FR2522764A1

FR2522764A1 - Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement lineaire a billes et mecanisme d'avance utilisant un tel convertisseur

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Publication number: FR2522764A1
Application number: FR8221769A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-29
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1983-09-09
Also published as: IT8225029A1; IT1153939B; US4557156A; GB2115515A; IT8225029A0; DE3248004A1; JPS58118361A; FR2522764B1; GB2115515B; DE3248004C2

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CONVERTISSEUR DE MOUVEMENT DE ROTATION EN MOUVEMENT LINEAIRE QUI COMPORTE UNE VIS SANS FIN 22, UN ECROU 26 MONTE SUR LA VIS ET AU MOINS UN JEU DE BILLES 30 INTERPOSEES ENTRE LA VIS ET L'ECROU ET ROULANT DANS LES RAINURES HELICOIDALES 32, 34 FORMEES PAR LES FILETAGES 24, 28 DE LA VIS ET DE L'ECROU, UNE SAIGNEE TRANSVERSALE 38 ETANT FORMEE EN TRAVERS DU FILETAGE DE L'ECROU POUR FAIRE COMMUNIQUER ENTRE ELLES DEUX SPIRES ADJACENTES DE SA RAINURE HELICOIDALE ET POUR FORMER UN TRAJET DE CONTOURNEMENT DES BILLES PAR DESSUS LE FILETAGE DE LA VIS, DE SORTE QUE LES BILLES RECIRCULENT AUTOUR D'UNE SPIRE DE LA RAINURE DE L'ECROU. UN ROULEMENT ANTI-FRICTION 40 ENTOURE L'ECROU, SA BAGUE INTERIEURE ETANT FORMEE PAR L'ECROU. L'INVENTION VISE EGALEMENT UN MECANISME D'AVANCE POUR MACHINE-OUTIL OU ANALOGUE QUI UTILISE UN OU PLUSIEURS DE TELS CONVERTISSEURS.

Description

La présente invention se rapporte à des dispositifs

pour convertir un mouvement de rotation en un mouvement rec-

tiligne et elle se rapporte plus spécifiquement à un tel con-

vertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire du type qui comporte une vis sans fin et un écrou à billes, une

série ou une multiplicité de billes anti-friction étant mon-

tées en appui de roulement entre leurs filets de vis opposés

pour transformer la rotation de l'un des deux en un déplace-

ment rectiligne de l'autre L'invention se rapporte également spécifiquement à des mécanismes d'avance qui utilisent un ou

deux convertisseurs de mouvement de rotation en mouvement li-

néaire de ce type.

Les convertisseurs de mouvement de rotation en mouvement linéaire du type à vis sans fin et à écrou à billes, appelés également dans la technique du type à recirculation de billes, convertissent un frottement de glissement en un frottement de roulement grâce à l'action des billes de roulement Du fait

de la résistance de frottement minimale entre les pièces con-

juguées, les dispositifs de cette catégorie ont été très lar-

gement utilisés en tant que mécanismes d'avance de machines-

outils et autres machines.

Tels qu'ils ont été construits jusqu'à présent, les en-

sembles à vis sans fin et à écrou à billes ont présenté di-

vers inconvénients L'un de ceux-ci concerne les guides de retour des billes tubulaires classiquement utilisés pour faire recirculer les billes Après avoir effectué entre un tour et demi et trois tours autour de la vis sans fin, les

billes entrent dans le guide de retour et retournent en rou-

lant jusqu'au point initial entre la vis sans fin et l'écrou

à billes en faisant approximativement un tour autour de l'é-

crou à billes Les guides de retour des billes sont incurvés avec un rayon inférieur à celui de l'écrou à billes De

telles courbures ont un effet nuisible sur le déplacement ré-

gulier des billes dans les guides de retour et elles ont pour effet d'engendrer du bruit La recirculation régulière des billes est une condition préalable requise pour la rotation et le déplacement axial relatifs efficaces et sans frottement

de la vis sans fin et de l'écrou à billes.

Un autre problème qui se pose avec les dispositifs de la technique antérieure est le jeu axial ou battement entre

la vis sans fin et l'écrou à billes Le jeu est immanquable-

ment à l'origine d'une usure inégale, d'un bruit et d'une mauvaise réponse qui se produisent lorsque soit la vis sans fin soit l'écrou à billes commence à se déplacer axialement

lorsque l'autre organe tourne Un remède classique à ce dé-

faut a été de diviser l'écrou à billes en deux moitiés sui-

vant un plan perpendiculaire à son axe et de placer une bague intermédiaire entre elles pour précharger les deux groupes de billes disposés sur ses côtés opposés soit en rapprochement soit en éloignement l'un de l'autre La division en deux de l'écrou à billes nécessitenaturellement, le renforcement de l'ensemble d'écrou à billes comportant la bague intermédiaire,

ce qui rend difficile la fabrication et l'assemblage du dispo-

sitif.

Un autre inconvénient des convertisseurs connus de mou-

vement de rotation en mouvement linéaire s'est manifesté

dans le montage à rotation de l'écrou à billes sur une quel-

conque pièce externe Le palier anti-friction utilisé à cette fin est presqu'invariablement du type à éléments de roulement comprenant une ou plusieurs rangées d'éléments de roulement,

normalement des billes, interposés entre deux bagues ou an-

neaux concentriques Placé autour de l'écrou à billes, le rou-

lement de cette construction classique rend le dispositif complet d'un encombrement malcommode pour son emploi en tant

que mécanisme d'avance.

Un inconvénient de la technique antérieure est également le fait que les extrémités axiales opposées de l'écrou à billes ont été laissées ouvertes, ce qui facilite l'intrusion de

poussière et d'autres matières étrangères dans l'espace tubu-

laire qui existe entre la vis sans fin et l'écrou à billes.

L'accumulation de pousssière ou analogue sur les surfaces op-

posées de la vis sans fin et de l'écrou à billes entrave for-

tement le roulement régulier des billes le long de leurs file-

tages et, par conséquent, le mouvement relatif régulier de la

vis sans fin et de l'écrou à billes.

Un problème supplémentaire apparait lors de l'usage de l'ensemble de vis sans fin et d'écrou à billes en tant que mécanisme d'avance Dans un mécanisme d'avance classique typique de ce type, l'écrou à billes est couplé à un objet

qui doit être déplacé,tel que la table d'une machine-outil.

La vis sans fin, d'autre part, engrène,à une extrémité,avec

un moteur d'entratnement et est montée, à son autre extrémi-

té, dans un palier, le moteur d'entraînement et le palier

étant tous deux portés par un élément fixe Ainsi, la rota-

tion de la vis sans fin se traduit par un mouvement axial de l'écrou à billes avec l'objet qui y est accouplé Cette construction de la technique antérieure pose le problème de la vitesse critique de la vis sans fin, c'est-à-dire la

vitesse angulaire à laquelle la vis sans fin devient dynami-

quement instable avec de fortes amplitudes latérales du fait

d'une résonance avec les fréquences propres de vibration la-

térale de la vis sans fin La vis sans fin doit, par consé-

quent, être entraînée à une vitesse de sécurité inférieure à sa vitesse critique,même pour déplacer l'objet désiré à

grande vitesse,ce qui impose ainsi une limite à l'avance ra-

pide de l'objet.

On a suggéré de tourner le problème de la résonance de la vis sans fin en rendant les angles d'avance des filets de vis de la vis sans fin et de l'écrou à billes très grands dans une mesure telle que l'objet désiré puisse êtreentratné à grande vitesse pour une vitesse de rotation relativement faible de la vis sans fin Des filets de vis ayant un tel

grand angle d'avance sont, cependant, très difficiles à tail-

ler sur la face intérieure de l'écrou à billes avec un degré

de précision tant soi peu acceptable En outre, un accroisse-

ment de l'angle d'avance conduit à la réduction de la force avec laquelle l'écrou à billes est poussé axialement sur la vis sans fin et rend également difficile le positionnement

précis de l'objet.

La présente invention vise à éliminer les guides de re-

tour des billes classiques d'un convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire du type à vis sans fin et à écrou à billes et à rendre possible un mouvement relatif plus régulier, avec un frottement réduit, de la vis sans fin et de l'écrou à billes et à réduire la production de bruit par les

billes en recirculation.

L'invention vise également à incorporer au convertisseur

de mouvement de rotation en mouvement linéaire un palier anti-

friction destiné à être utilisé pour monter à rotation l'é-

crou à billes sur une quelconque pièce externe, sans accroître

de manière génante le diamètre extérieur du dispositif global.

