FR2779085A1

FR2779085A1 - Engraving tool with improved drive mechanism for forming patterns on all types of surfaces

Info

Publication number: FR2779085A1
Application number: FR9806863A
Authority: FR
Inventors: Marie Christine Curreno
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-03
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: FR2779085B1

Abstract

The tool (2) has a support arm (8) and a drive mechanism (10) for displacing the tool (12). Linear motors displace the moving part (16) of the drive in two perpendicular directions. The moving part has permanent magnets that attract it upward against the ferromagnetic stator plate (14). A stream of air delivered through a tube (26) provides an air cushion between plate and moving head.

Description

La présente invention concerne un dispositif de marquageThe present invention relates to a marking device

comprenant un mécanisme d'entraînement perfectionné. including an improved drive mechanism.

Dans le cadre de l'invention, le terme générique de dispositif de marquage désigne tout dispositif permettant de réaliser un motif sur la surface d'une pièce, que ce soit par impression, déformation ou enlèvement de matière au niveau de Within the framework of the invention, the generic term of marking device designates any device making it possible to produce a pattern on the surface of a part, whether by printing, deformation or removal of material at the level of

cette surface.this surface.

De manière connue, un dispositif de marquage comprend une ossature supportant un mécanisme d'entraînement d'un outil de marquage, qui peut être un stylet pneumatique ou une tête de gravure. Ce mécanisme d'entraînement comprend un élément fixe par rapport à l'ossature ainsi qu'un élément mobile susceptible d'être déplacé par rapport à l'élément fixe, selon deux directions perpendiculaires entre elles, par l'intermédiaire de moyens de déplacement. Ces derniers sont par exemple constitués In known manner, a marking device comprises a frame supporting a drive mechanism for a marking tool, which can be a pneumatic stylus or an engraving head. This drive mechanism comprises an element fixed relative to the frame as well as a movable element capable of being displaced relative to the fixed element, in two directions perpendicular to each other, by means of displacement means. These are for example made up

par un système dit "à chariots croisés". by a system called "with crossed trolleys".

L'invention vise plus particulièrement un dispositif de marquage dont l'outil est susceptible de pivoter par rapport à cet élément mobile. Un agencement de ce type est connu par exemple de EP-A-0 519 850. Dans ce document, les éléments fixe et mobile sont logés à l'intérieur d'une enceinte fermée solidaire de l'ossature. L'outil de marquage, qui est disposé en dehors de cette enceinte, est monté sur une tige support articulée à l'élément mobile et qui pénètre donc partiellement dans l'enceinte, par l'intermédiaire d'une ouverture dont est pourvue cette dernière. Cette tige support est montée à pivotement à la fois par rapport à l'élément mobile et par The invention relates more particularly to a marking device whose tool is capable of pivoting relative to this mobile element. An arrangement of this type is known for example from EP-A-0 519 850. In this document, the fixed and mobile elements are housed inside a closed enclosure integral with the framework. The marking tool, which is arranged outside this enclosure, is mounted on a support rod articulated to the movable element and which therefore partially penetrates into the enclosure, via an opening which is provided with the latter. . This support rod is pivotally mounted both relative to the movable element and by

rapport au pourtour de l'ouverture.compared to the periphery of the opening.

Un tel arrangement permet de reproduire, au niveau de l'outil de marquage, les déplacements de l'élément mobile, en leur conférant un certain rapport dimensionnel. Dans le cas o la partie de la tige support disposée en dehors de l'enceinte possède une longueur supérieure à celle logée à l'intérieur de cette enceinte, le motif reproduit par l'outil de marquage constitue un agrandissement par rapport au déplacement de Such an arrangement makes it possible to reproduce, at the level of the marking tool, the displacements of the mobile element, by giving them a certain dimensional relationship. In the case where the part of the support rod disposed outside the enclosure has a length greater than that housed inside this enclosure, the pattern reproduced by the marking tool constitutes an enlargement with respect to the displacement of

l'élément mobile. Dans le cas inverse, il s'agit d'une réduc- the movable element. Otherwise, it is a reduction

tion. Ce dispositif de marquage connu présente cependant certains inconvénients. En effet, le nombre élevé de ses éléments constitutifs implique l'existence de jeux fonctionnels importants. De plus, la rigidité de ces éléments constitutifs est relativement faible, du fait de leur légèreté, de sorte qu'ils sont parfois soumis, en service, à certaines déforma- tions. Enfin, un tel dispositif de marquage fait appel à des courroies crantées d'entraînement du chariot mobile, ce qui tion. This known marking device however has certain drawbacks. Indeed, the high number of its constituent elements implies the existence of important functional clearances. In addition, the rigidity of these constituent elements is relatively low, due to their lightness, so that they are sometimes subjected, in service, to certain deformations. Finally, such a marking device uses toothed belts for driving the mobile carriage, which

induit un phénomène de déformation élastique. induces a phenomenon of elastic deformation.

