FR2612592A1

FR2612592A1 - Unite de guidage de mouvements complexes et appareil de guidage de mouvements complexes l'incorporant

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Publication number: FR2612592A1
Application number: FR8803531A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1988-09-23
Also published as: FR2612592B1; DE3808989C2; JPS63231056A; KR920007779B1; GB2202607A; GB2202607B; KR880010877A; IT8819820A0; JPH0684776B2; IT1216125B; DE3808989A1; GB8806346D0; US5121647A

Abstract

UNITE DE GUIDAGE DE MOUVEMENTS COMPLEXES COMPRENANT UN ARBRE 4 PRESENTANT DES RAINURES HELICOIDALES 2 DE VIS A BILLES FORMEES DANS SA SURFACE PERIPHERIQUE EXTERIEURE ET DES RAINURES 3 DE CANNELURE A BILLES FORMEES DANS SA SURFACE PERIPHERIQUE EXTERIEURE AFIN D'ETRE ORIENTEES DANS LA DIRECTION AXIALE DE L'ARBRE EN COUPANT LES RAINURES DE LA VIS A BILLES ET UN ECROU 6 DE VIS A BILLES ET UN CYLINDRE EXTERIEUR 7 DE CANNELURE A BILLES TOUS DEUX MONTES SUR L'ARBRE POUR VENIR EN PRISE AVEC LES RAINURES DE LA VIS A BILLES ET LES RAINURES DE LA CANNELURE A BILLES RESPECTIVEMENT PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN CERTAIN NOMBRE DE BILLES 5. L'ECROU DE VIS A BILLES ET LE CYLINDRE EXTERIEUR DE CANNELURE A BILLES SONT TOUS DEUX SUPPORTES PAR UN BOITIER 20 AFIN DE POUVOIR TOURNER AU MOYEN DE PALIERS ET SONT ENTRAINES PAR DES MOYENS D'ENTRAINEMENT 28, 29 QUI LES FONT TOURNER, EN CONSTITUANT AINSI UN APPAREIL DE GUIDAGE DE MOUVEMENTS COMPLEXES.

Description

UNITE DE GUIDAGE DE MOUVEMENTS COMPLEXES ET APPAREIL DE

GUIDAGE DE MOUVEMENTS COMPLEXES L'INCORPORANT

La présente invention concerne une unité de guidage de mouvements complexes et un appareil de guidage de mouvements complexes incorporant l'unité qui sont employés dans un bras de robot industriel ou analogues pour guider

des mouvements dans les directions axiales et de rotation.

Des mécanismes connus de guidage des mouvements comprennent une vis à billes et une cannelure à billes. La vis à billes comporte un arbre sur la surface périphérique extérieure duquel sont formées des rainures de vis pour les billes à la manière d'une hélice et un écrou monté sur l'arbre avec un grand nombre de billes intercalées entre les deux afin de réduire tout frottement créé entre l'écrou et l'arbre de vis et par conséquent permettre la transmission régulière d'un mouvement. La cannelure à billes comporte un arbre cannelé avec des rainures linéaires en forme de cannelures pour billes formées dans sa surface périphérique extérieure de manière à être orientées dans la direction axiale, et un cylindre extérieur monté sur l'arbre cannelé avec un grand nombre de billes intercalées entre eux afin de guider régulièrement un mouvement linéaire et en même temps

transmettre un couple.

3 R La vis à billes déjà connue et décrite ci-dessus est

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uniquement capable de transformer un mouvement de rotation en un mouvement linéaire, et la cannelure à billes n'a qu'une seule fonction: le guidage d'un mouvement linéaire régulièrement tout en transmettant un couple. Par conséquent, si ces deux fonctions sont nécessaires dans un seul appareil, il faut y incorporer à la fois la vis à billes et la cannelure à billes. Ceci augmente le nombre

des pièces et complique la structure de l'appareil.

Un mécanisme de guidage des mouvements incorporant une pièce formant arbre portant des rainures cannelées

pour billes et des rainures à billes est également connu.