L'invention vise également à précharger les billes de

roulement entre la vis sans fin et l'écrou à billes sans divi-

ser en deux l'écrou à billes et sans utiliser de pièce sup-

plémentaire et, par conséquent, de manière à supprimer effi-

cacement le jeu entre la vis sans fin et l'écrou à billes.

L'invention vise également à empêcher l'intrusion de poussière et autres matières étrangères dans l'écrou à billes afin d'assurer le roulement régulier des billes entre la vis sans fin et l'écrou à billes pour accroître la durée de vie

utile du convertisseur.

Définie sous son aspect le plus général, l'invention a

pour objet un convertisseur de mouvement de rotation en mouve-

ment linéaire comprenant une vis sans fin, un écrou à billes monté concentriquement autour de la vis sans fin et une série de billes antifriction interposées entre la vis sans fan et

l'écrou à billes pour pouvoir effectuer un mouvement ce rou-

lement le long des filets de vis externe et interne taillés sur eux Pour faire recirculer les billes, il est formé au moins une saignée transversale en travers du filetage interne de l'écrou à billes de façon à faire communiquer entre elles deux spires adjacentes de la rainure hélicoïdale qui y est formée Conçue pour fournir un trajet de contournement des billes par dessus le filetage de la vis sans fin, la saignée

transversale permet aux billes de recirculer autour essentiel-

lement d'une spire de la rainure hélicoïdale de l'écrou à

billes Le convertisseur comprend, en outre, un palier anti-

friction ou roulement comportant une bague extérieure qui en-

toure concentriquement l'écrou à billes avec interposition

d'une série d'éléments de roulement emprisonnés entre eux.

Ainsi, le convertisseur de mouvement de rotation en mou-

vement linéaire selon l'invention évite l'emploi des guides de retour des billes auxquels on était habitué de longue date et utilise à la place au moins une saignée transversale en

travers du filetage interne de l'écrou à billes pour la recir-

culation des billes autour d'une spire de la rainure hélicol-

dale qui y est formée Ce procédé de recirculation des billes rend possible un mouvement relatif plus régulier et moins bruyant qu'il n'était possible jusqu'à présent d'obtenir de

la vis sans fin et de l'écrou.

La suppression des guides de retour des billes de l'ex-

térieur de l'écrou à billes rend également possible d'utiliser l'écrou à billes comme bague intérieure du roulement servant

à monter l'écrou à billes sur une quelconque pièce externe.

Par conséquent, le roulement qui est incorporé au dispositif de l'invention, comme indiqué dans le résumé ci-dessus, ne comprend que la bague extérieure et les éléments de roulement emprisonnés entre cette bague extérieure et l'écrou à billes

lui-même qui sert de bague intérieure Avec son diamètre ex-

térieur ainsi réduit, le dispositif, y compris le roulement, a besoin d'un espace d'installation bien moindre que dans le

cas o l'écrou à billes est monté à rotation dans un roule-

ment indépendant.

Dans un mode de réalisation préféré, deux saignées trans-

versales sont formées dans l'écrou à billes à des emplacements axialement espacés diamétralement opposés pour permettre à deux groupes séparés de billes anti-friction de recirculer, chacun autour d'une spire de la rainure hélicoïdale formée dans l'écrou à billes Dans ce mode de réalisation, une spire de la rainure hélicoidale de l'écrou à billes, située entre les spires de la rainure autour desquelles les deux groupes de billes recirculent,est formée avec une largeur différente de celle des autres spires d'o il résulte quelles deux groupes de billes sont préchargés dans les directions axiales opposées de l'écrou à billes La charge préalable des billes supprime le jeu indésirable entre lavis sans fin et l'écrou à billes ce qui a pour résultat que le convertisseur répond plus rapidement, engendre moins de bruit, s'use de manière moins inégale et a une plus longue durée de vie utile La

rigidité du dispositif complet est également fortement ac-

crue par suite de la charge préalable des billes de sorte que les positions axiales relatives de la vis sans fin et

de l'écrou peuvent être déterminées d'une manière plus pré-

cise.

En outre, dans le mode de réalisation préféré, le rou-

lement est réalisé sous la forme d'un roulement à deux ran-

gées de billes La bague extérieure de ce roulement est di-

visée en plusieurs segments de manière à précharger les deux

rangées de billes dans les directions axiales opposées du rou-

lement La charge préalable des billes du roulement se com-

bine avec la charge préalable des billes du convertisseur pour rendre le dispositif d'un fonctionnement fiable et sûr

et d'une construction durable.

Une autre caractéristique de l'invention réside dans

l'emploi d'une paire de bagues d'étanchéité disposées coaxia-

lement aux extrémités opposées de l'écrou à billes et diri-

gées vers l'intérieur à partir de ce dernier en contact glis-

sant avec la vis sans fin Moulées dans une matière résistant à l'usure relativement rigide, les bagues d'étanchéité servent à empêcher l'intrusion de matières étrangères dans l'écrou à billes et à garantir le roulement régulier aligné du groupe ou des groupes de billes entre la vis sans fin et

l'écrou à billes pour assurer au convertisseur une longue du-

rée de vie utile.

Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un mécanisme d'avance dans lequel le convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire ayant la configuration dont les grandes lignes sont définies cidessus est adapté pour

entraîner un organe mobile, tel que la table, d'une maohine-

outil, le long d'un chemin de guidage rectiligne disposé au-

dessus d'un organe fixe,tel que le banc d'une machine-outil.

La vis sans fin du convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire est rigidement montée sur le dessous de l'organe mobile et est orientée parallèlement au chemin de guidage pour pouvoir effectuer un mouvement axial avec

l'organe mobile par rapport à l'organe fixe La bague exté-

rieure du roulement,qui utilise l'écrou à billes comme bague intérieure comme indiqué ci-dessus,est rigidement portée par l'organe fixe de sorte que l'écrou à billes peut tourner par rapport à la vis sans fin mais est empêché de se déplacer

axialement par rapport à l'organe fixe Ainsi, en communi-

quant un mouvement de rotation bidirectionnel à l'écrou à

billes au moyen d'un mécanisme d'entraînement prévu sur l'or-

gane fixe, on peut déplacer l'organe mobile en va et vient

le long du chemin'de guidage avec la vis sans fin.

On comprendra que dans le mécanisme d'avance construit de la manière décrite ci-dessus, la vis sans fin ne tourne

pas et qu'elle est de ce fait exempte des problèmes de ré-

sonance On peut, par conséquent, déplacer l'objet voulu à grande vitesse en employant une vis sans fin et un écrou à billes dont les filetages sont taillés à un angle d'avance normal Comme on l'a indiqué, les filetages ayant un tel angle d'avance normal sont faciles à tailler avec une grande

précision et ils servent à accroître la poussée axiale exer-

cée sur la vis sans fin par un couple donné appliqué à l'é-

crou à billes En outre, le positionnement précis de l'or-

gane mobile devient possible.

Un autre mécanisme d'avance décrit ici comporte deux convertisseurs de mouvement de rotation en mouvement linéaire qui utilisent en commun la vis sans fin pour faire avancer l'organe mobile à grande vitesse et à très petite vitesse Le mécanisme d'avance à deux vitessesest également bien calculé

pour offrir les avantages du premier mécanisme d'avance dé-

crit et pour tirer tous les avantages des convertisseurs de

mouvement de rotation en mouvement linéaire tous deux cons-

truits comme décrit ci-dessus.

