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La présente invention a pour objet un dispositif pouf indiquer, ou pour effectuer et indiquer simultanément', des mouve- ments linéaires- ou angulaires d'un dispositif mobile tel qu'un appareil, contrôlant le déplacement relatif d'un tranchant d'outil et d'un pièce dans une machine-outil, et elle a pour but un dispositif perfectionne pour indiquer automatiquement une distance linéaire ou angulaire exacte entre le dispositif mobile et une ligne de référence, les mesures linéaires étant indiquées,' suivant ce qu'on désire, en unités de longueur métriques ou
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autres, et les mesures angulaires étant indiquées en degrés, minutes et secondes d'arc.
L'élément mobile peut être, par exemple, un dispositif servant à déplacer une pièce, ou un coulisseau porte-outil d'une machi-ne-outil, tel qu'un chariot ou une traverse mobile de tour, ou une tête porte-mandrin de perceuse ou de fraiseuse, qui est mobile transversalement à son axe, ou encore un élément de machine-outil à déplacement angulaire tel qu'un bras de foreuse radiale, ou une table rotative de fraiseuse.
Evidemment, des dispositifs suivant la présente invention peuvent être appliqués simultanément à deux de ces éléments, de manière à donner des indications conjointes de mouvement dans deux sens, par exemple angulairement par rapport à une ligne de référence passant par l'axe d'une colonne de foreuse radiale, et radialement en partant de cet axe.
L'invention prévoit un dispositif pour indiquer, ou pour effectuer et indiquer, des mouvements linéaires ou angulaires d'un dispositif mobile comme ci-dessus et comprenait un élément rotatif, des moyens pour relier cet élément rotatif audit dispositif mobile, de façon que leurs déplacements relatifs soient strictement proportionnels, un train d'engrenages capables de tourner avec ledit élément rotatif, des contacteurs électriques capables de tourner en correspondance avec l'un au moins de ces engrenages. des groupes de contacts électriques fixes disposés chacun dans le trajet de l'un desdits contacteurs.rotatifs, et des séries d'éléments indicateurs susceptibles d'être actionnés électriquement, reliés dans des circuits, chacun avec l'un des groupes de contacts fixes.
L'élément rotatif est de préférence relié à l'une des roues du¯ train d'engrenages par des moyens permettant un ajustement angulaire relatif en vue de régler les éléments indicateurs sur une indication de référence choisie, indépendamment de la position
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effective de l'appareil de mesure mobile. Ainsi, par exemple, on peut effectuer l'ajustement de manière à donner à un outil monté dans la traverse mobile d 'un tour, un réglage tel que le dispo- sitif indicateur soit amené à donner une indication d'urie distance radiale prédéterminée entre le tranchant de l'outil et l'axe de la poupée fixe, et à diminuer l'indication au fur et à mesure que l'outil se déplace vers l'axe.
Evidemment, il est désirable que les contacteurs tournants aient des vitesses relatives proportionnelles à des unités de mesures successives. De préférence, l'élément rotatif est relié du coté primaire à une roue du train d'engrenages qui est capable de tourner relativement lentement. On peut, en outre, associer à la roue la plus rapide, du train d'engrenages des noyons servant à équilibrer les contrecoups, dans le train d'engrenages, vers la roue à laquelle l'élément rotatif est relié du côté primaire, et, lorsque celle-ci est une roue intermédiaire du train, d'autres moyens pour équilibrer le contre-coup peuvent être associés à la roue la plus lente.
Dans ces dispositifs, l'appareil peut être mobile linéairement, l'élément rotatif étant un tambour, et l'appareil et le tambour étant reliés ,1' un à l'autre de façon obligatoire par une bande de matière inextensible enroulée autour d'une partie au moins de la circonférence du tambour. Sans cette disposition, la oiroon.. férence du tambour peut être plus grande que la portée maximum de l'appareil mobile:
En variante, la bande -peut être enroulée autour du tambour et d'au moins une roue folle, de préférence avec des moyens de tension appropriés, la bande étant effectivement sans fin et l'appareil mobile étant relié de façon obligatoire à l'un de ses brins, ou bien les extrémités de la bande étant reliées aux côtés opposés de l'appareil mobile.
Dans une telle disposition, le tambour peut
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porter une rainure hélicoïdale, la bande peut être enroulée d'au moins un tour complet autour du tambour, et le tambour peut se déplacer axialement par sa propre rotation grâce à un dispositif à via et'écrou qui a un pas effectif de marne sens et de même grandeur que la rainure du tambour. De cette, façon, on peut uti- liser'un tambour relativement petit avec un appareil mobile de grande portée, par exemple de l'ordre de 15 mètres.
Avec un appareil mobile linéairement, l'élément rotatif peut, en variante, être un arbre qui pivote proportionnellement au déplacement de l'appareil grâce à un dispositif a crémaillère et pignon, à vis et écrou, ou tout dispositif équivalent convertissant un mouvement linéaire en un mouvement de rotation.
Avec un appareil mobile angulairement, l'élément rotatif peut également être un arbre qui peut tourner, de préférence suivant un mouvement qui est un multiple du mouvement angulaire, grâce à un dispositif à chaîne et roue dentée, à un train d'engrenages ou à un disposi" tif équivalent, ou bien l'élément rotatif peut être un tambour relié pour sa rotation par une bande de matière inextensible fixée au tambour et faisant le tour d'une partie au moins de la circonférence du tambour et d'une partie au moins de la circonférence d'une surface cylindrique de l'appareil à mouvement angulaire.
Un moyen de commande, tel qu'un moteur électrique, peut âtre relié aune roue dentée à rotation relativement rpaide afin d'entraîner l'élément rotatif par l'intermédiaire du train d'engrenages et causer ainsi le déplacement de l'appareil .mobile, ainsi qu'indiquer simultanément l'amplitude du déplacement.
L'invention vise également, à titre d'articles industriels nouveaux, les machines diverses et les machines outils de tous types, tours, perceuses, fraiseuses, etc.. munies d'un dispositif indicateur du type précité.
On décrira., à titre d'exemple, des formes de réalisation
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de l'invention, en se référant aux dessins schématiques annexés,
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,.....- dans lesquels : - la figure 1 représente une forme de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente un détail; - la figure 3 représente plusieurs dispositifs suivant l'invention, appliqués à une machi ne-outil, et - la figure 4 est une vue d'un tableau de commande associé.
