FR3010254A1 - Actionneur lineaire a architecture en ligne - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un actionneur (2) linéaire, du type comportant un moteur (10) électrique ayant un arbre de sortie (46), le moteur (10) étant propre à entraîner, via un système vis-écrou (30), un équipage mobile (28) le long d'un axe (X-X) de déplacement longitudinal entre une position reculée et une position avancée, caractérisé en ce que l'axe de l'arbre de sortie (46) du moteur (10) et l'axe (X-X) de déplacement sont confondus. L'invention s'applique notamment au domaine du travail de tubes.

Description

Actionneur linéaire à architecture en ligne La présente invention concerne un actionneur linéaire, du type comportant un moteur électrique ayant un arbre de sortie, le moteur étant propre à entraîner, via un système vis-écrou, un équipage mobile le long d'un axe de déplacement longitudinal entre une position reculée et une position avancée. L'invention s'applique à des actionneurs linéaires, notamment électro-mécaniques, destinés à recevoir un outil, par exemple un outil amovible. L'outil est actionné par un équipage mobile de l'actionneur. Par exemple, un tel outil est un outil de travail de tubes.

Il est préférable d'accroître la compacité de tels actionneurs, notamment pour augmenter le confort des utilisateurs, par exemple dans le cas des actionneurs portatifs. FR-A-2 873 514 décrit un actionneur linéaire portatif propre à actionner un outil par le biais d'une vis entraînée en translation pure par un moteur électrique dans les deux sens le long de son axe, désignés par avant et arrière.

Un but de l'invention est de proposer un actionneur dont l'architecture lui confère une plus grande compacité et un meilleur équilibre des masses. A cet effet, l'invention a pour objet un actionneur du type précité, caractérisé en ce que l'axe de l'arbre de sortie du moteur et l'axe de déplacement sont confondus. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'invention présente l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - la vis s'étend le long de l'axe de déplacement et est propre à entraîner en translation l'équipage mobile ; - la vis est propre à être mise en rotation par le moteur, tandis que l'écrou est fixe par rapport au stator du moteur ; - l'actionneur comporte un tube de transmission propre à entraîner la vis en rotation autour de l'axe de déplacement, le tube de transmission s'étendant le long de l'axe de déplacement et délimitant un guide longitudinal débouchant au moins sur l'extrémité distale du tube, le tube de transmission étant propre à être entraîné en rotation par l'arbre de sortie du moteur, avantageusement via un réducteur, et le guide étant propre à recevoir à coulissement un organe d'entraînement solidaire de l'extrémité proximale de la vis ; - ledit organe d'entraînement est une goupille diamétrale solidaire de l'extrémité proximale de la vis ; - le tube de transmission comporte un amortisseur propre à entrer en contact avec une face arrière de la vis lorsque celle-ci se trouve dans la position reculée ; - le réducteur comporte au moins un train épicycloïdal ; - le tube de transmission comporte une paroi proximale qui forme l'élément de sortie du réducteur ; - l'extrémité distale de la vis est propre à coopérer avec l'équipage mobile pour l'entraîner en translation et est munie de moyens, notamment une butée à roulement, propres à permettre la libre rotation de la vis par rapport à l'équipage mobile ; et - l'actionneur comporte un guide longitudinal orientable propre à accueillir à coulissement l'équipage mobile. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe selon un plan vertical d'un actionneur linéaire selon l'invention, l'actionneur étant en position de repos ; - la figure 2 est une vue éclatée d'une partie de l'actionneur de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue analogue la figure 1, l'actionneur étant en position active ; - la figure 4 est une vue en coupe selon le plan horizontal IV-IV de l'actionneur de la figure 3. L'actionneur linéaire 2 représenté sur les figures 1 à 4 est propre à actionner un outil 3. Un tel outil 3 est par exemple un outil de travail de tubes, tel qu'une pince de sertissage.

