table.
Ces buts, avantages et caractéristiques de la présente invention
ressortiront clairement à la lecture de la description détaillée suivante
de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un élément principal d'une première partie de roulement d'une tige de vis à billes dans un état libre, avant application d'une contrainte de tension à celle-ci à l'aide d'un mécanisme de précontrainte, selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention; la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un élément principal d'une extrémité de la tige représentée sur la Figure 1, à laquelle une contrainte de tension est appliquée; la Figure 3 est une vue en élévation montrant la configuration complète d'un dispositif de transport dont une partie est arrachée; la Figure 4 est une vue de dessus du dispositif de la Figure 3; la Figure 5 est une vue latérale du dispositif de la Figure 3, comportant une partie arrachée; la Figure 6 est une vue en coupe frontale d'un élément principal; la Figure 7 est une vue de dessus de l'élément de la Figure 6; la Figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une partie de la table visible sur la Figure 3; la Figure 9 est une vue en coupe latérale du dispositif de la Figure 1; la Figure 10 est une vue en coupe transversale d'un rail de guidage du dispositif visible sur la Figure 3; les Figures 11 à 13 sont respectivement des vues en coupe frontale, en coupe latérale et de dessous montrant un corps de table du dispositif visible sur la Figure 3; les Figures 14 à 18 sont respectivement des vues avant, arrière et en coupe transversale agrandie suivant la ligne XI-XI de la Figure 15, d'une plaque d'extrémité; la Figure 17 est une vue de dessus d'un pièce de retour; la Figure 18 est une vue frontale de la pièce de retour; la Figure 19 est une vue frontale d'un élément de maintien; la Figure 20 est une vue en coupe transversale, réalisée suivant la ligne XV-xv de la Figure 19; les Figures 21 et 22 sont des vues en coupe transversale fragmentaires, destinées à illustrer une configuration d'un rail de guidage d'un second mode de réalisation préféré de l'invention; la Figure 23 est une vue en coupe transversale schématique montrant une table de transport équipée d'une unité de guidage à vis à billes selon l'invention; et la Figure 24 est une vue en coupe transversale d'une unité à vis à billes de l'art antérieur. En référence aux dessins et notamment aux Figures 1 à 22 qui représentent une unité de guidage à vis à billes selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, le numéro de référence 1 désigne, dans son ensemble, l'unité de guidage à vis à billes qui se compose sensiblement d'un rail de guidage 2, d'un organe mobile 3 supporté d'une manière mobile par le rail de guidage 2, d'une tige de vis à billes 7 vissée dans l'organe mobile 3, de deux parties de roulement 410 et 420 destinées à supporter la tige de vis à billes 7, d'un moteur 18 pour entraîner la tige de vis à billes 7 et d'un mécanisme de précontrainte 50 destiné à appliquer une précontrainte de tension à la tige de vis à
billes 7.
Le rail de guidage 2 est formé d'une barre profilée ayant une section en forme de U, pourvue d'une rainure concave 21 et comporte une paroi inférieure 23 qui définit un fond de la rainure 21 et des parois latérales 22 qui s'étendent perpendiculairement depuis les côtés opposés
de la paroi inférieure 23.
L'organe mobile 3 est maintenu et supporté entre les surfaces latérales intérieures 22 a de la rainure 21 prévue dans le rail de guidage 2, c'est-à-dire entre les deux parois latérales 22 Cet organe mobile 3 est inséré sur presque la totalité de sa hauteur dans la rainure 21 et possède une surface supérieure qui fait saillie légèrement au-delà des
surfaces supérieures des parois latérales 22.
Les surfaces latérales de la rainure 21 du rail de guidage 2 sont respectivement tournées vers des surfaces droite et gauche de l'organe mobile 3 chacune de ces surfaces latérales droite et gauche est pourvue de deux surfaces de roulement de billes 4 a et 4 b, ou 5 a et 5 b sur lesquelles des organes de roulement, c'est-à-dire des billes 6, sont
guidés pour rouler.
