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L'invention est relative à un dispositif de commande réglable à l'avance, pour arrêter le mouvement d'un organe de machine, actionné par moteur,dans une position voulue, cet orga- ne faisant partie, par exemple, d'une foreuse, aléseuse et frai- seuse horizontale combinée.
L'invention a pour but de réaliser un dispositif de com- mande simple et peu encombrant propre à mesurer le déplacement d'un organe de machine, tel que le chariot, le plateau, la broche ou la tête de broche, ce dispositif pouvant être réglé préalablement 'pour arrêter l'organe; après le déplacement de celui-ci sur une longueur prédéterminée, ledit organe étant de préférence constitué
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et agencé de manière telle qu'une partie initiale de la translation de l'organe se fasse, à volonté, à une vitesse relativement élevée.
L'invention a pour objet une machine-outil nouvelle et perfectionnée, plus particulièrement une foreuse-aléseuse-fraiseuse horizontale combinée, comprenant un organe mobile, tel qu'une bro- che, une tête de broche, un chariot ou un plateau d'une machine- outilet un mécanisme de positionnement, actionné mécaniquement pour entraîner ledit organe sur une longueur prédéterminée à par- ' tir d'une position donnée, ce mécanisme comportant un premier élé- ment déplacé suivant une trajectoire fermée en synchronisme avec le mouvement de l'organe à commander, cet élément comprenant des moyens propres à émettre des signaux agissant sur le mécanisme de commande pour interrompre le mouvement dudit organe quand 1'élément susdit occupe une position prédéterminée, et d'autres moyens,
com- prenant de préférence un deuxième élément qui se déplace suivant une trajectoire fermée en synchronisme avec le mouvement dudit organe= et à une vitesse inférieure à celle de l'élément cité en premier lieu pour modifier la vitesse de l'organe, après que ce dernier s'est déplacé d'une longueur prédéterminée.
Conformément à l'invention, on fait comporter à un dis- positif de commande, réglable à l'avance, pour interrompre le mou- vement d'un-organe de machine.à une position voulue, un organe gradué qui peut être entraîné en synchronisme avec le mouvement de l'organe de machine tout en étant réglable angulairement, par rapport à une position angulaire initiale prédéterminée, des moyens étant prévus pour émettre un signal chaque fois que ledit organe gradué atteint une position angulaire prédéterminée ainsi que des moyens 'pour compter lesdits signaux et pour arrêter l'orga- ne de machine' quand un nombre prédéterminé de signaux ont été comptés. @
EMI2.1
Lèle ùè.ssins ci-annexés;
montrent,'à titre d' eémple, ''Ûn ' , mode de réalisation de l'invention.
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..., -Lfigit',1; montre, en-perspective, une foreuse-aléseuse-
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fraiseuse horizontale combinée comportant le dispositif de commande faisant l'objet de l'invention.
La fig. 2 montre, en coupe axiale (parties en élévation) le mécanisme de positionnement, actionné mécaniquement, de la bro- che porte-outil de la machine montrée sur la fig. 1.
La fig. 3 montre, en plan, la partie de ce mécanisme com- portant les organes gradués.
La fig. 4 montre, en coupe verticale partiellement sché- matique, une partie du mécanisme d'entrainement de la broche porte- outil.
La fig. 5 montre le schéma de principe des circuits élec- triques utilisés, pour le mode de réalisation montré, pour régler la position de la broche porte-outil.
Le dispositif faisant 2'objet de l'invention peut subir bien des modifications ou variantes mais il convient tout particu- lièrement à une foreuse-aléseuse-fraiseuse horizontale combinée, décrite dans le brevet Canada n 418.167 publié le ler février 1944 et cette application est montrée sur les dessins ci-annexés.
La machine-outil en question comprend un socle a, portant, à une extrémité, une colonne B supportant la tête de broche C qui peut coulisser dans des rainures verticales 10 et 11 ménagées dans cette colonne. L'autre extrémité du socle porte une colonne D, for- mant une contre-poupée, ou un support extérieur qui peut coulisser dans des rainures horizontales 12 et 13 ménagées dans la face supé- rieure du socle. Dans les rainures 12 et 13 peut également coulisser un chariot E dont la face supérieure comporte des rainures horizon- tales transversales 14 et 15 dans lesquelles peut coulisser un pla- teau F. La colonne de support D comprend des rainures verticales dans lesquelles peut coulisser verticalement un bloc d',appui G.
