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Perfectionnements aux machines pour Inexécution de cames
L'invention est relative aux moyens d'établissement de vis sans fin ou de cames cylindriques -- ci-après désignées également comme vis sans fin -- destinées à commander le déplacement d'une cheville ou galet conique suivant un arc de cercle, et s'applique en particulier aux machines à tailler les cames utilisées dans des mécanismes de direction, mécanismes dans lesquels la came attaque un ou plusieurs galets ou chevilles montés sur un bras oscillant et communique, pour des quantités égales de rotation, soit un mouvement angulaire uniforme soit un mouvement angulaire varié au bras oscillant.
Conformément à une caractéristique de l'inventions une machine à tailler comprend un porteòutil tournant, un outil
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coupant monté en rotation dans le tifit porte-outil, la distance ehtre l'axe de rotation du porte-outil et celui de l'outil étant égal au rayon de l'arc, ainsi que des moyens pour maintenir le bord coupant de l'outil perpendiculaire ou sensiblement perpendi- culaire à l'inclinaison ou angle de l'hélice de la vis sans fin ou de la came durant le déplacement du porte-outil.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, une machine pour l'exécution de cames comprend en combinaison : un porte-ouvrage, des moyens pour entrainer le dit porte-ouvrage en rotation autour de son axe, un porte-outil) conditionné pour recevoir une fraise dont le profil correspond à celui de la cheville ou galet ;
moyens pour entrainer en rotation le dit porte-outil autour de son axe, des moyens pour déplacer le dit porte-outil et le porte-ouvrage relativement entre-eux suivant
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une direction parallèle à l'axe du porte-ouvrage gactsex xtisxxxxRrrtxxtxkattxpsactttl&:x7fâXxxtiict- 10 mots nuli3 mmrxxmgar, ainsi que des moyens pour déplacer le dit porto-outil et le porte-ouvrage, relativement entre-eux, dans une direction perpendiculaire aux axes du porte-ouvrage et du porte-outil*
Les mouvements relatifs du porte-outil et du porte-ouvrage sont contrôlés de telle manière que le.déplacement relatif résultant entre le couteau et l'ébauche de came portée par le porte-ouvrage s'effectue suivant la ligne de déplacement de la cheville ou du galet lorsqu'on fait tourner la came dans le mécanisme de direction assemblé.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention un mécanisme à rapport de vitesses variable comprend un organe de commande, entraîné en rotation à une vitesse constante; un organe commandée des moyens pour déplacer les dite organes relativement entre eux suivant une direction axiale, l'un des dits organes présentant une surface en engagement avec l'autre organe, la conformation ou inclinaison de la dite surface, par rapport à l'axe de rotation, déterminant le rapport des vitesses des organes de commande et commandé.
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Tout rapport voulu, soit constant, soit irrégulier, peut être communiqué à l'organe commandé par la conformation de la sur% ce, et) ou par le taux de déplacement relatif suivant une direction axiale entre les organes de commande et commandé, Des moyens ,actionnés soit manuellement, soit automatiquement, peuvent être prévus pour régler l'inclinaison ou angle de la face de l'outil par rapport à l'inclinaison ou angle de l'hélice de la vis sans fino
L'invention a été représentée aux dessins annexés dans les- quels:
Fig 1 est une vue en élévation latérale;
Fig 2 est un plan partiel,d'une disposition constructive;
Fig 3 est une élévation partielle par bout;
Fig 4 est une vue en élévation latérale;
et,
Fig 5, 6 et 7 des vues de détail d'une variante de construc- tion;
Fig 8 est une vue schématique d'une autre variante;
Figs 9, 10 et Il montrent des outils conformateurs des cames;
Figs 12 et 13 sont des vues perpendiculaires entre elles d'un mécanisme de direction utilisant une came que permettent de réali- ser les machines de l'invention;
Figs 14, 15 et 16 sont des vues d'une machine construite conformément à une autre caractéristique de l'invention: Fig 14 représentant une élévation latérale, Fig 15 un plan et Fig 16 un plan partiel en coupe d'un détail; Figs 17 à 23 sont des vues d'une machine construite conformément à une autre caractéristique de l'invention: Fig 17 représentant une élévation latérale, Fig 18 une vue en plan, Fig 19 une coupe en élévation; Fig 20 une vue en élévation par l'arrière du porte-outil;
Figs 21, 22 et 23 représentent respectivement une vue en élévation, un plan et une coupe ,obtenue suivant la ligne x-x de la fig 21, du dispositif à rapport de vitesse variable.
En se référant en particulier aux figs 12 et 13 qui repré-
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sentent un mécanisme de direction comportant une vis sans fin ou came que la machine est plus spécialement appropriée à con- former, 1 désigne la vis sans fin ou came attaquant une cheville ou galet 2 dont l'axe est place perpendiculairement à la face d' un bras 3 fixé à un axe oscillant 4, le galet ou cheville étant de ce fait assujetti à se mouvoir par le travers de -la vis sans fin ou came suivant un arc de cercle dont le rayon est R- ca
L'établissement de semblables vis sans fin est impratica- ble par les méthodes usuelles de taille des via, de même qu'elle ne pourrait être conforméesà l'aide d'une vis mère , du fait que le pas P, l'hélice d'inclinaisonÓ,
l'inclinaison du flan de la denture et le diamètre D du noyau ou âme varient tous de quantités inconstantes d'un bout à l'autre de la vis.
