Procédé pour la commande des déplacements d'un organe mobile en translation au moyen d'une came rotative et machine pour la mise en ouvre de ce procédé. La présente invention a pour objets un procédé pour la commande des, déplacements d'un organe mobile en translation au moyen d'une came rotative et une machine pour la mise en ouvre de ce procédé.
Le procédé selon l'invention est caracté risé en ce qu'on communique audit organe mobile des déplacements rectilignes suivant une loi sinusoïdale d'amplitude variable, et en ce que l'on choisit pour une même loi sinusoïdale la partie de la sinusoïde suivant laquelle s'effectuent les déplacements actifs de l'organe mobile.
La machine selon l'invention est caracté risée en ce qu'elle comporte une came présen tant deux excentriques de même excentricité emboîtés l'un dans. l'autre et montés sur un arbre de rotation commun, ces excentriques pouvant avoir des positions relatives diffé rentes entre eux et par rapport à l'arbre, l'excentrique extérieur agissant par sa péri phérie sur l'organe mobile suivant un arc dont la position et la longueur sont réglables, de telle manière qu'en limitant la rotation de la came à un arc correspondant à l'angle de travail déterminé, l'organe mobile subisse des déplacements rectilignes suivant une loi sinu soïdale d'amplitude variable, l'excentrique intérieur permettant de choisir, pour une même loi sinusoïdale,
la partie de la sinusoïde suivant laquelle s'effectuent les déplacements actifs de l'organe mobile et, par conséquent, l'avance de cet organe commandé. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la ma chine selon l'invention.
Fig. 1 est une vue en élévation schéma tique d'un détail montrant une came va riable, dans la position neutre des deux an neaux excentriques; Fig. 2 est une vue analogue de l'anneau excentrique extérieur de ladite came; Fig. 3 à. 8 sont des vues et diagrammes explicatifs de l'utilisation d'une telle came; Fig. 9 est une vue en élévation d'une came, dans la position origine correspondant à la fig. 1; Fig. 10 est une vue analogue de la came, pour une autre position des deux anneaux excentriques; Fig. 11 est une coupe transversale suivant XI-XI de fig. 10;
Fig. 12 est une vue en élévation d'ensem ble, avec coupe partielle, de la forme d'exé cution de la machine selon l'invention, com portant une came telle que représentée aux fig. 9 à 11, destinée à commander un outil à fileter; .
Fig. 13 est une vue en plan de cette ma chine; Fig. 14 est une vue en détail, à plus grande échelle, du dispositif transmettant l'action de la came au porte-outil; Fig. 15 est une coupe, également à plus grande échelle, suivant XV-XV de la fig. 12; Fig. 16 est une vue en élévation latérale des dispositifs commandant le déplacement longitudinal du porte-outil et la rotation de la came; Fig. 17 est une vue en élévation et coupe partielle du dispositif -de réglage du nombre de passes et d'arrêt automatique de la ma chine; Fig. 18 est une vue de profil de ces mêmes- dispositifs;
Fig. 19 est une vue -de profil et en d-emi- coupe (suivant XIX-XIX de la fig. 12) de la broche d'entraînement; Fig. 20 est une vue en élévation d'une variante de la machine comportant une came telle que représentée aux fig. 9 à 11.
A la fig. 1, la came variable comprend un corps central circulaire a de rayon B et de centre 0, fixé sur un arbre b dont l'axe passe par 0. Sur le corps a est monté un pre mier anneau excentrique c dont le contour extérieur est une circonférence de rayon B, et de centre 0, et qui comporte un alésage de rayon B et de centre 0 lui permettant de tourner autour du corps a.
Sur l'anneau c est monté un second excentrique d dont le con tour extérieur est une circonférence de rayon B2 et de centre Oz (fig. 2) et qui porte un alésage de rayon B, et de centre Q. L'excen trique d est susceptible de tourner autour de l'excentrique c, le centre D de son alésage étant en coïncidence permanente avec le centre 0, du contour extérieur de l'excentri que c.
