Machine à tailler ou meuler les cames à rainure hélicoïdale.
Cette invention a pour objet une nouvelle machine pour
tailler, fraiser ou meuler des ébauches ou cames de commande à
rainure hélicoïdale telles qu'on les emploie par exemple, dans
les mécanismes de direction de véhicules à levier et came, dans
lesquels le tube ou colonne de direction porte un goujon ou
doigt désaxé qui s'engage dans la rainure généralement hélicoïdale d'une came montée de manière à tourner autour d'un axe qui
se trouve dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube de direction. Une forme particulière d'un mécanisme de direction, comportant un tube de direction pourvu de deux goujons qui, dans certaines.positions du tube de direction, sont engagées simultanément dans la rainure de la came, est décrite dans le brevet belge
<EMI ID=1.1> La présente invention procure une machine dans laquelle les ébauches à tailler ou les cames à fraiser sont placées et mises en rotation sur une table horizontale, près d'une fraise ou meule tournante et horizontale qui taille ou meule la rainure dans l'ébauche ou came, un moyen étant prévu pour imprimer, lors de la taille ou du meulage, une trajectoire courbe à la fraise ou meule tournante, trajectoire qui est commandée par une came-mère à mouvement de va-et-vient et conformée de façon que la fraise ou meule soit forcée de se mouvoir le long de sa trajectoire courbe à une vitesse quelconque désirée, constante ou variable
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che ou came sur la table, ce-ci afin de pratiquer dans l'ébauche ou came une rainure à pas constant ou variable, selon ce qu'on désire.
En bref, une machine conforme à l'invention, comprend:
(1) Une table sur laquelle on fait tourner une ébauche ou came de direction, montée entre une poupée et une contre-poupée alignées, cette table étant mobile, latéralement et longitudinalement par rapport à la trajectoire courbe constante ou variable par intermittence de la fraise ou meule tournante.
(2) Un chariot monté sur la table, son axe étant dans un plan perpendiculaire à 1.'axe de la poupée et contre-poupée et aménagé pour se rapprocher et s'écarter, suivant son axe, de cette ébauche ou came, un arbre portant une tête dans laquelle
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lonné dans ce chariot, l'axe de cette fraise ou meule étant à la fois parallèle à et espacé de l'axe de cet arbre d'une distance égale au rayon de la trajectoire courbe désirée.
(3) Un mécanisme de commande commun aux dispositifs précités (à l'exclusion de la fraise ou meule indépendante proprement dite) qui imprime une rotation à l'ébauche ou came, et simultané--ment une trajectoire courbe à la fraise ou meule indépendante;
le rapport entre cette trajectoire courbe et la. rotation de la came ou ébauche étant à volonté constant ou variable selon la transmission et selon la came-mère du mécanisme de commande précité.
Les trois dispositifs précités sont montés sur un bâti ou soubassement commun, et, à l'exception de la fraise ou meule, elles sont commandées par une machine motrice unique qui peut être à vitesse constante ou à vitesse variable avec possibilité d'augmenter ou de diminuer la vitesse par des changements de poulie effectués à la source d'énergie.
L'invention est expliquée avec référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple une forme de réalisation pratique.
Dans ces dessins : Fig. 1 est une élévation de la machine complète, vue de l'avant où se trouve le poste de manoeuvre. Fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 dans les parties de la machine se trouvant au-dessus de la table, et montrant l'arbre à tête et la came-mère derrière <EMI ID=4.1>
dant la came-mère.
Fig. 3 est une élévation de la machine complète, vue de l'arrière du chariot, et montrant la came-mère avec son mécanisme associé d'actionnement de l'arbre à tête, les traits pleins indiquant la came-mère et le coulisseau au début du fonctionnement tandis que les traits mixtes indiquent ces mêmes organes à la fin du fonctionnement. Fig. 4 est une élévation agrandie de la poupée de la table, vue de l'avant de la machine et montrant le dispositif d'alignement de .la spirale ou rainure de la came de direction avec le contour de la came-mère.
4--Fig. 5 est une élévation latérale partiellement en coupe de la poupée vue de la gauche sur la fig. 4. Fig. 6 est un plan montrant les déclics et les interrupteurs qui commandent la.course de la came-mère et par conséquent le style de la machine. Fig. 7 est une élévation détaillée de la came-mère et du moyen compensateur qui lui est appliqué. Fig. 8 est un détail, suivant la ligne 8-8 sur la fig. 1, des cales de la poupée. Fig. 9 est une élévation de la tête montrant une coupe à travers la fraise ou meule indépendante y compris le dispositif de rectification des fraises ou meules. Fig. 10 est une élévation des parties montrées sur la fig. 9, vues du poste de manoeuvre. Fig. 11 est un plan détaillé.
La machine représentée comprend un bâti 1 sur l'extrémité avant ou de manoeuvre duquel est montée une table 2 portant le mécanisme qui supporte et fait tourner l'ébauche ou came C à tailler ou meuler.
Un chariot 3 coulisse sur la bâti 1 et l'axe de déplacement de ce chariot est perpendiculaire à l'axe du mécanisme précité qui supporte et fait tourner 1-'ébauche ou came; un arbre à tête 4, monté à tourillons dans ce chariot (fig.2). porte, sur son extrémité se trouvant près de la table 2, une tête 5 dans laquelle est tourillonnée une fraise ou meule indépendante G décrite plus loin, qu'un dispositif fait tourner indépendamment de la commande principale de la machine,un mouvement d'oscillation courbe étant imprimé à cet arbre 4 (et à la tête 5 qu'il porte) par le pignon 6 fixé de préférence sur l'extrémité de l'arbre 4 opposée à la tête 5.
Un montant 7 s'élève sur le bâti, de préférence sur son extrémité arrière, c'est-à-dire, sur l'extrémité qui est opposée à la table 2, et enfourche la partie arrière du chariot 3,
et les proportions de ce montant sont telles qu'il fournit un ample support à la boité 26 qui contient l'arbre et le train d'engrenage de transmission principal transmettant le mouvement
à la fois au mécanisme qui fait tourner l'ébauche ou came à tailler ou meuler C, et au mécanisme qui fait osciller le pignon
6 commandant la course courbe de la fraise ou meule rotative, cette course courbe étant réglée d'avance par rapport à la rotation de l'ébauche ou came C de mécanisme de direction.