Dans la forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, qui est représentée sur la figure 1, le dispositif mobile 1 est un coulisseau muni d'une tête magnétique 2 pour saisir et déplacer une pièce, telle qu'un élément profilé laminé en
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acier, dans une machine-outil, comwe on le décrira plus loin.
L'élément rotatif est un tambour à rainure hélicoïdale 3, auquel sont adaptées deux paires de câbles métalliques 4 et 4' ayant chacun l'une da leurs extrémités 5 dans le brin supérieur ratta- chée à la face inférieure de l'appareil 1, et les câbles 4 passant, chacun, en un point éloigné du tambour 3, autour d'une de deux poulies 6 montées sur un arbre commun 7,
Afin d'assurer une rotation obligatoire du tambour 3 correspondant au déplacement linéaire de l'appareil 1, les autres extrémités des câbles 4 et 4' font plusieurs tours dans la rainure du tambour 3, en sens opposés, et sont fixées au tambour,
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de sorte que pendant que l'une des paires de câbles se déroule de points supérieurs ou inférieure dans une paire quelconque de tours de la rainure,
l'autre paire olenroule en dea points dia métralement opposés de ces tours* On peut monter les poulies 6 de manière à permettre le réglage de la tension deg obler3 4p et si on le désire, on peut prévoir des moyens pour Qontrewbalanoer automatiquement la variation de longueur des oâblec 4 due aux variations de température.
Afin d'assurer le pamIléUsmg des µêtelµµ 4 et 4f à la dîm
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rection de mouvement de l'appareil 1, le tambour à rainure 3 est monté sur un arbre 8 grâce à un axe creux dont une extrémité 9 est lisse et mobile, axialement dans un palier 10 et dont l'autre extrémité 11 est munie d'un pas de vis de même sens et de marne grandeur que celui de la rainure du tambour 3, et s'adapte dans un support 12 formé par un écrou fixe.
L'arbre 8, qui tourne avec le tambour et l'axe creusa est relié, par un embrayage 13, à un arbre 14 d'un engrenage intermé... diaire faisant partie d'un train d'engrenages (non représenté) logé dans un carter 15. Le train d'engrenages comprend une série d'étages qui, deux par deux, ont un arbre commun, et sur chacun des arbres des engrenages extrêmes du train, de même que sur chacun des arbres communs est monté au moins un contacteur rotatif 21-25 coopérant avec une série de contacts fixes 31-35 d'où partent des groupes de conducteurs électriques 36 qui vont chacun à une colonne de lampes électriques d'un tableau indicateur 16.
Le dispositif est destiné à indiquer la mouvement de l'ap" pareil 1 par rapport à une ligne de référence A-A, en indiquant la longueur L entre cette ligne et la face 17 de 1. aimant 2 en unités de mesures appropriées. On a supposé dans les figures annexées que les longueurs étaient évaluées en puces. Ainsi, le contacteur rotatif 23 auquel l'arbre 14 est relié du coté primaire, est agencé -pour tourner de 360 ou d'une fraction appropriée de cet angle chaque fois que le tambour 3 tourne d'une mesure carres... pondant à. un mouvement de l'appareil 1 égal à 30 contimètres exactement,
c'est-à-dire 12 pouces dans le cas des figures Les contacts fixes 33 sont reliés à la colonne centrale 43 du tableau 16, qui compte 12 fenêtres numérotées de 0 à 11, chacune avec une lampe électrique séparée placée derrière, Les arbres du train d'engrenages auxquels sont reliés les contacteurs rotatifs 21 et 22 tournentà des vitesses proportionnelles à celle de l'arbre 13,
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de sorte que, alors que l'allumage des lampes successives dans la colonne 43 indique le déplacement de l'appareil 1 en unités d'une certaine grandeur,
l'allumage de lampes successives dans les co- Ion s 42 et 41 indique respectivement des déplacements en dixiè" mes et en centièmes de cette unité.
De même, l'arbre du train d'engranages auquel sont reliés les contacteurs rotatifs 24 et 25 tourne à des vitesses appropriées pour indiquer le déplacement en unités correspondantes et en dizaines d'unités, par l'allumage de lampes successives dans les colonnes 4,la et 46 du tableau indicateur Donc, dans cette disposi- tion, alors que la colonne 43 a 12 lampes, chacune des colonnes 41, 42. 44 et 45 possède 10 lampes placées derrière des fenêtres numérotées successivement de 0 à 9.
On comprendra que, pour indi- quer les mesures sur l'échelle métrique, toutes les colonnes du tableau indicateur auraient dix lampes, tandis que dans. un tableau servant à indiquer un déplacement en rotation. jusque 360 , il y aurait deux colonnes capables d'indiquer jusqu'à 59 secondes, deux colonnes capables d'indiquer jusqu'à 59 minutes et trois colonnes capables d'indiquer jusqu'à 999 .
Une disposition possible du train d'engrenages dans h carter 15 serait telle que les vitesses des contacteurs rotatifs 21 à 25 soient respectivement 120k. 12k. k, 1/10k. 1/100k. et en pareil cas, chacune des séries de contacts fixas 31à 35 se composerait d'un cercle complet contanant le nombre approprié de segments isolés entre eux, et ceux-ci coopéreraient avec un seul contact rotatif.
Toutefois, afin de réduire au minimum les vitesses des engrenages les plus rapides et des contacts rotatifs assciés, il est préférable de prévoir dans choque interrupteur un certain nombre de contacteurs rotatifs,et disposer les contacts fixes de telle façon qu'ils soient balayés le même nombre de fois par
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tour. un exemple de cette disposition est représenté sur la figure 2, sur laquelle les contacts 21 s'étendent en deux groupes de cinq avec espacements égaux sur des segments opposés de 81 chacun, et sont associés à deux paires de contacts rotatifs 18, 18', 19, 19'. dont chacun est formé d'un seul élément conducteur arqué, qui sous-tend un angle de 81 .
Il existe un intervalle de 90 entre les extrémités avant et arrière de chaque paire de contacts rotatifs qui sont reliés ensemble.