Les surfaces de roulement de billes 4 a, 4 b, 4 c et 4 d prévues dans le rail de guidage 2 sont quatre au total et sont situées au niveau de coins de larges gorges 22 b définies dans les surfaces latérales
intérieures 22 a des parois latérales 22.
L'organe mobile 3 est formé d'un corps d'organe mobile 31 et de plaques d'extrémité 32 fixées à des surfaces d'extrémité opposées du corps 31 Le corps d'organe mobile 31 est, au niveau de ses surfaces latérales opposées, pourvu au total de quatre surfaces de roulement de billes en creux 5 a, 5 b, Sc et 5 d correspondant respectivement aux
surfaces de roulement de billes 4 a, 4 b, 4 c et 4 d du rail de guidage 2.
Des billes 6 en grand nombre sont interposées à rotation entre les surfaces de roulement de billes opposées 4 a et 5 a, 4 b et 5 b, 4 c et 5 c,
et 4 d et 5 d.
Des extrémités opposées 71 et 72 de la tige de vis à billes 7 sont portées mobiles en rotation par les première et seconde parties de roulement 410 et 420 disposées au niveau des extrémités opposées du rail
de guidage 2.
La première partie de roulement 410 comporte une première plaque d'extrémité 412 fixée à l'une des surfaces d'extrémité du rail de guidage 2 à l'aide de boulons 411, et un premier roulement à billes 415 qui présente une configuration de contact angulaire à double rangée et est ajusté dans un orifice axial 414 défini au niveau d'une partie centrale de la première plaque d'extrémité 412 La première extrémité axiale 71 de la tige de vis à billes 7 est emboîtée dans l'orifice axial 414 de la première plaque d'extrémité 412 par l'intermédiaire du premier roulement
à billes 415.
La seconde partie de roulement 420 est formée d'un carter 423 qui possède une seconde plaque d'extrémité 422 fixée à l'autre surface d'extrémité du rail de guidage 2 à l'aide de boulons 421, et un second roulement à billes 425 qui présente une configuration de contact angulaire à double rangée et est emboité dans un orifice axial 424 défini au niveau d'une partie centrale de la seconde plaque d'extrémité 422 La seconde extrémité 72 de la tige de vis à billes 7 est insérée dans l'orifice axial 424 de la seconde plaque d'extrémité 422 par
l'intermédiaire du second roulement 425.
La seconde extrémité axiale 72 est pourvue d'une partie formant arbre d'accouplement 723, d'une partie filetée 722 et d'une partie formant tourillon 721 qui sont alignées axialement dans cet ordre en partant du bout de la partie d'extrémité 72 La partie formant tourillon 721 est emboîtée dans le second roulement à billes 425, tandis que la partie formant arbre d'accouplement 723 et la partie filetée 722
s'étendent à travers l'orifice axial 424 en direction du moteur 18.
L'arbre d'accouplement 723 est accouplé avec un arbre d'entraînement 181
du moteur 18 par l'intermédiaire d'un organe accouplement 19.
Le moteur 18 est fixé au moyen de boulons 182 à une troisième plaque d'extrémité 426 définie sur le carter 423 L'arbre d'entraînement 181 est coaxial avec la tige de vis à billes 7 La troisième plaque d'extrémité 426 est tournée vers la seconde plaque d'extrémité 422, un écartement axial prédéterminé étant prévu entre elles L'écartement entre les seconde et troisième plaques d'extrémité 422 et 426 sert à loger l'organe d'accouplement 19 Cet organe d'accouplement 19 est muni d'orifices 191 et 192 L'arbre d'entraînement 181 du moteur 18 et la partie formant arbre d'accouplement 723 de la tige de vis à billes 7 sont respectivement insérés dans les orifices 191 et 192, et fixés à l'organe d'accouplement à l'aide de vis 193 et 194 Une ouverture supérieure du carter 423 du moteur 18 est recouverte de capots de support supérieur et inférieur 427 et 428 Un connecteur 429 destiné à établir un raccordement électrique avec le moteur 18 est relié au capot de support
inférieur 428.