L'arbre de poupée 8 qui supporte une extrémité de l'ébauche ou came C, tourne dans des paliers de la table 2, et,
pour maintenir cette extrémité de la came dans l'arbre, on em-
7�
ploie de préférence un palier à billes.Sa (fig. 4) et cet arbre
8 porte un cliquet 8b qui s'engage dans une rainure préfaçonnée C' dans la came C, ce qui permet à l'arbre 8 d'entraîner effec- tivement l'ébauche ou came C dans laquelle la rainure hélicolda- ; le doit être taillée ou meulée. L'extrémité opposée de l'ébauche ou came C est supportée par la poupée 9, de préférence au moyen d'un palier à billes 9a (fig'.4) monté dans cette poupée; cette poupée 9 est logée dans la table 2'et actionnée par un levier à main 10, monté sur l'arbre d'un pignon 10a qui .engrène une cré.- maillère 9b de la poupée; lorsque la poupée est réglée dans la bonne position, elle est maintenue rigidement dans la.table 2
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par une vis Ile manoeuvres'au moyen du levier à main 11.
L'ébauche ou,came de direction C est mise en rotation,
à une vitesse constante, à partir d'un arbre de transmission prin-
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26 et ceci par l'intermédiaire d'un arbre 13 à joint universel, d'un arbre 14 (fig.5-6) passant dans une vis sans fin creuse 15 qui est tourillonnée dans des paliers à billes 15x et 15y de la table 2, du plateau d'embrayage 16 fixé sur l'axe 14 précité et qui est attaqué par un cliquet à ressort 17a de la manivelle 17 fixée sur la vis sans fin 15 qui s'engrène dans la roue 18 montée sur l'arbre de poupée 8, ce dernier étant monté dans des paliers à billes ou à rouleaux 8x, 8y dans la table 2.
Après désembrayage du cliquet à ressort 17a et du plateau d'embrayage denté 16, on peut faire tourner l'arbre de poupée 8 à la main, indépendamment des arbres de transmission principaux 12-13-14. Comme on le verra dans la suite, ceci permet de réaliser exactement l'alignement entre le profil de la camemère et une came de direction taillée antérieurement. L'arbre de transmission principal 12 (fig.2) est mis en rotation par l'intermédiaire de la poulie 12a fixée sur lui et qui est commandée par les courroies 19 passant sur la poulie 20 de l'arbre d'un moteur réversible 21 à deux vitesses (fig.3) monté dans le bâti,l de la machine, et commandé de façon à tourner dans l'un ou l'autre sens, par l'interrupteur à main 22 (fig. 1) monté sur la table 2 à l'avant ou endroit de la manoeuvre de la machine.
L'arbre de transmission principal 12 remplit deux fonctions:
(1) entraîner l'ébauche ou,came C, et (2) entraîner le mécanisme qui imprime la course courbée à la tête de fraisage ou meulage 5 montée sur l'arbre à tête 4. Un engrenage à dents hélicoïdales 23 (fig. 2) est monté approximativement au milieu de l'arbre de transmission principal.12, et cet engrenage engrène un engrenage semblable 24 d'une fusée 25 qui est montée à tourillons dans des paliers appropriés dans la boîte 26 et cette fusée
25 porte d'autre part un engrenage droit 27 qui engrène un engrenage.'intermédiaire 28 que porte la fusée 29 montée sur une plaque réglable 30, et cet engrenage 28 engrène à son tour l'engrenage droit 31 que porte l'arbre de la vis de rappel 32 tourillonné <EMI ID=7.1>
fixé à un coulisseau 34 qui est guidé dans une rainure 26a de la boîte 26 pour s'y mouvoir vers l'avant et vers l'arrière, transversalement par rapport à l'axe de l'arbre à tête 4 et parallèlement à l'axe de la poupée et contre-poupée de la table 2, le déplacement de ce coulisseau étant dépendant de la rotation de la vis de rappel 32 qui elle-même a une vitesse relative qui dépend des dimensions des engrenages 24 et 31.
Deux interrupteurs limitatifs espacés 35 (fig. 2 et 6) sont disposés dans la boîte des commandes initiales 26, au-des-
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interrupteurs sont actionnés par la barre 36 fixée au coulisseau
34, et lorsqu'ils sont attaqués par leur déclic espacé respectif
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courbée désirée, ils arrêtent le moteur réversible 21 à deux vitesses, que celui-ci soit lancé à l'une ou l'autre vitesse et dans l'un ou l'autre sens.,
Une plaque compensatrice 37, dont le rôle sera décrit ci-après, est montée sur la face arrière du coulisseau 34 et sur cette plaque compensatrice 37 on attache rigidement une came-mère
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galet 38 d'un coulisseau 39 dont l'axe est perpendiculaire à l'axe, du coulisseau précité 34 et qui est guidé dans une glissière 40 disposée près de la came-mère M.
Immédiatement sous la glissière 40 se trouve une'crémaillère 42 dont l'axe est parallèle à cette glissière et qu'une barre ou tige 41 (fig.3) relie au coulisseau 39, tandis qu'un guide 43 maintient la crémaillère 42 en prise avec le pignon 6. Donc, si le galet 38 est actionné par la came M attachée au cou-
<EMI ID=11.1> -lisseau 34 qui est déplace par la vis de rappel 32 sous la commande des engrenages de changement de vitesse 27-28-31, entraînés par l'arbre de transmission principal 12 par l'intermédiaire de l'engrenage à dents hélicoïdales 23, la crémaillère 42 s'élève ou descend et fait tourner le pignon 6.