Les contacts rotatifs 18, 18', 19, 19' sont représentés. en dehors des contacts fixes 21, mais de préférence ils s'appli- quent face à face sur.les contacts 21. Le circuit électrique est tel que la lampe 20 située dans le compartiment placé derrière la fenêtre zéro du bas de la colonne 41 du tableau reçoit continuellement le courant d'une source 26 par un conducteur 27 aboutissant au premier contact 21', un conducteur 28 allant de ce contact à la lampe 20, et un conducteur commun 29 (qui peut être le cadre de la colonne 41) qui revient à la source do courant 26.
Chacune des neuf autres lampas 30 est reliée par un côté au conducteur commun 29 et par l'autre côtéà l'un des neuf conducteurs 36 qui partent respectivement des neuf autres segment- de contact fixes 21, Ainsi, chacune des lampes 30 ne peut recevoie le courant de la source d'alimentation 26 que par la conductour 27, le premier segment 21'. une portion de l'un des contacts rotatifs 18 ou 19, l'un des conducteurs 36 et le conducteur commun 29.
Comme on le voit, les contacts rotatifs 18, 18' sont hors circuit. Les contacts rotatifs 19, 19' cooptent respectivement avec le premier segment 21' et le deuxième segment 21". de sorte que la lampe 20 et la lampe 30 située immédistoment au-dessuns s'allument pour donner l'indication correspondant à 0,25 mm dans la colonne 41.
Au fur et à mesure que les contacts rotatifs tournent dans le sens de la flèche B, les contacts 19 et 19' coopèrent
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successivement avec les segments 21, cb sorte qu'il s'allume davantage de lampes 30 jusqu'à celle du haut, et qu'à ce moment le contaeteur 19 se désolidarise du segment 21', toute la colonne de lampes 30 s'éteignant jusqu'à ce que le contact 18' s'applique sur le segment 21' et que la lampe 30 située immédiatement audessus de la lampe 20 s'allume à nouveau Par suite de cette disposition, dans laquelle toute paire opposée de contacts rotatifs est effectivement en circuit, il suffit que leur vitesse soit le quart de ce qu'elle serait si les contacts¯fixes 21 s'étendaient sur un cercle complet et s'il n'y avait qu'un seul contact rotatif.
Dans la disposition décrite à propos de la figure 1, les dix contacts fixes de chacune des séries 21 et 22, et les contacts rotatifs des éléments 31 et 32 sont cons l'indique la figure 2.
Les groupes de douze et de dix contacts fixes 23 et 24 soustan- dent chacun, conjointement, un angle de 1800, et les segments de numéro zéro et de numéros pairs sont sur une face d'un disque, tandis que les segments de numéros impairs sont sur l'autre face. ces faces coopérant avec deux paires de oontaots rotatifs reliés en croix.
Etant donné que la machine dans laquelle le dispositif est incorporé nécessite un déplacement maximum de 15 mètres, soit 50 pieds, de l'appareil 1, il n'y a que cinq segments de contact fixes dans la série 25, et seuls les cinq premières lampes de la colonne 45 sont reliées en: circuit, les segmenta fixes étant balayés une fois en un demi-tour par l'un des deux contacts rotatifs.
Cette disposition a pour résultat que le contacteur rotatif 33 tourne une fois pour un mouvement de 60 cm. soit 2pieds, do l'appareil 1, et que les vitesses des contacteurs sont dans les rapports 60k, 6k, k, 1.10k et 1/50 k au lieu 120k, 12k. k, 1/10, et 1/100k comme indiqué plus haut,
A l'arbre 37 du contacteur rotatif 21 est relié un moteur électrique 38 dont l'arbre moteur est relié à l'arbre 37 par un
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accouplement à torsion 40.
Le moteur 38 agit, par l'intermédiaire des trains d'engrenages, pour commander les arbres 14 et 8, et, par suite, le tambour 3, en déplaçant les câbles 4, 4' et en déplaçant l'appareil 1, tandis que, simultanément, le système électrique alluma des lampes appropriées dans le tableau 16 pour indiquer la longueur exacte L du déplacement. Quand le déplacement désiré, indiqué sur le panneau, est atteint, et lorsqu'on arrête le moteur 38, l'accouplement à torsion 40 agit sur les arbres 37 et 14 et, comme l'action de l'accouplement 40 est la mme à chaque arrêt, les positions relatives des arbres 37 et 14 et de l'arbre intermédiaire se maintiennent constantes, ce qui assure l'exactitude de l'indication des petites unités de déplacement.
Puisque le déplacement maximum du contacteur 35 est de 180 C, on peut appliquer, entre lui et une butée fixe, un ressort de torsion pour s'opposer à un contre-coup possible à cette extré- mité du train d'engrenages. Lorsqu'on utilise le dispositif pour indiquer des déplacements précis, par exemple de l'ordre de 0,025 cm soit en millièmes de pouce, les autres unités étant encore relativement précises, l'arbre 8 de l'élément rotatif peut être relié à l'arbre du train d'engrenages qui a la plus petite vitesse, de sorte qu'un seul moyen agit, pour s'opposer au contrecoup dans tout le train.
Dans le cas où l'appareil mobile 1 peut être déplacé ma- , @ nuellement ou par d'autres moyens mécaniques, le moteur 38, avoo pu sans l'accouplement à torsion 40, peut être remplacé par d'au- tres moyens appropriés à action unidirectionnelle pour s'opposer au contre-coup,par exemple un frein à friction ou un frein à air.
Le dispositif décrit ci-dessus a été installé expérimenta- lement dans 'une machine servant à percer des poutres d'acier et, à titre d'illustration, on décrira, en se référant aux figures 3 et 4, un mode de combinaison de plusieurs dispositifs suivant
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l'invention dans un seul outil, avec la machine et son tableau de commande.
La perceuse représentée sur la figure 3 comprend une table creuse 46, à l'intérieur de laquelle est logée une tête de perçage 47 comprenant un mécanisme pour actionner un mandrin de perçage horizontal 48, et sur laquelle sont montés des moteurs électriques 56 et 51 pour faire avancer un forêt, placé dans le mandrin 48 et l'appliquer sur lièce, ainsi que le faire tourner lors du perçage. 1¯.1 tête 47 est aussi mobile verticalement grâce à un autre moteur (non représenté).