En se référant aux figures 1, 2, 9, 10 et 11, 5 désigne une ébauche de vis sans fin, montée sur un mandrin 6 et une pointe 7. Le mandrin est entrainé par une poulie à gradins 8 sur laquelle passe une courroie d'entrainement, la poulie étant supportée dans une tte 9.
Un arbre 10, monté dans des paliers 11 sur un chariot al 12 passe sous l'ébauche de vis 5, perpendicul èrement à l'axe de cette dernière, exactement par rapport à l'ébauche,dans la même position relative que celle occupée par l'arbre ou axe 4 , sur lequel est monté le bras 3 portant la cheville ou galet 2, par rapport à la vis terminée.
Un plateau porte-outils 13 est fixé à l'extrémité antérieure de l'arbre 10, le rayon, à partir du centre du plateau jusqu'au centre des trous d'outils 13',formés dans le plateau, étant égal au rayon R du bras 3.
L'arbre 10 est entrainé par la poulie à gradins 8 et un système d'engrenages de changement de vitesse 14,par l'inter- médiaire de joints universels 15, 16, ainsi que des pignons d'angle 17,18, de manière que le plateau 13 tourne simultané- à ment à l'ébauche de via/des vitesses proportionnelles aux engrenages utilisés.
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L'arbre 10 est également engrené, grâce à une roue dentée intermédiaire 19, avec un arbre 20 solidaire d'un plateau 21, de telle sorte que ce plateau 21 tourne à la même vitesse et dans le même sens que le plateau porte-outil 13.
Un outil indique en 22, est monté de façon à tourner dans le plateau porte-outil 13, et il est maintenu de façon rigide dans l'extrémité supérieure d'une tige ou bielle de liaison
23, dont l'extrémité inférieure est montée sur un ergot ou maneton 24 du plateau 21.
Le chariot 12 est porté par un berceau 25 susceptible d'être élevé ou abaissé par rapport au bâti 26 de la machine, et verrouillé en position à l'aide des boulons 26' en permettant ainsi de placer les outils dans toute position voulue par rapport à l'axe de l'ébauche de vis sans fin.
Le chariot 12 peut être rapproché et écarté de l'ébauche à l'aide du volant à main 27 et de la vis 28, ou bien grâce à un dispositif automatique approprié actionné par des engrenages.
En fonctionnement, si l'ébauche de vis 5 est entrainée en rotation, l'outil 22 se déplace par le travers de l'ébauche et engendre une vis de la forme requise suivant le train d'engre- nages utilisé et la conformation de l'outil-
La tige oubille de liaison 23 maintient les bords coupant de l'outil très sensiblement perpendiculaires à l'inclinaison un ou angle de l'hélice de la vis pendant que l'outil décrit/arc de cercle par le travers de l'ébauche-
Si on le désire, on pourra employer plusieurs outils, ceux- ci étant montés dans les trous d'outils 13', et les outils sont reliée entre eux à la manière représentée soit à la figure 7, soit à la fig 8.
Dans la fig 7, chaque outil est soljdaire d'une roue d'en- grenage 29, et les roues d'engrenages sont à. leur tour engro- nées avec des pignons fous 30 disposés en dehors du cercle de pas des trous d'outils un outil étant rigidement relié à l'extrémité supérieure de la tige de liaison, ainsi qu'il a été
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décrit.
Semblable agencement peut être employé lorsqu'on désire munir d'un outil chacun des trous d'outil 13'. Toutefois, lorsque chacun des autres trous d'outil doit être utilisé, on applique la disposition que montre la fig 8, dans laquelle les roues d'en- grenag, intermédiaires 30 sont disposées sur le cercle de pas des trous d'outils-
Les engrenages sonttels que tous les outils se meuvent à la même vitesse autour de leurs axes.
Lorsqu'on fait ussage de plusieurs outils, l'agencement des outils peut être tel que l'un d'eux taille le flanc gauche, un autre ne taille que le noyau ou âme, et un autre taille le flanc droit, cette succession d'opérations se répétant suivant le nombre de positions d'outil disponibles, les outils étant représentés aux figures 9, 10 et 11.
Dans la variante représentée aux figs 3, 4 et 5, appropriée au cas ou l'axe 10 ne peut passer ni par dessous ni par dessus l'ébauche 5 de la vis ,en raison de la faible longueur du rayon R, le plateau porte-outil n'est soutenu que d'un côté par des paliers 31 montés sur le chariot 12. Les outils sont fixés dans des pivots ou axes 32, montés de manière à tourner en même temps da.ns le plateau 13 et dans la plaque de fermeture ou cou- vercle 33. Les pivots ou axes 32 portent des roues d'engrenages 34, en prise avec des roues d'engrenages intermédiaires 35 dont les axes 36 sont montés de façon à tourner dans le plateau 13 et le couvercle 33.
Les roues d'engrenages intermédiaires sont également en prise avec un engrenage central 37, présentant le même diamètre que ceux qui sont solidaires des pivots ou axes d'outils, et est fixé à un arbre central 38 traversant un manchon 39 auquel est assujetti le plateau 13. L'arbre central 38, et par suite la roue d'engrenage qui en est solidaire ,sont maintenus stationnaires par un bras 40. Les outils indiqués dans cette variante présentent chacun une conformation qui corres pond au contour en section droite du filet à tailler dans
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l'ébauche, bien qu'évidemment les outils représentés aux figures 9, 10 et 11 puissent être employés.