<EMI ID=12.1>
lorsqu'il s'agit de façonner des cames de direction, la came-mère M doit être façonnée de façon à imprimer, au cours de la course transversale permise au coulisseau 34 par la construction des parties, à la crémaillère 42 un déplacement vertical d'une longueur et d'une durée juste suffisante pour que le pignon 6 fasse parcourir à la tête de fraisage ou meulage une trajectoire courbée ayant la grandeur voulue.
Lorsqu'il s'agit de tailler ou meuler des cames du genre employé dans une direction où un seul goujon ou doigt reste dans la rainure de la came pendant la totalité du mouvement du tube
de direction, l'arc précité que parcourt la tête de fraisage ou meulage 5 a la même grandeur que celui que parcourt le levier de direction proprement dit actionné par cette came de direction; cependant lorsqu'il s'agit de tailler ou meuler des cames du genre employé dans les directions dites à came "Ross" et à levier jumelé
(comme représenté dans le brevet n[deg.] 467.821), l'arc précité que parcourt la tête 5 de fraisage ou meulage est suffisamment grand pour que la fraise ou meule G que porte la tête 5 parcoure entièrement l'ébauche ou came C. En d'autres termes, à chaque extrémité de sa trajectoire courbée, la fraise ou meule G sort complètement de l'ébauche ou came C. C'est pourquoi l'arc précité que parcourt la tête de fraisage ou meulage est plus grand que celui que parcourt le levier de direction proprement dit, actionné par la came de direction.
De plus, lorsqu'il s'agit de cames du genre employé dans ces directions dites à came "Ross" et à leviers jumelés, l'espacement mesuré le long de l'arc, ou espacement angulaire entre un couple quelconque de nombres de tours complets de la . came., ou de spires, doit être constant. Cette condition est maintenue quel que soit le pas ou la.combinaison de pas dans
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fournie par le profil M' de la came-mère M, en conjonction avec un nombre prédéterminé de révolutions de l'arbre de transmission principal 12 et par conséquent de l'engrenage à dents hélicoïdalles 23, des engrenages droits 27, 28 , 31 et de la vis sans fin
15 montée sur le tronçon 14 de l'arbre de transmission principal, vis sans fin qui engrène la roue 18 de l'arbre de poupée 8, et par conséquent en conjonction, respectivement avec un nombre prédéterminé de révolutions de la vis de rappel 32 (qui actionne le coulisseau 34) et de l'ébauche ou came de direction C.
Cependant, pour augmenter encore la précision de la machine, on emploie'la plaque compensatrice 37 (fig. 2,3 et 7) afin de fournir un réglage très minutieux de la course courbe de la tête de fraisage ou meulage indépendante 5 par rapport à un nombre prédéterminé de révolutions de l'ébauche ou came C, afin de compenser l'usure et les autres imprécisions possibles dans les différents éléments en cause, tels que les engrenages 27, 28,
31, la crémaillère 42, le pignon 6, la vis sans fin 15, la roue
18, la vis de rappel 32 etc.
Sur le coulisseau 34 est montée une rotule 34a dont
le centre radial est disposé de telle façon qu'il coïncide avec le centre radial du galet 38 (fig. 7) roulant sur le profil M'
de la came-mère, au moment où la tête de fraisage ou meulage 5 se trouve au centre de sa trajectoire incurvée, c'est-à-dire, à
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quelle est perpendiculaire à l'axe de la poupée et contre-poupée 8 et 9 de la table 2. Pour faire pivoter la came-mère fixée à
-tt-la plaque compensatrice 37, autour du centre radial de la rotule 34a du coulisseau 34, on desserre les boulons 37x dans les fentes 37y, on tourne les vis de réglage 37z à action opposée afin de décaler la came-mère par rapport au coulisseau 34, après
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rotation entraîne une course verticale allongée "X" (Fig. 7) ou une course verticale raccourcie "Y" pour le coulisseau 39 par rapport à une course horizontale prédéterminée "Z" du coulisseau
34 . Mais suite à la liaison entre le coulisseau 39 et la crémaillère 42 (qui s'engrène dans le pignon 6) ceci entraîne une course courbe allongée ou raccourcie en conséquence pour la tête de fraisage ou meulage 5 par rapport à un nombre prédéterminé de révolutions de l'arbre de transmission principal 12 et par conséquent des engrenages à dents hélicoïdales 23, des engrenages droits 27, 28, 31 de la vis sans fin 15 montée sur le tronçon 14 de l'arbre de transmission principal, vis sans fin qui s'engrène dans la roue 18 de l'arbre de poupée 8, et par conséquent respectivement par rapport à un nombre prédéterminé de révolutions de
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che ou came C.
Afin de rattraper tout jeu dans les liaisons, et de
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came-mère, on peut faire usage de ressorts ou de contre-poids, mais on suspend de préférence un contre-poids 44 à une chaîne 45 passant sur un pignon-galle 46 qui tourne sur un arbre 47 fixé en 48 dans le montant 7 sur le bâti 1 de la machine, cet arbre
47 portant également un pignon 49 qui engrène le pignon 6.
Des lardons 3a (fig. 3) et une rainure dans sa face inférieure permettent au chariot 3 de coulisser sur le bâti 1, le
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ment à la poupée et la contre-poupée 8-9 alignées sur la table 2.
La vis de rappel 51 du chariot (fig.2) peut pivoter, sans déplacement axial, dans ses paliers dans la console 52 fixée . prés de l'avant du bâti 1, et cette vis attaque un écrou 53 fixé à la face inférieure du chariot 3, ce qui permet d'avancer ou de reculer le chariot.3., c'est-à-dire, de la rapprocher ou de l'éloigner de la table, suivant le sens de rotation de la manivelle
54 qui est fixée à la vis de rappel 51, et cela dans les limites permises par la construction des parties.
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de préférence dans des paliers à billes 4a et 4b, et approximativement au-dessus de la glissière 50. Comme le montre la fig.2, ni la voie de roulement de la bague intérieure, ni celle de la bague extérieure, des paliers 4a et 4b n'ont de courbure, de tels paliers étant de véritables portées supportant l'arbre 4 sans
le maintenir axialement en place, pour la raison que l'arbre précité 4 doit pouvoir se déplacer axialement dans ces paliers 4a-
4b et ce dans les limites permises par la construction des éléments. Une came 55 est fixée sur l'arbre à tête 4, et un galet
�7 peut tourner sans déplacement axial' sur une fusée 56 fixée sur le chariot 3. Pour réaliser la mise en place axiale de l'arbre à tête 4, on maintient le galet 57 en contact avec la came 55 précitée par des ressorts ou un poids attaché à cet arbre à tête 4.