Dans des glissières 52 du dessus de la table 46 est monté un bâti 53 qui porte une'tête de pe,rçage 54, comprenant un mécanisme pour actionner un mandrin vertical 55, et portant des moteurs électriques 56 et 57 pour faire avancer un forêt, placé dans le mandrin, et l'appliquer sur la pièce, ainsi que faire tourner le mandrin pendant l'opération de perçage. Le bâti 53 est mobile horizontalement grâce à un moteur électrique 58 qui agit par l'intermédiaire d'un mécanisme à vis sans fin 59 sur un dispositif à vis et à écrou (non représenté).
A la tête de perçage 47 et au bâti sont fixées des crémaillères 60 et 61 (représentées plus grossières qu'elles ne le sont réellement), qui coopèrent avec des pignons 62 et 63 qui servent d'élément- rotatifs dans les ensembles à contacteur 64 et 65 de deux jeux'de dispositifs indicateurs suivant l'invention.
Le mécanisme de perçage décrit ci-dessus est associé à un long transporteur à rouleaux-pour les poutres à percer, et on voit sur la figure 3 un rouleau 66 monté dans un châssis qui comprend une paire de poutres en U, 67 et 68 A la poutre en U 68 est fixée une équerre 69, dont la surface verticale intérieure 70 et la surface horizontale 71 servent de plans de référence,, respactivement pour déplacer le mandrin de perçage vertical 55 dans le sens de la flèche 0 et pour déplacer le mandrin de perçage horizon*
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tal 48 dans le sens de la flocbo D,
m les déplacements étant indiqués respectivement grâce au dispositif à conducteur 65 et 64,
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Etant donné que le déplaceront E'è'd!1:a{Il, dans un cas ou dans l'autre, est 'de l'ordre dé 30 ee*9 soit de 12 pouces les appareils 64 et 65 n'ont que 3 jeux de 1).;.1t.>.C ts l)h2}f.m.
La machine est encore rrllJ lÍ.:';,> ccm:z3 on le voit* d'une pince 72 qui peut être actionnée par un cylindre pneumatique 73 monté grâce à un support 74 sur la poutre en U 67, la pinc3 étant mobile
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dans le sens de la flèche Il pour fixer les poutres à sectien en L dans l'équerre 69 et les libérer suivant les besoins.
Un dispositif, comme décrit à propos de ',le figure 1, est monté dans un prolongement des poutres en U, 67 et 68, l'appareil 1 coulissant sur la surface supérieure de ce prolongement, et le tambour 3 étant monté de manière à placer le brin supérieur des câbles 4 et 4' au niveau approprié par rapport à cette surface. la figure 5 montre l'arbre 8 de l'appareil, relié par l'accouplement 13 au carter 15 sur lequel est montée une sériée cinq sys- ternes à contacteur, l'arbre 37 étant relié, dans cette disposition,
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à l'arbre à plus grande vitesse du carter* râoo un néoü.nia#a à vis sans fin 75.
L'arbre 37 est commandé a'tern,tirht:: par doux moteurs électriques (non représentés), l'un qui fuit tourner l'arbre 37 à vitesse modérée pour les dÓplacnm0nt\ ipjj, lantn do la pièc3. et l'autre qui commande l'arbre 7 liar l'intermédiaire d'un méoaw nisme démultiplicàteur, de praf6J:tIDc'J à vitesse variable et ruéglable à l'avance, en vue de l'a jus tenant plut;! précis du déplacement longitudinal de la pièce.
La machine décrite à propos à 1 r; out :(;.!.>:1oeuvrée depuis un pupitre dont on voit le c3 ;:;s 7 nus le. fisure 4 en même temps qu'un panneau indicateur 77 qui, dilllS la pratiqua, est disposé à peu près verticalement .)11 partant da ',rrro fJt1 dessus
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du pupitre. Le panneau 77 porte deux tableaux indicateurs 78 et 79 comprenant chacun trois colonnes de dix lampes reliées aux dispositifs à contact 64 et 65 respectifment. Le panneau porte aussi deux tableaux indicateurs 80 et 81, tels que décrits à propos de la figure 1, et dont chacun comprend 5 colonnes de lampes, la colonne du milieu comptant douze lanpes, la colonra de gauche cinq lampes effectives et les autres colonnes comptant dix lampes chacune.
Ainsi, le panneau est capable de fournir des indications de déplacements d'une pièce le long du transporteur allant jusqu'à 15 mètres, c'est-à-dire 50 pieds, et des déplacements des mandrins de,perçage 48 et 55 allant jus qu'à 25 cm, c'est à-dire 10 pouces, par- rapport aux surfaces 70 et 71 de l'équerre 69, avec une indication maximum de 0,25 cm, soit 1/100 de pouce, dans chaque' cas, ce qui est suffisamment précis pour une machine du genre décrit. Chacun des tableaux 80 et 81 possède aussi une autre lampe, placée derrière une fenêtre 8,2, qui s'alluma quand on actionne le cylindre pneumatique pour fixer la pièce au moyen de la pince 72.
Le fait de prévoir les tableaux en double, 80 et 81, facilite le contrôle, les mandrins de perçage 48 et 55 étant dans le même plan vertical transversal, qui sert de référence pour les déplacements de l'appareil 1. Ainsi, le tableau 80 sert à indiquer la position en longueur de la pièce, tandis que le tabler 78 sert à indiquer l'ajustement vertical du mandrin 46 à un repèro désiré, par rapport à la surface 71, le tableau 81 servant de son côté à indiquer la position en longueur, tandis que le tableau 79 sert à indiquer l'ajustement horizontal du mandrin 55 à un repère désiré par rapport à la surface 70. Dans une variante, un seul tableau indicateur, actionné par le tambour 3, peut être utilisé et être situé pour plus de commodité entre les tableaux 76 et 79.
Le dessus 76 du pupitre est muni d'un jeu de trois boutons poussoirs 83 (mise en marche, arrêt, renversement), pour commander
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la marche de l'arbre 37, et de deux boutons poussoirs pour choisir le moteur qui commande cet arbre, à vitesse modérée ou lente.