En fonctionnement, la rotation du plateau 13, du couvercle 33, des engrenages des axes ou pivots d'outils 34 et des engrenages intermé - diaires 36P autour de l'engrenage fixe 37, transmet aux axes ou pi- vote d'outils et par conséquent aux outils, la même action que la tige de liaison de l'agencement précédemment déorit, c'est à dire que si la face de l'outil est disposée perpendiculairement à l'incli- naison ou angle de l'hélice de la vis sans fin au point d'entrée de l'outil dans la came, la dite face restera perpendiculaire à l'inclinaison ou angle d'hélice:
, depuis le point d'entrée jusquau point de sortie-
Pour des vis sans fin présentant un rayon de bras, R, très réduit, l'inclinaison ou l'angle.d'hélice n'est pas constant, mais devient plus petit à chaque extrémité de la viso
Le bras 40 prévenant la rotation de l'arbre central et de l'engre- nage qui en est solidaire, est établi de manière que lui-même, et par suite le dit arbre 38 et le dit engrenage 37,puissent âtre entraînés en rotation dans une mesure suffisante de part et d'autre de la position centrale initiale par l'intermédiaire d'une vis sans fin 41 et d'un secteur 42, le bras 40 oocupant la position médiane jusqu'au moment ou les outils ont pénétrés de toute la profondeur dans l'ébauche.
La rotation partielle de faible amplitude, en arrière et en avant, peut être assurée soit à l'aide du volant à main 43 portant un axe 44 fixé à la vis sans fin 41,ou grâce à des moyens automatiques appropriés, vis de renversement, cames ou tiges de liaison et mani- velle, ou l'équivalent, commandés par l'arbre de la machinée Il en résulte une légère rotation de la roue d'engrenage centrale, fixe,57, à gauche et à droite de sa position initiale, ce mouvement détermi- nant à son tour un léger mouvement de rotation des pivots d'outil 32 et des outils 22, de part et d'autre de leur position initiales, les faces des outils se présentant alors perpendiculairement à l'inclinaison ou angle de l'hélioe, de bout en bout de l'ébauche*
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décrit.
Semblable agencement peut être employé lorsqu'on désire munir d'un outil chacun des trous d'outil 13'. Toutefois, lorsque chacun des autres trous d'outil doit être utilisé, on applique la disposition que montre la fig 8, dans laquelle les roues d'en- grenages intermédiaires 30 sont disposées sur le cercle de pas des trous d'outils-
Les engrenages sont/tels que tous les outils se meuvent à la même vitesse autour de leurs axes-
Lorsqu'on fait usge de plusieurs outils, l'agencement des outils peut être tel que l'un d'eux taille le flanc gauche, un autre ne taille que le noyau ou âme, et un autre taille le flanc droit, cette succession d'opérations se répétant suivant le nombre de positions d'outil disponibles, les outils étant représentés aux figures 9, 10 et 11.
Dans la variante représentée aux figs 3, 4 et 5, appropriée au cas ou l'axe 10 ne peut passer ni par dessous ni par dessus l'ébauche 5 de la vis ,en raison de la faible longueur du rayon R, le plateau porte-outil n'est soutenu que d'un côté par des paliers 31 montés sur le chariot 12. Les outils sont fixés dans des pivots ou axes 32P montés de manière à tourner en même temps dans le plateau 13 et dans la plaque de fermeture ou cou- vercle 33.
Les pivots ou axes 32 portent des roues d'engrenages 34Y en prise avec des roues d'engrenages intermédiaires 35 dont les axes 36 sont montés de façon à tourner dans le plateau 13 et le couverole 33, Les roues d'engrenages intermédiaires sont également en prise avec un engrenage central 37, présentant le même diamètre que ceux qui sont solidaires des pivots ou axes d'outils, et est fixé à un arbre central 38 traversant un manchon 39 auquel est assujetti le plateau 13. L'arbre central 38, et!. par¯suite la roue d'engrenage qui en est solidaire , sont maintenus stationnaires par un bras 40.
Les outils indiqués dans cette variante présentent chacun une conformation qui corres pond au contour en,section droite du filet à tailler dans
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l'abaissement d'un support 60, portant la vis sans fin 47, et par suite à la vis sans fin de se dégager de la reue 52 en arrêtant le mouvement d'avancement.
En se référant aux figs 14, 15, et 16, la machine à tailler les cames qui s'y trouve représentée, est conditionnée pour employer une fraise,c'est à dire un outil coupant, entrainé en rotation autour de son axe et dont le profil correspond à celui de la cheville eu du galet venant en engagement avec la came terminée.
Dans cette disposition, l'ébauche de came 5 est montée, Gemme dans l'agencement représenté aux figures précédentes, dans un mandrin supporté par des paliers 61, 62 , solidaires d'un chariot 63, lequel est monté à glissement sur le bâti 64 de la machine; Le chariot 63 est pourvu à une extrémité d'un galet 65, amené en engagement avec une came 66 grâce à l'action de ressorts 67.