L'ensemble de ces caractéristiques confère donc un manque de précision certain au positionnement de l'élément mobile ainsi réalisé. Une telle imprécision est de surcroît amplifiée, lorsque le motif réalisé par l'outil de marquage constitue un agrandissement des mouvements de l'élément mobile. De plus, les différents éléments constitutifs du dispositif de marquage évoqués ci-dessus sont soumis à des frottements importants, de sorte que le rendement mécanique global du dispositif n'est pas optimal. Afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus, l'invention se propose de réaliser un dispositif de marquage qui, tout en possédant une légèreté satisfaisante, garantisse un positionnement précis de l'outil All of these characteristics therefore confer a definite lack of precision in the positioning of the mobile element thus produced. Such imprecision is further amplified, when the pattern produced by the marking tool constitutes an enlargement of the movements of the mobile element. In addition, the various constituent elements of the marking device mentioned above are subject to significant friction, so that the overall mechanical performance of the device is not optimal. In order to overcome the drawbacks of the prior art mentioned above, the invention proposes to produce a marking device which, while having a satisfactory lightness, guarantees precise positioning of the tool

de marquage.marking.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de marquage comprenant une ossature et un mécanisme d'entraînement d'un outil de marquage par rapport à l'ossature, le mécanisme d'entraînement comportant un élément fixe par rapport à l'ossature, un élément mobile lié à l'outil de marquage et des moyens de déplacement de l'élément mobile par rapport à l'élément fixe selon deux directions perpendiculaires entre elles, l'outil de marquage étant solidaire d'un élément de To this end, the subject of the invention is a marking device comprising a framework and a drive mechanism for a marking tool with respect to the framework, the drive mechanism comprising a fixed element with respect to the framework, a mobile element linked to the marking tool and means for moving the mobile element relative to the fixed element in two directions perpendicular to each other, the marking tool being integral with a

support susceptible de pivoter à la fois par rapport à l'élé- support capable of pivoting both relative to the element

ment mobile et par rapport à une zone fixe de l'ossature, caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent un premier élément de moteur linéaire apte à déplacer l'élément mobile selon une première direction et un second élément de moteur linéaire apte à déplacer l'élément mobile selon une movable and relative to a fixed area of the frame, characterized in that the displacement means comprise a first linear motor element capable of moving the mobile element in a first direction and a second linear motor element capable of moving the movable element according to a

seconde direction perpendiculaire à la première direction. second direction perpendicular to the first direction.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les premier et second éléments de moteur linéaire sont assemblés l'un à l'autre, de manière à former un unique According to other features of the invention: - the first and second linear motor elements are assembled together, so as to form a single

moteur linéaire déplaçable selon deux directions perpendiculai- linear motor movable in two perpendicular directions

res entre elles; - l'élément de support est monté à pivotement par rapport à l'élément mobile, par l'intermédiaire d'un élément res between them; - the support element is pivotally mounted relative to the movable element, by means of an element

d'articulation fixé sur l'élément mobile. of articulation fixed on the movable element.

L'invention va être décrite ci-dessous, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de marquage conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe du mécanisme d'entraînement du dispositif de marquage représenté à la figure The invention will be described below, with reference to the accompanying drawings, given only by way of nonlimiting example and in which: - Figure 1 is a side view of a marking device according to the invention; - Figure 2 is a sectional view of the drive mechanism of the marking device shown in Figure

1;1;

- la figure 3 est une vue schématique de dessus d'un chariot mobile du mécanisme d'entraînement représenté à la figure 2; et - Figure 3 is a schematic top view of a movable carriage of the drive mechanism shown in Figure 2; and

- la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV- - Figure 4 is a sectional view along line IV-

IV à la figure 3.IV in Figure 3.

Le dispositif de marquage représenté à la figure 1, désigné dans son ensemble par la référence 2, comporte une The marking device represented in FIG. 1, generally designated by the reference 2, comprises a

embase 4 de réception d'une pièce à marquer non représentée. base 4 for receiving a part to be marked, not shown.

