Machine à faire tourner deux roues dentées en engrènement l'une avec l'autre afin d'effectuer des opérations de finissage sur les roues dentées La présente invention a pour objet une machine à faire tourner deux roues dentées en engrènement l'une avec l'autre afin d'effectuer des opérations de finissage sur les roues dentées.
La machine selon la présente invention compre- nant deux broches supportant les roues dentées à faire tourner en engrènement, un moteur qui entraîne au moins l'une desdites broches, et un moteur réver sible et un mécanisme entraîné par ledit moteur réversible alternativement dans des sens opposés, pour modifier la position relative des roues en cours de rotation, l'un desdits moteurs. étant au moins à vitesse variable, est caractérisée en ce que des moyens, fonctionnant en synchronisme avec le mouvement relatif des broches, font varier la vitesse de l'un desdits moteurs.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé. La fig. 1 est une vue en plan de la machine. La fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 et 2a-2a de la fig. 3.
La fig. 3 est un plan fragmentaire de la partie représentée à la fig. 2 et également, en tirets, à la fig. 1.
Les fig. 4 et 5 sont des coupes verticales de détail suivant les lignes 4-4 et 5-5 de la fig. 3, et la fig 6 est une vue schématique en perspective d'une dent représentant le déplacement de la zone de contact des dents qui se produit pendant le fonc tionnement de la machine. La machine représentée est analogue à celle représentée dans le brevet suisse No 305796, et com prend un bâti 10, une poupée fixe 11 montée sur le bâti portant une broche 12 qui supporte un pignon P, ou la roue la plus petite d'une paire de roues coniques ou à denture hypoïde, à roder, et un cha riot porte-broche 13 supportant une broche 14 pour une roue dentée G, ou la pièce la plus grande de la paire.
La poupée 11 est réglable le long de l'axe du pignon, c'est-à-dire horizontalement dans le plan de la fig. 1, en tournant un volant à main 15. La broche portant la roue dentée est tourillonnée dans un carter, non représenté, qui est mobile dans le chariot 13 à la fois latéralement et longitudinalement, c'est-à-dire à la fois verticalement et horizontalement dans le plan de la fig. 1. Le chariot 13 est mobile verticalement sur une colonne 16, c'est-à-dire per pendiculairement au plan de la fig. 1.
La colonne 16 est réglable dans la direction de l'axe du pignon au moyen d'un volant à main. 17. Une console porte- came 18 (fig. 2 et 3) est réglable verticalement dans la colonne 16 au moyen d'une vis de réglage 19. Un arbre 21 est tourillonné dans cette console et porte une came 22 qui est disposée entre deux galets suiveurs 23 portés par le chariot 13.
La surface de la came qui attaque le galet supérieur est une spi rale à rayon constamment croissant, tandis que la surface de cette came qui attaque le galet inférieur est une spirale semblable de sens contraire. En tour- nant la vis de réglage 19, on peut faire monter ou descendre le chariot 13 et, du fait que la came 22 est interposée entre les galets 23, la broche 14 et son carter se déplacent en un même ensemble avec le chariot 13 au cours de ce réglage.
Par le réglage obtenu à l'aide de la vis 19, et par ceux effectués en tournant les volants à main 15 et 17, les broches 12 et 14 peuvent être mises en place pour corres pondre à des roues coniques ou hypoides de dif férentes dimensions et rapports de démultiplication.
En raison de la forme en spirale de la came 22, l'oscillation de celle-ci en avant et en arrière autour de l'axe de l'arbre 21 soulève et abaisse les galets 23 et la broche 14 par rapport à la broche 12 et, au moyen d'une tringlerie décrite dans le brevet ci- dessus mentionné, on peut effectuer également et en même temps des mouvements alternatifs longitu dinaux et latéraux de la broche 14 et de son carter,
c'est-à-dire des mouvements alternatifs le long de l'axe de la broche et perpendiculairement à cet axe. Le résultat d'ensemble de ces divers mouvements relatifs entre la roue et le pignon, qui se produisent tandis que les roues dentées sont en rotation, est d'amener la surface de contact des dents représentée par une zone hachurée 24 à la fig. 6 en différentes positions le long de la dent T, comme, par exemple, entre les deux positions indiquées par les lignes en pointillés 24' et 24".