L'actionneur 2 comporte un corps 4, par exemple constitué de deux demi-coques 6 assemblées, pour abriter des moyens mécaniques 8 d'actionnement de l'outil 3. Les moyens mécaniques 8 comportent un moteur 10, des moyens de transmission 12, des parties fixes 14 et des parties mobiles 16. Le moteur 10 est adapté pour appliquer un couple aux moyens de transmission 12. Les parties fixes 14 sont propres à coopérer avec les moyens de transmission 12 pour appliquer le couple aux parties mobiles 16. Les parties mobiles 16 sont propres à être entraînées en rotation autour d'un axe X-X de déplacement longitudinal de l'actionneur 2 et en translation le long de cet axe X-X. Les moyens de transmission 12 comprennent un réducteur 18 et un tube de transmission 20. Les parties fixes 14 comprennent un carter 22 et un écrou 24. Les parties mobiles 16 comprennent une vis 26 et un équipage mobile 28. Le carter 22 est propre à accueillir le réducteur 18 et le tube de transmission 20. L'écrou 24 est solidaire du carter 22 et est propre à coopérer avec la vis 26 pour former un système vis-écrou 30. Le tube de transmission 20 est propre à accueillir la vis 26 pour l'entraîner en rotation autour de l'axe X-X de déplacement. La vis 26 est propre à coopérer avec l'équipage mobile 28 pour l'entraîner en translation le long de l'axe X-X de déplacement. Le corps 4 de l'actionneur 2 comprend une cavité 32 propre à recevoir les moyens mécaniques 8. La cavité 32 du corps 4 de l'actionneur 2 s'étend le long de l'axe X-X de déplacement. La cavité 32 du corps 4 de l'actionneur 2 comporte une partie arrière 34, une partie intermédiaire 36 et une partie avant 38. Le corps 4 de l'actionneur 2 comporte des nervures 40 s'étendant dans la cavité 32 du corps 4 de l'actionneur 2. Les nervures 40 du corps 4 de l'actionneur 2 sont propres à coopérer avec les moyens mécaniques 8 d'actionnement de l'outil 3. Par exemple, une partie des nervures 40 est propre à empêcher tout déplacement du carter 22 dans cette cavité 32. De préférence, le moteur 10 est un moteur électrique, par exemple un moteur à courant continu. De préférence, le moteur électrique est alimenté par une batterie 42 de l'actionneur 2, par exemple une batterie amovible, via un dispositif électronique 44 de commande. Le moteur 10 comporte un arbre de sortie 46, solidaire de son rotor et s'étendant le long de l'axe de rotation du rotor. Le moteur 10 comporte en outre un corps 48, solidaire de son stator.

Le moteur 10 est disposé dans la partie arrière 34 de la cavité 32 du corps 4 de l'actionneur 2, son arbre de sortie 46 étant orienté vers l'avant et son axe de rotation étant confondu avec l'axe X-X de déplacement de l'actionneur 2. Le réducteur 18 est propre à coopérer avec le moteur 10 pour entraîner en rotation le tube de transmission 20 autour de l'axe X-X de déplacement de l'actionneur 2.

Le réducteur 18 comporte un train épicycloïdal d'entrée 54A et un train épicycloïdal de sortie 54B étagés, d'axes planétaires confondus avec l'axe X-X de déplacement de l'actionneur 2. Les trains épicycloïdaux d'entrée et de sortie comportent chacun un pignon planétaire 60 central et trois pignons satellites 61, d'axes de rotation respectifs parallèles à l'axe X-X de déplacement. Les pignons satellites 61 engrènent avec le pignon planétaire 60 et tourillonnent sur un porte-satellites 62. Le pignon planétaire 60A du train d'entrée 54A, ou encore pignon d'entrée est fixé à une extrémité libre 64 de l'arbre de sortie 46 du moteur 10, l'axe du pignon d'entrée 60A étant confondu avec l'axe de l'arbre de sortie 46 du moteur 10, comme cela apparaît sur la figure 2.

Le pignon planétaire 60B du train épicycloïdal de sortie 54B est solidaire du porte- satellites 62A du train épicycloïdal d'entrée 54A et fait saillie vers l'avant à partir de ce porte-satellites 62A. Le réducteur 18 comporte une couronne périphérique 65 cylindrique d'axe confondu avec l'axe X-X de déplacement, dans laquelle sont disposés les pignons 60, 61 des trains d'entrée et de sortie. Cette couronne 65 est commune aux deux trains épicycloïdaux. La couronne périphérique 65 comporte une face interne 66 et une face externe 68. La face interne 66 de la couronne périphérique 65 est adaptée pour engrener avec les six pignons satellites 61. La face interne 66 de la couronne 65 est dentée en définissant des rainures 70 s'étendant parallèlement à l'axe de la couronne périphérique 65. La face externe 68 de la couronne périphérique 65 comporte des sillons 72. Le tube de transmission 20 comporte une extrémité proximale 74 fermée et une extrémité distale 76 ouverte. En outre, le tube de transmission 20 délimite un guide 78 creux débouchant sur l'extrémité distale 76. Le guide 78 creux s'étend le long de l'axe X-X de déplacement et est propre à accueillir la vis 26. Le guide 78 comporte deux rainures 80 longitudinales diamétralement opposées.