Une potence 6 s'étend à partir de l'embase 4, à distance de la zone de réception de la pièce à marquer et comprend une colonne verticale 6A sur laquelle peut être solidarisée une barre horizontale 6B, dont la hauteur est réglable par tout moyen approprié. Une enceinte 8 globalement fermée est assujettie, par sa paroi supérieure 8A, à l'extrémité de la barre 6B, opposée au poteau 6. Cette enceinte 8 reçoit le mécanisme d'entraînement d'un outil de marquage 12. Ce dernier est, dans l'exemple représenté, un stylet pneumatique, mais l'invention trouve également son application à d'autres outils, tels que par exemple un stylet électromagnétique, une fraise de gravure ou A bracket 6 extends from the base 4, at a distance from the reception area of the part to be marked and comprises a vertical column 6A on which a horizontal bar 6B can be secured, the height of which is adjustable by any means appropriate. A generally closed enclosure 8 is secured, by its upper wall 8A, to the end of the bar 6B, opposite the post 6. This enclosure 8 receives the drive mechanism of a marking tool 12. The latter is, in the example shown, a pneumatic stylus, but the invention also finds its application to other tools, such as for example an electromagnetic stylus, an engraving cutter or

bien encore un instrument déposant de l'encre. still an instrument depositing ink.

Le mécanisme d'entraînement 10 comporte un élément fixe 14, de forme générale parallélépipédique et qui est fixé, par The drive mechanism 10 comprises a fixed element 14, of generally parallelepiped shape and which is fixed, by

exemple par vissage, contre la paroi supérieure 8A de l'en- example by screwing, against the upper wall 8A of the

ceinte 8.girdle 8.

Un élément mobile 16, qui est lui aussi parallélépipédi- A movable element 16, which is also parallelepipedi-

que, est susceptible de se déplacer, selon deux directions perpendiculaires entre elles, au voisinage de la face infé- rieure 14A de l'élément fixe 14, à savoir celle opposée à la that is capable of moving, in two directions perpendicular to each other, in the vicinity of the lower face 14A of the fixed element 14, namely that opposite to the

barre 6B.bar 6B.

Comme le montrent plus précisément les figures 3 et 4, le déplacement de l'élément mobile 16 par rapport à l'élément fixe 14 est réalisé en tirant parti du phénomène d'induction. A cet As shown more precisely in Figures 3 and 4, the movement of the movable member 16 relative to the fixed member 14 is achieved by taking advantage of the induction phenomenon. In this

effet, l'élément fixe 14 inducteur, formant stator, et l'élé- effect, the fixed inductor 14, forming the stator, and the element

ment mobile 16 induit, formant chariot, sont tels que ceux commercialisés, par exemple, par la société 3D Automation sous la dénomination Planar/Drive et forment un moteur linéaire mobile armature 16 induced, forming a carriage, are such as those marketed, for example, by the company 3D Automation under the name Planar / Drive and form a linear motor

plan.plan.

L'induit 16 est réalisé sous forme de quatre modules individuels 18, 20, 22 et 24, dont chacun comprend une bobine 18A, 20A, 22A, 24A et son noyau magnétique associé 18B, 20B, 22B, 24B, tous deux noyés dans de la résine. Les directions principales des bobines opposées, à savoir d'une part celles 18A et 22A, et d'autre part celles 20A et 24A, sont parallèles entre elles. Les surfaces en regard, réalisées en fer doux, de l'élément fixe 14 et des noyaux magnétiques 18B, 20B, 22B, 24B sont pourvues de dents respectives non représentées, destinées à s'aligner mutuellement lors du passage du courant dans la bobine. En faisant varier les caractéristiques du courant dans les bobines 18A et 22A, il est possible de déplacer le chariot 16 induit dans une première direction matérialisée par la flèche F. Ce chariot est susceptible de se déplacer suivant une direction perpendiculaire, matérialisée par la flèche F', par passage sélectif du courant dans les bobines 20A et 24A. Les modules d'une part 18 et 22, d'autre part 20 et 24, forment des premier et second éléments de moteur linéaire permettant de déplacer le chariot selon des première et seconde directions The armature 16 is produced in the form of four individual modules 18, 20, 22 and 24, each of which comprises a coil 18A, 20A, 22A, 24A and its associated magnetic core 18B, 20B, 22B, 24B, both embedded in resin. The main directions of the opposite coils, namely on the one hand those 18A and 22A, and on the other hand those 20A and 24A, are parallel to each other. The facing surfaces, made of soft iron, of the fixed element 14 and the magnetic cores 18B, 20B, 22B, 24B are provided with respective teeth not shown, intended to align with each other during the passage of current in the coil. By varying the characteristics of the current in the coils 18A and 22A, it is possible to move the induced carriage 16 in a first direction materialized by the arrow F. This carriage is capable of moving in a perpendicular direction, materialized by the arrow F ', by selective passage of the current in the coils 20A and 24A. The modules on the one hand 18 and 22, on the other hand 20 and 24, form first and second linear motor elements making it possible to move the carriage in first and second directions

perpendiculaires entre elles.perpendicular to each other.