On suspend de préférence un poids 58 par une chaîne 60 à la rotule
59 de l'arbre 4, la chaîne 60 passant sur un pignon-galle 61 de l'arbre 62 qui est monté à. tourillons dans une console 63 attachée à la base de la machine.
On effectue ainsi facilement et avec précision la mise en place .axiale de l'arbre à tête 4 par rapport à l'axe de la poupée et contre-poupée 8 et 9 de la table 2, et la mise en place résultante de la fraise ou meule G de la tête 5 par rapport à l'axe de l'ébauche ou came C; on peut, selon le profil de la came-mère M, <EMI ID=20.1>
maintenir constante ou varier la profondeur de la rainure de la came de direction par rapport à l'axe de cette came.
De plus, l'arbre à tête 4 est muni à son extrémité adjacente de la table 2, d'une tête 5 (Fig. 2,9 ,10) qui loge un arbre 65 (fig.2, 9, 10) dont l'axe est disposé parallèlement
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rayon de la trajectoire courbe désirée; la tête 5 dispose également de moyens pour imprimer une rotation à l'arbre 65, ces moyens pouvant être électriques, pneumatiques, hydrauliques, mécaniques ou une combinaison de ceux-ci; il semble préférable d'employer un moteur électrique ayant un axe commun avec l'arbre
65 et dont les enroulements du stator sont fixés dans la tête 5 tandis que son rotor 67 est fixé sur une allonge 65a de l'arbre
65 de la fraise ou roue à meuler. Lafraise ou meule G est montée sur l'extrémité de l'arbre 65 qui est adjacente à.la table 2et on peut employer n'importe quel moyen approprié pour fixer, de façon amovible, cette fraise 9 à l'arbre 65, comme c'est montré sur les figures 2 et 9. En rapport a.vec la fraise ou meule G, on emploie un dispositif tel que représenté sur la fig.9, pour rectifier et dresser la surface de cette roue.
Un diamant
68a est monté sur l'extrémité extérieure d'une vis 68 vissée dans une tige coulissante inclinée 69 montée dans la tête 5, tige qui permet de régler le diamant 68a contre la surface de la roue à meuler G. L'axe de la tige coulissante 69 fait avec l'axe de la roùe à meuler G un angle égal à la moitié de l'angle inclus de
la rainure qu'on désire pratiquer dans la came C. Lorsque l'articulation 70 située à l'extrémité inférieure de l'arbre 71, actionne la tige coulissante 69, le diamant parcourt longitudinalement là surface de la roue à meuler G, l'arbre 71 étant tourné dans un sens ou dans l'autre par la roue 72 et la vis sans fin
73 qu'actionne la manivelle 74.
FONCTIONNEMENT.
Les ébauches à tailler ou les cames de direction C à meuler doivent être approximativement cylindriques et on peut munir, de la façon usuelle, l'une de leursextrémitésd'un trou axial pour attaquer une extrémité conique de l'arbre 9 de la contre-poupée, tandis que l',autre extrémité est munie d'un trou semblable pour attaquer une extrémité conique de l'arbre de poupée 8; mais d'habitude ces cames de direction C à meuler sont pourvues de fusées qui serviront à monter ces cames dans les directions; dans ce cas, ces fusées peuvent être placées et supportées dans des paliers à billes 8a, 9a situés dans la contre-poupée 9 et dans la poupée 8, comme c'est montré sur la figure 4.
De plus, l'extrémité de l'ébauche, placée dans la poupée, doit être munie d'une rainure radiale C' (fig.4) dans laquelle s'engage le cliquet 8b monté sur l'extrémité de la poupée 8 de sorte que, lorsque l'ébauche est placée entre la poupée 8 et la contre-poupée 9, la poupée 8 la fera tourner à la même vitesse qu'elle-même.
La rainure C' et le cliquet 8b constituent un bon moyen de faire tourner l'ébauche ou came C, mais il est évident qu'on peut, si on le désire, employer d'autres moyens pour embrayer l'ébauche ou came C et la poupée 8.
Sur la figure 1, l'arbre tournant 65 de la fraise ou roue à meuler dans la tête 5 se trouve au milieu de..sa trajectoire courbe, mais;,lorsqu'on commence une opération de fraisage ou?.de meulage il faut déplacer cet arbre 65 vers une des extrémités de la trajeétpire courbe désirée dont la grandeur dépend, comme il a été expliqué ci-avant, du dessin de la came à tailler ou à meuler; de plus, dans cette position sur là trajectoire courbe, l'arbre 65 se trouve soit près de la poupée 8, soit près de la contrepoupée 9, suivant le sens du pas d'hélicoïde requis, et sous ce. même rapport le profil M' de la came-mère M peut être diagonale-
-��
-ment opposé à celui montré sur les figures 3 et 7 et dans ce cas l'action de la crémaillère 48 par rapport au pignon 6 sera inversée et on inversera de même la chaîne 49 supportant le contre-poids 44, sur le pignon-Galle 46.
Lorsque la fraise G se trouve à l'extrémité désirée de sa trajectoire courbe, et avant de commencer une opération de fraisage ou de meulage, on place l'interrupteur à main 22 sur le point neutre, et on déplace tout le bloc du chariot 3 contenant la tête de fraisage oui-de meulage 5, vers sa position extrême arrière vers l'arrière de la machine. Pendant que la machine est dans cette position, on introduit une ébauche ou came de direction C entre la poupée 8 et la contre-poupée 9 pendant que le chariot 3 est reculé, et on engage le cliquet 8b dans la rainure C' de l'ébauche ou came C, après quoi, en déplaçant le
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mité adjacente de cette ébauche ou came C et on cale la contrepoupée sur la table 2 au moyen des cales lla-llb qui peuvent être actionnées au moyen du levier Il. Lorsque la came de direction est ainsi axialement alignée, entre la poupée 8 et la contre-poupée 9 et lorsqu'elle est attaquée par le cliquet 8b, il peut être important d'assurer la correspondance entre la trajectoire courbe d'une rainure façonnée antérieurement avec la trajectoire courbe de la fraise ou meule G de façon que l'axe de cette dernière coïncide avec la position de cet axe lors du fraisage précédent.