Les positions de la première plaque d'extrémité 412 de la première partie de roulement 410 et de la seconde plaque d'extrémité 422 de la seconde partie de roulement 420 peuvent être ajustées dans une direction perpendiculaire à la tige de vis à billes 7 La surface latérale du rail de guidage 2 définit une surface de référence A destinée à ajuster un parallélisme entre un axe de la tige de vis à billes 7 et le rail de guidage On peut réaliser l'ajustement de position de la première plaque d'extrémité 412 en utilisant un léger jeu entre les boulons 411 et des trous de boulons 411 a De même, il est possible de réaliser l'ajustement de position de la seconde plaque d'extrémité 422 en utilisant un léger jeu entre les boulons 421 et des trous de boulons
421 a.
Un mécanisme de précontrainte 50 est formé de premier et second écrous de maintien de roulements 511 et 512 qui viennent respectivement en prise avec les roulements à billes 415 et 425 des première et seconde parties de roulement 410 et 420 Dans le mode de réalisation illustré, l'écrou de maintien de roulement 512 de la seconde partie de roulement 420 est serré en premier pour assembler le moteur 18 et d'autres organes, et finalement le premier écrou de maintien de roulement 511 de la première partie de roulement 410, indépendant du moteur et des autres organes, est serré de manière à appliquer une contrainte de tension à la
tige de vis à billes 7.
Le second roulement à billes 425 est inséré dans l'orifice axial 424 depuis une ouverture d'extrémité de celui-ci tournée vers le rail de guidage 2 Une partie de l'orifice axial 424, proche du moteur 18 possède un diamètre inférieur à un diamètre extérieur du second roulement à billes 425, de sorte que l'orifice axial 424 est pourvu d'une partie étagée contre laquelle le second roulement 425 est amené en butée par un
élément de maintien de roulement 522 vissé dans l'orifice axial 424.
Des premier et second colliers 532 et 542 sont ajustés autour de la partie formant tourillon 721 de la seconde extrémité axiale 72 de la tige de vis à billes 7, au niveau de la seconde partie de roulement 420, le second roulement à billes 425 étant disposé entre eux Le premier collier 532 est interposé entre une surface d'extrémité du second roulement à billes 425, proche du rail de guidage 2 et une partie étagée 73 définie au niveau d'une extrémité de base de la partie formant tourillon 721 de la tige de vis à billes 7 Le second collier 542 est interposé entre l'autre surface d'extrémité du second roulement à billes
425 et l'écro de maintien de roulement 512.
Le premier roulement à billes 415 est inséré dans l'orifice axial 414 depuis une ouverture d'extrémité de celui-ci tournée vers le rail de guidage 2 Une partie de l'orifice axial 414 distante du moteur 18 possède un diamètre inférieur à un diamètre extérieur du premier roulement à billes 415, de sorte que l'orifice axial 414 est pourvu d'une partie étagée 4141 contre laquelle le premier roulement 415 est amené en butée par l'élément de maintien de roulement 521 vissé dans l'orifice axial 414. Des premier et second colliers 531 et 541 sont ajustés autour d'une partie formant tourillon 711 de la première extrémité axiale 71 de la tige de vis à billes 7, au niveau de la première partie de roulement 410, le premier roulement à billes 415 étant disposé entre eux Le premier collier 531 est interposé entre une surface d'extrémité du premier roulement à billes 415, proche du rail de guidage 2 et une partie étagée 74 définie au niveau d'une extrémité de base de la partie formant tourillon de la tige de vis à billes 7 Le second collier 541 est interposé entre le premier roulement à billes 415 et le premier écrou de
maintien de roulement 511.
La tige de vis à billes 7 est initialement, pendant une opération d'assemblage, dans un état libre, visible sur la Figure 1 Le premier roulement à billes 415 et la surface étagée 74 de la tige de vis à billes 7 sont placés pour définir un espace c correspondant à un certain degré de tension préliminaire, après quoi, l'écrou de maintien de roulement 511 est serré pour provoquer une expansion de la tige de vis à billes 7 sur une distance correspondant à l'espace c en vue de l'application d'une contrainte de tension F Par conséquent, il est possible de régler la contrainte de tension à un degré approprié
uniquement en serrant l'écrou de maintien de roulement 511.