L'excentrage 02 0 de l'excentrique d est égal à l'excentrage 0,0 de l'excentrique c, de sorte qu'il y a une position et une seule pour laquelle 02 coïncide avec 0, le contour extérieur de l'excentrique d étant alors centré sur l'arbre a et la came étant un cercle de rayon B2 concentrique à cet arbre. Cette posi tion est celle représentée à la fig. 1.
Sur l'excentrique d sont tracées des gra duations<I>A, B,</I> C... séparées par exemple par des intervalles angulaires de 5 , et sur l'excen trique c est prévu un repère de lecture T qui, dans la position neutre ci-dessus définie où le contour de l'anneau d est concentrique à l'axe de rotation de l'arbre b, se trouve en regard de la graduation A.
Si l'on donne à l'excentrique<I>d</I> un angle de calage 99 par rapport à l'excentrique c (fig. 3), le centre O; se déplace sur une circonférence de centre 0, et de rayon<I>r = 0,0</I> et vient en 0'2.
La forme que prend alors le contour exté rieur de la came par rapport à deux axes rectangulaires Ox, 0y de la fig. 3 peut être définie à l'aide de la fig. 4. Soit, sur cette dernière figure, un point P se dépla çant sur la circonférence extérieure de l'excen trique d.
La distance 00'2 est faible par rapport à 0'2P (B2). Si l'on abaisse la per pendiculaire 0'2H sur OP, en admettant comme approximation que P0'2 <I>= PH</I> et en posant 00'2 = d, on a: <I>OH<B>=</B></I> ô cos<I>a,</I> d'où l'on tire: <I>OP =</I> P2 + ô cos<I>a.</I> La trajectoire du point P lors de la, rota tion de la came autour du centre 0 est donc une courbe à variation sinusoïdale.
Si l'on suppose que la came tourne par exemple de vant un galet reproducteur g astreint à se déplacer suivant la direction 0-0, de la fig. 1, lorsque la came tourne dans le sens de la flèche f, les déplacements du galet 9 se lisent sur une sinusoïde telle que représentée ,à la fig. 5, dans le sens indiqué par la flèche <I>f,, la</I> flèche f:; indiquant le sens positif des angles.
La longueur 00'2 <I>= 8</I> qui définit l'amplitude maxima de ces déplacements dé pend du nombre de divisions<I>A, B.</I> C... ame nées au-dessus du repère T, c'est-à-dire de l'angle cp de la fig. 3. La valeur de ô par rapport au rayon r d'excentrement est don née par la relation:
EMI0002.0057
Le réglage de la position de l'excentrique extérieur d sur l'excentrique c permet donc de donner au galet reproducteur y des dépla cements d'abscisses sinusoïdales à coefficient (d cos a), d étant variable à volonté entre des limites prédéterminées.
On peut ainsi établir, quant à ces déplacements du ga <I>let g,</I> pour les différents points de réglage A, B, C... etc., un faisceau de courbes tel que représenté à la fig. 6.
D'autre part, sur l'excentrique intérieur c sont également tracées des graduations angu laires 0, 5, 10... etc., en regard desquelles est prévu un repère de lecture<I>T'</I> sur le corps<I>a.</I> Dans la position neutre représentée à la fig. 1, le repère T' se trouve en face de la graduation 0. On conçoit que si l'on donne à l'excentrique c par rapport au corps a un cer tain angle de calage en le faisant tourner sur ce dernier (fig. 7), on ne déforme pas la courbe sinusoïdale réalisée par le réglage pré cédent défini par les graduations<I>A, B, C...</I> etc., mais on déplace l'origine des déplace ments du galet g.
Par exemple, sur une courbe telle que représentée à la fig. 8, dé terminée par un certain calage de l'excentri que extérieur d, un réglage .angulaire de l'excentrique c correspondant à un angle de calage de 25 définit une position S pour l'origine de l'arc de travail du galet.