La fraise,indiquée en 68, entrainée en rotation par une poulie à courroie 681, est montée tournante dans un support 69 assujetti à coulisser verticalement dans un guide 70, et pourvu d'un volant à main 71 grâce auquel on peut régler la profondeur d'avancement de la fraise.
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Le support7p x:kxcromprmxÈ2rx comporte, a son extrémité infé- rieure, une rainure 72 dans laquelle est monté une cheville ou galet 73 appartenant à un bras 74 fixé à une roue hélicoïdale
75, La roue hélicoïdale 75 est en prise a.vec une vis sans fin 76 solidaire d'un arbre 77, sur lequel et également assujetti un pignon conique 78 en engrènement avec un pignon conique 79 monté sur un arbre 80 portant la came 66.
L'arbre 77 est entraîné par un train d'engrenages indiqué dans l'ensemble par 81, et l'arbre 82 supportant et commandant le mandrin, l'arbre étant commandé à son tour par l'intermédiaire d'un système de vis sans fin et de roue hélicoïdale, indiqué en
83, et une poulie à courroie 84.
Lorsque la came produite par la machine est destinée à être
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utilisée dans des mécanismes de direction d'automobiles, il convient de ne pas réaliser un contact parfait en tous points du galet ou cheville et du tracé de came, mais d'obtenir un contact parfait sur les deux flancs de ce tracé dans la position médiane, et un certain degré de liberté ou jeu lorsque le galet ou cheville se déplace de sa position médiane vers et à chaque extrémité de sa trajectoire.
A cet effet, le support 69 est étalement monté de manière à pouvoir coulisser transversalement, c'est à dire à se rappro- cher et s'écarter de l'axe de l'ébauche de came 6, et le support est pourvu d'un galet 85 prenant contact avec une surface de came 86 et appuyé sur cette dernière par des ressorts 87.
En fonctionnement, lorsque l'arbre 82 est entrainé, le bras 74 et la ca,me 66 sont déplaces en relation devtemps avec cet arbre. La rotation de la came provoque un déplacement de l'ébauche de came suivant son axe propre, et le mouvement du bras 74 communique un glissement vertical au support 69, le mouvement relatif résultant entre le couteau monté dans le support 69 et l'ébauche de came se produisant suivant la ligne du déplace- ment de la cheville ou galet lorsque la came est entra&née en rotation dans le mécanisme de direction assemblé.
Lorsque le chariot 63 est animé d'un mouvement de va et vient par la came 66, la surface de came 86 vient en engagement avec le galet 85, et détermine l'avancement et le recul du porte- outil 69 et par suite de la fraise qui s'y trouve montée en direction de l'axe de la came, en accroissant et réduisant de ce fait la profondeur de coupe de la, fraise.
On prévoit un dispositif, désigné dans l'ensemble par 88, pour provoquer automatiquement le dégagement de la roue héliceï- dale du système de roue hélicoïdale et'vis sans fin 83, à la fin du déplacement alternatif du chariot 63.
De préférence, la rainure 72 est formée dans une partie qui est reliée de façon réglable au support 69, ce qui permet dêemployer différentes longueurs de bras 74 pour communiquer
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au support des déplacements verticaux de diverses amplitudes.
La came 66 peut être de forme telle qu'elle communique au chariot 63 soit un mouvement régulier, soit un mouvement irrégulier; dans le premier cas afin de produire une came donnant sensiblement des déplacements equi-angulaires du bras oscillant dans le mécanisme de direction terminé pour des quantités égales de rotation de la came, et, dans le second cas afin de réaliser une came communiquant au bras oscillant des déplacements angulaires de valeur variable pour des quan- tités égales de rotation de la came.
En se référant aux dispositions que montrent les figs 17 à 23, dispositions dans lesquelles on fait emploi d'une fraise, le mouvement de cette fraise est contrôla par un dispositif à rapport de vitesses variable, représenté en particulier aux fige 21, 22 et 23.
Le dispositif comprend un manchon 89 dont une portion de la périphérie a été supprimée, comme il est indiqua en 90, un bord de la partie découpée étant conformé en surface de came de profil voulu. Cette surface de came est suivie par une patte décommande 91 prolongeant un manchon 92 monté coulissant sans rotation sur un arbre 93, et rendu solidaire d'un organe 94 , fileté extérieurement, traversant un écrou assujetti dans un logement 95 fixé sur le bati de la machine.
Le manchon 89 est fixé sur une douille 96, assujettie à un arbre 97 qui entraine, par l'intermédiaire des pignons d'angle 98 et 99, une/chaîne 100 passant sur la roue à chaine
101 et une roue à chaine 101' fixée au logement 102, monté tournant dans un palier 103. Le logement 102 est alèse pour recevoir un porte outil 104, la distance entre l'axe du porte outil et l'axe de rotation du logement étant égale au rayen du bras oscillant dans le mécanisme de direction monté.
Le porte outil est fixé sur une poulie à courroie, 105, laquelle est entrainée par une courroie de toute manière appropriée.
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L'arbre 93 est rendu solidaire d'une roue à chaine 106, sur laquelle passe une chaine 107 entrainée par une roue à chaine 108 rendue solidaire de l'arbre 82, lequel est commandé par un dispositif à roue hélicoïdale et via sans fin indiqua dans l'ensemble en 83.