Dans le mode de réalisation illustré, étant donné qu'un centre de gravité de la section presque en forme de U du rail de guidage 2 coïncide avec un axe o de la tige de vis à billes 7, une contrainte de compression créée par une force de réaction de la précontrainte de la tige de vis à billes 7 ne s'exerce pas sous la forme d'une contrainte
déviée contre le rail de guidage 2.
En ce qui concerne la structure de l'organe mobile 3, le corps 31 de celui-ci est, au niveau de son centre, pourvu d'un orifice de vis à billes traversant 8 qui s'accouple avec une tige de vis d'avance, il c'est-à-dire la tige de vis à billes 7 L'orifice de vis à billes 8 est situé sur une ligne qui relie sensiblement des centres d'écartements entre les surfaces de roulement de billes supérieure et inférieure 5 a et b Dans ce mode de réalisation, l'orifice de vis à billes possède un diamètre semblable aux écartements entre les surfaces de roulement de
billes 5 a, 5 b, 5 c et 5 d.
Entre l'orifice de vis à billes 8 et les surfaces latérales du corps d'organe mobile 31, il est prévu quatre orifices de dégagement de billes 6 a, 6 b, 6 c et 6 d destinés à permettre aux billes 6 de se dégager des zones de contrainte Les orifices de billes 6 a, 6 b, 6 c et 6 d correspondent aux surfaces de roulement de billes Sa, 5 b, 5 c et 5 d, orifices de billes et surfaces de roulement de billes qui sont espacés les uns des autres deux par deux, l'orifice de vis à billes 8 étant disposé entre eux Les orifices de vis à billes 6 a, 6 b, 6 c et 6 d sont respectivement situés sur des lignes horizontales qui passent par les surfaces de roulement de billes 5 a, 5 b, 5 c et 5 d Une précontrainte est appliquée à chacune des billes 6 cette précontrainte s'obtient en insérant les billes 6 dans un état comprimé dans chacun des espaces définis par quatre séries de surfaces de roulement de billes 4 a et Sa,
4 b et 5 b, 4 c et 5 c et 4 d et 5 d qui se font face mutuellement.
Entre les orifices de dégagement de billes 6 a, 6 b, 6 c et 6 d et les surfaces latérales du corps d'organe mobile 31, il est prévu des trous de boulons 9 pour fixer à ce dernier un objet destiné à être transporté. L'orifice de vis à billes 8 qui passe par le centre du corps d'organe mobile 31 possède une gorge filetée au niveau d'une zone correspondant approximativement à une moitié d'une zone au niveau de
laquelle est défini un orifice 33 traversant le corps d'organe mobile 31.
Un tube de retour 10 est associé à l'orifice 8 pour définir un passage de retour de billes Le tube de retour 10 est maintenu par un élément de maintien l Oa La précontrainte est également appliquée aux billes 6 situées entre la tige de vis à billes 7 et l'orifice de vis à billes 8, afin d'éviter un bruit susceptible d'être produit dans la direction axiale de la tige de vis à billes 7 Pour appliquer la précontrainte, il est possible de prévoir une différence entre le pas de la gorge filetée présente dans l'orifice de vis à billes 8 et le pas du filet de la tige de vis à billes 7, ou bien il est encore possible d'utiliser d'autres structures. Les billes 6 interposées entre les surfaces latérales du corps d'organe mobile 31 et les surfaces latérales intérieures du rail de guidage 2, viennent en contact avec les surfaces de roulement de billes 4 a et 5 a, 4 b et 5 b, 4 c et 5 c, ou 4 d et 5 d correspondantes dans des directions de contact déterminées pour définir une configuration qui diverge vers l'extérieur, directions de contact qui sont notamment déterminées de façon que des lignes imaginaires La, Lb, La et Ld passant par les points de contact entre les billes 6 respectives et les surfaces de roulement de billes 4 a et 5 a, 4 b et 5 b, 4 c et 5 c et 4 d et 5 d correspondantes et par les billes, puissent converger vers le centre de la tige de vis à billes 7 par rapport à une ligne horizontale H passant par le centre de la tige de vis à bille 7 Des angles définis entre les lignes imaginaires La, Lb, La et Ld et la ligne horizontale H peuvent,
d'une manière souhaitable, être égaux à 45 degrés environ.