En définitive, si l'on suppose que l'on dispose pour la came d'un arc de travail P d'amplitude donnée (fig. 7), cet arc peut être transformé par le double réglage décrit ci- dessus en un déplacement rectiligne du galet g suivant une loi variable, le premier ré glage<I>A, B, C, D...</I> etc., permettant de donner à, cette loi la forme générale<I>8</I> cos<I>a</I> où ÔS varie en fonction dudit réglage, tandis que le se cond réglage permet de choisir à volonté sur la courbe de déplacement ainsi déterminée l'origine de l'arc de travail du galet et, par suite, de faire varier le régime d'avance de ce dernier.
Dans tous les cas, quelle que soit la courbe de déplacement réalisée par le pre mier réglage et quelle que soit la fraction de cette courbe mise effectivement en jeu par le second réglage, le déplacement du galet a lieu suivant une progression décroissante sur toute l'étendue de l'arc de travail de la came.
Les fig. 9 à 11 représentent une forme d'exécution de la came ainsi conçue. Dans ces figures, on retrouve en a le corps central de la came fixé sur un arbre b au moyen d'une clavette h, en c l'anneau excentrique monté sur le corps a et en d la couronne excentrique extérieure montée sur l'anneau c. Comme il a été exposé plus haut, les excentrages des excentriques<I>c et d</I> sont identiques, de sorte que dans la position neutre représentée à la fig. 9, le pourtour de la couronne d a son centre sur l'axe de rotation de l'arbre b. L'organe reproducteur qui, dans les explica tions précédentes, était matérialisé par un galet, est ici constitué par une -pièce i montée à pivot sur un arbre jet qui épouse le con tour de la couronne d.
La ligne de travail de cette pièce est constituée par l'alignement des centres du pivot jet de l'arbre b.
La position angulaire de l'anneau c par rapport au corps a est susceptible d'être ré glée par un secteur fileté 1c fixé sur le corps <I>a</I> et par une vis. sans fin<I>l</I> assujettie dans deux coussinets<I>m</I> et<I>m.'</I> solidaires de l'an neau c. Les positions relatives de c et a sont ici repérées en chiffres, pour un secteur de 95 , sur une graduation tracée sur l'anneau c, au moyen d'un repère T' tracé sur le corps a. Chaque division de cette graduation corres pond, par exemple, à un angle de rotation de 5 .
La position angulaire de la couronne d par rapport à l'anneau c est susceptible d'être réglée par un secteur fileté n fixé sur l'an neau c et par une vis sans fin o assujettie dans deux coussinets<I>p</I> et<I>p'</I> solidaires de la couronne<I>d.</I> Les positions relatives de<I>d</I> et de c sont repérées par exemple par des lettres, pour un secteur de 60 , sur une graduation tracée sur la- couronne d, au moyen d'un re père T tracé sur l'anneau c. L'intervalle entre deux lettres consécutives de la graduation correspond, par exemple, à un angle de rota tion de 5 .
Une butée q fixée sur le corps a et venant en contact avec une pièce r fixée au bâti dé termine la position de départ de la came au début de chaque opération.
La fig. 10 montre l'effet produit dans l'arc de travail mis en contact avec la pièce i, par le double déplacement angulaire de l'an- neau c et de la couronne d. La ligne exté rieure de la couronne d s'amplifie par rap port à la ligne circonférentielle de rotation figurée par le pointillé d', l'écart entre les deux lignes représentant le mouvement d'avance imprimé à la pièce i par la rotation de la came dans le sens de la flèche f.
Dans la forme d'exécution de la machine à fileter à l'outil (fig. 12 et 13), 1 désigne le bâti de la machine comportant un banc de travail 2 fixé dans une rainure rectiligne 3 du bâti. Ce banc porte deux contre-pointes 4 et 5 susceptibles de coulisser longitudinale ment sur le banc 2, sur lequel elles sont main tenues en position par des boulons de blo cage 6, et qui supportent les pièces à fileter à travers une broche creuse 7 à grand dia mètre de passage, portant un plateau d'en traînement 8 (fig. 19).