En fonctionnement, à supposer que l'arbre 82 soit entrainé en rotation, et que la fraise soit également entrainée en rotation par sa poulie 105, le mouvement est communiqué à l'arbre 93 qui, de ce fait, provoque l'avancement du manchon fileté 94 dans son écrou.
Le prolongement ou patte 91, solidaire du manchon 92, ett par suite entrains en rotation, par le mouvement de rotation de l'arbre 93, et également animé d'un mouvement de va et vient en raisen du mouvement qui lui est communiqué par le manchon fileté.
Suivant le pr@fil de la surface de came, le mouvement al- terna,tif de la patte s'ajoute au mouvement de rotation communiqué à l'arbre 97 par l'arbre 93, ou se soustrait de ce mouvement, et par suite l'arbre commandé sera entrainé à des vitesses qui dépendent du profil de cette surface de came.
Il résulte de ce qui précède qu'en cenformant convenablement la surface de came ménagée sur le manchon 89, en peut obtenir toute variation voulue dans le rapport des vitesses entre les arbres 93 et 97, tel que réglé à l'origine par le dispositif d'engrenages. En d'autres termes, on pourra modifier ce rapport en modifiant l'inclinaison de la surface de came .
Si l'inclinaison de la surface dans une directien, par rapport à l'axe de rotation, produit un accroissement de la vitesse, l'inclinaison dans l'autre direction déterminera une réduction de vitesse, tandis que si la surface est parallèle à l'axe de rotation la vitesse de l'arbre 97 sera la même que celle de l'arbre 93.
Si l'on désire produire une came qui, pour des quantités égales de rotation, communique au bras oscillant des déplacements
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angulaires varias dans le dispositif ou mécanisme de direction monté, la surface de came sera conformée de manière à transmet- tre des valeurs de déplacement variables correspondantes, au logement perte-fraise, et cette dernière sera déplacée par le travers de l'ébauche de came de la même façon que la came finie déplace la cheville ou le galet dans le mécanisme de direction assemblé.
Lorsque la came produite par cette machine est destinée à être utilisée dans des mécanismes de direction d'autemobiles, auquel cas il est désirable, ainsi qu'il a été indiqué précé- demment, que la cheville ou galet possède un certain degré de liberté ou jeu en tous points de sa trajectoire sauf dans la
Position médiane, le logement 102 et le palier 103 sont montés à glissement sur un berceau 110, et repoussés, par des ressorts 111, en direction de doigts 112, mentes d'une manière réglable dans un support 113 fixé à la machine.
Une surface de came 114, solidaire du logement 102, prend appui contre les doigts 112.
Lorsque le logement 102 est entrainé en rotation, l'engage ment de la came avec les doigts fixes provoque le glissement du palier 103, et en même temps du logement 102,sur le berceau
110, la came étant conformée de manière'que le porte outil 104 et l'outil 68 se rapprochent et s'écartent légèrement de l'axe de la came en accroissant et réduisant de ce fait la profondeur de coupe de la fraise 68.
Revendications.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to machines for non-execution of cams
The invention relates to the means for establishing worm screws or cylindrical cams - hereinafter also referred to as worm screws - intended to control the movement of a pin or conical roller in an arc of a circle, and applies in particular to cam-cutting machines used in steering mechanisms, mechanisms in which the cam engages one or more rollers or pins mounted on an oscillating arm and communicates, for equal amounts of rotation, a uniform angular movement or a varied angular movement of the oscillating arm.
According to a feature of the invention a cutting machine comprises a rotating tool holder, a tool holder
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cutter mounted in rotation in the tifit tool holder, the distance between the axis of rotation of the tool holder and that of the tool being equal to the radius of the arc, as well as means for maintaining the cutting edge of the tool perpendicular or substantially perpendicular to the inclination or angle of the helix of the worm or cam during movement of the tool holder.
According to another characteristic of the invention, a machine for the execution of cams comprises in combination: a work holder, means for driving said work holder in rotation about its axis, a tool holder) conditioned for receive a milling cutter whose profile corresponds to that of the pin or roller;
means for rotating said tool holder around its axis, means for moving said tool holder and the work holder relatively to each other following
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a direction parallel to the axis of the work holder gactsex xtisxxxxRrrtxxtxkattxpsactttl &: x7fâXxxtiict- 10 words nuli3 mmrxxmgar, as well as means for moving the said tool holder and the work holder, relatively to each other, in a direction perpendicular to the axes of the work holder and tool holder *
The relative movements of the tool holder and the work holder are controlled in such a way that the resulting relative movement between the knife and the cam blank carried by the work holder takes place along the line of movement of the pin or roller when rotating the cam in the assembled steering mechanism.
According to another characteristic of the invention, a variable speed ratio mechanism comprises a control member, driven in rotation at a constant speed; a controlled member means for moving said members relatively to each other in an axial direction, one of said members having a surface in engagement with the other member, the conformation or inclination of said surface, relative to the axis of rotation, determining the speed ratio of the control and controlled members.