Il y a aussi un jeu d3 quatre boutons poussoirs 85 (mise en marche, pouces,, renversement et arrêt) pour commander le moteur 55 de façon qu'il effectue des ajustements horizontaux du mandrin 53 suivant les indications du tableau 79 et un jeu semblable de
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boutons poussoirs 56 pour cCt11!!lanqer le moteur équivalent (non représenté) servant à effectuer des ajustements verticaux du mandrin 48 indiqués sur le tableau 76, Le cylindre pneumatique 73 est
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actionné automatiquement par des soupapes à commande électranaané" tique, associées aux moteurs 50 et 51 qui peuvent être actionnés par trois boutons poussoirs 87 (mise en marche, arrêta renversement) et qui provoquent automatiquement l'avance,
l'action de perçage et le retrait d'un foret dans le mandrin 48, ces soupapes pouvant
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aussi être associées aux moteurs zei et 67, qui pouvant 6tre ac- tionnés par boutons poussoirs 88, et qui actionnent de façon si-
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milaire un foret dans le mandrin 00. Il y a aussi us jeu de quatre boutons poussoirs (mise en marche, ponces, renversement et arrt) pour commander le ou les moteurs aotionnant le trans- porteur d'avance.
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Evidemment, l'invention est applicables d'autres formes do machines-outils, 'r,x exemple, dans un tour, l'un ou l'autre du chariot et(cb la traverse ! '-ile, ou les daux peuvent ';tra reliés à un tambour relativement grand (qui conlîttue leel6rnant rotatif du dispositif indicateur) grâce à une bande dtirîor flexible fixée à la circonférence du tambour, qui est plun 8,rrl1df cll;JH Iflt portée maximum du chariot ou du ooulîaeeau, do Bortl1 qu'3 la banc' a ast toujours enroulée de moins d'un tour cornet autour çh tambour.
On peut prévoir des moyens pour faire toumor In tl11houl" ,10 maïlià'-' re à enrouler la bande autour de lui au fur et k rW1nlU'y ÇiUQ le chariot ou coulisseau se déplace vers lui. Une tQll diapoeition
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est avantageuse lorsque le chariot ou le coulisse au peut être déplacé lentement, soit manuellement,soit par des moyess mécani- ques, et peut être associée à un appareil indicateur similaire à celui décrit à propos de la figure 1, mais conçu pour indiquer des dimensions en unités plus petites, par exemple en millièmes de pouce ou-équivalents, et en multiples jusqu'à 50 pouces par exemple, ou équivalent. On peut utiliser une disposition similaire pour assurer l'indication de mouvements angulaires, par exemple du bras d'une foreuse radiale.
Pour éviter un contact de frottement à grands vitesse entre les contacteurs et leurs contacts, et par suite des sautes dans le circuit électrique; les contacteurs des arbres rapides du train d'engrenages peuvent être montés sur pivots et sollicités par des ressorts de façon telle que, sous l'influence de la force centrifuge, ils s'éloignent automatiquement des contacts fixes au fur et à mesure que la vitesse de rotation de l'arbre sur le- quel ils sont montés augmente. Lorsque la rotation du tambour de commande ralentit, au fur et à mesure que le déplacement de l'ap- pareil mobile approche de la mesure voulue, les contacteurs recom- mencent à coopérer avec leurs contacts.
Si on le désire, les circuits électriques du tableau indi- cateur peuvent .être conçus pour actionner des appareils de eau- mande automatique de l'appareil mobile, en supplément ou en rempla- cement de-1 'indication visuelle fournis par ce tableau, par exemple dans une succession déterminée pour un travail à répétition, ou sous la commande de cartes perforées pour les opérations sans répétitions.
Une telle commande automatique peut aussi, si l'on veut, être assurée' par une bande perforée ou des ensembles de signaux enregistrés sur un ruban magnétique, pour un travail à répétition ou non.
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Pour indiquer un déplacement angulaire d'un appareil mobile tel qu'une table de travail d'une fraiseuse, un anneau denté.. peut être monté de manière à tourner avec cet appareil, et coopérer avec un autre engrenage qui constitue l'élément rotatif du dispositif indicateur, par exemple comme on l'a décrit à propos des contacteurs 64 et 65 représentés sur la figure 3.
Les engrenages du train d'engrenages ont des rapports tels que toute inexactitude mécanique de leurs dents soit annulée une fois par tout , autrement dit qu'il ne puisse pas y avoir de dent en avance.
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The object of the present invention is a device for indicating, or for simultaneously carrying out and indicating, linear- or angular movements of a mobile device such as an apparatus, controlling the relative movement of a tool cutting edge and of a part in a machine tool, and its object is an improved device for automatically indicating an exact linear or angular distance between the mobile device and a reference line, the linear measurements being indicated, as desired. , in metric length units or
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others, and angular measurements being given in degrees, minutes and seconds of arc.
The movable element can be, for example, a device for moving a workpiece, or a tool-holder slide of a tool-machine, such as a carriage or a movable lathe cross member, or a head holder. drill chuck or milling machine, which is movable transversely to its axis, or an angular displacement machine tool element such as a radial drill arm, or a milling machine rotary table.
Obviously, devices according to the present invention can be applied simultaneously to two of these elements, so as to give joint indications of movement in two directions, for example angularly with respect to a reference line passing through the axis of a column. radial drill, and radially starting from this axis.
The invention provides a device for indicating, or for performing and indicating, linear or angular movements of a mobile device as above and comprising a rotating element, means for connecting this rotating element to said mobile device, so that their relative displacements are strictly proportional, a train of gears capable of rotating with said rotating element, electrical contactors capable of rotating in correspondence with at least one of these gears. groups of fixed electrical contacts each arranged in the path of one of said contacteurs.rotatifs, and series of indicator elements capable of being actuated electrically, connected in circuits, each with one of the groups of fixed contacts.
The rotating element is preferably connected to one of the gears of the gear train by means allowing relative angular adjustment to set the indicator elements to a chosen reference indication, regardless of position.
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effective value of the mobile measuring device. Thus, for example, the adjustment can be made so as to give a tool mounted in the movable cross member of a lathe an adjustment such that the indicating device is caused to give an indication of a predetermined radial distance between. the cutting edge of the tool and the headstock axis, and to decrease the indication as the tool moves towards the axis.
Obviously, it is desirable that rotary contactors have relative speeds proportional to successive units of measurement. Preferably, the rotating element is connected on the primary side to a wheel of the gear train which is capable of rotating relatively slowly. We can, moreover, associate with the fastest wheel, of the gear train of the cores serving to balance the backlashes, in the gear train, towards the wheel to which the rotating element is connected on the primary side, and , when this is an intermediate wheel of the train, other means for balancing the feedback can be associated with the slowest wheel.