Sur la broche 7 est calée une roue dentée 9 reliée par une chaîne 10 à un pignon 11 claveté sur l'arbre 12 d'une roue motrice 13. Celle-ci reçoit un mou vement de rotation à partir d'un moteur élec trique 14, par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse 15 et d'une courroie 16.
Parallèlement au banc 2 et à la broche 7 est monté un arbre coulissant 17 sur lequel est assujetti un support basculant 18 portant un porte-outil 19 sur lequel est assujetti l'ou til 20 (fig. 12 et 16). Le mouvement longi tudinal de l'outil est commandé par une came amovible 21 du type "cloche", calée sur un arbre 22 et qui agit sur un galet 23 monté à l'extrémité de l'arbre 17, le galet 23 étant maintenu en contact avec la came 21 par la traction d'un ressort 24 relié à l'arbre 17.
Le profil de la came 21 comprend, par exemple, sur un angle de 240 , une partie en hélice correspondant au travail de l'outil; sur un angle de 10 un palier produisant un arrêt du porte-outil pendant lequel a lieu le déga gement de l'outil 20; sur un angle de 100 une partie en hélice dont l'inclinaison est inverse de celle de la précédente, correspon dant au retour du porte-outil sous l'action du ressort 24;
et sur un angle de 10 , un second palier produisant un nouvel arrêt du porte- outil pendant lequel l'outil 20 plonge de la valeur de la passe suivante. L'arbre 22 por tant la came 21 est entraîné en rotation, à partir d'un arbre 25 portant une roue de chaîne 26 commandée par la chaîne 10 qui relie la roue motrice 13 à la broche 7, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages ana logue à celui d'un tour parallèle, ce qui per met d'obtenir le rapport qui doit exister entre la vitesse de la broche et celle de l'arbre 22,
selon le pas du filetage et les dimensions de la came 21. Celle-ci, qui représente ainsi la vis-mère de la machine, est susceptible d'être changée suivant la nature du filetage et sa longueur.
Le mouvement d'avance transversale de l'outil est commandé par une came variable 7 constituée comme décrite avec référence 22 aux fig. 9 à 12. Cette came, clavetée sur un arbre d'entraînement 28 (correspondant à l'arbre b de ces dernières figures) agit sur une pièce 29 articulée par un axe 30 sur une douille 31 qui coulisse longitudinalement sur une tige 32 munie d'une clavette 33. La tige 32 est guidée, d'autre part, dans une douille 34 faisant corps avec le porte-outil 19.
Une vis 35 commandée par un bouton moleté 36 permet de régler la position du porte-outil par rapport à la pièce 29 et, par conséquent, la profondeur de l'outil 20.
Le recul de l'outil, en fin de passe, est commandé par une came 37 calée sur l'arbre 22. A cet effet, la came 37 agit, par l'inter médiaire d'un levier à deux bras 38 fixé sur un arbre 39 et soumis à un ressort 40 qui tend à maintenir l'un de ses bras en contact avec la came 37, sur une glissière 41 ajustée à queue d'aronde à l'extrémité de la tige 32 reliée à la pièce 29 (fig. 12, 14 et 15). Cette glissière 41 est susceptible de coulisser trans versalement dans la tige 32 et comporte une rampe 41a qui est en contact avec l'axe 30 de la pièce 29.
A la fin de chaque passe lon gitudinale de l'outil 20, la came 37, agissant sur le levier 38, déplace la glissière 12 et la rampe de celle-ci glissant sur l'axe 30 fait descendre la tige 32 dans la douille 31, dé terminant ainsi le recul de l'outil 20. La came 37 remet l'outil en place, par un pro- cessus inverse, au moment où il doit recom mencer son action pour la passe suivante.