En d'autres termes, il peut être nécessaire de tourner la came de direction C légèrement autour de son axe, par rapport à la position (sur la trajectoire courbe) de la fraise ou meule G, jusqu'à ce que celle-ci s'aligne exactement sur la portion précédemment taillée. On réalise ceci en désembrayant le cliquet
17a de la manivelle 17 et . la plaque d'embrayage 16 et en faisant tourner la came C au moyen de cette manivelle 17 qui agit sur
la vis sans fin 15 engrenée dans la roue 18 de la poupée 8, jusqu'à ce que l'hélicoïde de la came de direction C s'accorde avec le profil M' de la came-mère M et avec sa course transversale, indépendamment de la course courbe constante ou variable par intermittence de la meule G par rapport à la rotation constante de la came de direction C. Si l'on tourne ensuite manuellement la manivelle,54 de la vis sans fin 51, l'écrou 53 déplacera, d'une certaine distance, le chariot 3 et l'arbre à tête 4, et par eonséquent la tête de fraisage ou de meulage tournante indépendante 5 vers l'ébauche ou came C, distance qui dépend de la profondeur
de la rainure qu'on veut tailler dans la came C.
On place ensuite l'interrupteur 22 dans la position de marche avant, ce qui lance le moteur 21 dans le sens direct et à sa plus petite vitesse et imprime une rotation à l'arbre de commande principal 12, rotation qui est transmise, par les arbres à joint universel 13-14, à l'embrayage 16 et par le cliquet 17a de
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arbre 8, pour imprimer un lent mouvement de rotation à 1 débauche ou came C. Simultanément l'arbre .de transmission principal 12 imprime par l'intermédiaire des engrenages à dents hélicoïdales 23, des engrenages 24, 28, 31 et de la vis de rappel 32 de l'écrou 33 fixé au coulisseau 34, un déplacement .lent à la came-mère M et pendant que cette dernière se déplace vers la droite (fig. 3) le galet 38 roulant sur la came M déplace le coulisseau 39 et la cré-
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la tête de fraisage ou de meulage 5 de commencer sa trajectoire courbe pendant cette course la variabilité ou la constance de la profondeur de la rainure de.:la came dépendra de la surface de la came 55 (fig. 2) puisque le poids 58 qui fixe la position axiale
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Helical groove cam cutting or grinding machine.
This invention relates to a new machine for
cut, mill or grind blanks or control cams to
helical groove as used, for example, in
the steering mechanisms of vehicles with lever and cam, in
which the steering tube or column has a stud or
offset finger which engages in the generally helical groove of a cam mounted to rotate about an axis which
is in a plane perpendicular to the axis of the head tube. A particular form of a steering mechanism, comprising a steering tube provided with two studs which, in certain positions of the steering tube, are simultaneously engaged in the groove of the cam, is described in the Belgian patent.
<EMI ID = 1.1> The present invention provides a machine in which the hobbing blanks or the milling cams are placed and rotated on a horizontal table, near a rotating and horizontal milling cutter or grinding wheel which cuts or grinds the groove. in the blank or cam, a means being provided to print, during cutting or grinding, a curved path with a milling cutter or rotating grinding wheel, which path is controlled by a mother cam with reciprocating movement and shaped so that the cutter or grinding wheel is forced to move along its curved path at any desired constant or variable speed
<EMI ID = 2.1>
che or cam on the table, this in order to practice in the blank or cam a constant or variable pitch groove, as desired.
In short, a machine according to the invention comprises:
(1) A table on which a blank or steering cam is rotated, mounted between a tailstock and an aligned tailstock, this table being movable, laterally and longitudinally with respect to the constant or intermittently variable curved path of the cutter or rotating wheel.
(2) A carriage mounted on the table, its axis being in a plane perpendicular to the axis of the tailstock and tailstock and arranged to approach and move away, along its axis, from this blank or cam, a tree bearing a head in which
<EMI ID = 3.1>
lonné in this carriage, the axis of this milling cutter or grinding wheel being both parallel to and spaced from the axis of this shaft by a distance equal to the radius of the desired curved path.
(3) A control mechanism common to the aforementioned devices (excluding the independent milling cutter or grinding wheel proper) which imposes a rotation on the blank or cam, and simultaneously a curved path on the independent milling cutter or grinding wheel ;
the relationship between this curved trajectory and the. rotation of the cam or blank being at will constant or variable depending on the transmission and depending on the mother cam of the aforementioned control mechanism.
The three aforementioned devices are mounted on a common frame or base, and, with the exception of the milling cutter or grinding wheel, they are controlled by a single driving machine which can be at constant speed or at variable speed with the possibility of increasing or decreasing. decrease speed by sheave changes made at the power source.
The invention is explained with reference to the accompanying drawings which show by way of example a practical embodiment thereof.
In these drawings: Fig. 1 is an elevation of the complete machine, seen from the front where the maneuvering station is located. Fig. 2 is a vertical section taken on line 2-2 of figure 1 in the parts of the machine above the table, and showing the head shaft and the mother cam behind <EMI ID = 4.1>
before the mother cam.
Fig. 3 is an elevation of the complete machine, seen from the rear of the carriage, and showing the mother cam with its associated mechanism for actuating the head shaft, the solid lines indicating the mother cam and the slide at the start operation while the dotted lines indicate these same organs at the end of operation. Fig. 4 is an enlarged elevation of the table headstock viewed from the front of the machine showing the alignment device of the spiral or groove of the steering cam with the contour of the mother cam.