La plaque d'extrémité 32 est un élément rectangulaire qui possède une forme similaire à celle de la surface d'extrémité du corps d'organe mobile 31, et comporte, au niveau de son centre, un orifice traversant 32 a destiné à l'insertion de la tige de vis à billes 7 Des trous de boulons 32 b sont disposés au niveau de côtés opposés latéralement de l'orifice d'insertion 32 a en vue de la fixation du corps
d'organe mobile 31.
Une surface de fixation de la plaque d'extrémité 32 prévue pour le corps d'organe mobile 31 est pourvue de quatre passages de retour lia, 1 lb, lic et lld en vue de ramener vers les orifices de dégagement de billes 6 a, 6 b, 6 c et 6 d, les billes 6 situées dans la zone de contrainte entre le corps d'organe mobile 31 et le rail de guidage 2 Le passage de retour lla est formé d'une gorge en creux 12 de section semi-circulaire définie dans la plaque d'extrémité 32, et d'un élément de retour 13 qui présente une forme semi-circulaire et est monté concentriquement par rapport à la gorge 12 L'élément de retour 13 est, au niveau de sa périphérie extérieure, pourvu d'une gorge en forme d'arc 13 a complémentaire quant à sa forme de la périphérie extérieure de la bille 6, de sorte que la gorge en forme d'arc 13 a et la gorge en creux 32 a définie dans la plaque d'extrémité 32 forment les passages de retour tubulaires lia, 11 b, lic et lld qui présentent une configuration semi- circulaire Il est souhaitable que chacun des passages de retour lia, llb, 1 lc et lld ait une courbure qui soit approximativement égale au
moins au triple du diamètre de la bille.
Des éléments de retenue de billes 14 destinés à retenir les billes 6 sont disposés entre les surfaces latérales du corps d'organe
mobile 31 et les surfaces latérales intérieures du rail de guidage 2.
chaque élément de retenue de billes 14 consiste en un organe en plaque logé dans une gorge 22 b définie au niveau d'une surface latérale
intérieure de chacune des parois latérales 22 du rail de guidage 2.
L'élément de retenue 14 est, au niveau de l'une de ses surfaces, pressé contre la surface latérale du corps d'organe mobile 31 et fixé au moyen
de vis 15.
Chacun des éléments de retenue 14 est, au niveau de ses bords latérauxopposés, pourvu de gorges 16 ayant des sections en arc courbées d'une manière correspondante à la courbure des billes 6, de façon que les billes 6 des rangées supérieure et inférieure soient maintenues par les gorges en forme d'arc 16 sans se désolidariser du corps d'organe mobile 31. Les éléments de retenue 14 sont disposés dans des espaces définis entre les surfaces de roulement de billes supérieure et inférieure qui ont des écartements augmentés au maximum Ils ont ainsi des largeurs presque égales aux largeurs totales des écartements, les gorges en forme d'arc 16 situées au niveau des bords latéraux opposés étant adjacentes aux billes 6 Les billes 6 situées dans les zones de contrainte roulent sans venir en contact avec ces gorges en forme d'arc 16. La tige de vis à billes 7 vissée dans l'orifice de vis à billes 8 prévu dans l'organe mobile 3 est, au niveau de sa première extrémité 71, supportée mobile en rotation par la partie de roulement 410 prévue à l'une des extrémités du rail de guidage 2 et, au niveau de sa seconde extrémité 72, accouplée dans une relation d'entraînement par l'intermédiaire de l'organe d'accouplement 19, au moteur 18 fixé à
l'autre extrémité du rail de guidage 2.
Sur les Figures 3 à 5, le numéro de référence 80 désigne une plaque de fixation destinée à fixer un détecteur (non représenté) La plaque 80 peut être fixée au niveau d'une position arbitraire sur un rail 81 disposé sur la surface latérale extérieure du rail de guidage 2 et le long de celle-ci Le détecteur est fixé à la plaque de fixation de détecteur 80 par l'intermédiaire d'une pièce de fixation 82 Lorsqu'une plaque de recouvrement 83 fixée à l'organe mobile 3 croise le détecteur, celui-ci détecte que l'organe mobile 3 est dans une position
prédéterminée (par exemple, une position initiale).