Dans un tel mécanisme de guidage des mouvements, les rainures de la cannelure à billes et les rainures de la vis à billes sont cependant réalisées dans des parties distinctes de la pièce formant arbre, ce qui donne à l'arbre une grande longueur et augmente la dimension de l'appareil. Une augmentation de la longueur de la pièce formant arbre réduit sa rigidité de torsion, en posant un problème lié à la traction. Elle empêche aussi toute

réduction de la dimension de l'appareil.

Un objet de la présente invention consiste à résoudre les problèmes de l'art antérieur exposés ci-dessus et à créer une unité de guidage de mouvements complexes et un appareil de guidage de mouvements complexes incorporant l'unité qui peuvent fonctionner comme une vis à billes et une cannelure à billes et qui permettent de réduire la dimension globale de l'unité ou

de l'appareil.

Pour réaliser l'objet défini ci-dessus, la présente invention propose, dans l'un de ses aspects, une unité de guidage de mouvements complexes qui comprend un arbre présentant des rainures hélicoïdales de vis à billes formées dans sa surface périphérique extérieure et des rainures de cannelure à billes formées dans la surface périphérique extérieure de l'arbre de façon à être orientées dans la direction axiale en coupant les rainures de vis à billes, et un écrou de vis à billes et un cylindre extérieur de cannelure à billes montés sur l'arbre respectivement pour venir en prise avec les rainures de vis à billes et les rainures de cannelure à

billes par l'intermédiaire d'un grand nombre de billes.

La présente invention propose, sous un autre de ses aspects, un appareil de guidage de mouvements complexes qui comprend un arbre présentant des rainures hélicoidales de vis à billes formées dans sa surface périphérique extérieure et des rainures de cannelure à billes formées dans la surface périphérique extérieure de l'arbre de façon à être orientées dans la direction axiale en coupant les rainures de la vis à billes, un écrou de vis à billes et un cylindre extérieur de cannelure à billes monté sur l'arbre respectivement pour pouvoir venir en prise avec les rainures de vis à billes et les rainures de cannelure à billes par l'intermédiaire d'un grand nombre de billes, un boîtier sur lequel l'écrou de la vis à billes et le cylindre extérieur de la cannelure à billes sont supportés en rotation, et un premier et un second moyens d'entraînement pour faire tourner l'écrou de vis à billes et le cylindre extérieur de cannelure à billes, respectivement. Dans l'un des aspects de la présente invention, le cylindre extérieur et l'arbre fonctionnent en association comme une cannelure à billes. L'écrou et l'arbre servent en association de vis à billes. Un mouvement complexe tel qu'un mouvement rotatif et linéaire est possible en

utilisant à la fois le cylindre extérieur et l'écrou.

Selon un autre aspect de la présente invention, l'arbre est reculé et avancé par entraînement de l'écrou de vis à billes. D'autre part, l'arbre est tourné en

entraînant le cylindre extérieur de la cannelure à billes.

Il est donc devenu possible d'imposer à l'arbre un

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mouvement complexe au cours duquel l'arbre est reculé et avancé tout en étant entraîné en rotation en entraînant en même temps le premier et le second moyens entraînés. De plus, la vitesse à laquelle l'arbre est reculé et avancé peut être modifiée en ajustant à des valeurs appropriées l'importance de la rotation de l'écrou et du cylindre extérieur effectuée par le premier et le second moyens d'entraînement. Dans les dessins annexés La figure 1 est une vue en coupe longitudinale des pièces essentielles d'un mode de réalisation d'une unité de guidage de mouvements complexes qui constitue un premier aspect de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du cylindre extérieur d'une cannelure à billes de la figure 1; la figure 3 est une vue frontale en élévation d'un dispositif de fixation du cylindre extérieur de la figure 2; la figure 4 est une en coupe transversale du dispositif de fixation de la figure 3; la figure 5 est une vue partielle agrandie d'une bille maintenue par le dispositif de fixation de la figure 3; la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'un appareil de guidage de mouvements complexes qui constitue un second aspect de l'invention; et les figures 7 et 8 représentent schématiquement les structures d'autres appareils de guidage de mouvements qui emploient l'unité de guidage de mouvements complexes selon l'invention. La présente invention va être décrite ci-dessous en détail au moyen de modes de réalisation préférés en se

référant aux dessins annexés.