4 - Fig. 5 is a partially sectioned side elevation of the doll seen from the left in FIG. 4. Fig. 6 is a plan showing the clicks and switches which control the stroke of the mother cam and hence the style of the machine. Fig. 7 is a detailed elevation of the mother cam and the compensating means applied thereto. Fig. 8 is a detail, taken along line 8-8 in FIG. 1, doll wedges. Fig. 9 is an elevation of the head showing a section through the independent milling cutter or grinding wheel including the milling cutter or grinding wheel grinding device. Fig. 10 is an elevation of the parts shown in FIG. 9, views of the maneuvering station. Fig. 11 is a detailed plan.
The machine shown comprises a frame 1 on the front or operating end of which is mounted a table 2 carrying the mechanism which supports and turns the blank or cam C to be cut or grinded.
A carriage 3 slides on the frame 1 and the axis of movement of this carriage is perpendicular to the axis of the aforementioned mechanism which supports and rotates 1-blank or cam; a head shaft 4, mounted with journals in this carriage (fig.2). carries, on its end located near the table 2, a head 5 in which is journaled an independent milling cutter or grinding wheel G described later, which a device rotates independently of the main control of the machine, an oscillating movement curve being impressed on this shaft 4 (and on the head 5 which it carries) by the pinion 6 preferably fixed on the end of the shaft 4 opposite the head 5.
An upright 7 rises on the frame, preferably on its rear end, that is to say, on the end which is opposite to the table 2, and straddles the rear part of the carriage 3,
and the proportions of this upright are such that it provides ample support for the gearbox 26 which contains the shaft and the main transmission gear train transmitting the movement.
both to the mechanism which turns the blank or cam to be cut or grinded C, and to the mechanism which oscillates the pinion
6 controlling the curved stroke of the rotary milling cutter or grinding wheel, this curved stroke being adjusted in advance with respect to the rotation of the blank or cam C of the steering mechanism.
The doll shaft 8 which supports one end of the blank or cam C, rotates in bearings of the table 2, and,
to keep this end of the cam in the shaft, we take
7 �
preferably bends a ball bearing. Sa (fig. 4) and this shaft
8 carries a pawl 8b which engages in a pre-shaped groove C 'in the cam C, which allows the shaft 8 to effectively drive the blank or cam C in which the helical groove; the must be trimmed or ground. The opposite end of the blank or cam C is supported by the doll 9, preferably by means of a ball bearing 9a (fig'.4) mounted in this doll; this doll 9 is housed in the table 2 'and actuated by a hand lever 10, mounted on the shaft of a pinion 10a which engages a Cré.- mesh 9b of the doll; when the headstock is set in the right position, it is held rigidly in table 2
<EMI ID = 5.1>
by a screw to operate by means of the hand lever 11.
The blank or, direction cam C is rotated,
at a constant speed, from a main drive shaft
<EMI ID = 6.1>
26 and this by means of a shaft 13 with universal joint, a shaft 14 (fig. 5-6) passing through a hollow worm 15 which is journaled in ball bearings 15x and 15y of the table 2, of the clutch plate 16 fixed on the aforementioned axis 14 and which is engaged by a spring-loaded pawl 17a of the crank 17 fixed on the worm 15 which meshes with the wheel 18 mounted on the drive shaft. doll 8, the latter being mounted in ball or roller bearings 8x, 8y in table 2.
After disengaging the spring pawl 17a and the toothed clutch plate 16, the tailstock shaft 8 can be rotated by hand, independently of the main transmission shafts 12-13-14. As will be seen below, this makes it possible to achieve the exact alignment between the profile of the camemere and a steering cam cut previously. The main transmission shaft 12 (fig. 2) is rotated by means of the pulley 12a fixed on it and which is controlled by the belts 19 passing over the pulley 20 of the shaft of a reversible motor 21 two-speed (fig. 3) mounted in the frame, l of the machine, and controlled to rotate in either direction, by the hand switch 22 (fig. 1) mounted on the table 2 at the front or where the machine is maneuvered.
The main drive shaft 12 performs two functions:
(1) drive the blank or, cam C, and (2) drive the mechanism which imparts the curved stroke to the milling or grinding head 5 mounted on the head shaft 4. A helical toothed gear 23 (fig. 2) is mounted approximately in the middle of the main drive shaft. 12, and this gear engages a similar gear 24 of a spindle 25 which is mounted in journals in suitable bearings in the box 26 and this spindle
25 carries on the other hand a spur gear 27 which engages an intermediate gearing 28 carried by the spindle 29 mounted on an adjustable plate 30, and this gear 28 in turn engages the spur gear 31 carried by the shaft of the return screw 32 journaled <EMI ID = 7.1>
attached to a slider 34 which is guided in a groove 26a of the box 26 to move forward and backward therein, transversely to the axis of the head shaft 4 and parallel to the axis of the tailstock and tailstock of the table 2, the movement of this slide being dependent on the rotation of the return screw 32 which itself has a relative speed which depends on the dimensions of the gears 24 and 31.
Two spaced limit switches 35 (Figs. 2 and 6) are arranged in the initial control box 26, above.
<EMI ID = 8.1>
switches are actuated by bar 36 fixed to the slide
34, and when attacked by their respective spaced clicks
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desired curvature, they stop the reversible motor 21 at two speeds, whether it is started at one or the other speed and in one or the other direction.
A compensating plate 37, the role of which will be described below, is mounted on the rear face of the slide 34 and on this compensating plate 37 a mother cam is rigidly attached.
<EMI ID = 10.1>
roller 38 of a slide 39 whose axis is perpendicular to the axis, of the aforementioned slide 34 and which is guided in a slide 40 disposed near the mother cam M.
Immediately under the slide 40 is a rack 42 whose axis is parallel to this slide and that a bar or rod 41 (fig.3) connects to the slide 39, while a guide 43 keeps the rack 42 in engagement. with the pinion 6. So, if the roller 38 is actuated by the cam M attached to the neck-
<EMI ID = 11.1> - slider 34 which is moved by the return screw 32 under the control of the speed change gears 27-28-31, driven by the main transmission shaft 12 through the gear with helical teeth 23, the rack 42 rises or falls and turns the pinion 6.