La tête de la broche peut'être déplacée verticalement le long des rainures 10 et 11 à l'aide d'une vis-mére appropriée 16 tourillonnée dans la machine d'une manière appropriée et vissée dans @ un écrou fixé sur la tête C. La broche porte-outil 17 peut, non seu-
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lement tourner dans des sens opposés, mais elle peut aussi être déplacée par translation axiale dans un sens et dans l'autre à des vitesses différentes pour effectuer des avances lentes et des avan- ces rapides. Le bloc d'appui 6 peut être déplacé en même temps que la tête 6 à l'aide d'une vis-mère verticale 18 logée dans la colon- ne de support D, reliée au mécanisme qui fait tourner la vis-mère 16.
Le chariot E peut être déplacé longitudinalement par rapport à la broche porte-outil 17 dans les rainures 12 et 13 .et le pla- teau F peut coulisser transversalement par rapport à cette broche 17 le long des rainures 14 et 15 à des vitesses différentes. La vitesse, le sens de rotation de la broche, etc., ainsi que les avan- ces lentes et rapides des autres organes mobiles de la machine- outil, tels que la tête de broche, le chariot, le plateau, etc., ont lieu par des,moyens mécaniques et leur intervention peut être commandée depuis un poste approprié prévu à proximité de la machine- outil.
Pour la machine montrée,la broche peut être déplacée axialement à l'aide d'un volant 26 dont le moyeu 27 est calé à clavette longue 28 sur l'extrémité externe d'un arbre 29 qui s'é- tend jusqu'à l'extérieur de la boîte faisant partie de la tête de broche, cet arbre 29 étant tourillonné dans un manchon 30 avec interposition d'un roulement à billes 31 établi à proximité de l'extrémité interne du manchon et d'un roulement à aiguilles 32 voisin de l'extrémité externe dudit manchon. Le manchon 30 est logé dans une cavité 33 ménagée dans un support 34 boulonné sur la face externe de la tête de broche ce support recouvrant un orifice 35 ménagé dans la paroi de la boîte susdite et par lequel l'arbre 29 pénètre dans ladite boite. Sur l'extrémité interne de l'arbre 29 est calé un pignon conique 36.
Le pignon 36 engrène avec une roue dentée conique 37 calée sur un arbre horizontal 38 qui a une longueur relativement faible, cet arbre étant tourillonné dans le support 34 et-pouvant être dégagé homs de, celui-ci par l'orifice 35. L'arbre 38 est relié
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à un arbre aligné 40 par un manchon 41 calé sur l'extrémité infé- rieure de l'arbre 38, comme visible sur la fig. 2, tout en étant fixé sur l'extrémité adjacente de l'arbre aligné 40.
L'orifice 35 a des dimensions telles que, lorsque le support 34 est détaché, par l'enlèvement des boulons,de la boîte de la tête de broche, l'arbre 38 puisse être déplacé axialement sur une longueur suffisante pour que le manchon 41 puisse être détaché de l'arbre 40 et que l'arbre 38 puisse être sorti de ladite boîte avec le support 34.
L'arbre 40 est accouplé à la vis-mère 16 utilisée pour le;déplacement axial de la broche et il peut, comme à l'ordinaire, être entraîné mécanique- ment pour produire un mouvement rapide de la brochée qui, pour !-le- xemple montrée se fait à l'aide du moteur servant à l'avance rapide (non montré) ou un mouvement lent de la broche à l'aide du moteur (non montré) qui fait tourner la broche. L'arbre 40, ainsi que les arbres 38 et 29,tournent en synchronisme avec le mouvement axial de la broche.
On a recours à 'on mécanisme de positionnement 44, action- né mécaniquement' et réglable préalablement pour interrompre le mou- veinent axial de la broche après que celle-ci s'est déplacée sur une longueur prédéterminée, ce mécanisme étant adjoint au volant 26 et à l'arbre 29. Ledit mécanisme comprend un organe gradué annulaire 45 propre à émettre des si gnaux, cet organe étant supporté de manière 'à pouvoir tourner sur une partie 46 à section transversale réduite du manchon 30 avec interposition de roulements à billes 47 et 48 montés respectivement sur les extrémités interne et externe de ladite partie 46.