Les figures 1 à 5 représentent une unité de guidage

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de mouvements complexes proposée selon un premier aspect de la présente invention. Une unité de guidage de mouvements complexes 1 se compose d'un arbre 4 présentant des rainures 2 de vis à billes et des rainures 3 de cannelure à billes formées sensiblement dans sa surface périphérique extérieure, ainsi qu'un écrou 6 de vis à billes et un cylindre extérieur 7 de cannelure à billes montés sur l'arbre avec un grand nombre de billes 5

intercalées entre eux.

Les rainures 2 de vis à billes sont préparées dans la surface périphérique extérieure de l'arbre à la manière d'une hélice sur toute la longueur de ce dernier avec un pas prédéterminé. Les rainures 3 de la cannelure à billes sont formées en lignes droites de manière à couper les rainures 2 de la vis à billes dans une zone de l'arbre 4 o les rainures de la vis sont formées, c'est-à-dire sur toute la longueur de l'arbre 4 dans ce mode de réalisation. Les rainures à billes 3 au nombre de deux ou plus (quatre dans ce mode de réalisation) sont disposées à intervalles réguliers dans la direction de la circonférence de l'arbre 4. Dans ce mode de réalisation, la profondeur des rainures de la cannelure à billes 3 est

inférieure à celle des rainures de la vis à billes 2.

L'écrou de la vis à bille 6 a une forme cylindrique.

L'écrou 6 de la vis à billes est composé d'un corps d'écrou 61 avec des rainures 8 de roulement des billes formées dans sa surface périphérique intérieure avec le même pas que celui des rainures de vis à billes 2, et un capot latéral 62 monté aux deux extrémités du corps d'écrou 61. Le corps d'écrou 61 comporte en deux emplacements, des orifices d'échappement des billes 9 qui font partie chacun d'une trajectoire de circulation des billes 5 intercalées entre l'écrou 6 et l'arbre 4. Chacun des capots latéraux 62 comporte des rainures de changement de direction 10 qui sont adaptées à dégager les billes 5 intercalées entre les rainures 2 de la vis à billes et les rainures de roulement des billes 8 de l'écrou 6 pour les amener dans les orifices d'échappement de billes 9. Les rainures 2 de vis à billes, les rainures 8 de roulement des billes, les rainures 10 de changement de direction des billes, et les orifices 9 d'échappement des billes forment ensemble des trajectoires de circulation des billes sur lesquelles les billes circulent dans l'ordre. Les rainures 8 de roulement des billes du corps d'écrou 61 sont réalisées avec des différences de pas, non représentées, par rapport aux rainures 2 de vis à billes sur le c6té de l'arbre 4 afin d'appliquer une pré-charge axiale aux billes 5 et d'éliminer sensiblement le jeu axial entre eux. Le centre de la périphérie extérieure du corps d'écrou 61 comporte une bride 63 qui constitue une vis sans fin. La surface périphérique extérieure de la bride est dentée en formant des dents 63a qui s'engagent dans

une vis sans fin.

Le cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes a une forme cylindrique. La surface périphérique intérieure du cylindre extérieur 7 de la cannelure à bille présente des rainures 11 de roulement des billes qui sont formées d'une manière telle qu'elles correspondent aux rainures 3 de cannelure à billes afin de permettre au grand nombre de billes 5 d'être intercalées entre les rainures 11 de roulement des billes du cylindre extérieur 7 et les rainures 3 de la cannelure à billes de l'arbre 4. Un dispositif de retenue 13 pour guider les billes 5 est disposé sur la périphérie intérieure du cylindre extérieur 7. Comme l'indiquent les figures 4 et 5, les billes chargées 5 sont en contact en deux points avec les rainures 11 de roulement des billes sous un angle prédéterminé dans leur direction radiale et leur angle de contact est fixé à environ 45e dans le mode de réalisation préféré. D'une façon détaillée, les rainures 3 de la cannelure à billes et les rainures 11 de roulement des billes sont toutes deux constituées de rainures en forme d'arcs circulaires ayant chacune une section trans- versale cintrée. Un angle reliant les centres de courbures des rainures 3, 3 adjacentes de la cannelure à billes de l'arbre 4 est fixé à une valeur supérieure ou inférieure à - un angle reliant les centres de courbures des rainures 11, 11 de roulement des billes du cylindre extérieur 11, et une ligne de contact Y reliant les points de contact de la bille 5 à la rainure 3 de la cannelure à billes et à la rainure 11 de roulement des billes coupe une ligne L passant par l'axe central de l'arbre 4 et le centre de la

bille 5 sous un angle x.