In these devices, the apparatus may be linearly movable, the rotating element being a drum, and the apparatus and the drum being obligatorily connected to one another by a strip of inextensible material wound around it. at least part of the circumference of the drum. Without this arrangement, the oiroon .. ference of the drum may be greater than the maximum range of the mobile device:
As a variant, the strip can be wound around the drum and at least one idler wheel, preferably with suitable tensioning means, the strip being effectively endless and the mobile device being obligatorily connected to one. of its strands, or the ends of the strip being connected to opposite sides of the mobile device.
In such an arrangement, the drum can
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bear a helical groove, the strip can be wound at least one full turn around the drum, and the drum can move axially by its own rotation through a via and nut device which has an effective pitch of sense and the same size as the groove of the drum. In this way, a relatively small drum can be used with a mobile apparatus of great reach, for example of the order of 15 meters.
With a linearly movable apparatus, the rotary member may alternatively be a shaft which rotates in proportion to the movement of the apparatus by means of a rack and pinion, screw and nut device, or any equivalent device converting linear motion into a rotational movement.
With an angularly movable apparatus, the rotating member may also be a shaft which can rotate, preferably in a movement which is a multiple of the angular movement, by means of a chain and toothed device, a gear train or a gear train. an equivalent device, or the rotating element may be a drum connected for rotation by a strip of inextensible material fixed to the drum and going around at least part of the circumference of the drum and part of the drum. less than the circumference of a cylindrical surface of the angular movement apparatus.
Control means, such as an electric motor, may be connected to a relatively fast rotating toothed wheel to drive the rotating member through the gear train and thereby cause the moving apparatus to move. , as well as simultaneously indicate the amplitude of the displacement.
The invention also relates, as new industrial articles, to various machines and machine tools of all types, lathes, drills, milling machines, etc. provided with an indicating device of the aforementioned type.
By way of example, embodiments will be described.
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of the invention, with reference to the accompanying schematic drawings,
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, .....- in which: - Figure 1 shows an embodiment of the invention; - Figure 2 shows a detail; - Figure 3 shows several devices according to the invention, applied to a machine tool, and - Figure 4 is a view of an associated control panel.
In the embodiment of the device according to the invention, which is represented in FIG. 1, the mobile device 1 is a slide provided with a magnetic head 2 for gripping and moving a part, such as a profiled element rolled in
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steel, in a machine tool, as will be described later.
The rotating element is a helical groove drum 3, to which are fitted two pairs of metal cables 4 and 4 'each having one of their ends 5 in the upper strand attached to the underside of the apparatus 1, and the cables 4 each passing at a point remote from the drum 3, around one of two pulleys 6 mounted on a common shaft 7,
In order to ensure a compulsory rotation of the drum 3 corresponding to the linear displacement of the device 1, the other ends of the cables 4 and 4 'make several turns in the groove of the drum 3, in opposite directions, and are fixed to the drum,
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so that while one of the pairs of cables unwinds from upper or lower points in any pair of turns of the groove,
the other pair is wound in dia metrally opposite points of these turns * The pulleys 6 can be mounted so as to allow the adjustment of the tension deg obler3 4p and if desired, means can be provided for automatically balancing the variation of length of cables 4 due to temperature variations.
To ensure the pamIléUsmg of µêtelµµ 4 and 4f at the tithe
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rection of movement of the apparatus 1, the grooved drum 3 is mounted on a shaft 8 by means of a hollow shaft, one end 9 of which is smooth and movable, axially in a bearing 10 and the other end 11 of which is provided with a thread of the same direction and size marl as that of the groove of the drum 3, and fits into a support 12 formed by a fixed nut.
The shaft 8, which rotates with the drum and the hollow axis is connected, by a clutch 13, to a shaft 14 of an intermediate gear ... part of a gear train (not shown) housed in a housing 15. The gear train comprises a series of stages which, two by two, have a common shaft, and on each of the shafts of the extreme gears of the train, as well as on each of the common shafts is mounted at least a rotary contactor 21-25 cooperating with a series of fixed contacts 31-35 from which groups of electric conductors 36 start, each going to a column of electric lamps of an indicator board 16.
The device is intended to indicate the movement of the same device 1 with respect to a reference line AA, by indicating the length L between this line and the face 17 of magnet 2 in appropriate units of measurement. in the accompanying figures that the lengths were evaluated in chips. Thus, the rotary switch 23 to which the shaft 14 is connected on the primary side, is arranged to rotate by 360 or an appropriate fraction of this angle each time the drum 3 rotates by one square measure ... resulting in a movement of the device 1 equal to exactly 30 contimeters,
i.e. 12 inches in the case of the figures The fixed contacts 33 are connected to the central column 43 of table 16, which has 12 windows numbered 0 to 11, each with a separate electric lamp placed behind, The trees of the gear train to which the rotary contactors 21 and 22 are connected rotate at speeds proportional to that of the shaft 13,
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so that, while the lighting of successive lamps in column 43 indicates the displacement of the apparatus 1 in units of a certain magnitude,
the lighting of successive lamps in cells 42 and 41 respectively indicates displacements in tenths and hundredths of this unit.
Likewise, the shaft of the gear train to which the rotary contactors 24 and 25 are connected rotates at appropriate speeds to indicate the displacement in corresponding units and in tens of units, by the lighting of successive lamps in columns 4 , 1a and 46 of the indicator board Therefore, in this arrangement, while column 43 has 12 lamps, each of columns 41, 42, 44 and 45 has 10 lamps placed behind windows numbered successively from 0 to 9.
It will be understood that, in order to indicate the measurements on the metric scale, all the columns of the scoreboard would have ten lamps, while in. a table used to indicate a rotational displacement. up to 360, there would be two columns capable of indicating up to 59 seconds, two columns capable of indicating up to 59 minutes, and three columns capable of indicating up to 999.
A possible arrangement of the gear train in the housing 15 would be such that the speeds of the rotary contactors 21 to 25 are respectively 120k. 12k. k, 1 / 10k. 1 / 100k. and in such a case, each of the series of fixed contacts 31 to 35 would consist of a complete circle containing the appropriate number of segments isolated from each other, and these would cooperate with a single rotary contact.