Celui-ci comporte un rebord radial 50 prévu à proximité de son extrémité externe, ce rebord 50 délimitant un orifice 51 pro- pre à recevoir un anneau 52 monté sur l'extrémité interne du moyeu 27 du volant 26. La face périphérique externe de l'anneau comporte, à proximité de son extrémité interne, des dents 53 qui peuvent en- grener avec des dents 54 prévues sur la face interne du bord de l'ori- fice 51. Quand les dents 53 et 54 engrènent, elles relient l'organe annulaire 45 au volant 26 et, par conséquent, à l'arbre 29 en for-
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@ ornant un 'ensemble rotatif.
La clavette longue 28 permet le mouve- ment axial du volant 26 par rapport à l'arbre 29 et le moyeu du volant 26 comporte un trou 56 dans lequel est logée une bille 57, formant déclic, propre à venir s'engager dans une gorge annulaire
58 de l'arbre 29. La bille 57 est maintenue en contact avec l'ar- ' bre 29 par un ressort 60 logé dans le trou 56. Quand la bille 57 est engagée dans la gorge 58, le volant 26 occupe une position dans laquelle les dents 53 et 54 engrènent et dans laquelle le volant 26 est relié à l'organe annulaire 45, de manière à pouvoir entraîner . ce dernier.
Lé volant 26 peut coulisser vers l'extérieur sur l'ar- bre 29 quand on exerce un effort axial sur ledit volant, ce qui écarte les dents 53-54 les unes des autres et permet à l'organe annulaire 45 de tourner librement autour des roulements à billes 47,48.
L'anneau 52, monté sur le volant 26, comporte un trou central 62 ayant un bord biseauté qui coopère avec une bague coni- que 63 montée sur l'extrémité externe du levier 30 pour limiter le mouvement vers l'extérieur du volant 26 et exercer un effort de frottement qui s'oppose à la rotation du volant 26, quand les dents
53,54 n'engrènent pas.
L'extrémité interne de l'organe annulaire 45 a un diamè- tre réduit pour former une gorge périphérique 65 propre à recevoir une bague ou un ruban 66 en une matière isolante, de préférence en nylon. La bague 66 a une section transversale carrée et sa périphé- rie externe est en contact avec un balai adjacent 68. Pour chaque tour complet de l'organe annulaire 45, le balai 68 vient une fois en contact avec un doigt 70 qui traverse la bague 66 et l'organe annulaire 45 radialement de manière à être en contact avec la cage extérieure du roulement à billes 47. L'extrémité externe de la tige
70 affleuré la périphérie de la bague isolante et cette tige éta- blit une connexion électrique entre le balai 68 et la masse une fois pour chaque tour'complet de l'organe annulaire 45.
Le balai est monté dans un porte-balai 71 logé dans une
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pièce 72, en forme de cuvette, boulonnée sur le support 34, le fond de cette pièce comportant une ouverture 73 traversée par le manchon 30. L'arbre 29 et l'organe annulaire 45 sont logés dans la cuvette 72 et le manchon 30 comporte une partie intermédiaire 74, de section réduite, entre la partie externe 46, de section réduite, et l'extrémité interne du manchon 30, cette partie intermédiaire 74 ayant, en substance, le même diamètre que l'ouverture 73 ménagée dans le fond de la cuvette 72 et formant un épaulement qui bute contre ledit fond. Celui-ci est fixé par des vis sur l'épaulement formé par la partie 74 de section réduite.
Le porte-balai 71 est fixé sur la face externe de la cuvette 72 et pénètre à l' intérieur de celle-ci par un trou 76.