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Any desired ratio, either constant or irregular, can be communicated to the controlled member by the conformation of the sur% ce, and) or by the relative displacement rate in an axial direction between the control and controlled members, Means , operated either manually or automatically, may be provided to adjust the inclination or angle of the face of the tool with respect to the inclination or angle of the helix of the worm screw
The invention has been shown in the accompanying drawings in which:
Fig 1 is a side elevational view;
Fig 2 is a partial plan, of a constructive arrangement;
Fig 3 is a partial elevation by end;
Fig 4 is a side elevational view;
and,
Figs 5, 6 and 7 are detail views of an alternative construction;
Fig 8 is a schematic view of another variant;
Figs 9, 10 and II show cam shaping tools;
Figs 12 and 13 are views perpendicular to each other of a steering mechanism using a cam which the machines of the invention make possible;
Figs 14, 15 and 16 are views of a machine constructed in accordance with another feature of the invention: Fig 14 showing a side elevation, Fig 15 a plan and Fig 16 a partial sectional plan of a detail; Figs 17-23 are views of a machine constructed in accordance with another feature of the invention: Fig 17 showing a side elevation, Fig 18 a plan view, Fig 19 a sectional elevation; Fig 20 a rear elevational view of the tool holder;
Figs 21, 22 and 23 respectively show an elevational view, a plan and a section, obtained along the line x-x of Fig 21, of the variable speed ratio device.
Referring in particular to Figs 12 and 13 which represents
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feel a steering mechanism comprising a worm or cam that the machine is more especially suitable to conform, 1 designates the worm or cam attacking a pin or roller 2 whose axis is placed perpendicular to the face of an arm 3 fixed to an oscillating axis 4, the roller or pin being thereby subject to move through -the worm or cam following an arc of a circle whose radius is R- ca
Establishing such worm screws is impracticable by the usual methods of cutting via via, just as it could not be conformed with the aid of a lead screw, since the pitch P, the helix d 'inclinationÓ,
the inclination of the tooth blank and the diameter D of the core or core all vary by inconsistent amounts across the screw.
Referring to Figures 1, 2, 9, 10 and 11, 5 designates a worm blank, mounted on a mandrel 6 and a point 7. The mandrel is driven by a stepped pulley 8 on which passes a belt d 'drive, the pulley being supported in a head 9.
A shaft 10, mounted in bearings 11 on a carriage 12 al 12 passes under the screw blank 5, perpendicular to the axis of the latter, exactly with respect to the blank, in the same relative position as that occupied by the shaft or axis 4, on which is mounted the arm 3 carrying the pin or roller 2, relative to the completed screw.
A tool tray 13 is fixed to the front end of the shaft 10, the radius, from the center of the table to the center of the tool holes 13 ', formed in the tray, being equal to the radius R arm 3.
The shaft 10 is driven by the stepped pulley 8 and a speed change gear system 14, via universal joints 15, 16, as well as angle gears 17,18, so that the plate 13 rotates simultaneously with the via roughing at speeds proportional to the gears used.
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The shaft 10 is also meshed, thanks to an intermediate toothed wheel 19, with a shaft 20 integral with a plate 21, so that this plate 21 rotates at the same speed and in the same direction as the tool-holder plate. 13.
A tool indicated at 22, is mounted so as to rotate in the tool holder plate 13, and it is rigidly held in the upper end of a connecting rod or rod.
23, the lower end of which is mounted on a lug or crank pin 24 of the plate 21.
The carriage 12 is carried by a cradle 25 capable of being raised or lowered relative to the frame 26 of the machine, and locked in position by means of the bolts 26 ', thus making it possible to place the tools in any desired position with respect to to the axis of the worm blank.
The carriage 12 can be brought closer to and away from the blank using the handwheel 27 and the screw 28, or else by means of a suitable automatic device actuated by gears.
In operation, if the screw blank 5 is rotated, the tool 22 moves through the blank and generates a screw of the required shape depending on the gear train used and the conformation of the screw. 'tool-
The connecting rod or ball 23 maintains the cutting edges of the tool very substantially perpendicular to the inclination or angle of the helix of the screw while the tool describes / arc of a circle through the blank.
If desired, several tools can be used, these being mounted in the tool holes 13 ', and the tools are interconnected in the manner shown either in Figure 7 or in Figure 8.
In Fig. 7, each tool is connected to a gear wheel 29, and the gear wheels are at. their turn engrained with idler gears 30 arranged outside the pitch circle of the tool holes a tool being rigidly connected to the upper end of the connecting rod, as has been previously described.
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described.
A similar arrangement can be employed when it is desired to provide a tool each of the tool holes 13 '. However, when each of the other tool holes is to be used, the arrangement shown in Fig. 8 is applied, in which the intermediate gear wheels 30 are disposed on the pitch circle of the tool holes.
Gears are such that all tools move at the same speed around their axes.
When using several tools, the arrangement of the tools can be such that one of them cuts the left side, another cuts only the core or core, and another cuts the right side, this succession of 'operations repeating according to the number of available tool positions, the tools being shown in Figures 9, 10 and 11.
In the variant shown in Figs 3, 4 and 5, suitable for the case where the axis 10 can not pass either under or over the blank 5 of the screw, due to the small length of the radius R, the plate carries -tool is only supported on one side by bearings 31 mounted on the carriage 12. The tools are fixed in pivots or pins 32, mounted so as to rotate at the same time in the plate 13 and in the plate closure or cover 33. The pivots or axles 32 carry gear wheels 34, in engagement with intermediate gear wheels 35, the axles 36 of which are mounted so as to rotate in the plate 13 and the cover 33.