Comme décrit ci-dessus, l'angle de contact de la bille 5 est incliné dans la direction radiale afin que la possibilité de supporter une charge en ce qui concerne non seulement la charge orientée dans la direction radiale mais aussi la charge dans la direction de rotation peut être augmentée et un couple relativement grand peut être

transféré lorsqu'une charge radiale est appliquée.

En particulier, quand l'angle de contact est fixé à ' environ, la possibilité de supporter une charge radiale et la possibilité de supporter une charge de couple sont très convenablement équilibrées. De plus, l'inclinaison de la bille 5 dans la direction radiale peut communiquer une pré-charge dans une direction angulaire par rapport à la bille 5 afin d'éliminer sensiblement le jeu angulaire. Ainsi, la précision du positionnement dans la direction de rotation peut être augmentée, et de plus, la possibilité fonctionnelle de réponse peut aussi être améliorée. Les bruits provoqués par le jeu angulaire peuvent être sensiblement éliminés en fonctionnement et la

longévité de l'unité peut être augmentée.

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Le dispositif de retenue 12 a la forme d'un cylindre avec une mince épaisseur de paroi. Le dispositif de retenue présente des fentes 13 disposées en des positions o elles sont placées face à face avec les rainures 11 de roulement des billes afin de guider des billes chargées. La surface périphérique extérieure du dispositif de retenue 12 présente des rainures 14 de dégagement des billes qui font chacune partie d'une trajectoire de circulation des billes. Chaque extrémité de chacune des fentes 13 présente une rainure 15 de changement de direction de roulement des billes grâce à laquelle la bille chargés 5 qui a été guidée le long de la fente 13 est relâchée dans la rainure 14 de relâchement des billes correspondantes qui se trouvent sur la surface périphérique extérieure du dispositif de retenue 12. La rainure 15 de changement de direction de roulement des billes a la forme d'un U. Chaque extrémité de chacune des fentes 13 est effilée pour former une surface de déviation a grâce à laquelle la direction des billes 5 qui sont arrivées le long de la fente 13 est régulièrement modifiée. Le centre de la périphérie extérieure du cylindre extérieur 7 est équipé d'une bride 71 qui est formée de manière à dépasser vers l'extérieur dans la direction radiale comme dans le cas de l'écrou 6 de vis à billes. La surface périphérique extérieure de la bride 71 est dentée

et forme des dents 71a.

L'unité de guidage de mouvements complexes ainsi agencée, l'écrou de vis à billes et l'arbre 4 en association servent à transformer un mouvement de rotation en un mouvement linéaire. D'autre part, le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes et l'arbre 4 fonctionnent en association pour guider un mouvement linéaire. Les billes 5 intercalées entre le cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes et l'arbre 4 sont

guidées par le dispositif de retenue12.

Les billes 5 sont maintenues dans la section chargée entre le cylindre extérieur 7 et l'arbre 4, de façon à être libres de se déplacer à la fois dans la direction de rotation et dans la direction axiale de l'arbre 5. Aux intersections de la rainure de vis à billes 2 et des rainures 3 de la cannelure à billes, la prise exercée sur les billes 5 par le cylindre extérieur 7 et l'arbre 4 est relâchée. Cependant, ces billes sont guidées dans la direction de rotation de l'arbre 4 par le dispositif de retenue 12, si bien que les billes 5 roulent le long de la surface de roulement des rainures 3 de la cannelure à billes. La figure 6 représente un appareil de guidage de mouvements complexes proposé dans un autre aspect de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'unité 1 de guidage des mouvements complexes décrite en se référant aux figures 4 à 5 est supportée par un boîtier 20 qui sert d'élément support. Le bottier 20 présente un orifice 21 par lequel l'arbre 4 est introduit. L'écrou de vis à billes 6 et le cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes sont tous deux montés en rotation sur la périphérie intérieure de l'orifice 21 par l'intermédiaire des paliers 22, 23, 24 et 25. L'écrou 6 de vis à billes et le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes sont disposés aussi près que possible l'un de l'autre dans la direction axiale de l'arbre afin de permettre une réduction de la dimension de l'appareil. La périphérie intérieure de l'orifice 21 du bottier 20 présente des logements annulaires 26 et 27 qui reçoivent les brides 63 et 71 dépassant des périphéries extérieures de l'écrou 6 et du cylindre extérieur 7, respectivement. Des engrenages à vis sans fin 28 et 29 qui viennent respectivement en prise avec les dents 63a et 71a formées sur les brides 61 et 71 de l'écrou 6 et du cylindre extérieur 7 sont logés dans les parties