Le balai 68 est relié à un relais 80 sensible à la ten- si.on, par un fil, comme montré sur le schéma de la fig. 5. Le relais 80 est sensible aux .variations de tension et est; de préfé- rence, du genre de-ceux dont les contacts sont normalement ouverts, alors que, lorsque le fil d'entrée est relié à la :nasse, les (;on- tacts sont fermés. Le relais peut être constitué, comme indiqué sous une forme schématique simplifiée, en comportant un tube à vide 81 dont la grille 82 est connectée au balai 68 par une résis- tance de polarisation de grille 83. La borne positive de la source de polarisation à courant continu est reliée à un curseur réglable
84 coopérant avec la résistance 83 et sa borne négative est reliée à la masse.
Aussi longtemps que la tige 70, reliée à la masse, n'est pas en contact avec le balai 68, la grille du tube 81 n'est pas reliée à la masse et l'inte-asité du courant traversant le tube a une valeur relativement faible, de sorte que le relais 86, éta- bli dans le circuit de plaqu,e., est effectivement à l'état non excité,
Quand la tige 70 vient en contact avec le balai 68, une tension de polarisation positive agit sur la grille 82 pour augmenter l'inten- sité du courant et le relais 86 est excité pendant la durée de con- tact de la tige avec le balai. On se rend compte que la sortie du relais fournit une impulsion pour chaque tuu.r de l'arbre 29.
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En plus de l'organe annulaire 45, qui fait un tour com- plet à chaque tour de l'arbre 29, le mécanisme de positionnement à entraînement mécanique comprend un organe gradué 90 supporté, de manière à pouvoir tourner, par l'extrémité externe de la cuvette 72, et placé entre celle-ci et le rebord 50 de l'organe annulaire 45.
L'organe gradué 90 est engagé coaxialement sur l'organe annulaire 45 et comporte un trou central dont le bord porte une couronne dentée interne 91 engrenant avec une roue dentée 92 portée par l'organe annulaire et logée dans une cavité 93 de, celle*ci. La roue dentée 92 est montée sur un axe 94 parallèle à l'axe de l'or- gane 45;avec interposition de roulements à billes 96. Quand l'or- gane annulaire 45 tourne., un mouvement de rotation est transmis à la roue 92 par une couronne dentée 97 prévue sur la face interne de la cuvette 72 à proximité de l'organe gradué 90. Les dents de la roue- 92 ont une longueur suffisante pour pouvoir engrener à la fois avec toutes les dents 91 et les dents 97.
La couronne dentée 91 comporte une dent de plus que la'couronne dentée 97, de-sorte que l'organe gradué 90 se déplace angulairement, suivant un angle égal à l'écartement de deux dents voisines à chaque tour complet de l'organe annulaire 45. Il est à noter que les engrenages peuvent être constitués de manière telle que l'organe graduéplace an- gulairement avec toute l'amplitude voulue à chaque tour complet de l'organe annulaire 45. De préférence, l'organe 90 porte des gradua.- tions périphériques indiquant le nombre d'unités, par exemple en centimètres; suivant lesquelles l'organe mobile de la machine- outil s'est déplacé pour un mouvement angulaire donné de l'orga.ne gradué 90.
Celui-ci comporte un organe 100 propre à commander un interrupteur 101 quand l'organe gradué 90 occupe sa position angu- laire "zéro" et sa position peut être réglée préalablement par le déplacement angulaire de cet organe gradué 90 depuis sa position zéro, de manière telle que l'interrupteur 101 soit actionné après un mouvement prédéterminé de l'organe gradué et de la broche porte- outil, pour effectuer une opération de commande.
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Le mécanisme de positionnement gradué 44 est, de préfé- rence, agencé de manière telle qu'il puisse modifier la vitesse du mouvement axial de la broche porte-outil après le déplacement de celle-ci sur une distance prédéterminée vers une position d'arrêt désirée et qu'il puisse ensuite interrompre le mouvement de la bro- che quand celle-ci a atteint la. position choisie à l'avance.
L'organe gradué 90 est réglé préalablement de manière à pouvoir actionner l'interrupteur 101 afin de faire émettre à celui-ci un signal par lequel on obtienne le changement de vitesse du mouve- ment de la broche. Un compteur 103 est prévu pour compter les im- pulsions fournies par le relais 80 et interrompre le mouvement axial de la broche quand celle-ci est arrivée à la position choi- sie à l'avance. Le compteur 103 est du genre de ceux qui sont ré- glables préalablement pour effectuer une opération de commande, après avoir reçu le nombre d'inscriptions correspondant au réglage du compteur et qui émettent un signal servant à interrompre le mou- vement axial de la broche.