La, rotation de la came variable 27, pour l'exécution d'un nombre de passes fixé à l'avance suivant le travail à effectuer, est assurée à l'aide du mécanisme ci-après: L'arbre 22 déjà mentionné -et sur lequel sont déjà fixées les cames 21 et 37 porte une troisième came 42 qui agit, par l'intermé diaire d'un levier à deux bras 43 monté sur un axe 44 (fig. 12), sur un cliquet 45 articulé sur un axe 46 à l'extrémité dudit levier. Ce cliquet 45 (fig. 12, 17 et 18) entraîne une roue à rochet 47 calée sur un arbre 48 qui porte, d'autre part, un pignon 49 engrenant avec une roue dentée 50 fixée sur l'arbre 28 de la came variable 27.
Un second cliquet 51 dont l'axe 52 est monté sur le bâti assure l'arrêt de l'impulsion communiquée par le cli- quet 45. Un ressort 53, agissant par l'inter médiaire d'un câble 54 sur un tambour 55 solidaire de la roue à rochet 47, entraîne l'en semble du mécanisme de commande de la came variable 27 dans un sens opposé au sens de la rotation imprimée par le cliquet 45, lorsque les cliquets ne sont plus en prise avec la roue à rochet 47. Un doigt 56, prévu sur la roue 47 et auquel correspond une butée 57 fixée au bâti, arrête l'action du ressort 53 et détermine la position de départ de la came variable 27 par rapport à la pièce 29.
Le réglage du nombre de passes s'obtient au moyen du dispositif suivant (fig. 12, 17 et 18) : La roue à rochet 47 est percée d'une série de trous 47a disposés suivant une circonfé rence concentrique à l'arbre 48 et séparés l'un de l'autre par des intervalles correspondant respectivement à deux dents de ladite roue. Sur l'arbre 48 est monté un tambour rotatif 58 muni d'un bras radial 59 qui porte un doigt à ressort 60 commandé par un bouton 61 et pouvant pénétrer dans l'un quelconque des trous 47a. Les positions déterminées par ces trous correspondent à des nombres de passes variant par 2, par exemple, de 6 à 60. Un cadran convenablement gradué sur une rondelle 58a fixée sur l'arbre 48 guide l'opé ration de réglage.
Le tambour 58 comporte, d'autre part, un second bras radial 62 por tant un doigt 63 dont la position circonféren- tielle se trouve ainsi déterminée par celle du doigt 60 engagé dans l'un des trous de la roue à rochet 47. Sur le trajet de ce doigt 63 est disposée une came plate 64 calée sur l'axe 52 portant le cliquet 51. Lorsque le doigt 63, sous l'impulsion communiquée par le cliquet 45 à la roue à rochet 47 et par suite au tam bour 58, rencontre la came 64, il déplace angulairement celle-ci et oblige ainsi le cli- quet 51 à pivoter.
La came 64 porte, d'autre part, un doigt 65 qui, lors du pivotement de cette came, vient agir sur un doigt 66 fixé à l'extrémité d'un levier 67 pivotant autour d'un axe 68 fixé au bâti. Le levier 67 est normalement maintenu relevé par un ressort 69 et il porte latéralement une saillie 67a munie d'un cran 67b dans lequel (lorsque la machine est en marche) est engagé un doigt 70 fixé à l'extrémité d'un levier à deux bras 71 pivotant sur un axe 72. Ce levier 71 com mande, par l'intermédiaire d'une bague 73, un double cône d'embrayage 74 disposé entre un cône 75 solidaire de la roue motrice 13 et un cône 76 fixé au bâti.
Dans la position d'engagement du doigt 70 dans le cran 67b, le cône 74 est maintenu en contact avec le cône 75 de la roue motrice contre l'action d'un res sort puissant 77 attaché au bâti. Lorsque le levier 67 est abaissé par l'action du doigt 65 de la came 64 sur le doigt 66, le doigt 70 est dégagé du cran 67b et le levier 71, entraîné par le ressort 77, libère le cône 74 de son contact avec le cône 75 et l'amène en contact avec le cône fixe 76. La machine s'arrête instantanément. A ce moment, la po sition angulaire de la came variable 27 est déterminée par la position impartie au doigt 63 par le choix du nombre de passes.