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supérieures des évidements 26 et 27. Des engrenages de vis sans fin 28 et 29 sont disposés chacun dans une direction perpendiculaire à l'arbre 4 et sont accouplés à des moteurs (non représentés) par l'intermédiaire des arbres 28a et 29a. Les moteurs et les engrenages de vis sans fin

28 et 29 constituent ensemble un moyen d'entraînement.

L'écrou 6 de vis à billes est supporté sur le boitier 20 au moyen de deux paliers 22 et 23 montés aux deux extrémités de la périphérie extérieure du corps d'écrou 61 dans la direction axiale. Les paliers 22 et 23 constituent une paire de paliers du type à contact angulaire montés face à face. Les pistes intérieures des paliers 22 et 23 sont en prise avec des épaulements 61a formés aux deux extrémités de la périphérie extérieure du corps d'écrou 61, tandis que les pistes extérieures des paliers 22 et 23 sont adaptées à la périphérie intérieure de l'orifice 21 du boîtier 20. Comme l'écrou de vis à billes 6, le cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes est également supporté sur le boîtier 20 par une paire de paliers 24 et 25 qui constituent une paire de paliers de type à contact angulaire montés face à face. La périphérie extérieure du cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes présente des épaulements 71b sur lesquels les paliers 24 et 25 sont montés. La périphérie intérieure de l'orifice 21 du boîtier 20 présente une protubérance 30 qui positionne les paliers 23 et 24 pour qu'ils supportent l'écrou 6 et le cylindre extérieur 7 sur leur face intérieure. Ceci force les paliers 23 et 24 à buter contre les deux extrémités de la protubérance 30 dans la direction axiale, respectivement, en permettant à l'écrou 6 et au cylindre extérieur d'être séparés l'un de l'autre

par un écart fixe.

Un écrou de montage 31 est disposé à chaque extrémité de la périphérie intérieure de l'orifice 21 au moyen de vis. Les écrous de fixation 31 présentent chacun un très petit écart formé entre leur surface périphérique intérieure et la surface périphérique extérieure de l'arbre 4 de façon à empêcher la poussière de pénétrer dans l'orifice 21 du boîtier 20. L'arête latérale du diamètre extérieur de chacun des écrous de fixation 31 présente une protubérance annulaire 3la qui vient buter contre la piste extérieur du palier 22 ou 25 qui est monté sur l'écrou de vis à billes 6 ou sur le cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes et qui est disposée sur la face de l'extrémité ouverte de l'orifice 21. Les protéburances 31a servent à serrer les écrous de montage 31 à l'intérieur de l'orifice 21 du boîtier 20 et à comprimer ainsi par l'intermédiaire des paliers 22 et 25 l'écrou6 de vis à billes et le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes vers l'intérieur afin d'appliquer la précharge aux billes des paliers 22 et 25 respectivement comme s'ils se

rapprochaient l'un de l'autre.

Dans l'appareil de guidage de mouvements complexes ainsi agencé, l'arbre peut être mis en rotation, reculé et avancé ou mis en rotation et déplacé de manière alternative en même temps en actionnant soit l'engrenage de vis sans fin 28 pour entraîner l'écrou de vis à billes 6 soit l'engrenage de vis sans fin 29 pour entraîner le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes, ou les deux en

même temps.

Les tableaux 1 à 3 représentent les différents mouvements de l'arbre 4 qui sont obtenus lorsque la direction d'entraînement et la vitesse de l'écrou 6 de la vis à billes et du cylindre extérieur 7 de la cannelure à

billes sont combinées de différentes façons.