Les caractéristiques et avantages ci-dessus décrits de l'invention ainsi que d'autres et la manière de les obtenir apparaîtront plus clairement et l'invention elle-même sera

mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre

de modes de réalisation préférés considérés à la lumière des dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 est une vue en bout et en élévation d'un mode

de réalisation préféré du convertisseur de mouvement de ro-

tationen mouvement linéaire construit conformément aux prin- cipes de la présente invention; la Fig 2 est une vue en coupe axiale du convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire, prise suivant la ligne IIII de la Fig 1; la Fig 3 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, prise suivant la ligne III-III de la Fig 1, de la

vis sans fin et de l'écrou à billes du convertisseur de mou-

vement de rotation en mouvement linéaire, cette vue servant à expliquer la manière suivant laquelle les deux groupes de billes anti-friction sont préchargés dans les directions axiales opposées du convertisseur;

la Fig 4 est également une vue en coupe axiale du con-

vertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire,

prise suivant la ligne IV-IV de la Fig 1, cette vue ne repré-

sentant pas la vis sans fin pour montrer clairement l'une des saignées transversales formées en travers du filetage interne de l'écrou à billes ainsi que les billes qui recirculent par la saignée transversale; la Fig 5 est une vue en perspective à plus grande

échelle d'un des organes déflecteurs qui délimitent les sai-

gnées transversales formées dans la face intérieure de l'écrou à billes; la Fig 6 est une vue en plan de l'organe déflecteur de la Fig 5; la Fig 7 est une vue en coupe longitudinale de l'organe déflecteur,prise suivant la ligne VII-VII de la Fig 6; la Fig 8 représente la trajectoire suivie par chaque groupe de billes qui recirculent entre la vis sans fin et l'écrou à billes du convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire par les saignées transversales formées dans l'écrou à billes; la Fig 9 est une vue en bout et en élévation d'un autre mode de réalisation préféré du convertisseur de mouvement de rotation en mouvement lindaire construit conformément aux principes de l'invention;

la Fig 10 est une vue en coupe axiale de l'autre con-

vertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire, prise suivant la ligne X-X de la Fig 9; la Fig 11 est également une vue en coupe axiale de l'autre convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire, prise suivant la ligne XI-XI de la Fig 9, cette vue ne montrant pas la vis sans fin pour montrer d'autres éléments; la Fig 12 est une vue en plan de dessus,avec une partie

représentée arrachée pour montrer d'autres parties, d'un mé-

canisme d'avance utilisant le convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire des Fig 1 à 8; la Fig 13 est une vue en coupe verticale longitudinale du mécanisme d'avance,prise suivant la ligne XIII- XIII de la Fig 12; la Fig 14 est une vue en coupe verticale transversale, prise suivant la ligne Xi V-XIV de la Fig 13; la Fig 15 est une vue en coupe verticale, prise suivant la ligne XV-XV de la Fig 13, d'une des pattes dirigées vers

le bas qui sert à monter rigidement la vis sans fin du con-

vertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire sur le dessous de la table dans le mécanisme d'avance;

la Fig 16 est une vue en plan de dessus, avec une par-

tie représentée arrachée pour montrer d'autres parties, d'un

mécanisme d'avance à deux vitesses comportant deux convertis-

seurs de mouvement de rotation en mouvement linéaire,tous deux construits comme représenté sur les Fig 1 à 8 et qui utilisent en commun la vis sans fin; la Fig 17 est une vue en coupe verticale longitudinale du mécanisme d'avance à deux vitesses,prise suivant la ligne XVII-XVII de la Fig 16; et la Fig 18 est une vue en coupe verticale transversale du mécanisme d'avance à deux vitesses, prise suivant la ligne

XVIII-XVIII de la Fig 17.

On se référera tout d'abord aux Fig 1 et 2 pour décrire

l'organisation générale du convertisseur de mouvement de ro-

tation en mouvement linéaire qui y est représenté en tant que premier mode de réalisation préféré de l'invention Désigné par la référence générale 20, le convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire comprend dans l'ensemble: 1 une vis sans fin 22 sur laquelle est formé un filetage 24; 2 un écrou 26 à billes qui entoure concentriquement la

vis sans fin 22 et sur une partie de la surface intérieure du-

quel est formé un filetage 28;

3 au moins un groupe,deuxdanslemode de réalisation repré-

senté, de billes anti-friction 30 interposés entre la vis.

sans fin 22 et l'écrou 26 à billes pour pouvoir effectuer un mouvement de roulement dans les rainures hélicoldales 32 et 34 qui y sont délimitées par les filetages 24 et 28; 4 au moins un organe déflecteur 36, deux dans le mode de réalisation représenté, encastré dans l'écrou 26 à billes,

chacun délimitant une saignée transversale 38 pour la recircu-

lation d'un groupe de billes 30; un palier anti-friction ou roulement 40 comprenant une bague extérieure segmentée 42 et deux rangées de billes

44 et utilisant l'écrou 26 à billes comme bague intérieure.

Ci-après au cours de la présente description, on appel-

lera les billes 30 disposées entre la vis sans fin 22 et l'é-

crou 26 à billes "billes de convertisseur" et les billes 44 disposées entre l'écrou 26 à billes et la bague extérieure 42 "billes de roulement", pour les distinguer les unes des autres. La Fig 3 est une vue à plus grande échelle de la vis sans fin 22,de l'écrou 26 à billes et des deux groupes de billes 30 de convertisseur montées à roulement entre leurs

filetages 24 et 28 disposés en vis à vis Pour plus de sim-

plicité, cette figure ne représente qu'une bille de conver-

tisseur de chaque groupe La vis sans fin 22 comporte le file-

tage 24 qui délimite la rainure hélicoïdale 32 qui sert de

chemin ou piste de guidage pour les billes 3 00 de convertis-

seur L'écrou 26 à billes, d'autre part, comporte le file-

il tage intérieur 28 qui délimite la rainure hélicoidale 34 qui

sert de chemin ou piste de guidage pour les billes Le file-

tage 24 de la vis sans fin 22 a un pas constant sur toute sa longueur axiale Cependant, les spires du filetage interne 28 de l'écrou 26 à billes présentent une différence de pas

pour appliquer une charge préalable aux billes 30 de cônver-

tisseur,comme décrit en plus de détail ci-après.

La spire centrale 34 ' des cinq spires de la rainure hé-

licoidale 34 de l'écrou 26 à billes est formée avec une plus grande largeur que les autres spires de la rainure, dans ce mode de réalisation particulier Ainsi, les pas Pl entre cette spire centrale 34 ' et les spires adjacentes sont plus grands que les pas P 2 entre les spires autres que la spire centrale Etant donné que toutes les spires de la rainure hélicoïdale 32 de la vis sans fin 22 ont le même pas, la spire centrale 34 ' plus large de la rainure hélicoïdale de l'écrou 26 à billes sert à précharger les deux groupes de billes 30 du convertisseur en éloignement l'un de l'autre ou approximativement axialement vers l'extérieur de l'écrou

à billes ou de la vis sans fin.

Suivant une variante, la spire centrale 34 ' de l'écrou 26 à billes peut être formée avec une plus petite largeur que les autres spires Dans ce cas, les deux groupes de billes 30 de convertisseur sont préchargés axialement l'un en direction de l'autre ou approximativement axialement vers l'intérieur de l'écrou à billes ou de la vis sans fin La seule condition nécessaire, par conséquent, pour appliquer

une charge préalable aux billes de convertisseur conformé-

ment à l'invention est de donner à la spire centrale de la

rainure hélicoïdale de l'écrou à billes une largeur diffé-

rente de celle des autres spires.

Comme représenté sur la Fig 2 à laquelle on se référe-

ra à nouveau, les deux organes déflecteurs 36 sont étroite-

ment adaptés dans des ouvertures elliptiques respectives formées radialement à travers l'écrou 26 à billes dans des

emplacements axialement espacés,diamétralement opposés,du-

dit écrou On peut utiliser un adhésif approprié pour rete-

nir fermement les organes déflecteurs 36 en place dans les

ouvertures 46 de l'écrou à billes.

La Fig 4 représente l'intérieur de l'écrou 26 à billes vu à une distance angulaire de 900 par rapport à la position représentée sur la Fig 2 Sur cette vue, on ne voit qu'un

seul organe déflecteur 36 On observera que l'organe déflec-

teur représenté à titre d'exemple s'étend en travers d'une

spire du filetage interne 28 de l'écrou 26 à billes et s'é-

tend obliquement dans la direction opposée à celle dans la-

quelle le filetage s'incline par rapport à un plan perpendi-

culaire à l'axe de l'écrou à billes Ainsi, l'organe déflec-

teur 36 forme la saignée transversale 38 en travers du file-

tage de l'écrou à billes pour la recirculation d'un groupe

de billes 30 de convertisseur On comprendra que l'autre or-

gane déflecteur, non représenté sur la Fig 4, est disposé

de la même manière pour former une autre saignée transver-

sale pour la recirculation de l'autre groupe de billes de convertisseur. On comprendra clairement la configuration de chacun

des organes déflecteurs 36 à l'examen des Fig 5, 6 et 7.

L'organe déflecteur 36 qui a la forme générale d'une courte

colonne à section transversale elliptique comporte une conca-

vité allongée,ayant un fond arrondi 48,forméedansl'une de ses faces pour servir de saignée transversale 38 On peut considérer que la concavité ou saignée transversale 38 est

limitée en partie par une paroi environnante surélevée 50.