Cette position détermine elle-même avec précision, par l'intermédiaire de la pièce 29, l'avance diamétrale totale de l'outil 20.
Le retour de la came variable 27 à son point de départ, à l'arrêt de la machine, est obtenu comme suit: La saillie 67a portée par le levier 67 pré sente, au-dessus du cran 67b; une rampa<B>67e</B> sur laquelle s'engage le doigt 70 lorsqu'il est dégagé du cran<I>67b,</I> de sorte que le levier 67 se trouve encore abaissé.
Le doigt 66 prévu à l'extrémité de ce levier vient alors agir sur deux ergots 78 et 79 fixés respectivement sur les cliquets 45 et 51 et dégage ceux-ci de la roue à rochet 47, permettant ainsi au ressort 53 d'entraîner tout le mécanisme, lequel s'ar rête, ainsi qu'il a été indiqué plus haut, lorsque le doigt 56 arrive contre la butée 57.
La remise en place des différents organes s'opère au moyen d'un levier 80 à commande manuelle fixé sur l'axe du levier 71. Sous l'action de ce levier à main, le levier 71 est ramené dans la position où le doigt 70 s'en clenche dans le cran 67b du levier 67 qui re monte sous l'action du ressort 69. Dans ce mouvement, le doigt 66 libère les cliquets 45 et 51 qui reprennent leur fonction.
La came variable que comporte la ma chine décrite trouve une application particu lièrement intéressante dans la commande des, mouvements d'avance transversale de l'outil des tours parallèles et plus spécialement des machines à fileter à l'outil, l'arc de travail de la came étant alors limité au secteur de cette came dont l'action est susceptible de se traduire par une avance positive.
La loi sinus soidale, suivant laquelle la rotation de la came se transmet au mouvement d'avance de l'outil, se prête en effet - par une conjugaison facile à réaliser mécaniquement de cette rota tion avec le mouvement longitudinal de l'outil - à l'obtention de passes successives de profondeurs décroissantes, ainsi que l'exige une exécution rationnelle du travail, tandis que la variation possible du point de départ de l'arc de travail de la came pour un réglage donné du profil extérieur de celle-ci permet de modifier à volonté le rapport entre la pro fondeur des premières passes '(dégrossissage) et celle des dernières passes (finition).
En combinant les mécanismes de commande de la rotation de la came et de déplacement longi tudinal de l'outil avec un mécanisme permet tant de faire varier entre des limites données le nombre de passes dans lequel doit s'effec tuer l'avance totale de l'outil, il est alors pos sible, par de simples réglages, d'adapter ce nombre de passes, pour un même pas de file tage, à la nature du métal à usiner, en choi sissant, selon les exigences du travail, une profondeur relative plus ou moins réduite pour les dernières passes.
On conçoit que dans l'utilisation de la machine décrite, il sera aisé de déterminer à l'avance les graduations auxquelles devra être effectué le double réglage de la came va riable 27 pour réaliser les différents pas de filetage susceptibles d'être obtenus sur la ma chine, en différents nombres de passes et avec des profondeurs de passes finales plus ou moins réduites par rapport aux passes ini tiales. Les données relatives à ce double ré glage pourront alors être rassemblées sur un tableau fournissant immédiatement à l'opéra teur toutes les indications nécessaires pour chaque cas particulier.
Les positions relatives des contre-pointes 4 et 5 par rapport au champ d'action de l'outil 20 permettent de faire travailler celui-ci au point désiré sur la longueur de la pièce à fileter. Dans la majeure partie des cas, la broche 7 fait office d'organe d'entraî nement par son plateau 8. La fig. 20 est une vue en élévation d'une forme d'exécution de la machine ci-dessus décrite avec un banc de grande longueur pour le travail de pièces longues.