Chaque module 18, 20, 22, 24 est le siège d'un aimant permanent, de sorte que le chariot 16 est en permanence attiré Each module 18, 20, 22, 24 is the seat of a permanent magnet, so that the carriage 16 is permanently attracted

par la surface ferrique de l'élément fixe 14 formant stator. by the ferric surface of the fixed element 14 forming a stator.

Les courants de ces bobines sont fournis de manière connue par des cartes électroniques d'alimentation de moteur pas à pas à The currents of these coils are supplied in a known manner by electronic boards supplying the stepping motor.

deux phases.two phases.

Un passage d'air 25 est en outre ménagé dans le corps du chariot 16. Ce passage d'air est alimenté au moyen d'un tuyau 26, représenté aux figures 1 et 2 et permet la formation, en service, d'un coussin d'air entre les faces planes en regard 14A, 16A de l'élément fixe 14 et du chariot 16. L'alimentation électrique des bobines est assurée, de manière connue, par une ligne non représentée. Ce tuyau 26 et cette ligne pénètrent, avec étanchéité, au niveau de la paroi supérieure 8A de An air passage 25 is also provided in the body of the carriage 16. This air passage is supplied by means of a pipe 26, shown in Figures 1 and 2 and allows the formation, in service, of a cushion of air between the planar facing faces 14A, 16A of the fixed element 14 and of the carriage 16. The electrical supply of the coils is provided, in known manner, by a line not shown. This pipe 26 and this line penetrate, with sealing, at the level of the upper wall 8A of

l'enceinte 8.enclosure 8.

Un doigt 28 est fixé au chariot 16, par exemple par collage. On peut aussi prévoir de disposer, dans la résine des modules du chariot, une plaque métallique à laquelle ce doigt 28 est assujetti par vissage. Ce doigt 28 est solidaire, à son A finger 28 is fixed to the carriage 16, for example by gluing. It is also possible to provide, in the resin of the modules of the carriage, a metal plate to which this finger 28 is fixed by screwing. This finger 28 is integral with its

extrémité opposée au chariot, d'une rotule 30 assurant l'arti- opposite end to the carriage, a ball joint 30 ensuring the articulation

culation à pivotement de l'outil de marquage 12 par rapport au pivoting culation of the marking tool 12 relative to the

chariot 16, comme cela est connu de EP-A-0 519 850. carriage 16, as is known from EP-A-0 519 850.

En faisant en particulier en référence à la figure 2, l'outil de marquage 12 est monté à l'extrémité inférieure d'une Referring in particular to FIG. 2, the marking tool 12 is mounted at the lower end of a

tige de manoeuvre 32 qui traverse l'enceinte 8 par une ouver- operating rod 32 which passes through the enclosure 8 via an opening

ture 34, de profil sphérique concave. Cette ouverture 34 constitue une portée pour une rotule sphérique 36 de profil ture 34, of concave spherical profile. This opening 34 constitutes a bearing for a spherical ball joint 36 in profile

correspondant, solidaire de la tige de manoeuvre 32. corresponding, integral with the operating rod 32.

L'extrémité 38 de la tige 32, opposée à l'outil de marquage 12, est susceptible de coulisser au sein d'un logement dont est pourvue une pièce intermédiaire 40 articulée sur la rotule 36, par l'intermédiaire d'une fourche 42. Il est à noter que la liaison entre le doigt 28 et la pièce 40 peut être de type cardan. La tige de manoeuvre 32 et la pièce intermédiaire The end 38 of the rod 32, opposite the marking tool 12, is capable of sliding within a housing which is provided with an intermediate part 40 articulated on the ball 36, by means of a fork 42 It should be noted that the connection between the finger 28 and the part 40 can be of the gimbal type. The operating rod 32 and the intermediate piece

forment un élément de support pour l'outil de marquage 12. form a support element for the marking tool 12.