On fait osciller l'arbre 21 au moyen d'un moteur électrique 25 réversible (fig. 2) par l'intermédiaire d'un train d'engrenage fortement réducteur. Ce train comprend un pignon 26, une roue dentée 27, un satellite 28 qui est porté par la roue dentée 27 et engrène avec une roue fixe à denture intérieure 29, et également avec une roue mobile à denture inté rieure 31, un pignon 32 qui tourne avec la roue 31 et une roue 33 fixée à l'arbre 21.
Une très forte réduction de vitesse résulte des roues dentées 29 et 31 qui ont des nombres de dents différents l'un de l'autre seulement d'une unité. Dans la machine repré sentée dans le brevet précité, le moteur oscillant, qui est désigné ici par 25, est un moteur à courant con tinu dont la vitesse est réglable à la main au moyen de deux rhéostats ou d'appareils. analogues de réglage du courant, tels que des autotransformateurs à ten sion variable montés dans le circuit à courant alter natif du redresseur qui fournit le courant continu au moteur.
Au moyen. de tels appareils de réglage, on peut faire varier - le temps nécessité pour chaque oscillation de la came 22. L'une au moins des bro ches, de préférence la broche 12 portant le pignon, est entraînée par un moteur réversible 34 logé dans 1e bâti 10 et accouplé à la broche par une poulie et une commande par courroie 35. L'un des flancs des dents des roues P et G est rodé ou poli en faisant tourner le moteur en marche avant. Lorsque cette opération est achevée, on inverse le sens de rotation du moteur 34 pour roder ou polir l'autre flanc des dents.
L'un des deux appareils de réglage du courant pour le moteur 25 faisant osciller la came est agencé de façon à fonctionner au cours de la rotation en marche avant du moteur 34 d'entraîne ment de la broche et l'autre au cours de la marche en sens inverse de ce moteur 34. Bien qu'il soit possible de faire varier l'impor tance du rodage ou du polissage effectué en diffé rentes positions des roues dentées en faisant varier la vitesse du moteur 34 d'entraînement de la broche, on préfère laisser cette vitesse constante tout au long du rodage ou du polissage et effectuer le change ment en faisant varier la vitesse du moteur 25.
On y parvient, par des moyens qu'on va décrire main tenant et avec les appareils susmentionnés de réglage du courant, qui, dans la forme d'exécution décrite, comprennent deux autotransformateurs identiques, à tension variable, 36 et 36'. Ceux-ci sont agencés de telle manière en circuit avec les moteurs 25 et 34 que l'autotransformateur 36 règle la vitesse du moteur 25 quand le moteur 34 tourne en marche avant et que l'autotransformateur 36' règle la vitesse du moteur 25 quand le moteur 34 tourne en sens inverse. Les autotransformateurs sont montés sur la console 18 et ont des arbres, respectivement 37 et 37', qu'on fait tourner dans un sens pour augmenter leur tension de sortie et dans le sens opposé pour la diminuer.
Un arbre 38 est fixé à chaque arbre 37, 37' qu'il prolonge (fig. 3 et 4) et sur cet arbre 38 est monté fou un pignon 39 claveté sur un pla teau d'embrayage 41 à denture de face. Ce plateau d'embrayage est en prise avec des dents d'embrayage correspondantes 42' situées sur un bouton 42 qui est claveté sur l'arbre 38 et qui présente une jante graduée 43 sur laquelle on peut lire les divisions par rapport à un index 44 porté par la console 18. Un écrou moleté 45 vissé sur chaque arbre 38 main tient le bouton 42 en prise avec l'embrayage 41 à l'encontre de l'action d'un ressort de compression 40. Si l'on desserre l'écrou, le ressort relâche l'embrayage pour permettre de régler l'arbre 37 ou 37' par rap port au pignon 39.