La paroi 82 d'extrémité proximale 74 du tube de transmission 20 constitue le porte- satellites 62B du train épicycloïdal de sortie 54B du réducteur 18 et définit trois orifices 84 excentrés recevant chacun un ergot 86 qui constitue l'axe d'un pignon satellite 61 B du train épicycloïdal de sortie 54B, chaque ergot 86 faisant saillie vers l'arrière à partir la paroi 82 d'extrémité proximale 74 du tube de transmission 20.

L'extrémité proximale 74 et l'extrémité distale 76 du tube de transmission 20 sont chacune montées rotatives dans le carter 22 par l'intermédiaire d'un palier 88, qui est par exemple un palier lisse en matière plastique ou, en variante, un roulement à aiguilles. Le carter 22 comporte un corps 90 cylindrique creux comprenant une base 91, et un nez 92 fixé à l'extrémité distale 93 du corps 90 du carter 22.

La face interne 94 du corps 90 du carter 22 comporte des reliefs 96 longitudinaux s'étendant parallèlement à l'axe X-X de déplacement et de forme complémentaire par rapport aux sillons 72 de la face externe 68 de la couronne 65 du réducteur 18. La base 91 du corps 90 du carter 22 comporte une ouverture centrale 98 traversante pour permettre le passage de l'arbre de sortie 46 du moteur 10.

Le nez 92 du carter 22 comporte une ouverture centrale 100 traversante pour accueillir l'écrou 24.

L'écrou 24 est fixe par rapport au nez 92 et au corps 90 du carter 22. Pour cela, l'écrou est monté serré avec une colle de freinage sur son filet. Le corps 90 du carter 22 est disposé dans la partie intermédiaire 36 de la cavité 32 du corps 4 de l'actionneur 2. Le corps 90 du carter 22 est fixé par sa base 91 au corps 48 du moteur 10, l'arbre de sortie 46 du moteur 10 étant engagé dans l'ouverture 98 traversante de la base 91 du corps 90 du carter 22 et le pignon d'entrée 60A étant disposé dans le corps 90 creux du carter 22. Le réducteur 18 et le tube de transmission 20 sont disposés dans le corps 90 du carter 22, le réducteur 18 étant placé entre le moteur 10 et le tube de transmission 20, le pignon d'entrée 60A du moteur 10 engrenant avec les pignons satellites 61 du train d'entrée 54A du réducteur 18, et les ergots 86 du train 54A de sortie étant engagés dans les orifices 84 correspondants de la paroi 82 d'extrémité proximale 74 du tube de transmission 20. Les sillons 72 de la face externe 68 de la couronne 65 du réducteur 18 coopèrent avec les reliefs 96 longitudinaux de la face interne 94 du corps 90 du carter 22 pour empêcher tout mouvement relatif de la couronne périphérique 65 par rapport au carter 22. La vis 26 s'étend le long d'un axe de vis confondu avec l'axe X-X de déplacement longitudinal. Par exemple, la vis 26 est une vis à billes.

A son extrémité proximale 101, la vis 26 comprend une face 102 arrière. L'extrémité proximale 101 de la vis 26 comporte une ouverture 104 traversante diamétrale pour recevoir une goupille 106 engagée dans les rainures 80 du guide 78 et solidarisant en rotation la vis 26 et le tube de transmission 20. A son extrémité distale 107, la vis 26 comporte un tronçon d'extrémité 108 délimité par un épaulement 110 annulaire d'axe confondu avec l'axe de la vis 26. Le tronçon d'extrémité 108 comporte une gorge 112. Le tronçon d'extrémité 108 est propre à être engagé dans une bague 114 d'une butée à aiguilles 116. L'extrémité proximale 101 de la vis 26 est disposée dans le tube de transmission 20, l'axe de la vis 26 étant confondu avec l'axe X-X de déplacement de l'actionneur 2 et la goupille 106 étant engagée dans les rainures 80 du guide 78 du tube de transmission 20. La vis 26 est engagée dans l'écrou 24. Le nez 92 du carter 22 est fixé au corps 90 du carter 22 pour empêcher la translation du réducteur 18 et du tube de transmission 20 le long de l'axe X-X de déplacement de l'actionneur 2.