La relation entre la direction de taille des filets des rainures 2 de vis à billes et la direction de rotation de l'écrou 6 est définie de manière que l'arbre 4 soit déplacé vers le haut lorsque l'écrou 6 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre dans des conditions o l'arbre 4 n'est pas mis en rotation et que l'arbre 4 soit déplacé vers le bas quand l'écrou 6 est tourné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Donc, si le cylindre extérieur 7 de la cannelure à billes est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre alors que l'écrou 6 est maintenu fixe, l'arbre 4 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-àdire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport à l'écrou 6, en faisant descendre l'arbre 4. D'autre part, si le cylindre extérieur 7 est tourné dans le sens inverse des aiguilles

d'une montre, l'arbre est déplacé vers le haut.

Le tableau 1 représente différents mouvements de l'arbre 4 qui sont obtenus lorsque l'écrou 6 de la vis à billes est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse avec différentes vitesses de rotation par rapport au cylindre extérieur 7 alors que le cylindre extérieur 7 est mis en rotation dans le sens des

aiguilles d'une montre.

Plus précisément, si l'écrou 6 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre dans la direction o le cylindre extérieur 7 es; tourné à une vitesse inférieure à celle du cylindre extérieur 7, l'arbre 4 se déplace vers le bas alors qu'il est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre. Si l'écrou 6 est tourné à la même vitesse que la vitesse à laquelle le cylindre extérieur 7 est tourné, l'arbre 4 tourne mais ne se déplace ni vers le haut ni vers le bas. Si l'écrou 6 est tourné & une vitesse supérieure à celle du cylindre extérieur 7, l'arbre 4 se déplace vers le haut tout en étant tourné dans le sens des

aigulles d'une montre.

D'autre part, si l'écrou 6 est tourné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans le sens opposé au sens dans lequel le cylindre extérieur 7 est mis en rotation, l'arbre 4 se déplace en descendant à une vitesse supérieure tandis qu'il est mis en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, même lorsque l'écrou 6 est mis en rotation à une vitesse supérieure ou inférieure à celle

du cylindre extérieur 7.

De plus, si le mouvement de l'écrou 6 est arrêté alors que le cylindre extérieur 7 est mis en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, l'arbre 4 se déplace vers le bas tout en tournant dans le sens des aiguilles

d'une montre.

Le tableau 2 représente différents mouvements de l'arbre 4 qui sont obtenus lorsque l'écrou 6 de la vis à billes est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre avec des vitesses de rotation variables par rapport au cylindre extérieur 7 alors que le cylindre extérieur 7 est mis en

rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Dans ce cas, si l'écrou 6 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre, l'arbre 4 se déplace vers le haut à une vitesse élevée tout en tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre quelle que soit la vitesse de

l'écrou 6 par rapport à celle du cylindre extérieur 7.

D'autre part, si l'écrou 6 est tourné dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans la même direction que la direction de rotation du cylindre extérieur 7, l'arbre se déplace vers le haut ou vers le bas ou bien est arrêté selon la différence qui existe entre les vitesses auxquelles l'écrou 6 et le cylindre extérieur 7 sont mis

en rotation.

Le tableau 3 représente différents mouvements de l'arbre 4 obtenus lorsque l'écrou 6 est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre alors que le mouvement du cylindre extérieur 7 est arrêté. Dans ce cas, l'arbre se déplace vers le haut ou vers le bas, comme dans le cas

d'une vis à billes normale.

En outre, il est possible de déplacer l'arbre 4 vers le haut ou vers le bas avec une vitesse d'avance faible ou rapide. Par ailleurs, l'écrou 6 de vis à billes et le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes sont incorporés au bottier commun 20 et assemblés audit boltier, et la précharge est appliquée aux paliers 22, 23 et 24, 25 supportant respectivement l'écrou 6 de vis & billes et le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes afin d'augmenter leur rigidité, de sorte que la charge instantanée peut être supportée d'une manière particulièrement efficace. Les billes 5 incorporées dans l'écrou 6 de vis à billes, le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes et les paliers 22 à 25 sont tous soumis à une précharge afin d'augmenter leur rigidité de support, si bien que le jeu axial et le jeu dans la direction de rotation de ces éléments ou unités peuvent être sensiblement éliminés, en favorisant la précision de positionnement et la capacité de réponse en fonctionnement. L'augmentation de rigidité peut effectivement empêcher les usures ou ruptures locales des billes susceptibles d'être provoquées par le jeu indiqué

ci-dessus, en augmentant ainsi leur longévité.