Chaque pignon 39 engrène avec une crémaillère 46 qui est montée dans la console 18 pour se dé placer dans les. deux sens. Sur chaque crémaillère, un galet 47 est en contact avec une des cames 48 ou 48', fixée à un arbre 49 qui est monté de façon à tourner dans la console. Une roue dentée 51 est fixée à l'arbre et engrène avec la roue dentée 33 montée sur l'arbre 21.
Un ressort 52 (fig. 5) agit sur chaque crémaillère pour maintenir son galet 47 sur la came correspondante 48 ou 48', et il en résulte que, lorsque la came oscille, la crémaillère est animée d'un mouvement alternatif et, par l'intermédiaire du pignon 39, fait osciller l'arbre 37 pour faire varier la tension appliquée aux bornes. du moteur 25. La came 48 est pourvue d'une denture frontale 50 à pas fin d'accouplement avec des dents correspon dantes sur une bride de l'arbre 49, et la came 48' porte une denture d'accouplement analogue 50' en prise avec des dents .correspondantes sur la came 48.
En conséquence, lorsqu'on desserre d'abord un écrou 152 qui maintient les cames sur l'arbre 49, on peut régler les cames indépendamment l'une de l'autre, et les amener en différentes positions angulaires par rapport à l'arbre. De cette manière, il est possible de régler la tension appliquée aux bornes du moteur pour n'importe quelle position des cames 48 et 48'.
Lorsque la machine est en fonctionnement, le moteur 34 d'entraînement de la broche peut être mis d'abord en marche avant, l'autotransformateur 36 réglant le moteur 25. Durant cette partie du fonc tionnement, le moteur 25 est mis en marche alter nativement dans des sens opposés pendant un ou plusieurs cycles, et pendant chaque cycle, il fait pivo ter la came 22 d'abord dans un sens, à partir d'une position neutre jusqu'à une position limite, puis la ramène à la position neutre, ensuite il fait pivoter la came jusqu'à une autre position limite puis la fait revenir à la position neutre.
Au cours de chacun de ces cycles la surface de contact des dents peut se déplacer de la position représentée en traits pleins en 24 à la fig. 6, à la position 24' représentée en tirets, puis revenir à la première position et passer ensuite à la position 24" représentée en tirets, puis revenir à la position en traits pleins. La came 48 peut avoir toute forme voulue pour faire tourner les pignons ensemble pendant le temps désiré dans cha que position relative qu'ils prennent au cours du cycle.
Par exemple, la came peut avoir une forme propre à faire tourner l'arbre 37 de telle façon qu'une tension plus forte soit appliquée au moteur 35 lors que la surface de contact des. dents est en position 24 et des tensions plus basses lorsque cette surface est en 24' et 24", obligeant le moteur à tourner vite en position 24 et à tourner plus lentement lorsqu'on approche des position 24' et 24". Ces fractions pro portionnellement plus -grandes du cycle de rodage sont consacrées au rodage ou au polissage des extré mités des dents plutôt qu'à celui de leur zone mé diane. Lorsque la came 22 a effectué le nombre voulu de cycles d'oscillation, le moteur d'entraîne ment de la broche 34 est mis en rotation inverse pour effectuer le rodage ou le polissage des flancs opposés des dents.
Au cours de cette partie du fonctionnement la came 48' et l'autotransformateur 36' règlent la vitesse du moteur 25.