Deux évidements 52 et 54 approximativement semicirculaires sont formés au voisinage des extrémités opposées de la paroi environnante 50 et à des emplacements légèrement décalés dans des directions opposées par rapport à ces extrémités Lorsque

l'organe déflecteur 36 est introduit dans une position cor-

recte dans une ouverture 46 de l'écrou 26 à billes, comme re-

présenté sur les Fig 2 et 4, les évidements 52 et 54 sont positionnés de manière à être de niveau avec les deux spires adjacentes de la rainure hélicoïdale 34 de l'écrou à billes, assurant ainsi une entrée et une sortie sans à coup des billes

du convertisseur dans et,respectivement, hors de la conca-

vité Le fond arrondi 48 de la concavité sert à assurer un

trajet de contournement des billes du convertisseur par des-

sus le filetage 24 de la vis sans fin 22.

On peut ainsi voir que la saignée transversale 38 formée par chaque organe déflecteur 36 fait communiquer entre elles deux spires voisines de la rainure hélicoïdale 34 de l'écrou

* 26 à billes Les deux spires intercommunicantes sont, natu-

-rellement,continues, de sorte que les billes 30 de convertis-

seur recirculent essentiellement autour d'une spire de la

rainure hélicoidale de l'écrou 26 à billes.

La Fig 8 représente l'orbite parcourue par chaque groupe de billes 30 de convertisseur en recirculation, telle que vue à partir de l'une oul'autre extrémité axiale de la vis sans fin 22 Soit A, sur cette figure,le point de départ imaginaire du roulement des billes de convertisseur dans le sens des aiguilles d'une montre, par exemple, autour de la vis sans fin Comme représenté sur la Fig 4, le point de

départ A est situé sur l'un ou l'autre des évidements semi- circulaires 52 et 54 de l'un des organes déflecteurs 36 A partir de ce

point de départ, les billes dé convertisseur roulent dans les rainures 32 et 34 de la vis sans fin et de

l'écrou à billes Après avoir effectué presqu'un tour com-

plet autour de la vis sans fin, les billes de convertisseur

atteignent le point B o elles entrent dans la saignée trans-

versale 38 On rappellera en renvoyant à nouveau aux Fig 1

à 7 que la saignée transversale 38 a une concavité vers l'ex-

térieur dont le rayon est bien inférieur à celui de la vis sans fin 22 Par conséquent, en roulant dans la saignée transversale, les billes de convertisseur franchissent le filetage 24 de la vis sans fin 22 et reviennent ainsi à la position initiale A achevant une révolution de-3600 autour

de la vis sans fin Chaque groupe de billes 30 de convertis-

seur recircule sans fin dans l'une des spires de l'écrou à

billes lorsque la vis sans fin ou l'écrou à billes est en-

traîné en rotation pour provoquer le déplacement axial de

l'écrou ou, respectivement, de la vis.

Si, sur la Fig 8, la position du point zéro ou à 360 est située au milieu de la saignée transversale 38, les points

A et B peuvent être angulairement espacés de 20 dans les di-

rections opposées à partir de ce point La saignée transver-

sale s'étend entre les positions de 340 et 20 dans ce mode de réalisation particulier. Comme on l'a indiqué, le mode de réalisation représenté

utilise deux organes déflecteurs 36 pour permettre la recircu-

lation des deux groupes séparés de billes 30 de convertisseur.

Si nécessaire, cependant, on peut utiliser plusieurs organes

déflecteurs pour permettre la recirculation d'un nombre cor-

respondant de groupes de billes de convertisseur Dans ce cas, également, les organes déflecteurs devraient être disposés à

des espacements angulaires constants sur l'écrou à billes.

On doit noter que, considérée sous son aspect le plus général, l'invention permet l'emploi d'un seul organe déflecteur pour

la recirculation d'un unique groupe de billes de convertis-

seur bien que la charge préalable des billes de convertisseur

conformément au procédé représenté sur la Fig 3 devienne im-

possible Il n'y a pas lieu de se préoccuper du'risque d'un déplacement relatif de la vis sans fin et de l'écrou à billes hors d'un alignement axial l'un avec l'autre résultant de l'interposition de l'unique groupe de billes de convertisseur du fait de la présence d'une paire de bagues d'étanchéité 56, plus particulièrement représentées sur les Fig 2 et 4, aux

extrémités axiales opposées de l'écrou à billes.

Les deux bagues d'étanchéité 56 sont fermement fixées à la face interne de l'écrou 26 à billes, aux extrémités axiales opposées de ce dernier et elles sont dirigées radialement vers l'intérieur de l'écrou en appui de glissement contre la

vis sans fin 22 De préférence, moulées dans une matière plas-

tique rigide ou dans un caoutchouc dur possédant une bonne propriété de résistance à l'usure, les bagues d'étanchéité 56 comportent un filetage intérieur 58 qui s'adapte au filetage 24 de la vis sans fin 22 Ces bagues d'étanchéité obturent

les extrémités de l'écrou 26 à billes à l'encontre de l'in-

trusion de poussière et autres matières étrangères En outre, du fait de leur mouvement de glissement sur l'écrou 22, les bagues d'étanchéité servent à empêcher l'accumulation de poussière sur la vis sans fin Le roulement des billes du convertisseur dans un état exempt de poussière est de la plus haute importance pour le fonctionnement correct de la machine. Les Fig 2 et 4 représentent également particulièrement clairement le palier anti-friction ou roulement 40 utilisé pour monter l'écrou 26 à billes sur une quelconque pièce externe, telle la pièce représentée par son contour tracé

en traits mixtes et désignée par la référence 60 sur la Fig 2.

Dans sa forme la plus simple, le roulement qui doit être in-

corporé au convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire selon la présente invention comporte une bague qui

entoureconcentriquement l'écrou à billes et une rangée d'élé-

ments de roulement emprisonnés entre eux Le roulement 40 particulier utilisé dans le mode de réalisation représenté

est un roulement à deux rangées de billes.

Pour maintenir les deux rangées de billes de roulement 44 de manière qu'elles puissent rouler, l'écrou 26 à billes qui joue le rôle de la bague intérieure du roulement comporte deux chemins 62 et 64 de billes formés annulairement sur sa

face extérieure au voisinage de ses extrémités axiales op-

posées Les deux chemins 62 et 64 de billes formés sur l'é-

crou 26 à billes sont inclinés l'un vers l'autre dans ce mode

de réalisation particulier La bague extérieure 42 du roule-

ment, d'autre part, est représentée divisée en trois segments qui comprennent un segment de gauche 66, un segment central

68 et un segment de droite 70 tous trois de forme annulaire.

Dans les deux segments extérieurs 66 et 70 de la bague sont formés respectivement un chemin 72 de billes et un chemin 74 de billes qui sont inclinés en éloignement l'un de l'autre et sont disposés respectivement face au chemin 62 et au chemin

64 de l'écrou à billes Les deux rangées de billes 44 de rou-

lement sont emprisonnées de manière à pouvoir rouler entre les chemins 62 et 64 de l'écrou à billes et les chemins 72 et

74 de la bague extérieure.

Lors de l'assemblage du roulement à deux rangées de billes construit de la manière ci-dessus décrite, on monte en place le segment central 68 de la bague extérieure 42

après avoir monté ses segments extérieurs 64 et 70 sur l'é-

crou 26 à billes avec interposition des deux rangées de billes de roulement 44 Pour rendre ce montage possible, le segment central 68 peut être divisé diamétralement en deux moitiés L'épaisseur ou dimension axiale du segment central 68 est établie de telle sorte par rapport aux autres pièces du roulement que, lorsqu'il est monté en place, le segment central sollicite les deux segments extérieurs 66 et 70 en éloignement l'un de l'autre Ainsi, les deux rangées de billes de roulement 44 sont préchargées dans les directions

axialement orientées vers l'extérieur du roulement.

On notera que le segment de droite 70 de la bague exté-

rieure 42 a un diamètre extérieur nettement plus grand que

les autres segments 66 et 68 Ceci est dû au fait que le seg-

ment de droite 70 est destiné à servir de bride de montage pour la fixation de la bague extérieure 42 du roulement, par exemple, à la pièce externe 60 Comme représenté tant sur la

Fig 1 que sur la Fig 2, la bride de montage 76 comporte plu-

sieurs trous fraisés 78 qui y sont formés pour recevoir des éléments de fixation filetés 80 représentés par leur contour

tracé en traits mixtes sur la Fig 2.