The intermediate gear wheels are also engaged with a central gear 37, having the same diameter as those which are integral with the pivots or tool axles, and is fixed to a central shaft 38 passing through a sleeve 39 to which the plate is secured. 13. The central shaft 38, and therefore the gear wheel which is integral with it, are kept stationary by an arm 40. The tools indicated in this variant each have a conformation which corresponds to the contour in cross section of the thread to cut into
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the blank, although obviously the tools shown in Figures 9, 10 and 11 can be used.
In operation, the rotation of the plate 13, of the cover 33, of the gears of the tool axles or pivots 34 and of the intermediate gears 36P around the fixed gear 37, transmits to the tool axles or pivot and by Consequently to the tools, the same action as the connecting rod of the arrangement previously deorit, that is to say that if the face of the tool is arranged perpendicular to the inclination or angle of the helix of the screw endless at the point of entry of the tool into the cam, said face will remain perpendicular to the inclination or helix angle:
, from the entry point to the exit point -
For worms with a very small arm radius, R, the inclination or helix angle is not constant, but becomes smaller at each end of the viso
The arm 40 preventing the rotation of the central shaft and of the gear which is integral with it, is established in such a way that itself, and consequently the said shaft 38 and the said gear 37, can be driven in rotation. to a sufficient extent on either side of the initial central position by means of a worm 41 and a sector 42, the arm 40 occupying the middle position until the moment when the tools have entered all the depth in the blank.
The partial rotation of low amplitude, backwards and forwards, can be ensured either by using the hand wheel 43 carrying an axis 44 fixed to the worm 41, or by means of suitable automatic means, reversing screw, cams or connecting rods and crank, or equivalent, controlled by the machine shaft This results in a slight rotation of the central, fixed, 57 gear wheel to the left and right of its initial position , this movement in turn determining a slight rotational movement of the tool pivots 32 and of the tools 22, on either side of their initial position, the faces of the tools then being perpendicular to the inclination or angle helioe, end to end of the blank *
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described.
A similar arrangement can be employed when it is desired to provide a tool each of the tool holes 13 '. However, when each of the other tool holes is to be used, the arrangement shown in Fig. 8 is applied, in which the intermediate gear wheels 30 are disposed on the pitch circle of the tool holes.
The gears are / such that all tools move at the same speed around their axes-
When several tools are used, the arrangement of the tools may be such that one of them cuts the left side, another cuts only the core or core, and another cuts the right side, this succession of 'operations repeating according to the number of available tool positions, the tools being shown in Figures 9, 10 and 11.
In the variant shown in Figs 3, 4 and 5, suitable for the case where the axis 10 can not pass either under or over the blank 5 of the screw, due to the small length of the radius R, the plate carries -tool is only supported on one side by bearings 31 mounted on the carriage 12. The tools are fixed in pivots or pins 32P mounted so as to rotate at the same time in the plate 13 and in the closure plate or cover 33.
The pivots or axles 32 carry gear wheels 34Y in mesh with intermediate gear wheels 35, the axles 36 of which are mounted so as to rotate in the plate 13 and the cover 33. The intermediate gear wheels are also in taken with a central gear 37, having the same diameter as those which are integral with the pivots or tool axles, and is fixed to a central shaft 38 passing through a sleeve 39 to which the plate 13 is attached. The central shaft 38, and !. then the gear wheel which is integral with it, are kept stationary by an arm 40.
The tools indicated in this variant each have a conformation which corresponds to the contour in, cross section of the thread to be cut in
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the lowering of a support 60, carrying the worm 47, and consequently the worm to disengage from the reue 52 by stopping the movement of advance.
Referring to figs 14, 15, and 16, the cam-cutting machine which is represented therein, is conditioned to use a milling cutter, that is to say a cutting tool, driven in rotation around its axis and of which the profile corresponds to that of the pin had the roller coming into engagement with the finished cam.
In this arrangement, the cam blank 5 is mounted, Gem in the arrangement shown in the preceding figures, in a mandrel supported by bearings 61, 62, integral with a carriage 63, which is slidably mounted on the frame 64 of the machine; The carriage 63 is provided at one end with a roller 65, brought into engagement with a cam 66 by the action of springs 67.
The cutter, indicated at 68, driven in rotation by a belt pulley 681, is rotatably mounted in a support 69 secured to slide vertically in a guide 70, and provided with a handwheel 71 by means of which the depth can be adjusted. advancement of the strawberry.
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The support7p x: kxcromprmxÈ2rx comprises, at its lower end, a groove 72 in which is mounted a pin or roller 73 belonging to an arm 74 fixed to a helical wheel
75, The helical wheel 75 is engaged with a worm 76 integral with a shaft 77, on which and also secured a bevel gear 78 meshing with a bevel gear 79 mounted on a shaft 80 carrying the cam 66.
The shaft 77 is driven by a gear train generally indicated by 81, and the shaft 82 supporting and controlling the mandrel, the shaft being in turn controlled by means of a worm screw system. end and helical wheel, indicated in
83, and a belt pulley 84.
When the cam produced by the machine is intended to be
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used in automobile steering mechanisms, it is advisable not to make perfect contact at all points of the roller or pin and the cam track, but to obtain perfect contact on both sides of this track in the middle position , and a certain degree of freedom or play as the roller or peg moves from its middle position to and at either end of its path.