En réglant les cames 48 et 48' angulairement sur l'arbre 49, et en réglant le rapport des phases entre les cames et les autotransformateurs qu'elles commandent respectivement, il est possible de faire varier les zones des surfaces de dent qui sont sou mises au rodage ou polissage le plus grand et le plus petit. Par exemple, la zone soumise au rodage ou au polissage le plus faible peut être déplacée du milieu vers l'une au l'autre des extrémités de la dent. Une paire de cames 48, 48' peut ainsi servir pour des engrenages de formes différentes ou ayant des caractéristiques de rodage ou polissage différentes.
Toutefois, ces cames sont facilement remplaçables et la machine est de préférence pourvue d'une série de cames interchangeables qui diffèrent les unes des autres en ce qui concerne la vitesse et l'amplitude maximum de déplacement angulaire qu'elles commu niquent aux arbres 37, 37'. Les cames 48, 48' peu vent également avoir une forme spéciale pour s'adap- ter aux exigences d'engrenages particuliers. Elles peuvent avoir une forme propre à faire varier pro gressivement la tension appliquée aux bornes du mo teur 25 tout au long du cycle d'oscillation de la came 22 ou propre à faire varier brusquement cette tension en des points particuliers du cycle.
Quand la machine est employée pour le rodage, deux pignons P et G sont tournés ensemble tout en les lubrifiant par un liquide contenant de la potée d'émeri. Pour le polissage d'un pignon P, la roue G est en fonte et sert d'outil de brunissage. Pour le honing d'un pignon P, la roue G est faite d'émeri tel qu'employé dans la fabrication des meules.
Machine for rotating two toothed wheels meshing with each other in order to perform finishing operations on the toothed wheels The present invention relates to a machine for rotating two toothed wheels in mesh with one another. other in order to carry out finishing operations on the toothed wheels.
The machine according to the present invention comprising two spindles supporting the toothed wheels to be rotated in meshing, a motor which drives at least one of said spindles, and a reversible motor and a mechanism driven by said reversible motor alternately in one direction. opposites, to modify the relative position of the wheels during rotation, one of said motors. being at least variable speed, is characterized in that means, operating in synchronism with the relative movement of the spindles, vary the speed of one of said motors.
An embodiment of the object of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing. Fig. 1 is a plan view of the machine. Fig. 2 is a vertical section taken along line 2-2 of FIG. 1 and 2a-2a of fig. 3.
Fig. 3 is a fragmentary plan of the part shown in FIG. 2 and also, in dashed lines, in FIG. 1.
Figs. 4 and 5 are detail vertical sections taken along lines 4-4 and 5-5 of FIG. 3, and FIG. 6 is a schematic perspective view of a tooth showing the displacement of the tooth contact zone which occurs during operation of the machine. The machine shown is analogous to that shown in Swiss Patent No. 305796, and comprises a frame 10, a headstock 11 mounted on the frame carrying a spindle 12 which supports a pinion P, or the smaller wheel of a pair. of bevel or hypoid toothed wheels, to be lapped, and a spindle carrier 13 supporting a spindle 14 for a toothed wheel G, or the largest part of the pair.
The doll 11 is adjustable along the axis of the pinion, that is to say horizontally in the plane of FIG. 1, by turning a handwheel 15. The spindle carrying the toothed wheel is journaled in a housing, not shown, which is movable in the carriage 13 both laterally and longitudinally, that is to say both vertically. and horizontally in the plane of FIG. 1. The carriage 13 is movable vertically on a column 16, that is to say perpendicular to the plane of FIG. 1.
Column 16 is adjustable in the direction of the pinion axis by means of a hand wheel. 17. A cam-holder console 18 (fig. 2 and 3) is vertically adjustable in the column 16 by means of an adjusting screw 19. A shaft 21 is journaled in this console and carries a cam 22 which is placed between two follower rollers 23 carried by the carriage 13.
The surface of the cam which engages the upper roller is a spiral with a constantly increasing radius, while the surface of this cam which engages the lower roller is a similar spiral in the opposite direction. By turning the adjusting screw 19, the carriage 13 can be raised or lowered and, because the cam 22 is interposed between the rollers 23, the spindle 14 and its housing move as a single unit with the carriage 13. during this adjustment.