Comme une impulsion, fournie au compteur et correspondant à un tour complet de l'organe émetteur du signal, indiquerait normalement une unité de mouvement relativement grande de la broche, le mécanisme de positionnement est agencé de manière telle que l'organe annulaire 45 puis.se être amené à devancer, d'un angle prédéterminé, la tige 70 au moment où elle vient en contact avec le balai 68 pour produire une impulsion. La position angulaire de la tige 70 peut être réglée en interrompant l'accouplement entre le volant .26 et 1-'organe gradué 45 et en faisant tourner ce dernier.
De cette manière, on peut obtenir un réglage plus précis du mécanisme de positionnement gradué pour obtenir l'arrêt et la tige 70 est écartée initialement du balai 68 d'une distance égale à celle devant être parcourue en excès sur le nombre d'unités mesuré par une rotation complète de l'organe annulaire 45 à entraîner.
Pour faciliter le réglage de la tige 70, le rebord 50 de l'organe annulaire 45 comporte des graduations à proximité de son bord in- terne et un repère relativement fixe et en forme de pointe fait par-
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tie d'une lentille 104 fixée sur l'organe 72 en forme de cuvette.
Le repère est également utilisé pour les graduations de l'organe 90 pour faciliter le réglage de celui-ci..
En résumé, l'organe gradué 90 est déplacé sur une cer- taine distance angulaire par rapport à la graduation "zéro" de l'organe à repère'104, cette distance correspondant à celle que la broche doit parcourir avant que sa vitesse doive être modifiée.
Apres- que la broche s'est déplacée sur la distance choisie à l'a- vance, l'organe gradué est ramené à sa position zéro et l'interrup- teur est actionné pour émettre un signal par lequel on obtient le changement de la vitesse à laquelle la broche se déplace. La posi- tion d'arrêt. de la broche est déterminée en réglant le compteur pour un nombre correspondant à un nombre d'unités de mouvement entières, chaque unité entière correspondant à la distance que la broche doit parcourir pour chaque tour complet de¯l'organe annulaire 45, avant d'être arrêtée, et en déplaçant angulairement l'organe 45 depuis sa position "zéro" dans laquelle la tige 70 est,en contact avec le balai pour écarter cette tige 70 du balai 68 d'une quantité égale à la.distance à parcourir, cette distance étant supérieure au nombre'total d'unités.
Par exemple, si la broche se déplace de 3,2 mm par tour complet de l'organe annulaire 45 et si la distance à parcourir est 8,0 mm, le compteur est réglé, pour déclencher l'opération de commande, après avoir reçu trois impulsions, alors que la tige 10 est déplacée,angulairement, en interrompant l'accou- plement entre le volant 26 de l'organe 45 et en faisant tourner ce dernier d'un angle correspondant à un déplacement de 1,6 mm de la broche en se servant des graduations marquées sur la périphérie du rebord 50, après quoi le volant 26 est accouplé à nouveau à l'orga- ne 45 pour assurer l'entraînement de l'arbre 29.
Il reste à noter que le compteur de la machine est, par exemple, du genre de ceux ,qui déclenchent une opération de commande après avoir reçu N+l im- pulsions, N étant le nombre auquel le compteur a été réglé. Le comp- jeteur comporte un cadran servant à son réglage avec des graduations
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en unités et sous-unités. Bien entendu, on peut aussi utiliser des compteurs d'un autre genre.
Pour la machine montrée, la broche,,est déplacée avec une avance rapide ou une avance lente, dans un sens ou dans l'autre, -par l'excitation de l'un ou de l'autre des solénoïdes 311,312 pour amener un organe d'accouplement 307 à l'une ou l'autre de ses posi- tions actives. L'organe d'accouplement 307 et les solénoides 311, 312 sont montrés schématiquement sur la fig. 5.