Tableau 1

Différence de Sens de rotation Mouvement de l'arbre 4 vitesses entre le de l'écrou 6 cylindre ext. 7 et l'écrou 6 Cylindre ext. 7 Dans le sens des Se déplace vers le bas > écrou 6 aiguilles d'une tout en tournant dans montre le sens des aiguilles d'une montre Cylindre ext. 7 Dans le sens des Tourne dans le sens écrou 6 aiguilles d'une des aiguilles d'une

montre montre (aucun mouve-

ment vers le haut ou vers le bas Cylindre ext. 7 Dans le sens des Se déplace vers le < écrou 6 aiguilles d'une haut tout en tournant montre dans le sens des aiguilles d'une montre Tableau 1 (suite) Différence de Sens de rotation Mouvement de l'arbre 4 vitesses entre le de l'écrou 6 cylindre ext. 7 et l'écrou 6 Cylindre ext. 7 Dans le sens Se déplace vers le bas > écrou 6 inverse des tout en tournant dans aiguilles d'une le sens des aiguilles montre d'une montre à grande vitesse Cylindre ext. 7 Dans le sens Se déplace vers le bas = écrou 6 inverse des tout en tournant dans aiguilles d'une le sens des aiguilles montre d'une montre à grande vitesse Cylindre ext. 7 Dans le sens Se déplace vers le bas < écrou 6 inverse des tout en tournant dans aiguilles d'une le sens des aiguilles montre d'une montre à grande vitesse L'écrou 6 est Se déplace vers le bas arrêté tout en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre

Tableau 2

Différence de Sens de rotation Mouvement de l'arbre 4 vitesse entre de l'écrou 6

le cylindre ext.

7 et l'écrou 6 Cylindre ext. 7 Sens des Se déplace vers le > écrou 6 aiguilles d'une haut tout en tournant montre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à une certaine vitesse Cylindre ext. 7 Sens des Se déplace vers le = écrou 6 aiguilles d'une haut tout en tournant montre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à grande vitesse Cylindre ext. 7 Sens des Se déplace vers le < écrou 6 aiguilles d'une haut tout en tournant montre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à grande vitesse Tableau 2 (suite) Différence de Sens de rotation Mouvement de l'arbre 4 vitesse entre de l'écrou 6

le cylindre ext.

7 et l'écrou 6 Cylindre ext. 7 Sens inverse des Se déplace vers le > écrou 6 aiguilles d'une haut tout en tournant montre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre Cylindre ext. 7 Sens inverse des Tourne dans le sens écrou 6 aiguilles d'une inverse des aiguilles montre d'une montre (pas de mouvement ni montant ni descendant) Cylindre ext. 7 Sens inverse des Se déplace vers le < écrou 6 aiguilles d'une bas tout en tournant montre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre L'écrou 6 estArrêté Se déplace vers le arrêté haut tout en tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre

Tableau 3

Rotation du Direction de Mouvement de l'arbre 4 cylindre ext. 7 rotation de l'écrou 6 Arrêté Dans le sens des Se déplace vers le aiguilles d'une haut montre Arrêté Arrêté S'arrête Arrêté Sens inverse des Se déplace vers le aiguilles d'une bas montre La figure 7 représente de manière schématique un autre appareil de guidage de mouvements qui emploie l'unité de guidage de mouvements complexes selon la présente invention. Des repères numériques identiques désignent des pièces qui correspondent à celles de l'unité de guidage de mouvements complexes représentée sur la

figure 1, la description de ces pièces ne sera pas

répétée. Dans cet appareil, l'écrou de vis à billes 6 est fixé au moyen d'une clé 40, et le cylindre extérieur 7 de cannelure à billes est seul tournant. Le cylindre extérieur 7 est entrainé par un moteur M1 par l'intermédiaire d'engrenages 41 accouplés au cylindre extérieur 7. Par conséquent, lorsque le cylindre extérieur 7 est mis en rotation, l'arbre 4 est mis en rotation par l'intermédiaire des rainures 3 de cannelure à billes. Le mouvement de l'arbre 4 par rapport à l'écrou 6 fixé au moyen de la clé fait monter ou descendre l'arbre. Le repère numérique 42 désigne des paliers pour supporter le cylindre extérieur 7 sur un élément support (non représenté). La figure 8 représente encore de manière schématique un autre appareil de guidage de mouvements complexes qui emploie l'unité de guidage de mouvements complexes selon la présente invention. Des repères numériques identiques désignent des pièces qui correspondent à celles de l'unité de guidage de mouvements complexes représentée sur la