However, in order to reduce to a minimum the speeds of the fastest gears and of the assembled rotary contacts, it is preferable to provide in each switch a certain number of rotary contactors, and to arrange the fixed contacts in such a way that they are swept the same. number of times per
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tower. an example of this arrangement is shown in Figure 2, on which the contacts 21 extend in two groups of five with equal spacings on opposite segments of 81 each, and are associated with two pairs of rotary contacts 18, 18 ', 19, 19 '. each of which is formed from a single arcuate conductive element, which subtends an angle of 81.
There is a gap of 90 between the front and rear ends of each pair of rotary contacts which are connected together.
The rotary contacts 18, 18 ', 19, 19' are shown. outside the fixed contacts 21, but preferably they are applied face to face on the contacts 21. The electrical circuit is such that the lamp 20 located in the compartment placed behind the zero window at the bottom of the column 41 of the table continuously receives current from a source 26 through a conductor 27 terminating at the first contact 21 ', a conductor 28 going from this contact to the lamp 20, and a common conductor 29 (which may be the frame of the column 41) which returns to current source 26.
Each of the nine other lamps 30 is connected by one side to the common conductor 29 and by the other side to one of the nine conductors 36 which respectively start from the other nine fixed contact segments 21, Thus, each of the lamps 30 cannot receive the current from the power source 26 as through the conductour 27, the first segment 21 '. a portion of one of the rotary contacts 18 or 19, one of the conductors 36 and the common conductor 29.
As can be seen, the rotary contacts 18, 18 'are switched off. The rotary contacts 19, 19 'co-opt respectively with the first segment 21' and the second segment 21 "so that the lamp 20 and the lamp 30 located immediately above light up to give the indication corresponding to 0.25 mm in column 41.
As the rotary contacts rotate in the direction of arrow B, the contacts 19 and 19 'cooperate
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successively with segments 21, cb so that more lamps 30 are lit up to the top one, and that at this moment the switch 19 is detached from the segment 21 ', the whole column of lamps 30 going out until contact 18 'is applied to segment 21' and lamp 30 immediately above lamp 20 lights up again As a result of this arrangement, in which any opposing pair of rotating contacts is effectively in circuit, it suffices that their speed be a quarter of what it would be if the fixed contacts 21 extended over a complete circle and if there were only one rotary contact.
In the arrangement described in connection with figure 1, the ten fixed contacts of each of the series 21 and 22, and the rotary contacts of the elements 31 and 32 are cons indicated in figure 2.
The groups of twelve and ten fixed contacts 23 and 24 each subtend, jointly, an angle of 1800, and the segments of number zero and even numbers are on one face of a disc, while the segments of odd number are on the other side. these faces cooperating with two pairs of rotating oontaots connected in a cross.
Since the machine in which the device is incorporated requires a maximum displacement of 15 meters, or 50 feet, from the device 1, there are only five fixed contact segments in the 25 series, and only the first five lamps of column 45 are connected in: circuit, the fixed segments being scanned once in half a turn by one of the two rotary contacts.
This arrangement results in the rotary switch 33 rotating once for a movement of 60 cm. that is to say 2 feet, of the device 1, and that the speeds of the contactors are in the ratios 60k, 6k, k, 1.10k and 1/50 k instead of 120k, 12k. k, 1/10, and 1 / 100k as indicated above,
To the shaft 37 of the rotary switch 21 is connected an electric motor 38, the motor shaft of which is connected to the shaft 37 by a
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torsion coupling 40.
The motor 38 acts, via the gear trains, to control the shafts 14 and 8, and hence the drum 3, by moving the cables 4, 4 'and by moving the apparatus 1, while , simultaneously, the electrical system lit appropriate lamps in table 16 to indicate the exact length L of the displacement. When the desired displacement, indicated on the panel, is reached, and when the motor 38 is stopped, the torsion coupling 40 acts on the shafts 37 and 14 and, since the action of the coupling 40 is the same as each stop the relative positions of shafts 37 and 14 and of the intermediate shaft are kept constant, which ensures the accuracy of the indication of the small displacement units.
Since the maximum displacement of the contactor 35 is 180 ° C., a torsion spring can be applied between it and a fixed stopper to oppose a possible backlash at this end of the gear train. When the device is used to indicate precise displacements, for example of the order of 0.025 cm or in thousandths of an inch, the other units being still relatively precise, the shaft 8 of the rotary member can be connected to the shaft of the gear train which has the lowest speed, so that only one means acts, to oppose the backlash throughout the train.
In the event that the mobile apparatus 1 can be moved manually or by other mechanical means, the motor 38, without the torsion coupling 40, can be replaced by other suitable means. with unidirectional action to oppose the kickback, for example a friction brake or an air brake.
The device described above has been experimentally installed in a machine for drilling steel beams and, by way of illustration, with reference to Figures 3 and 4, a mode of combining several. following devices
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the invention in a single tool, with the machine and its control panel.
The drill shown in Figure 3 comprises a hollow table 46, inside which is housed a drilling head 47 comprising a mechanism for actuating a horizontal drill chuck 48, and on which are mounted electric motors 56 and 51 for advance a forest, placed in the mandrel 48 and apply it to the piece, as well as rotate it during drilling. 1¯.1 head 47 is also vertically mobile thanks to another motor (not shown).
In slides 52 from the top of the table 46 is mounted a frame 53 which carries a drill head 54, comprising a mechanism for actuating a vertical mandrel 55, and carrying electric motors 56 and 57 to advance a forest, placed in the chuck, and apply it to the workpiece, as well as rotate the chuck during the drilling operation. The frame 53 is movable horizontally thanks to an electric motor 58 which acts by means of a worm mechanism 59 on a screw and nut device (not shown).
Attached to the drill head 47 and the frame are racks 60 and 61 (shown coarser than they actually are), which cooperate with pinions 62 and 63 which serve as a rotating element in the contactor assemblies 64. and 65 of two sets of indicating devices according to the invention.
The drilling mechanism described above is associated with a long roller conveyor - for the beams to be drilled, and in Figure 3 a roller 66 is seen mounted in a frame which includes a pair of U-beams, 67 and 68 A the U-beam 68 is fixed a bracket 69, the inner vertical surface of which 70 and the horizontal surface 71 serve as reference planes, respectively for moving the vertical drill chuck 55 in the direction of arrow 0 and for moving the chuck horizon drilling *
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tal 48 in the direction of flocbo D,
m the displacements being indicated respectively by the driver device 65 and 64,
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Since it will move E'è'd! 1: a {It, in one case or the other, is of the order of 30 ee * 9, i.e. 12 inches, devices 64 and 65 have only 3 sets of 1).;. 1t.>. C ts l) h2} fm
The machine is still rrllJ lÍ.: ';,> ccm: z3 it can be seen * of a clamp 72 which can be actuated by a pneumatic cylinder 73 mounted thanks to a support 74 on the U-beam 67, the pinc3 being mobile
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in the direction of arrow II to fix the L-shaped beams in the angle 69 and release them as needed.