By the adjustment obtained by means of the screw 19, and by those carried out by turning the handwheels 15 and 17, the pins 12 and 14 can be put in place to correspond to bevel or hypoid wheels of different dimensions. and gear ratios.
Due to the spiral shape of cam 22, its oscillation back and forth around the axis of shaft 21 raises and lowers rollers 23 and spindle 14 relative to spindle 12 and, by means of a linkage described in the above-mentioned patent, it is also possible to perform longitudinal and lateral reciprocating movements of the spindle 14 and of its housing at the same time,
that is, reciprocating movements along the axis of the spindle and perpendicular to this axis. The overall result of these various relative movements between the wheel and the pinion, which occur while the toothed wheels are in rotation, is to bring the contact surface of the teeth represented by a hatched zone 24 in FIG. 6 in different positions along tooth T, such as, for example, between the two positions indicated by the dotted lines 24 'and 24 ".
The shaft 21 is made to oscillate by means of a reversible electric motor 25 (FIG. 2) by means of a strongly reducing gear train. This train comprises a pinion 26, a toothed wheel 27, a satellite 28 which is carried by the toothed wheel 27 and meshes with a fixed internally toothed wheel 29, and also with a movable wheel with internal toothing 31, a pinion 32 which rotates with wheel 31 and a wheel 33 attached to shaft 21.
A very large reduction in speed results from the toothed wheels 29 and 31 which have numbers of teeth different from each other only by one unit. In the machine shown in the aforementioned patent, the oscillating motor, which is designated here by 25, is a direct current motor, the speed of which is adjustable by hand by means of two rheostats or apparatus. Current control analogs, such as variable voltage autotransformers mounted in the AC circuit native to the rectifier which supplies DC current to the motor.
Thanks to. With such adjusting devices, the time required for each oscillation of the cam 22 can be varied. At least one of the spindles, preferably the spindle 12 carrying the pinion, is driven by a reversible motor 34 housed in the first. frame 10 and coupled to the spindle by a pulley and a belt drive 35. One of the flanks of the teeth of the wheels P and G is lapped or polished by rotating the engine in forward gear. When this operation is completed, the direction of rotation of motor 34 is reversed in order to break in or polish the other side of the teeth.
One of the two current adjusters for the motor 25 oscillating the cam is arranged to operate during the forward rotation of the spindle drive motor 34 and the other during the forward rotation. reverse direction of this motor 34. Although it is possible to vary the extent of lapping or polishing carried out in different positions of the toothed wheels by varying the speed of the motor 34 driving the spindle, it is preferred to leave this speed constant throughout lapping or polishing and to effect the change by varying the speed of the motor 25.
This is achieved by means which will be described now and with the aforementioned devices for regulating the current, which, in the embodiment described, comprise two identical autotransformers, with variable voltage, 36 and 36 '. These are arranged in such a way in circuit with the motors 25 and 34 that the autotransformer 36 regulates the speed of the motor 25 when the motor 34 is running forward and the autotransformer 36 'regulates the speed of the motor 25 when the motor is running. motor 34 rotates in the opposite direction. The autotransformers are mounted on the console 18 and have shafts, respectively 37 and 37 ', which are rotated in one direction to increase their output voltage and in the opposite direction to decrease it.
A shaft 38 is attached to each shaft 37, 37 'which it extends (Figs. 3 and 4) and on this shaft 38 is mounted a pinion 39 keyed on a clutch plate 41 with face teeth. This clutch plate is engaged with corresponding clutch teeth 42 'located on a button 42 which is keyed on the shaft 38 and which has a graduated rim 43 on which the divisions can be read relative to an index 44 carried by the console 18. A knurled nut 45 screwed onto each shaft 38 hand holds the knob 42 in engagement with the clutch 41 against the action of a compression spring 40. If one loosens the nut, the spring releases the clutch to allow adjustment of the shaft 37 or 37 'with respect to the pinion 39.