Comme représenté sur les Fig 2 et 4 auxquelles on se référera, l'extrémité de droite 82 de l'écrou 26 à billes fait saillie au-delà de la bague extérieure 42 du roulement et a son diamètre extérieur plus grand que l'autre partie de l'écrou à billes Un jeu de dents d'engrenage 84 est formé sur la surface extérieure de la partie d'extrémité 82 de

plus grand diamètre de 'l'écrou à billes pour servir d'engre-

nage mené qui sert à entraîner en rotation l'écrou à billes

en étant entraîné par une source motrice externe On appel-

lera par conséquentci-aprèsla partie d'extrémité 82 portant

des dents d'engrenage de l'écrou à billes la partie d'engre-

nage mené ou,simplement, la partie d'engrenage de l'écrou à billes.

On doit faire remarquer que la formation des dents d'en-

grenage sur la partie d'extrémité saillante de l'écrou à billes ne constitue pas une caractéristique essentielle de

l'invention Suivant un autre mode de réalisation, on peut dé-

couper un jeu de rainures dans la partie d'extrémité sail-

lante de l'écrou à billes dans une direction parallèle à son

axe pour pouvoir utiliser cette partie comme poulie à cour-

roie crantée.

Second mode de réalisation

Les Fig 9, 10 et 11 représentent un autre mode de réali-

sation du convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire, désigné par la référence générale 20 a sur les Fig. 9 et 10 et qui comporte plusisurs modifications par rapport

au mode de réalisation précédent L'une des modifications ré-

side dans l'emploi d'un engrenage annulaire ou creux 82 a for-

mé en tant qu'élément séparé et fixé au moyen de vis 86 sur

une extrémité de l'écrou 26 a à billes dans une disposition co-

axiale avec ce dernier Une poulie annulaire à courroie crantée pourrait, naturellement, être utilisée à la place de l'engrenage 82 a La fixation d'un tel organe mené annulaire à l'écrou à billes rend possible de fixer fermement l'une

des bagues d'étanchéité 56 intérieurement filetée entre eux.

L'autre bague d'étanchéité 56 est maintenue en appui contre l'autre extrémité de l'écrou à billes et fermement portée par un organe de retenue annulaire 88 Cet organe de retenue est

en partie adapté,par dessus l'écrou 26 a à billes et il com-

porte un rebord 90 retourné vers l'intérieur qui y est en-

castré.

Le convertisseur 20 a de mouvement de rotation en mouve-

ment linéaire de ce second mode de réalisation comporte, en outre, un roulement modifié 40 a qui est également du type à deux rangées de billes Deux chemins de billes annulaires 62 a et 64 a sont formés dans l'écrou 26 a à billes, ces chemins étant inclinés en éloignement l'un de l'autre à la différence

des chemins 62 et 64 de billes du mode de réalisation précé-

dent qui sont inclinés en direction l'un de l'autre.

Comme dans le mode de réalisation précédent, la bague

extérieure 42 a du roulement est divisée en trois segments an-

hulaires 66 a, 68 a et 70 a Des chemins 72 a et 74 a de-billes sont formés dans les deux segments extérieurs, ces chemins étant inclinés l'un en direction de l'autre et disposés face

auxchemins respectifs 62 a et 64 a de l'écrou à billes.

Les deux rangées de billes de roulement 44 a sont emprisonnées de manière à pouvoir rouler entre les chemins 62 a et 64 a de

l'écrou à billes et les chemins 72 a et 74 a de la bague ex-

térieure Dans ce roulement à deux rangées de billes modi-

fié 40 a, les deux segments extérieurs 6 6 a et 70 a de la bague extérieure sont comprimés et maintenus sollicités en appui contre le segment central 68 a par des moyens appropriés, non représentés, de façon à précharger les deux rangées de

billes de roulement 44 aen direction-l'une de l'autre.

Les autres détails de construction du second mode de réalisation du convertisseur 20 a de mouvement de rotation en

mouvement linéaire sont identiques à ceux du convertisseur 20.

Son fonctionnement sera également facilement compris à la lec-.

ture de la description précédente du convertisseur 20.

Mécanisme d'avance

Les Fig 12 à 15 représentent le convertisseur 20 de mou-

vement de rotation en mouvement linéaire des Fig 1 à 8 tel qu'adapté pour être utilisé comme mécanisme d'avance Comme représenté sur les Fig 12 à 14 auxquelles on se référera plus particulièrement, le mécanisme d'avance comprend d'une manière générale: 1 un banc fixe 100 disposé horizontalement; 2 une table 102 conçue pour pouvoir être déplacée le long d'une paire de rails de guidage 104 montés sur le banc;

3 le convertisseur 20 de mouvement de rotation en mou-

vement linéaire comprenant la vis sans fin 22 rigidement por-

tée au-dessous de la table 102 et orientée parallèlement à la paire de rails de guidage 104 et l'écrou 26 à billes monté à rotation au moyen du roulement 40 sur un support fixe 106 monté sur le banc 100; 4 un moteur électrique pas à pas 108 monté sur le banc

et qui engrène avec l'écrou 26 à billes pour lui communi-

quer un mouvement de rotation bidirectionnel.

Portés par des poutres supports respectives 110 sur le banc 100, les deux rails de guidage 104 servent de chemin

de guidage pour le mouvement rectiligne de la table 102 au-

dessus du banc lorsque la table est déplacée dans l'un ou

l'autre sens par le convertisseur 20 de mouvement de rota-

tion en mouvement linéaire La table 102 comporte sur son dessous, deux paires de patins 112 qui sont, de préférence, en contact de glissement ou de roulement avec la paire de

rails de guidage 104 pour assurer un déplacement sans frotte-

ment de la table sur les rails.

La table 102 comporte une paire de pattes 114 qui s'é-

tendent vers le bas pour porter la vis sans fin 22 Comme plus particulièrement représenté sur la Fig 15, chaque patte 114 dirigée vers le bas est percée d'un alésage traversant pour recevoir une des parties d'extrémités opposées de la vis sans fin 22 Cette vis est clavetée par une clavette 116 à chacune des pattes 114 et empêchée à la fois de se déplacer axialement et en rotation par rapport à la table 102 La vis sans fin 22 est, cependant, axialement mobile par rapport au banc 100 de sorte que l'on peut déplacer la table 102 le long de la paire de rails de guidage 104 en appliquant une poussée

axiale à la vis sans fin.

Comme on l'a expliqué en se référant aux Fig 1 à 8,

l'écrou 26 à billes du convertisseur 20 de mouvement de rota-

tion en mouvement linéaire est monté comme un manchon sur la vis sans fin 22 avec interposition des deux groupes de billes du convertisseur à recirculation des billes, qui ne sont pas

visibles sur les Fig 12 à 14, de manière à provoquer le dé-

placement axial désiré de la vis sans fin en étant entratné en rotation par le moteur pas à pas 108 Pour provoquer un tel déplacement axial de lavis sans fin' 22, l'écrou 26 à billes doit lui-même pouvoir tourner par rapport à la vis

sans fin mais il doit être immobilisé à l'encontre d'un dé-

placement axial par rapport au banc 100 Ainsi, l'écrou 26 à billes est monté à rotation sur le support fixe 106 du banc 100 par l'intermédiaire du roulement 40 à deux rangées de billes On a mentionné en se référant aux Fig 2 et 4 que la bague extérieure de ce roulement était divisée en trois segments annulaires et que le segment de droite 70 avait un diamètre extérieur plus grand que les autres pour servir de

bride de montage Le segment de droite 70 de la bague exté-

rieure du roulement est fixé par des vis sur le support fixe 106 du banc 100 de la manière représentée sur la Fig 2 Sur cette figure, la pièce externe 60 à laquelle le segment 70 de

la bague extérieure du roulement est fixé correspond au sup-

port fixe 106.

Lorsque la bague extérieure du roulement 40 est fixée

par des vis,comme décrit ci-dessus,au support fixe 106, l'é-

crou 26 à billes qui lui sert de bague intérieure est immobi-

lisé à l'encontre d'un déplacement axial par rapport au banc

par suite de la présence des deux rangées de billes interpo-

sées entre eux L'écrou 26 à billes peut néanmoins tourner

par rapport à la vis sans fin 22.

Pour pouvoir communiquer un mouvement de rotation bidi-

rectionnel à l'écrou 26 à billes,un engrenage menant 118 est monté solidaire en rotation de l'arbre de sortie 120 du moteur pas à pas 108 L'engrenage menant 118 engrène avec la partie d'engrenage mené 82 de l'écrou à billes qui fait saillie hors

de la bague extérieure du roulement.