Le numéro de référence 84 désigne une première butée annulaire emboîtée dans l'orifice axial 414 prévu dans la première partie de roulement 410, tandis que le numéro de référence 85 désigne une seconde butée prévue dans la seconde partie de roulement 420 Ces butées viennent en contact avec les surfaces d'extrémité de l'organe mobile 3 en vue de
limiter la distance de déplacement de celui-ci.
Dans l'unité de guidage à vis à billes ainsi construite, lorsque le moteur 18 est entraîné pour tourner, la tige de vis à billes 7 est animée d'un mouvement de rotation, la rotation de celle-ci étant transmise à l'organe mobile 3 par l'intermédiaire de l'orifice de vis à
billes 8, de sorte que l'organe mobile 3 effectue un mouvement de va-et-
vient linéaire le long du rail de guidage 2.
Au cours de cette opération, la contrainte de tension F a été appliquée à la tige de vis à billes 7 par les premier et second écrous de maintien de roulements 511 et 512 en vue d'absorber la dilatation thermique de la tige de vis à billes 7 susceptible d'être provoquée par une rotation à grande vitesse En réaction, une contrainte de compression est appliquée au rail de guidage 2 par l'intermédiaire des première et seconde plaques d'extrémité 412 et 422 des première et seconde parties de roulement 410 et 420 Le rail de guidage 2 est toutefois formé d'une barre profilée en forme de U qui possède une grande rigidité vis-à-vis d'une flexion, de sorte que les parois latérales 22 servent de poutres de renforcement et peuvent empêcher une déformation, telle qu'un gauchissement Etant donné que le centre de gravité du rail de guidage 2 et l'axe O de la tige de vis à billes 7 coincident l'un avec l'autre, la contrainte de compression appliquée au rail de guidage 2 ne se déplace pas par rapport à l'axe de la tige de vis à billes, si bien que le rail
de guidage 2 n'est pas soumis à un moment de flexion indésirable.
Comme il a été décrit précédemment, du fait que le moment de flexion n'est pas appliqué au rail de guidage 2, la tige de vis à billes 7 est maintenue dans un état rectiligne Ceci ajouté au fait que les côtés opposés de l'organe mobile 3 sont supportés par les billes 6 sert à empêcher une rotation par à-coups de la tige de vis à billes 7, ce qui
permet une commande de transport précise.
Dans ce mode de réalisation, les directions de contact des billes 6 interposées entre l'organe mobile 3 et le rail de guidage 2 sont inclinées pour diverger vers l'extérieur par rapport à la ligne horizontale E qui passe par le centre de la tige de vis à billes 7, de sorte que des contraintes verticale et horizontale appliquées à l'organe mobile 3 sont effectivement supportées par les billes 6 En particulier, si l'angle d'inclinaison se situe à 45 degrés, les contraintes exercées dans les quatre directions, c'est à dire les directions verticales et horizontales, peuvent être supportées d'une manière égale De plus, la précontrainte appliquée aux billes 6 permet d'empêcher d'une manière
efficace le bruit de l'organe mobile 3.
Comme il a été décrit précédemment, étant donné que le bruit de l'organe mobile 3 peut être évité, il est possible d'éviter des vibrations susceptibles d'être provoquées pendant les opérations de transport, et notamment des opérations de démarrage et d'arrêt, à savoir un tangage (vibration de l'organe mobile 3 engendrée autour d'un axe perpendiculaire à la feuille de la Figure 3), un roulis (vibration de l'organe mobile 3 engendrée autour d'un axe perpendiculaire à la feuille de la Figure 5) et un effet de lacet (vibration de l'organe mobile 3 engendrée autour d'un axe perpendiculaire à la feuille de la Figure 4), de sorte que l'organe mobile 3 peut être transporté d'une manière régulière Etant donné que les écartements entre les surfaces de roulement de billes supérieure et inférieure sont augmentés au maximum, la structure possède une grande résistance vis-à-vis d'un couple agissant
pour faire tourner l'organe mobile 3 autour de l'axe de transport.