Each pinion 39 meshes with a rack 46 which is mounted in the console 18 to move in them. both directions. On each rack, a roller 47 is in contact with one of the cams 48 or 48 ', fixed to a shaft 49 which is mounted so as to rotate in the console. A toothed wheel 51 is fixed to the shaft and meshes with the toothed wheel 33 mounted on the shaft 21.
A spring 52 (fig. 5) acts on each rack to keep its roller 47 on the corresponding cam 48 or 48 ', and it follows that, when the cam oscillates, the rack is driven in a reciprocating movement and, by the 'intermediate the pinion 39, oscillates the shaft 37 to vary the voltage applied to the terminals. motor 25. Cam 48 is provided with end-to-end coupling teeth 50 with corresponding teeth on a flange of shaft 49, and cam 48 'carries similar coupling teeth 50' in taken with corresponding teeth on cam 48.
Accordingly, by first loosening a nut 152 which holds the cams on the shaft 49, the cams can be adjusted independently of each other, and brought into different angular positions relative to the shaft. . In this way it is possible to adjust the voltage applied to the motor terminals for any position of the cams 48 and 48 '.
When the machine is in operation, the spindle drive motor 34 may first be turned on forward, the autotransformer 36 regulating the motor 25. During this part of the operation, the motor 25 is switched on alternately. natively in opposite directions during one or more cycles, and during each cycle, it pivots cam 22 first in one direction, from a neutral position to a limit position, then returns it to the position neutral, then it rotates the cam to another limit position and then returns it to the neutral position.
During each of these cycles the contact surface of the teeth can move from the position shown in solid lines at 24 in FIG. 6, at position 24 'shown in dashed lines, then return to the first position and then move to position 24 "shown in dashed lines, then return to the position in solid lines. Cam 48 can be any shape desired to rotate the gears together for the desired time in each relative position they take during the cycle.
For example, the cam may have a shape suitable for rotating the shaft 37 such that a higher voltage is applied to the motor 35 when the contact surface of the. teeth is in position 24 and lower tensions when this surface is in 24 'and 24 ", causing the motor to run fast in position 24 and to spin slower as it approaches 24' and 24". These proportionately larger fractions of the lapping cycle are devoted to lapping or polishing the ends of the teeth rather than their middle zone. When the cam 22 has completed the desired number of oscillation cycles, the spindle drive motor 34 is reverse-rotated to perform lapping or polishing of the opposing sides of the teeth.
During this part of the operation the cam 48 'and the autotransformer 36' regulate the speed of the motor 25.
By adjusting the cams 48 and 48 'angularly on the shaft 49, and by adjusting the phase ratio between the cams and the autotransformers which they respectively control, it is possible to vary the areas of the tooth surfaces which are subject to change. the largest and smallest lapping or polishing. For example, the area subjected to the least lapping or polishing may be moved from the middle to either end of the tooth. A pair of cams 48, 48 'can thus be used for gears of different shapes or having different lapping or polishing characteristics.
However, these cams are easily replaceable and the machine is preferably provided with a series of interchangeable cams which differ from each other as regards the speed and the maximum angular displacement which they communicate to the shafts 37, 37 '. Cams 48, 48 'can also have a special shape to suit the requirements of particular gears. They may have a form suitable for progressively varying the voltage applied to the terminals of the motor 25 throughout the oscillation cycle of the cam 22 or suitable for causing this voltage to vary abruptly at particular points of the cycle.
When the machine is used for lapping, two pinions P and G are turned together while lubricating them with a liquid containing emery hotpot. For polishing a pinion P, the wheel G is made of cast iron and serves as a burnishing tool. For the honing of a pinion P, the wheel G is made of emery as used in the manufacture of grinding wheels.