<EMI ID = 12.1>
when it comes to shaping steering cams, the mother cam M must be shaped so as to impart, during the transverse stroke permitted to the slide 34 by the construction of the parts, to the rack 42 a vertical displacement d 'a length and of a duration just sufficient for the pinion 6 to make the milling or grinding head travel a curved path having the desired size.
When cutting or grinding cams of the type used in a direction where a single stud or finger remains in the groove of the cam during the entire movement of the tube
direction, the aforementioned arc traversed by the milling or grinding head 5 has the same magnitude as that traversed by the direction lever itself actuated by this direction cam; however when it comes to cutting or grinding cams of the type used in the so-called "Ross" cam and twin lever directions
(as shown in patent n [deg.] 467,821), the aforementioned arc traversed by the milling or grinding head 5 is sufficiently large for the milling cutter or grinding wheel G which the head 5 carries to completely traverse the blank or cam C In other words, at each end of its curved path, the milling cutter or grinding wheel G completely comes out of the blank or cam C. This is why the aforementioned arc traversed by the milling or grinding head is greater than the one traversed by the steering lever proper, actuated by the steering cam.
In addition, in the case of cams of the type employed in these directions called "Ross" cam and twin levers, the spacing measured along the arc, or angular spacing between any pair of numbers of turns full of the. cam., or turns, must be constant. This condition is maintained regardless of the step or the combination of steps in
<EMI ID = 13.1>
provided by the profile M 'of the mother cam M, in conjunction with a predetermined number of revolutions of the main transmission shaft 12 and therefore of the helical tooth gear 23, spur gears 27, 28, 31 and of the worm
15 mounted on the section 14 of the main transmission shaft, worm which meshes the wheel 18 of the tailstock shaft 8, and therefore in conjunction, respectively with a predetermined number of revolutions of the return screw 32 ( which actuates slide 34) and the blank or steering cam C.
However, to further increase the precision of the machine, the compensating plate 37 (Figs. 2, 3 and 7) is employed in order to provide very fine adjustment of the curved stroke of the independent milling or grinding head 5 with respect to. a predetermined number of revolutions of the blank or cam C, in order to compensate for wear and other possible inaccuracies in the various elements involved, such as the gears 27, 28,
31, the rack 42, the pinion 6, the worm 15, the wheel
18, the return screw 32 etc.
On the slide 34 is mounted a ball joint 34a of which
the radial center is arranged in such a way that it coincides with the radial center of the roller 38 (fig. 7) rolling on the profile M '
of the mother cam, when the milling or grinding head 5 is at the center of its curved path, that is to say, at
<EMI ID = 14.1>
which is perpendicular to the axis of the tailstock and tailstock 8 and 9 of table 2. To rotate the cam-mother attached to
-tt-the compensating plate 37, around the radial center of the ball joint 34a of the slider 34, we loosen the bolts 37x in the slots 37y, we turn the adjusting screws 37z to opposite action in order to offset the mother cam with respect to the slide 34, after
<EMI ID = 15.1>
rotation results in an elongated vertical stroke "X" (Fig. 7) or a shortened vertical stroke "Y" for the slider 39 with respect to a predetermined horizontal stroke "Z" of the slider
34. But following the connection between the slide 39 and the rack 42 (which meshes with the pinion 6) this results in an elongated or shortened curved stroke as a result for the milling or grinding head 5 with respect to a predetermined number of revolutions of the main transmission shaft 12 and therefore the helical toothed gears 23, the spur gears 27, 28, 31 of the worm 15 mounted on the section 14 of the main transmission shaft, worm which s' meshes with the wheel 18 of the tailstock shaft 8, and therefore respectively with respect to a predetermined number of revolutions of
<EMI ID = 16.1>
che or cam C.
In order to catch up any play in the links, and to
<EMI ID = 17.1>
cam-mother, springs or counterweight can be used, but a counterweight 44 is preferably suspended from a chain 45 passing over a pinion-galle 46 which rotates on a shaft 47 fixed at 48 in the upright 7 on frame 1 of the machine, this shaft
47 also carrying a pinion 49 which meshes with pinion 6.
Lardons 3a (fig. 3) and a groove in its underside allow the carriage 3 to slide on the frame 1, the
<EMI ID = 18.1>
to the headstock and tailstock 8-9 aligned on the table 2.
The return screw 51 of the carriage (FIG. 2) can pivot, without axial displacement, in its bearings in the fixed console 52. near the front of the frame 1, and this screw attacks a nut 53 fixed to the underside of the carriage 3, which allows the carriage to move forward or backward. 3., that is to say, the move it closer to or away from the table, depending on the direction of rotation of the crank
54 which is fixed to the return screw 51, and this within the limits allowed by the construction of the parts.
<EMI ID = 19.1>
preferably in ball bearings 4a and 4b, and approximately above the slide 50. As shown in fig.2, neither the raceway of the inner ring, nor that of the outer ring, of the bearings 4a and 4b have no curvature, such bearings being real bearing surfaces supporting the shaft 4 without
keep it axially in place, for the reason that the aforementioned shaft 4 must be able to move axially in these bearings 4a
4b and this within the limits allowed by the construction of the elements. A cam 55 is fixed on the head shaft 4, and a roller
� 7 can rotate without axial displacement 'on a spindle 56 fixed on the carriage 3. To achieve the axial positioning of the head shaft 4, the roller 57 is kept in contact with the aforementioned cam 55 by means of springs or a weight attached to this head shaft 4.
A weight 58 is preferably suspended by a chain 60 from the ball joint
59 of the shaft 4, the chain 60 passing over a sprocket 61 of the shaft 62 which is mounted at. journals in a bracket 63 attached to the base of the machine.
The axial positioning of the head shaft 4 with respect to the axis of the tailstock and tailstock 8 and 9 of the table 2 is thus easily and accurately carried out, and the resulting positioning of the cutter. or grinding wheel G of the head 5 relative to the axis of the blank or cam C; it is possible, depending on the profile of the mother cam M, <EMI ID = 20.1>
keep constant or vary the depth of the groove of the steering cam with respect to the axis of this cam.