Le tuyau 44 assurant l'alimentation en air du stylet pneumatique 12 pénètre par la paroi supérieure 8A de l'enceinte 8 et débouche au sein du logement de la pièce intermédiaire 40, destiné à la réception à coulissement de la tige de manoeuvre 32. Lorsque l'on déplace le chariot induit 16 par rapport à l'élément fixe 14, l'outil de marquage 12 se déplace également, du fait de la double articulation de la tige 32, à la fois par The pipe 44 ensuring the supply of air to the pneumatic stylet 12 penetrates through the upper wall 8A of the enclosure 8 and opens into the housing of the intermediate piece 40, intended for sliding reception of the operating rod 32. When the induced carriage 16 is moved relative to the fixed element 14, the marking tool 12 also moves, due to the double articulation of the rod 32, both by

rapport au chariot 16 et aux parois de l'enceinte 8. relative to the carriage 16 and to the walls of the enclosure 8.

L'invention a été décrite en faisant référence à des premier et second éléments de moteur linéaire assemblés l'un à l'autre. Elle trouve aussi son application à des premier et second éléments de moteur linéaire séparés, disposés à distance The invention has been described with reference to first and second linear motor elements assembled together. It also finds its application to first and second separate linear motor elements, arranged at a distance.

l'un de l'autre sur l'élément mobile. from each other on the movable member.

L'invention a été décrite en référence à un élément de support susceptible de pivoter par rapport au pourtour d'une ouverture d'une enceinte. Elle trouve également son application à un élément de support pouvant pivoter par rapport à un autre organe fixe de l'ossature, tel que par exemple des bras de cette ossature venant soutenir une rotule analogue à celle 36 The invention has been described with reference to a support element capable of pivoting relative to the periphery of an opening of an enclosure. It also finds its application to a support element which can pivot relative to another fixed member of the frame, such as for example arms of this frame coming to support a ball joint similar to that 36

de la figure 2.in Figure 2.

L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés. En effet, l'utilisation d'un élément fixe inducteur coopérant avec un élément mobile induit permet de faire appel à un très faible nombre d'éléments constitutifs, ce qui tend à réduire les jeux, en comparaison des dispositifs de marquage de l'art antérieur. De plus, aucun de ces éléments constitutifs n'est susceptible de se déformer en service, ce qui confère un The invention makes it possible to achieve the objectives mentioned above. Indeed, the use of a fixed inductor element cooperating with an induced movable element makes it possible to use a very small number of constituent elements, which tends to reduce the clearances, in comparison with the marking devices of the art. prior. In addition, none of these constituent elements is liable to deform in service, which gives a

positionnement très précis au chariot mobile induit. very precise positioning with the induced mobile carriage.

En conséquence, le positionnement donné à l'outil de marquage est également très satisfaisant, même dans le cas o l'élément de support de cet outil de marquage possède une Consequently, the positioning given to the marking tool is also very satisfactory, even in the case where the support element of this marking tool has a

grande longueur.great length.

De plus, l'emploi de cet inducteur et de cet induit entraîne une réduction notable des frottements, par rapport aux dispositifs de marquage de l'art antérieur faisant appel à de In addition, the use of this inductor and this armature results in a significant reduction in friction, compared with the marking devices of the prior art using

nombreux éléments mécaniques. Ceci est permis grâce à l'utili- many mechanical elements. This is enabled by the use of

sation d'un coussin d'air interposé entre les faces en regard air cushion interposed between the facing faces

de l'inducteur et de l'induit.inductor and armature.

Claims

1. Marking device (2) comprising a frame (4, 8) and a drive mechanism (10) of a marking tool (12) relative to the frame, said drive mechanism comprising a fixed element (14) relative to said frame, a mobile element (16) connected to the marking tool (12) and means for moving said mobile element relative to said fixed element in two directions perpendicular to each other, the marking tool (12) being integral with a support element (32, 40) capable of pivoting both relative to the movable element (16) and relative to a fixed area (34) of the framework, characterized in that that said displacement means comprise a first linear motor element (18, 22) capable of moving said movable element (16) in a first direction (F) and a second linear motor element (20, 24)

able to move said movable element in a second direction

tion (F ') perpendicular to the first direction (F).

2. Marking device according to claim 1, characterized in that said first (18, 22) and second (20, 24) linear motor elements are joined together, so as to form a single linear motor movable according to

two directions (F, F ') perpendicular to each other.

3. Marking device according to one of claims

1 or 2, characterized in that the support element (32, 40) is pivotally mounted relative to the movable element (16), by means of a fixed articulation element (28, 30) sure

said movable member.