Lors du fonctionnement du mécanisme d'avance construit de la manière décrite ci-dessus en se référant aux Fig 12 à , le moteur pas à pas 108, lorsqu'il est excité d'une manière connue,entraîne l'écrou 26 à billes dans une direction désirée

par l'intermédiaire de l'engrenage menant 118 et de l'engre-

nage mené 82 solidaire de l'écrou à billes Etant donné que l'écrou 26 à billes est immobilisé axialement par rapport au banc 100 comme précédemment décrit, sa rotation provoque un

déplacement axial relatif de la vis sans fin 22 dans une di-

rection déterminée par le sens de rotation de l'écrou à

billes Lorsque la vis sans fin 22 se déplace longitudinale-

ment dans l'un ou l'autre sens par rapport au banc,la table 102 se déplace également de la même manière le long de la

paire de rails de guidage 104.

Mécanisme d'avance à deux vitesses Sur les Fig 16 à 18,on a représenté un autre mécanisme

d'avance qui comporte deux convertisseurs 20 ' et 20 " de mou-

vement de rotation en mouvement linéaire,tous deux construits de la manière représentée sur les Fig 1 à 8 et utilisant en

commun la vis sans fin 22 pour faire avancer un objet respec-

tivement à grande vitesse et à petite vitesse Dans-la descrip- tion qui va suivre de ce mécanisme d'avance à deux vitesses, les références utilisées pour désigner les diverses parties

du convertisseur 20 de mouvement de rotation en mouvement li-

néaire des précédents modes de réalisation seront utilisées

suivies du signe prime (') pour désigner les parties corres-

pondantes du premier convertisseur 20 ' et seront utilisées

suivies du signeseconde (") pour désigner les parties corres-

pondantes du second convertisseur 20 " à l'exception de là vis sans fin 22 qui est utilisée en commun par les deux De même, les références utilisées pour désigner les parties des moyens d'entraînement du mécanisme d'avance des Fig 12 à 15 seront

suivies du signe prime (') pour désigner les parties corres-

pondantes des moyens d'entraînement du premier convertisseur

' et du signe seconde (") pour désigner les parties corres-

pondantes des moyens d'entraînement du second convertisseur ". On donnera ci-après une liste des principaux éléments du mécanisme d'avance à deux vitesses: 1 le banc fixe 100; 2 la table 102 qui comporte les deux paires de patins 112 de façon à pouvoir se déplacer en va-et-vient le long de la paire de rails de guidage 104 portés par le banc 100; 3 la vis sans fin 22 disposée au-dessous de la-table

102 et s'étendant parallèlement à la paire de rails de gui-

dage 104;

4 les premier et second écrous 26 ' et 26 " à billes mon-

tés sur la vis sans fin 22 avec interposition des billes de convertisseur à recirculation de billes, non représentées sur les Fig 1 6 à 18, dans des emplacements axialement espacés sur ladite vis; un premier roulement 40 ' portant à rotation le pre- mier écrou 26 ' à billes sur le banc 100; 6 un second roulement 40 " portant à rotation le second écrou 26 " sur le dessous de la table; 7 un premier moteur pasà pas 108 ' monté sur le banc 100 pour communiquer un mouvement de rotation bidirectionnel au premier écrou 26 à billes; 8 un second moteur pas à pas 108 " monté sur le dessous

de la table 102 pour communiquer un mouvement de rotation bi-

directionnel au second écrou 26 " à billes.

On aura remarqué que la vis sans fin 22 n'est pas fixée à la table 102 comme dans le mode de réalisation précédent mais est portée par le premier écrou 26 ' à billes sur le banc et par le second écrou 2 6 " à billes sur la table 102 En

outre, un palier lisse 122 monté dans un support 124 de pa-

lier porté par le banc 100 est monté sur la vis sans fin 22 pour guiderson mouvement axial par rapport au banc 100 et à la table 102 Ainsi, la vis sans fin 22 est soutenue en trois

points longitudinalement espacés de sa longueur.

Le premier écrou 26 ' à billes est monté à rotation dans un support fixe 106 ' fixé au banc 22 par l'intermédiaire du

premier roulement 40 ' Comme dans le mode de réalisation pré-

cédent, le segment 70 ' de la bague extérieure de ce roulement est fixé au moyen de vis au support fixe 106 ' Par conséquent,

le premier écrou 26 à billes est empêché de se déplacer axia-

lement par rapport au banc 100 mais peut tourner par rapport au banc et à la table 102 de sorte que la rotation du premier écrou à billes provoque le déplacement axial de la vis sans

fin 22 au moins par rapport au banc 100.

Le premier moteur pas à pas 108 ' porté par le banc 100 comporte un premier engrenage menant 118 ' calé sur son arbre de sortie 120 ' Le premier engrenage menant 118 ' engrène avec

la partie d'engrenage mené 82 ' du-premier écrou 26 ' à billes.

Le-second écrou 26 " à billes est monté à rotation dans un support mobile 106 " fixé sur le dessous de la table 102 au moyen du second roulement 40 " Le second roulement 40 " a également le segment 70 " de sa bague extérieure fixé par des

vis au support mobile 106 " Ce support mobile est dans un dis-

positif fixe par rapport à la table 102 Le support 106 " est dit mobile simplement du fait qu'il se déplace par rapport au banc 100 Le second écrou 26 " à billes est, par conséquent, axialement mobile par rapport au banc 100 mais il ne l'est pas par rapport à la table 102 et il peut tourner par rapport au banc et à la table Par conséquent, la rotation du se- cond écrou 26 " à billes provoque son propre déplacement axial

avec la table 102 par rapport à la vis sans fin 22.

Le second moteur pas à pas 108 " est porté de manière fixe sur le dessous de la table 102 Sur l'arbre de sortie

120 " du second moteur pas à pas 108 " est calé un second engre-

nage menant 118 " qui engrène avec la partie d'engrenage mené

82 " du second écrou 26 " à billes.

On donnera ci-après une description du fonctionnement

du mécanisme d'avance à deux vitesses La description du

fonctionnement présuppose que tous les filetages en cause

sont taillés avec un pas à droite En outre, les termes in-

diquant les sens de rotation des éléments intéressés doivent être compris comme se rapportant au mécanisme tel que vu à partir du côté droit des Fig 16 et 17, comme indiqué par

les flèches sur ces figures.

L'entraînement de la table 102 à grande vitesse dans l'un ou l'autre sens nécessite que les écrous à billes 26 ' et 26 " tournent tous deux dans des sens opposés Pour faire avancer la table 102 vers la droite, en considérant les Fig. 16 et 17, à grande vitesse, on fait tourner le premier écrou 26 ' à billes en sens inverse des aiguilles d'une montre et le second écrou 26 " à billes dans le sens des aiguilles d'une montre au moyen de leurs moteurs pas à pas respectifs 108 ' et 108 " La rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre du premier écrou 26 ' à billes qui est lui-même immobilisé à l'encontre d'un déplacement axial par rapport au banc 100 a pour résultat un déplacement longitudinal de la vis sans fin 22 par rapport au banc La rotation dans le sens des aiguilles d'une montre du second écrou 26 " à billes, d'autre part, a pour effet que ce dernier se déplace axialement vers la gauche par rapport à la vis sans fin 22 qui se déplace également vers la gauche par rapport au banc 100 Etant donné que la table 102 est contrainte de se déplacer linéairement conjointement avec le second écrou 26 " à billes, la vitesse de déplacement de la table par rapport au banc 100 est la-somme de la vitesse de déplacement de la vis sans fin 22 par rapport au banc et de

la vitesse de déplacement du second écrou à billes par rap-

port à la vis sans fin En bref, la table 102 se déplace deux fois plus vite que la table qui utilise le mécanisme d'avance des Fig 12 à 15 à condition que les vitesses de sortie de

tous les moteurs pas à pas 108, 108 ' et 108 " soient les mêmes.

Pour faire avancer la table 102 vers la droite à grande vitesse, on fait tourner le premier écrou 26 ' à billes dans le sens des aiguilles d'une montre et le second écrou 26 " à billes en sens inverse des aiguilles d'une montre au moyen des moteurs pas à pas respectifs 108 ' et 108 " On estime que la manière suivant laquelle la rotation des deux écrous à billes dans les sens indiqués provoque le déplacement à

grande vitesse de la table vers la droite est évidente compte-

tenu de la description qui précède du déplacement à grande vi-

tesse vers la gauche de la table.