In addition, the head shaft 4 is provided at its end adjacent to the table 2, with a head 5 (Fig. 2,9, 10) which houses a shaft 65 (fig. 2, 9, 10) whose the axis is arranged parallel
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radius of the desired curved path; the head 5 also has means for imparting a rotation to the shaft 65, these means possibly being electric, pneumatic, hydraulic, mechanical or a combination of these; it seems preferable to use an electric motor having a common axis with the shaft
65 and whose stator windings are fixed in the head 5 while its rotor 67 is fixed on an extension 65a of the shaft
65 of the milling cutter or wheel. The cutter or grinding wheel G is mounted on the end of the shaft 65 which is adjacent to the table 2, and any suitable means can be employed to removably attach this cutter 9 to the shaft 65, as c 'is shown in Figures 2 and 9. In connection with the milling cutter or grinding wheel G, a device as shown in Fig.9 is used to grind and dress the surface of this wheel.
A diamond
68a is mounted on the outer end of a screw 68 screwed into an inclined sliding rod 69 mounted in the head 5, which rod enables the diamond 68a to be adjusted against the surface of the wheel to be grinded G. The axis of the rod sliding 69 made with the axis of the grinding wheel G an angle equal to half of the included angle of
the groove to be made in the cam C. When the articulation 70 located at the lower end of the shaft 71 actuates the sliding rod 69, the diamond travels longitudinally on the surface of the wheel to be grinded G, the shaft 71 being turned in one direction or the other by the wheel 72 and the worm
73 operated by the crank 74.
OPERATION.
The blanks to be cut or the steering cams C to be ground must be approximately cylindrical and one of their ends can be provided, in the usual way, with an axial hole to attack a conical end of the shaft 9 of the tailstock , while the other end is provided with a similar hole to engage a conical end of the tailstock shaft 8; but usually these C direction cams for grinding are provided with rockets which will be used to mount these cams in the directions; in this case, these rockets can be placed and supported in ball bearings 8a, 9a located in tailstock 9 and in tailstock 8, as shown in figure 4.
In addition, the end of the blank, placed in the doll, must be provided with a radial groove C '(fig. 4) in which the pawl 8b mounted on the end of the doll 8 engages so that, when the blank is placed between the doll 8 and the tailstock 9, the doll 8 will make it rotate at the same speed as itself.
The groove C 'and the pawl 8b constitute a good means of turning the blank or cam C, but it is obvious that one can, if desired, use other means to engage the blank or cam C and doll 8.
In Figure 1, the rotating shaft 65 of the milling cutter or grinding wheel in the head 5 is in the middle of its curved path, but, when starting a milling or grinding operation it is necessary to moving this shaft 65 towards one of the ends of the desired curved trajectory, the size of which depends, as explained above, on the design of the cam to be cut or grinded; furthermore, in this position on the curved path, the shaft 65 is either near the tailstock 8 or near the tailstock 9, depending on the direction of the required helical pitch, and below this. same ratio the profile M 'of the mother cam M can be diagonal
- � �
-ment opposite to that shown in Figures 3 and 7 and in this case the action of the rack 48 relative to the pinion 6 will be reversed and the chain 49 supporting the counterweight 44 will be reversed on the pinion-galle 46.
When the cutter G is at the desired end of its curved path, and before starting a milling or grinding operation, the hand switch 22 is placed on the neutral point, and the entire block of the carriage 3 is moved. containing the yes-grinding milling head 5, towards its extreme rear position towards the rear of the machine. While the machine is in this position, a blank or steering cam C is introduced between the headstock 8 and the tailstock 9 while the carriage 3 is retracted, and the pawl 8b is engaged in the groove C 'of the blank or cam C, after which, by moving the
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adjacent mite of this blank or cam C and the tailstock is wedged on the table 2 by means of the wedges lla-llb which can be actuated by means of the lever II. When the steering cam is thus axially aligned, between the tailstock 8 and the tailstock 9 and when it is engaged by the pawl 8b, it may be important to ensure the correspondence between the curved path of a previously formed groove. with the curved path of the milling cutter or grinding wheel G so that the axis of the latter coincides with the position of this axis during the previous milling.
In other words, it may be necessary to turn the direction cam C slightly around its axis, relative to the position (on the curved path) of the milling cutter or grinding wheel G, until the latter s 'aligns exactly with the previously trimmed portion. This is achieved by disengaging the pawl
17a of the crank 17 and. the clutch plate 16 and by rotating the cam C by means of this crank 17 which acts on
the worm 15 meshed in the wheel 18 of the headstock 8, until the helicoid of the steering cam C matches the profile M 'of the mother cam M and with its transverse stroke, independently of the constant or intermittently variable curved stroke of the grinding wheel G with respect to the constant rotation of the steering cam C. If we then manually turn the crank, 54 of the worm 51, the nut 53 will move, from a certain distance, the carriage 3 and the head shaft 4, and consequently the independent rotating milling or grinding head 5 towards the blank or cam C, distance which depends on the depth
of the groove you want to cut in cam C.
The switch 22 is then placed in the forward position, which starts the motor 21 in the forward direction and at its lowest speed and imposes a rotation on the main drive shaft 12, which rotation is transmitted by the universal joint shafts 13-14, to the clutch 16 and by the pawl 17a of
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shaft 8, to impart a slow rotational movement to 1 debauchery or cam C. Simultaneously the main transmission shaft 12 prints via the helical tooth gears 23, the gears 24, 28, 31 and the screw. return 32 of the nut 33 fixed to the slide 34, a slow movement to the mother cam M and while the latter moves to the right (fig. 3) the roller 38 rolling on the cam M moves the slide 39 and the creation
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the milling or grinding head 5 to start its curved path during this stroke the variability or the constancy of the depth of the groove of the cam will depend on the surface of the cam 55 (fig. 2) since the weight 58 which fix the axial position
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