figure 1, la description de ces pièces ne sera pas

répétée. Dans cet appareil, le cylindre extérieur 7 à cannelure à billes est fixé au moyen d'une clé 43, tandis que l'écrou 6 de vis à billes est accouplé à un moteur M par l'intermédiaire d'engrenages 44 grâce auxquels il est entrainé de manière à déplacer l'arbre 4 vers le haut ou

vers le bas sans le tourner.

Dans un des aspects de la présente invention, un arbre sert à la fois pour une cannelure à billes et pour une vis à billes. Ceci permet de réduire le nombre des pièces nécessaires dans un appareil qui a besoin des deux fonctions d'une cannelure à billes et d'une vis à billes, en permettant ainsi de simplifier la structure de l'appareil. De plus, puisque les rainures de roulement de la vis à billes et les rainures de roulement des billes de la cannelure à billes sont disposées dans la même partie d'un seul arbre, la distance utile, c'est-à-dire la course de guidage, peut être garantie sans aucune nécessité d'augmenter la longueur de l'arbre, ce qui permet de

réduire la dimension globale de l'appareil.

Selon un autre aspect de la présente invention, différents types de mouvements de l'arbre, à savoir un mouvement de rotation, un mouvement alternatif et un mouvement complexe de rotation et de mouvement linéaire, sont obtenus en actionnant soit le moyen d'entraînement qui fait tourner le cylindre extérieur de la cannelure à billes soit le moyen d'entraînement de l'écrou de la vis à

billes, ou les deux en même temps.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1. Unité de guidage de mouvements complexes comprenant: - un arbre (4) présentant des rainures hélicoïdales (2) de vis à billes formées dans sa surface périphérique extérieure et des rainures (3) de cannelure à billes formées dans sa surface périphérique extérieure de façon à être orientées dans la direction axiale de l'arbre en coupant les rainures de la vis à billes; - un écrou (6) de vis à billes monté sur ledit arbre pour venir en prise avec lesdites rainures de la vis à billes; - un cylindre extérieur (7) de cannelure à billes monté sur ledit arbre pour venir en prise avec lesdites rainures de la cannelure à billes; et - un certain nombre de billes (5) roulant dans lesdites rainures de vis à

billes et lesdites rainures de cannelure à billes.

2. Unité de guidage de mouvements complexes selon la revendication 1, dans laquelle chacune desdites billes (5) est en contact en deux points avec chacune desdites rainures (2, 3) de roulement des

billes sous un angle de contact prédéterminé.

3. Unité de guidage de mouvements complexes selon la revendication 2, dans laquelle ledit angle de contact est fixé à 45 environ.

4. Unité de guidage de mouvements complexes comprenant - un arbre (4) présentant des rainures hélicoïdales (2) de vis à billes formées dans sa surface périphérique extérieure et des rainures (3) de cannelures à billes formées dans sa surface périphérique extérieure afin d'être orientées dans la direction axiale de l'arbre en coupant les rainures de la vis à billes; un écrou (6) de vis à billes monté sur ledit arbre pour venir en prise avec lesdites rainures de la vis à billes; - un cylindre extérieur (7) de cannelure à billes monté sur ledit arbre pour venir en prise avec lesdites rainures de la cannelure à billes; et - un certain nombre de billes (5) roulant dans lesdites rainures de vis à billes et dans lesdites rainures de cannelure à billes; - un boîtier (20) sur lequel ledit écrou de vis à billes et ledit cylindre extérieur de cannelure à billes sont supportés respectivement en rotation - un premier moyen d'entraînement (28) pour entraîner en rotation ledit écrou de vis à billes; et - un second moyen d'entraînement (29) pour entraîner en rotation le

cylindre extérieur de cannelure à billes.