Il convient de noter que la section du rail de guidage 2 n'est pas limitée à une configuration en forme de U simple, illustrée dans le premier mode de réalisation, mais peut, dans un second mode de réalisation préféré visible sur la Figure 21, avoir une configuration en forme de U à rebords, dans laquelle les parois latérales 22 sont, au niveau de leurs extrémités, pourvues de rebords 24 qui font saillie horizontalement De plus, comme illustré sur la Figure 22, il peut s'agir d'une configuration en forme de U pourvue de lèvres 25 définies au niveau des extrémités supérieures des parois latérales 22 et qui s'étendent vers
l'intérieur pour rétrécir l'ouverture de la rainure 21.
Grâce à l'utilisation de la configuration en forme de U comportant les rebords ou les lèvres, il est possible d'augmenter davantage la rigidité du rail de guidage 2, de sorte que la précontrainte peut être appliquée plus efficacement à la tige de vis à billes 7 Dans la configuration en forme de U comportant les lèvres, entre autres, l'organe mobile 3 est logé dans le rail de guidage 2 et muni, au niveau de sa surface supérieure, d'une projection étagée 33 qui fait saillie entre les lèvres 25 Cette projection étagée 33 définit une surface de
fixation 34.
La Figure 23 montre une table de transport équipée d'une unité de guidage à vis à billes 1 selon le mode de réalisation décrit précédemment Un banc fixe 1000 supporte une table 1002 par l'intermédiaire de deux roulements linéaires droit et gauche 1001 pour permettre un mouvement de va-et-vient de celle-ci Les roulements linéaires 1001 peuvent être formés de divers mécanismes de guidage bien connus Chaque roulement linéaire se compose d'une base formant rail 1003 et d'un corps de roulement 1005 guidé d'une manière coulissante le long de la direction longitudinale de la base formant rail 1003 par
l'intermédiaire d'organes de roulement 1004.
L'unité de guidage à vis à billes 1 est disposée entre les deux roulement linéaires 1001, le rail de guidage 2 de l'unité de guidage à vis à billes 1 étant fixé au banc fixe 1000 L'organe mobile 3 est fixé à la table 1002 Le parallélisme entre l'axe de la tige de vis à billes 7 et une surface de guidage du roulement linéaire 1001 est ajusté à l'aide de la surface de référence A définie sur les surfaces inférieure
et latérale du rail de guidage 2.
Dans l'unité de guidage à vis à billes 1 décrite précédemment, il est possible, préalablement à une étape d'assemblage destinée à fixer le rail de guidage 2 au banc 1000, d'ajuster le parallélisme entre l'axe de la tige de vis à billes 7 et le rail de guidage 2 à partir de la surface de référence A Par conséquent, l'ajustement du parallélisme entre l'axe de la tige de vis à billes 7 et la surface de guidage du roulement linéaire 1001 peut être effectué grâce uniquement à l'ajustement du parallélisme entre la base formant rail 1003 du roulement
linéaire et la surface de référence A définie sur le rail de guidage 2.
Dans cette table de transport, même si la tige de vis à billes 7 tourne par à-coups, l'effet dû à cette rotation par à-coups n'est pas appliqué à la table 1002 assemblée à l'organe mobile 3, du fait que ce dernier est supporté par le rail de guidage 2 Ceci permet par conséquent
d'assurer un déplacement précis.
Bien que la description précédente ait porté sur des modes de
réalisation préférés de la présente invention, il est bien entendu que celle-ci ne se limite pas aux exemples décrits et illustrés ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications, sans pour autant sortir du cadre
de l'invention.