A device, as described in connection with ', Figure 1, is mounted in an extension of the U-beams, 67 and 68, the apparatus 1 sliding on the upper surface of this extension, and the drum 3 being mounted so as to place the upper strand of cables 4 and 4 'at the appropriate level in relation to this surface. FIG. 5 shows the shaft 8 of the apparatus, connected by the coupling 13 to the housing 15 on which is mounted a series of five contactor systems, the shaft 37 being connected, in this arrangement,
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to the shaft at the highest speed of the casing * râoo a neoü.nia # a worm 75.
Shaft 37 is driven a'tern, tirht :: by soft electric motors (not shown), one leaking spinning shaft 37 at moderate speed to move them around. and the other which controls the shaft 7 through the intermediary of a gearbox mechanism, praf6J: tIDc'J at variable speed and adjustable in advance, with a view to a jus holding more ;! precise longitudinal movement of the part.
The machine described by the way at 1 r; out: (;.!.>: 1worked from a desk whose c3 can be seen;:; s 7 naked on. fisure 4 at the same time as an indicator panel 77 which, dilllS practiced it, is arranged approximately vertically. ) 11 starting from ', rrro fJt1 above
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of the desk. The panel 77 carries two indicator boards 78 and 79 each comprising three columns of ten lamps connected to the contact devices 64 and 65 respectively. The panel also bears two indicator boards 80 and 81, as described in connection with figure 1, and each of which comprises 5 columns of lamps, the middle column having twelve lanpes, the left colonra five effective lamps and the other columns having ten lamps each.
Thus, the panel is able to provide indications of movements of a part along the conveyor of up to 15 meters, that is to say 50 feet, and of movements of the mandrels of, drilling 48 and 55 going up to than 25 cm, that is to say 10 inches, from the surfaces 70 and 71 of the square 69, with a maximum indication of 0.25 cm, or 1/100 of an inch, in each case , which is sufficiently precise for a machine of the type described. Each of the tables 80 and 81 also has another lamp, placed behind a window 8,2, which comes on when the pneumatic cylinder is actuated to fix the part by means of the clamp 72.
The fact of providing the double tables, 80 and 81, facilitates the control, the drill chucks 48 and 55 being in the same transverse vertical plane, which serves as a reference for the movements of the apparatus 1. Thus, the table 80 is used to indicate the position in length of the part, while the table 78 is used to indicate the vertical adjustment of the mandrel 46 to a desired reference, with respect to the surface 71, the table 81 serving in turn to indicate the position in length, while table 79 serves to indicate the horizontal adjustment of mandrel 55 to a desired mark relative to surface 70. Alternatively, a single indicator board, actuated by drum 3, can be used and located to more convenience between tables 76 and 79.
The top 76 of the console is equipped with a set of three push buttons 83 (start, stop, reverse), to control
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the running of the shaft 37, and two push buttons for choosing the motor which controls this shaft, at moderate or slow speed.
There is also a set of four push buttons 85 (start, inch, reverse, and stop) to control motor 55 to make horizontal adjustments of chuck 53 as shown in Table 79 and a similar set. of
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push buttons 56 for cCt11 !! start the equivalent motor (not shown) used to make vertical adjustments of the chuck 48 shown in table 76, The pneumatic cylinder 73 is
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automatically actuated by electronically controlled valves, associated with motors 50 and 51 which can be actuated by three pushbuttons 87 (start, stop reversal) and which automatically cause the advance,
the action of drilling and the withdrawal of a drill in the chuck 48, these valves being able to
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also be associated with the zei and 67 motors, which can be actuated by pushbuttons 88, and which actuate so-
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Mill a drill in the mandrel 00. There is also a set of four pushbuttons (start, pumice, reverse and stop) to control the motor (s) driving the forwarding conveyor.
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Obviously, the invention is applicable to other forms of machine tools, 'r, x example, in a lathe, either of the carriage and (cb the crossbar!' -Ile, or the daux can ' ; tra connected to a relatively large drum (which conlîttue the rotating element of the indicating device) by means of a flexible strip of puller fixed to the circumference of the drum, which is greater than 8, rrl1df cll; JH Iflt maximum reach of the trolley or of the roller, do Bortl1 that the bench has always been wound by less than one horn turn around the drum.
Means can be provided for causing the strip to wrap around it as the carriage or slide moves towards it.
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is advantageous when the carriage or the slide can be moved slowly, either manually or by mechanical means, and can be combined with an indicating device similar to that described in connection with figure 1, but designed to indicate dimensions in smaller units, for example thousandths of an inch or equivalent, and in multiples of up to 50 inches, for example, or equivalent. A similar arrangement can be used to provide indication of angular movements, for example of the arm of a radial drill.
To avoid high speed frictional contact between the contactors and their contacts, and as a result jumps in the electrical circuit; the contactors of the high speed shafts of the gear train can be mounted on pivots and biased by springs in such a way that, under the influence of centrifugal force, they automatically move away from the fixed contacts as the speed increases. of rotation of the shaft on which they are mounted increases. When the rotation of the control drum slows down, as the movement of the mobile device approaches the desired measure, the contactors again begin to cooperate with their contacts.
If desired, the electrical circuits of the indicator board can be designed to operate automatic watering devices of the mobile device, in addition to or in lieu of the visual indication provided by this panel. for example in a given succession for repetitive work, or under the control of punched cards for operations without repetitions.
Such automatic control can also, if desired, be provided by a perforated tape or sets of signals recorded on a magnetic tape, for repeat work or not.
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To indicate an angular displacement of a mobile device such as a work table of a milling machine, a toothed ring ... can be mounted so as to rotate with this device, and cooperate with another gear which constitutes the rotating element. of the indicating device, for example as has been described with regard to the contactors 64 and 65 shown in FIG. 3.
The gears of the gear train have such ratios that any mechanical inaccuracy of their teeth is canceled once at all, that is, there cannot be any tooth ahead.