La butée à aiguilles 116 est mise en butée contre l'épaulement 110 de la vis 26, les aiguilles étant dirigées vers l'avant et la butée à aiguilles 116 ne recouvrant pas la gorge 112 du tronçon 108 d'extrémité distale 107 de la vis 26. La butée à aiguilles 116 est prisonnière entre la vis 26 et le porte-galets 118, ce dernier étant solidaire de la vis 26 comme décrit plus loin. L'extrémité distale 107 de la vis 26 est propre à coopérer avec l'équipage mobile 28, la butée à aiguilles 116 étant disposée entre l'extrémité distale 107 de la vis 26 et l'équipage mobile 28. L'équipage mobile 28 est un porte-galets 118 accueillant deux galets 120 cylindriques d'axes transversaux parallèles l'un à l'autre. Le porte-galets 118 comporte une face arrière 122 traversée par une première ouverture 124 s'étendant le long de l'axe X-X de déplacement et propre à accueillir le tronçon 108 d'extrémité distale de la vis 26. En outre, le porte-galets 118 comporte une deuxième ouverture 126 excentrée s'étendant transversalement par rapport à la première ouverture 124 et communiquant avec la première ouverture 124. Le diamètre de la deuxième ouverture 126 du porte-galets 118 est inférieur à la largeur de la gorge 112 du tronçon d'extrémité 108 de la vis 26. La deuxième ouverture 126 du porte-galets 118 est propre à accueillir une goupille d'arrêt 128, par exemple une goupille élastique. Le diamètre de la goupille d'arrêt 128 est supérieur au diamètre de la deuxième ouverture 126 du porte-galets 118 afin que la goupille soit montée à force dans cette ouverture, et inférieur à celui de la gorge 112. Le tronçon d'extrémité 108 de la vis 26 est engagé dans la première ouverture 124 du porte-galets 118. La face arrière 122 du porte-galets 118 est mise en butée contre les aiguilles de la butée à aiguilles 116 et la goupille d'arrêt 128 est disposée dans la deuxième ouverture 126, en étant engagée dans la gorge 112 avec jeu. La position de la deuxième ouverture 126 du porte-galets 118 est telle que, une fois la goupille d'arrêt 128 mise en place, les aiguilles de la butée à aiguilles 116 sont au contact de la face arrière 122 du porte-galets 118. Le porte-galets 118 est engagé dans un guide 130 d'une chape 132 creuse faisant partie de l'actionneur 2, le guide 130 s'étendant le long de l'axe X-X de déplacement. La section du guide 130 de la chape 132 dans un plan orthogonal à l'axe X-X de déplacement est complémentaire de la section du porte-galets 118 dans ce plan. Par exemple, la section du guide 130 dans un plan orthogonal à l'axe X-X de déplacement est rectangulaire.

L'extrémité proximale 133 de la chape 132 comporte un épaulement 134 propre à coopérer avec des nervures 136 correspondantes de la partie avant 38 du corps 4 de l'actionneur 2 pour maintenir ladite extrémité proximale 133 de la chape 132 dans le corps 4 de l'actionneur 2 tout en permettant à l'utilisateur d'orienter librement la chape 132 et l'outil 3 par rapport au corps 4 de l'actionneur 2 autour de l'axe X-X de déplacement. L'extrémité distale 137 de la chape 132 s'étend hors du corps 4 de l'actionneur 2 et est adaptée pour recevoir l'outil 3. L'extrémité distale 137 de la chape 132 comporte des moyens 138 de verrouillage adaptés pour solidariser de façon amovible l'outil 3 à ladite extrémité distale 137 de la chape 132. Un amortisseur 140 est fixé sur la paroi arrière tube de transmission 20. Cet amortisseur 140 est une calotte sphérique en matériau deformable. L'amortisseur 140 entre en contact avec la face 102 arrière de la vis 26 à la fin du recul de celle-ci de la position active vers la position de repos.

En fonctionnement, depuis la position de repos, l'utilisateur commande le fonctionnement du moteur 10, par exemple par l'intermédiaire d'une gâchette 142 de l'actionneur linéaire 2. Le pignon d'entrée 60A de l'arbre de sortie 46 du moteur 10 met en rotation les pignons 60, 61 du réducteur 18.