Claims (4)
1 Unité de guidage à vis à billes caractérisée en ce qu'elle comporte un rail de guidage ( 2) formé d'une barre profilée nourvue d'une rainure ( 21); un organe mobile ( 3) ajusté entre des surfaces latérales de la rainure ( 21) par l'intermédiaire de billes ( 6), et apte à se déplacer le long d'une direction longitudinale du rail de guidage ( 2); une tige de vis à billes ( 7) portée mobile en rotation par le rail de guidage et vissée dans l'organe mobile ( 3) en vue d'imprimer à ce dernier un mouvement de va-et-vient le long du rail de guidage; et un mécanisme de précontrainte ( 50) destiné à appliquer une contrainte de tension axiale à une partie de la tige de vis à billes ( 7), entre des parties de roulement ( 410, 420) prévues au niveau d'extrémités opposées du rail de
guidage ( 2).
2 Unité de guidage à vis à billes selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un axe (o) de la tige de vis à billes ( 7) coïncide sensiblement avec un centre de gravité d'une section du rail de guidage ( 2).
3 Unité de guidage à vis à billes selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rail de guidage ( 2) est, au niveau de ses surfaces inférieure et latérale, pourvu d'une surface de référence (A) destinée à ajuster un parallélisme entre le rail de guidage ( 2) et la
tige de vis à billes ( 7).
4 Table de transport caractérisée en ce qu'elle comporte une table ( 1002) supportée par un roulement linéaire ( 1001) fixé à un banc ( 1000) pour pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient; et des moyens de guidage ( 1) destinés à déplacer la table ( 1002) vers l'avant et vers l'arrière sur une distance arbitraire; lesdits moyens de guidage ( 1) comportant un rail de guidage ( 2) formé d'une barre profilée pourvue d'une rainure ( 21) et fixé au banc ( 1000); un organe mobile ( 3) ajusté entre des surfaces latérales de la rainure ( 21) par l'intermédiaire de billes ( 6) et apte à se déplacer le long d'une direction longitudinale du rail de guidage ( 2); une tige de vis à billes ( 7) portée mobile en rotation par le rail de guidage et vissée dans l'organe mobile ( 3) en vue d'imprimer à ce dernier un mouvement de va-et-vient le long du rail de guidage; et un mécanisme de précontrainte ( 50) destiné à appliquer une contrainte de tension axiale à une partie de la tige de vis à billes ( 7), entre des parties de roulement ( 410, 420) prévues au niveau d'extrémités opposées du rail de guidage ( 2), le rail de guidage ( 2) étant, au niveau de ses surfaces inférieure et latérale, pourvu d'une surface de référence (A) destinée à ajuster un parallélisme entre le rail de guidage ( 2) et
la tige de vis à billes ( 7).
Table de transport selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un axe (o) de la tige de vis à billes ( 7) coïncide sensiblement
avec un centre de gravité d'une section du rail de guidage ( 2).
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| CH481324A (de) * | 1967-08-31 | 1969-11-15 | Haller Richard | Vorrichtung mit Gewindespindel zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung |
| EP0111565A1 (fr) * | 1982-05-12 | 1984-06-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Robot industriel |
| JPS59133864A (ja) * | 1983-01-18 | 1984-08-01 | Hitachi Ltd | 往復動テ−ブル駆動用親ねじ装置 |
| EP0327705A1 (fr) * | 1988-02-11 | 1989-08-16 | Neff Gmbh | Dispositif mécanique d'actionnement linéaire |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 8, no. 262 (M-341)30 Novembre 1984 & JP-A-59 133 864 ( HITACHI SEISAKUSHO ) 1 Août 1984 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9122322D0 (en) | 1991-12-04 |
| GB2249042B (en) | 1994-09-07 |
| DE4135167C2 (de) | 1997-04-30 |
| KR920007744A (ko) | 1992-05-27 |
| JPH0761587B2 (ja) | 1995-07-05 |
| JPH04164540A (ja) | 1992-06-10 |
| FR2668407B1 (fr) | 1997-02-07 |
| GB2249042A (en) | 1992-04-29 |
| US5273381A (en) | 1993-12-28 |
| DE4135167A1 (de) | 1992-05-21 |
| ITMI912824A1 (it) | 1993-04-24 |
| KR950008798B1 (ko) | 1995-08-08 |
| ITMI912824A0 (it) | 1991-10-24 |
| IT1251635B (it) | 1995-05-17 |
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