On décrira ci-après la manière suivant laquelle la table 102 est déplacé à une vitesse fortement réduite L'avance à faible vitesse de la table nécessite la rotation du premier écrou 26 ' à billes et du second écrou 26 " à billes dans le

même sens mais à des vitesses différentes.

Pour faire avancer la table vers la gauche à faible vi-

tesse, on fait tourner le premier écrou 26 ' à billes dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à une première vitesse et le second écrou 26 " à billes dans le même sens mais à une autre vitesse inférieure à la vitesse de rotation du premier écrou à billes au moyen des moteurs pas à pas respectifs 108 ' et 108 " La rotation en sens inverse des aiguilles d'une

montre du premier écrou 26 ' à billes provoque, comme précé-

demment indiqué, le déplacement longitudinal vers la gauche de la vis sans fin 22 par rapport au banc 100 Le second écrou 26 " à billes, d'autre part, lorsqu'il tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre se déplace vers la droite

par rapport à la vis sans fin 22 La résultante de ces mouve-

ments relatifs est un déplacement vers la gauche de la table 102 par rapport au banc 100 étant donné que la vitesse de sortie du premier moteur pas à pas 108 ' est supérieure à

celle du second moteur pas à pas 108 " La table 102 se dé-

place vers la gauche par rapport au banc 100 à une vitesse qui correspond à la différence entre la vitesse du mouvement longitudinal vers la gauche de la vis sans fin 22 par rapport au banc et la vitesse du mouvement axial vers la droite du second écrou 26 " à billes par rapport à la vis sans fin On peut voir, par conséquent, que l'on peut rendre la vitesse de déplacement de la table par rapport au banc extrêmement petite en réglant les vitesses de sortie des deux moteurs pas à pas extrêmement proche l'une de l'autre Plus la différence entre les vitesses de sortie des deux moteurs pas à pas est petite, plus la table se déplace lentement par rapport au

banc.

Il résulte clairement de ce qui précède que pour faire avancer la table vers la' droite à petite vitesse, les premier et second écrous 26 ' et 26 " à billes doivent être entraînés en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre mais en faisant tourner le premier écrou à billes à une plus grande vitesse que le second écrou à billes au moyen des moteurs pas à pas 108 ' et 108 " Ensuite, la table 102 se déplace vers la droite par rapport au banc 100 à une vitesse qui correspond à la différence entre la vitesse du mouvement longitudinal vers la droite de la vis sans fin 22 par rapport au banc et la vitesse du mouvement axial vers la gauche du second écrou 26 "

à billes par rapport à la vis sans fin.

Bien que les deux mécanismes d'avance décrits ici uti-

lisent les convertisseurs de mouvement de rotation en mouve-

ment linéaire construits de la manière représentée sur les Fig 1 à 8, on comprendra que le dispositif des Fig 9,à 11 pourrait être utilisé dans les mécanismes d'avance sans au-

cune modification de ses autres parties En outre, bien qu'il apparaisse que les modes de réalisation préférés décrits ici

soient bien conçus pour remplir les objectifs ci-dessus énon-

cés, on comprendra que l'invention elle-même est susceptible de faire l'objet de modifications et variantes sans sortir du

cadre ni s'écarter de l'esprit des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS

1 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement li-

néaire capable de transformer un mouvement de rotation en mouvement rectiligne caractérisé en ce qu'il comporte: (a) une vis sans fin ( 22) sur laquelle est formé un filetage ( 24); (b) un écrou ( 26; 26 a) à billes monté sur la vis sans fin et dans lequel est formé un filetage interne ( 28); (c) un groupe de billes anti-friction ( 30) interposées entre la vis sans fin et l'écrou à billes de façon à pouvoir rouler le long de

leurs filetages; (d) une saignée transversale ( 38) étant for-

mée en travers du filetage interne de l'écrou à billes pour

faire communiquer entre elles deux spires voisines d'une rai-

nure hélicoïdale ( 34) qui y est délimitée par le filetage interne, la saignée transversale étant conçue pour établir un trajet de contournement des billes par dessus le filetage de : la vis sans fin de telle sorte que les billes recirculent essentiellement autour d'une spire de la rainure hélicoîdale de l'écrou à billes; et (e) un roulement anti-friction ( 40; a) comprenant une bague extérieure ( 42; 42 a) qui entoure concentriquement l'écrou à billes et une série d'éléments de roulement ( 44; 44 a) emprisonnés entre la bague extérieure et l'écrou à billes, ce dernier servant de bague intérieure du roulement.

2 Convertisseur de mouvement de rotation-en mouvement liné-

aire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sai-

gnée transversale ( 38) est formée par un organe déflecteur ( 36) encastré dans l'écrou ( 26; 26 a) à billes 3 Convertisseur de mouvement dé rotation en un mouvement linéaire selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une concavité allongée est formée dans l'organe déflecteur ( 36), cette concavité servant de saignée transversale ( 38) et une paire d'évidements semi-circulaires ( 52, 54)-sont formés dans cet organe pour permettre l'entrée et la sortie des billes

dans et hors de la cavité.

4 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une se-

conde saignée est formée dans l'écrou ( 26; 26 a) à billes en travers de son filetage interne pour faire communiquer

entre elles deux autres spires voisines de la rainure hélicoï-

dale ( 34) qui y est formée, la seconde saignée étant axiale-

ment espacée de la première saignée transversale mentionnée et étant, de même, conçue pour fournir un trajet de contour-

nement d'un second groupe de billes ( 30) par dessus le file-

tage de la vis sans fin et ence qu'une spire ( 34 ') de la rai-

nure hélicoïdale, dans la partie centrale de l'écrou à billes,

a une largeur différente de celle des autres spires de la rai-

nure hélicoïdale pour précharger les premier et second groupes de billes précités dans des directions axiales opposées de

l'écrou à billes.

Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement linéaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que les

première et seconde saignées transversales ( 38) sont dispo-

sées dans des positions diamétralement opposées sur la face

interne de l'écrou ( 26; 26 a) à billes.

6 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou ( 26) à billes a une extrémité ( 82) qui fait saillie au-delà de la bague extérieure ( 42) du roulement ( 40), l'extrémité saillante de l'écrou à billes étant conçue pour pouvoir être accouplée à une source motrice séparée de manière à pouvoir

être entraîné en rotation par elle.

7 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les élé-

ments de roulement ( 44; 44 a) du roulement ( 40; 40 a) sont dis-

posés en deux rangées et en ce que la bague extérieure ( 42; 42 a) du roulement comprend deux segments extérieurs ( 66; 70;

66 a L 70 e) chacun emprisonnant une rangée d'éléments de roule-

ment entre lui et l'écrou à billes, et un segment intermé-

diaire ( 68; 68 a) interposé entre les deux segments extérieurs afin de permettre aux deux rangées d'éléments de roulement d'être préchargées dans les directions axiales opposées du

roulement.

8 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'un ( 70; 70 a) des segments extérieurs de la bague extérieure ( 42; 42 a) a un diamètre extérieur supérieur à celui des

autres segments de façon à pouvoir servir de bride de montage.

9 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com-

porte, en outre, une paire de bagues d'étanchéité ( 56) dispo-

sées coaxialement aux extrémités axiales opposées de l'écrou ( 26; 26 a) à billes et dirigées radialement vers l'intérieur

de l'écrou en appui de glissement contre la vis sans fin ( 22).

10 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 9, caractérisé ence qu'un f ile-

tage interne conçu pour s'adapter au filetage de la vis sans

fin ( 22) est formé sur chacune des bagues d'étanchéité ( 56).

11 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com-

porte un organe mené annulaire ( 82 a) fixé coaxialement à une

extrémité de l'écrou ( 26 a) à billes pour communiquer un mou-

vement de rotation à ce dernier lorsqu'il est entraîné en ro-

tation par une source motrice séparée.

12 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il com-

porte, en outre, une paire de bagues d'étanchéité ( 56) montées coaxialement sur les extrémités axiales opposées de l'écrou ( 26 a) à billes et dirigées vers l'intérieur de ce dernier en appui de glissement contre la vis sans fin ( 22), l'une des bagues d'étanchéité étant fermement emprisonnée entre l'écrou

à billes et l'organe mené annulaire ( 82 a).

13 Convertisseur de mouvement de rotation en mouvement liné-

aire selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il com-

porte, en outre, un organe de retenue ( 88) pour maintenir fer-

mement l'autre bague d'étanchéité en place sur l'écrou ( 26 a)

à billes.