Les ergots 86 engagés dans les pignons satellites 61B du train de sortie 54B du réducteur 18 communiquent au tube de transmission 20 un mouvement de rotation autour de l'axe X-X de déplacement. La goupille 106 de la vis 26 étant engagée dans les rainures 80 du tube de transmission 20, la vis 26 est entrainée en rotation par le tube de transmission 20 autour de l'axe X-X de déplacement, à la même vitesse angulaire que le tube de transmission 20. L'écrou 24 étant solidaire du carter 22, et le carter 22 étant solidaire du corps 48 du moteur 10 et fixe par rapport au corps 4 de l'actionneur 2, le mouvement de rotation de la vis 26 autour de l'axe X-X de déplacement entraine sa translation le long de l'axe X-X de déplacement. La vis 26 entraîne en translation la butée à aiguilles 116. La butée à aiguilles 116, au contact de la face arrière 122 du porte-galets 118, pousse le porte-galets 118 vers l'avant. Le porte-galets 118 étant bloqué en rotation dans le guide 130 de la chape 132, les aiguilles de la butée à aiguilles 116 roulent sur la face arrière 122 du porte-galets 118, et le porte-galets 118 est entrainé en translation pure vers l'avant.

Les galets 120 progressent vers l'avant jusqu'à entrer en contact avec des branches 144 de la pince. La pince est alors actionnée, comme représenté par la figure 3, par exemple pour sertir des tubes. En fin de sertissage, l'utilisateur ne ressent pas d'à-coup, grâce à la présence de la butée à aiguilles 116 et à la connexion rigide entre l'écrou 24 et le corps 48 du moteur 10. Durant la phase de retour de la vis 26 de la position active vers la position de repos, la vis 26 recule. La goupille d'arrêt 128 disposée dans la gorge 112 du tronçon 108 d'extrémité distale de la vis 26 et dans la deuxième ouverture 126 du porte-galets 118 est entraînée vers l'arrière, et entraîne le porte-galets 118 vers l'arrière. En variante, l'extrémité proximale 101 de la vis 26 comporte des moyens de blocage de section non circulaire dans un plan orthogonal à l'axe X-X de déplacement. Le guide 78 du tube de transmission 20 présente alors une forme complémentaire de la forme de ces moyens dans tout plan orthogonal à l'axe X-X de déplacement sur la longueur définie par la course de la vis 26. En variante également, l'extrémité distale 107 de la vis 26 ou une surface en regard de l'équipage mobile 28 présente une partie de contact bombée en remplacement de la butée à aiguilles 116.20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1.- Actionneur (2) linéaire, du type comportant un moteur (10) électrique ayant un arbre de sortie (46), le moteur (10) étant propre à entraîner, via un système vis-écrou (30), un équipage mobile (28) le long d'un axe (X-X) de déplacement longitudinal entre une position reculée et une position avancée, caractérisé en ce que l'axe de l'arbre de sortie (46) du moteur (10) et l'axe (X-X) de déplacement sont confondus.
2. 2.- Actionneur (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis (26) s'étend le long de l'axe (X-X) de déplacement et est propre à entraîner en translation l'équipage mobile (28).
3. 3.- Actionneur (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la vis (26) est propre à être mise en rotation par le moteur (10), tandis que l'écrou (24) est fixe par rapport au stator du moteur (10).
4. 4.- Actionneur (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un tube de transmission (20) propre à entraîner la vis (26) en rotation autour de l'axe (X-X) de déplacement, le tube de transmission (20) s'étendant le long de l'axe (X-X) de déplacement et délimitant un guide (78) longitudinal débouchant au moins sur l'extrémité distale (76) du tube (20), le tube de transmission (20) étant propre à être entrainé en rotation par l'arbre de sortie (46) du moteur (10), avantageusement via un réducteur (18), et le guide (78) étant propre à recevoir à coulissement un organe d'entraînement (106) solidaire de l'extrémité proximale (101) de la vis (26).
5. 5.- Actionneur (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit organe d'entraînement est une goupille (106) diamétrale solidaire de l'extrémité proximale (101) de la vis (26).
6. 6.- Actionneur (2) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le tube de transmission (20) comporte un amortisseur (140) propre à entrer en contact avec une face arrière (102) de la vis (26) lorsque celle-ci se trouve dans la position reculée.
7. 7.- Actionneur (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le réducteur (18) comporte au moins un train épicycloïdal (54A, 54B).
8. 8.- Actionneur (2) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tube de transmission (20) comporte une paroi (82) proximale qui forme l'élément de sortie du réducteur (18).
9. 9.- Actionneur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité distale (107) de la vis (26) est propre à coopérer avec l'équipage mobile (28) pour l'entraîner en translation et est munie de moyens, notammentune butée à roulement (116), propres à permettre la libre rotation de la vis (26) par rapport à l'équipage mobile (28).
10. 10.- Actionneur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un guide (130) longitudinal orientable propre à accueillir à coulissement l'équipage mobile (28).