For this purpose, the support 69 is spread out so as to be able to slide transversely, that is to say to approach and move away from the axis of the cam blank 6, and the support is provided with a roller 85 making contact with a cam surface 86 and supported on the latter by springs 87.
In operation, when the shaft 82 is driven, the arm 74 and the AC, me 66 are moved in relation devtime with this shaft. The rotation of the cam causes a displacement of the cam blank along its own axis, and the movement of the arm 74 communicates a vertical sliding to the support 69, the resulting relative movement between the knife mounted in the support 69 and the blank of cam occurring along the line of motion of the pin or roller when the cam is rotated in the assembled steering mechanism.
When the carriage 63 is driven in a reciprocating movement by the cam 66, the cam surface 86 comes into engagement with the roller 85, and determines the advancement and retreat of the tool holder 69 and consequently of the cutter mounted therein in the direction of the cam axis, thereby increasing and reducing the cutting depth of the cutter.
A device, generally referred to as 88, is provided for automatically causing the disengagement of the helical wheel from the helical wheel and worm system 83 upon completion of the reciprocating movement of the carriage 63.
Preferably, the groove 72 is formed in a portion which is adjustably connected to the support 69, which allows different lengths of the arm 74 to be used to communicate.
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to support vertical displacements of various amplitudes.
The cam 66 may be of such shape that it communicates to the carriage 63 either a regular movement or an irregular movement; in the first case to produce a cam giving substantially equi-angular movements of the swing arm in the completed steering mechanism for equal amounts of cam rotation, and in the second case to achieve a cam communicating to the swing arm angular displacements of variable value for equal amounts of rotation of the cam.
Referring to the arrangements shown in Figs 17 to 23, arrangements in which use is made of a cutter, the movement of this cutter is controlled by a device with variable speed ratio, shown in particular in figs 21, 22 and 23 .
The device comprises a sleeve 89 of which a portion of the periphery has been omitted, as indicated at 90, an edge of the cut-out portion being shaped as a cam surface of the desired profile. This cam surface is followed by a control tab 91 extending a sleeve 92 mounted to slide without rotation on a shaft 93, and made integral with a member 94, externally threaded, passing through a nut secured in a housing 95 fixed to the frame of the machine.
The sleeve 89 is fixed on a sleeve 96, secured to a shaft 97 which drives, by means of the angle gears 98 and 99, a / chain 100 passing over the chain wheel
101 and a chain wheel 101 'fixed to the housing 102, rotatably mounted in a bearing 103. The housing 102 is a draw sheet for receiving a tool holder 104, the distance between the axis of the tool holder and the axis of rotation of the housing being equal to the radius of the swing arm in the mounted steering mechanism.
The tool holder is fixed to a belt pulley, 105, which is driven by a belt in any suitable manner.
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The shaft 93 is made integral with a chain wheel 106, on which passes a chain 107 driven by a chain wheel 108 made integral with the shaft 82, which is controlled by a helical wheel device and via endless indicated overall in 83.
In operation, assuming that the shaft 82 is driven in rotation, and that the cutter is also driven in rotation by its pulley 105, the movement is communicated to the shaft 93 which, therefore, causes the advancement of the sleeve threaded 94 in its nut.
The extension or tab 91, integral with the sleeve 92, and therefore rotates, by the rotational movement of the shaft 93, and also animated by a back and forth movement due to the movement communicated to it by the threaded sleeve.
Depending on the preference of the cam surface, the alternate movement of the lug is added to the rotational movement communicated to the shaft 97 by the shaft 93, or subtracted from this movement, and consequently the controlled shaft will be driven at speeds which depend on the profile of this cam surface.
It follows from the foregoing that by suitably shaping the cam surface provided on the sleeve 89, any desired variation can be obtained in the speed ratio between the shafts 93 and 97, as originally set by the device d. 'gears. In other words, this ratio can be modified by modifying the inclination of the cam surface.
If the inclination of the surface in one direction, with respect to the axis of rotation, produces an increase in speed, the inclination in the other direction will determine a reduction in speed, while if the surface is parallel to the axis of rotation the speed of shaft 97 will be the same as that of shaft 93.
If it is desired to produce a cam which, for equal amounts of rotation, communicates displacements to the oscillating arm
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angular varias in the mounted steering device or mechanism, the cam surface will be shaped so as to transmit corresponding variable displacement values to the loss-cutter housing, and the latter will be displaced through the cam blank in the same way that the finished cam moves the pin or the roller in the assembled steering mechanism.
When the cam produced by this machine is intended for use in automobile steering gears, in which case it is desirable, as stated above, that the pin or roller has a certain degree of freedom or play at all points of its trajectory except in the
Middle position, the housing 102 and the bearing 103 are slidably mounted on a cradle 110, and pushed back, by springs 111, in the direction of fingers 112, lying in an adjustable manner in a support 113 fixed to the machine.
A cam surface 114, integral with the housing 102, bears against the fingers 112.
When the housing 102 is rotated, the engagement of the cam with the fixed fingers causes the bearing 103 to slide, and at the same time of the housing 102, on the cradle
110, the cam being shaped so that the tool holder 104 and the tool 68 approach and slightly deviate from the axis of the cam thereby increasing and reducing the depth of cut of the cutter 68.
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