14 Un mécanisme d'avance caractérisé en ce qu'il comporte:

(a) un organe fixe ( 100); (b) un organe mobile ( 102) suscep-

tible d'être déplacé en va-et-vient le long d'un chemin de guidage rectiligne ( 104) monté au-dessus de l'organe fixe; (c) une vis sans fin ( 22) rigidement montée sur le dessous *de l'organe mobile et s'étendant parallèlement au chemin de

guidage, la vis sans fin étant mobile axialement avec l'or-

gane mobile par rapport à l'organe fixe; (d) un écrou ( 26) à billes monté sur la vis sans fin; (e) un groupe de billes anti-friction interposées entre la vis sans fin et l'écrou

à billes de façon à pouvoir rouler le long d'un filetage ex-

terne formé sur la vis et d'un filetage interne formé dans

l'écrou; (f) une saignée transversale étant formée en tra-

vers du filetage interne de l'écrou à billes pour faire com-

muniquer entre elles deux spires voisines d'une rainure héli-

coldale qui y est délimitée par le filetage interne, la sai-

gnée transversale étant conçue pour établir un trajet de con-

tourne'ment des billes par dessus le filetage de la vis sans fin de telle sorte que les billes recirculent essentiellement autour d'une spire de la rainure hélicoïdale de l'écrou à billes; (g) un roulement anti-friction ( 40) comprenant une bague extérieure qui entoure concentriquement l'écrou à billes et une série d'éléments de roulement emprisonnés entre

la bague extérieure et l'écrou à billes, la bague étant rigi-

dement portée par l'organe fixe de telle sorte que l'écrou à billes peut tourner par rapport à la vis sans fin tandis

qu'il est retenu à l'encontre d'un déplacement axial par rap-

port à l'organe fixe; et (h) des moyens d'entraînement ( 108,

118, 120) portés par l'organe fixe de façon à pouvoir commu-

niquer un mouvement de rotation bidirectionnel à l'écrou à billes.

Mécanisme d'avance selon la revendication 14, caractéri-

sé en ce qu'une seconde saignée est formée dans l'écrou ( 26)

à billes en travers de son filetage interne pour faire commu-

niquer entre elles deux autres spires voisines de la rainure

hélicoldale quiy est formée, la seconde saignée étant axiale-

ment espacée de la première saignée transversale mentionnée

et étant,de même, conçue pour fournir un trajet de contourne-

ment d'un second groupe de billes par dessus le filetage de la vis sans fin et en ce qu'une spire de la rainure hélicoïdale, dans la partie centrale de l'écrou à billes, a une largeur

différente de celle des autres spires de la rainure hélicoi-

dale pour précharger les premier et second groupes de billes :o - 2522764 précités dans des directions axiales opposées de l'écrou à billes.

16 Mécanisme d'avance selon la revendication 14, caractéri-

sé en ce qu'il comporte, en outre, une paire de bagues d'étan-

chéité disposées coaxialement aux extrémités axiales opposées

de l'écrou ( 26) à billes et dirigées radialement vers l'inté-

rieur de l'écrou en appui de glissement contre la vis sans

fin ( 22).

17 Mécanisme d'avance selon la revendication 14, caractéri-

sé en ce qu'un jeu de dents d'engrenage est formé sur une ex-

trémité ( 82) de l'écrou ( 26) à billes qui fait saillie au-

delà de la bague du roulement et en ce que les moyens d'en-

traînement comprennent un moteur ( 108) monté sur l'organe fixe et un engrenage menant ( 118) qui est monté sur lhrbre

de sortie ( 120) du moteur et qui engrène avec les dents d'en-

grenage formées sur l'écrou à billes.

18 Un mécanisme d'avance à deux vitesses,caractérisé en ce qu'il comporte: (a) un organe fixe ( 100); (b) un organe mobile

( 102) susceptible de se déplacer le long d'un chemin de gui-

dage rectiligne ( 104) disposé au-dessus de l'organe fixe;(c).

une vis sans fin ( 22) disposée au-dessous de l'organe mobile

et s'étendant parallèlement au chemin de guidage; (d) des pre-

mier et second écrous ( 26 '; 26 ")-à billes montés sur la vis sans fin dans des positions axialement espacées l'une de l'autre; (d) un groupe de billes anti-friction interposées

entre la vis sans fin et chacun des écrous à billes de ma-

nière à pouvoir effectuer un mouvement de roulement le long

d'un filetage externe formé sur la vis et d'un filetage in-

terne formé sur l'écrou; (f) une saignée transversale étant formée en travers du filetage interne de chaque écrou à

billes pour faire communiquer entre elles deux spires voi-

sines d'une rainure hélicoidale qui y est délimitée par le filetage interne, la saignée transversale étant conçue pour établir un trajet de contournement des billes par dessus le filetage de la vis sans fin de telle sorte que les billes recirculent essentiellement autour d'une spire de la rainure hélicoïdale de l'écrou à billes; (g) un premier roulement anti-friction ( 40 ') comprenant une première bague extérieure qui entoure concentriquement le premier écrou à billes et une série d'éléments de roulement emprisonnés entre la première bague extérieure et le premier écrou à billes, la première bague étant rigidement fixée à l'organe fixe de telle sorte que le premier écrou à billes peut tourner par rapport à la vis sans fin et est retenu à l'encontre d'un mouvement axial

par rapport à l'organe fixe; (h) des premiers moyens d'entrai-

nement ( 108 ', 118 ', 120 ') portés par l'organe fixe de manière à pouvoir communiquer un mouvement de rotation bidirectionnel

au premier écrou à billes; (i) un second roulement anti-fric-

tion ( 40 ") comprenant une seconde bague extérieure qui entoure

concentriquement le second écrou à billes et une série d'élé-

ments de roulement emprisonnés entre la seconde bague exté-

rieure et le second écrou à billes, la seconde bague exté-

rieure étant rigidement fixée au-dessous de l'organe mobile de sorte que le second écrou à billes peut tourner par rapport à la vis sans fin et est retenu à l'encontre d'un mouvement axial par rapport à l'organe mobile; et (j) des seconds moyens d'entraînement ( 108 "; 118 "; 120 ") montés sur l'organe mobile

de manière à pouvoir communiquer un mouvement de rotation bidi-

rectionnel au second écrou à billes.

i 9 Mécanisme d'avance à deux vitesses selon la revendication 18 caractérisé en ce qu'une seconde saignée est formée dans chaque écoru ( 26) à billes en travers de son filetage interne

pour faire communiquer entre elles deux autres spires voi-

sines de la rainure hélicoïdale qui y est formée, la seconde

saignée étant axialement espacée de la première saignée trans-

versale mentionnée et étant, de même, conçue pour fournir un

trajet de contournement d'un second groupe de billes par des-

sus le filetage de la vis sans fin et en ce qu'une spire de la rainure hélicoïdale, dans la partie centrale de chaque écrou à billes, a une largeur différente de celle des autres spires

de la rainure hélicoïdale pour précharger les premier et se-

cond groupes de billes précités dans des directions axiales

opposées de l'écrou à billes.

Mécanisme d' avance à deux vitesses selon la revendica-

tion 18, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une

paire de bagues d'étanchéité disposées coaxialement aux ex-

trémités axiales opposées de chaque écrou ( 26 '; 26 ") à billes et dirigées vers l'intérieur de ce dernier en appui de glissement contre la vis sans fin.

21 Mécanisme d'avance à deux vitesses selon la revendica-

tion 18, caractérisé en ce qu'un jeu de dents d'engrenage est formé sur une extrémité ( 82 ', 82 ") de chacun des écrous à billes qui fait saillie au-delà de la bague extérieure du roulement ( 40 ', 40 ") correspondant, en ce que les premiers moyens d'entraînement comprennent un premier moteur ( 108 ') monté sur l'organe fixe ( 100) et un engrenage menant ( 118 ') monté sur l'arbre de sortie ( 120 ') du premier moteur et engrenant avec les dents d'engrenage formées sur le premier écrou à billes et en ce que les seconds moyens d'entraînement comprennent un second moteur ( 108 ") monté sur l'organe mobile

( 102) et un engrenage menant ( 118 ") monté sur l'arbre de sor-

tie ( 120 ") du second moteur et engrenant avec les dents d'en-

grenage formées sur le second écrou à billes.

22 Mécanisme d'avance à deux vitesses selon la revendica-

tion 18, caractérisé ence qu'il comporte des moyens de gui-

dage ( 122) montés sur l'organe fixe ( 100) pour guider le mou-

vement linéaire longitudinal de la vis sans fin ( 22).