En plus de l'entraînement ordinaire par. l'organe d'acou- plement 307 établi dans -les mécanismes d'entraînement lent.et rapi- de de la broche, on a recours, conformément à l'invention, à un mé- canisme d'entraînement additionnel G (fig. 4) pour l'arbre 40, celui- ci correspondant à l'arbre 300 montré dans le brevet canadien dont question plus haut. Le mécanisme G est actionné par un engrenage 106 fixé sur la queue de la broche et est relié à l'arbre 40 par un em- brayage 105. L'engrenage 106 correspond à la roue dentée 259 montrée dans le brevet susdit.
Le mécanisme G comprend un pignon 107 engre- nant avec la roue dentée 106 et fixé sur.une extrémité d'un arbre 108 dont l'autre extrémité porte une vis sans fin 109 en prise avec une roue tangente 110 fixée sur une extrémité d'un arbre 111 dont l'autre extrémité porte une vis sans fin en prise avec une roue tan- gente 113 qui peut tourner librement autour de l'arbre 40. La roue tangente 113 est solidaire de l'organe entraîneur de l'embrayage 105 et quand celui-ci est serré par coulissement du manchon ou cône 114, cette roue entraîne l'arbre 40 en rotation. Le manchon ou cône 114 est relié, par une clavette longue, à l'arbre 40 et est solidai- re de l'organe entraîné de l'embrayage 105.
Il est amené à sa posi- .tion de serrage par l'excitation du solénoïde 115 dont le plongeur 116 est relié à un bras 117 d'un levier coudé 118 dont l'autre bras 119.est relié au manchon ou cône d'embrayage 114 pour faire coulis- ser celui-ci quand le solénoïde est excité. Le levier coudé 118 est sollicité.vers sa position, dans laquelle l'embrayage est desserré, par un ressort 120 accroché au bras 117.
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L'interrupteur 101 comporte des contacts établis dans un circuit de commande M de l'organe d'accouplement 307 et d'au- tres contacts établis dans le circuit de commande N de l'embraya- ge 10. Quand l'interrupteur 101 est actionné, pendant que la bro che se déplace à une vitesse lente ou rapide, à l'aide de l'orga- ne d'accouplement 307 par les moyens usuels, cet organe 307 est amené à sa position neutre pour interrompre le mouvement lent ou rapide de la broche et l'embrayage 105 est serré ppur produire une avance précise ou une mise en position. L'embrayage 105 est ramené à sa position de desserrage par l'effet d'un signal émis par le compteur 103 pour arrêter l'organe mobile de la machine- outil dans une position choisie à l'avance.
Bien que le mécanisme de positionnement à entrainement mécanique ait été décrit comme servant à commander des embrayages qui, à leur tour, règlent la vitesse du mouvement de la broche, il est entendu que les signaux fournis par les organes gradués dudit mécanisme peuvent être utilisés de toute autre manière pour commander le fonctionnement de la broche. Par exemple, les signaux peuvent être utilisés pour modifier la vitesse et provoquer l'arrêt du moteur qui entraine'la broche.
Des mécanismes à entraînement mécanique peuvent également être prévus pour positionner la tête de broche, le chariot et le plateau de la machine, montrée sur les dessins, et ces mécanismes sont constitués comme celui décrit et montré pour le positionne- ment de la broche et sont désignés respectivement par 130, 131, et 132 sur la fig. !.. Ces mécanismes tels que montrés comportent des arbres propres à recevoir des manivelles pour déplacer la tête de broche, le chariot et le plateau.
Bien que l'arbre ait été décrit et montré comme étant entraîné par un train d'engrenages pour déplacer la broche axis.- lement, il est bien entendu que d'autres mécanismes ou dispositifs appropriés,'tels qu'un câble relié directement à la broche, peu- vent être prévus pour faire tourner l'arbre 29 en synchronisme
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avec le mouvement axial de la broche.
Il résulte de ce qui précède que l'invention permet de réaliser une machine-outil nouvelle et perfectionnée munie d'un mécanisme à moteur pour positionner un organe mobile de cette machine, ledit mécanisme étant peu encombrant et son fonctionne- ment étant simple pour arrêter ledit organe dans une position prédéterminée et, de préférence, pour modifier la vitesse du mouvement dudit organe quand il s'approche de la position choisie à l'avance.