Machine à polir
La présente invention a pour objet une machine à polir comprenant au moins un disque rotatif présentant une face abrasive, un dispositif de support agencé de façon à appliquer contre ladite face une portion de la surface extérieure d'une pièce à polir et un mécanisme d'entraînement capable de déplacer le dispositif de support en maintenant la pièce en contact avec le disque.
On sait que le polissage de surfaces, notamment de surfaces planes ou tronconiques sur des pièces en acier de dimensions réduites, comme les boîtiers de certains appareils portatifs, par exemple les boîtes de montre, doit être conduit avec une très grande précision si l'on tient à ce que le fini des surfaces atteigne une qualité optimum.
Non seulement, il est nécessaire que la position dans la- quelle la pièce est présentée en regard du disque qui porte la feuille de papier abrasif ou la couche d'étain en cas de finissage à l'étain, soit exactement déterminée et maintenue constante au cours de l'opération, mais il faut également que la pression axiale de la pièce contre le disque soit exactement dosée. Jusqu'à maintenant le polissage de pièces de ce genre s'effectuait en général à la main, la pièce étant tenue et conduite par le polisseur contre un disque rotatif pourvu d'un papier abrasif au moyen d'un quill sur la broche duquel elle était fixée.
On a déjà cherché à mécaniser au moins partiellement ces opérations en utilisant des machines pourvues d'un arbre parallèle à l'axe du disque et mis en oscillation par un mécanisme d'entraînement. Cependant, le problème de la fixation du quill sur le socle solidaire de l'arbre oscillant n'avait pas pu être résolu d'une façon satisfaisante. D'une part, il était nécessaire de disposer de moyens de fixation qui puissent être mis en place très rapidement, d'autre part, il fallait que ces moyens de fixation assurent la pression axiale désirée, et enfin, il fallait qu'ils puissent légèrement céder sous l'effet d'une pression exagérée, afin d'éviter que le papier ne soit arraché et que la surface de la pièce ne soit irrémédiablement détériorée par suite d'une fausse manoeuvre au moment où le polissage était presque terminé.
La présente invention a pour but la réalisation d'une machine à polir qui évite ces inconvénients.
Pour cela la machine selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif de support comprend un quill dont au moins la douille est en une matière ferromagnétique, un socle destiné à recevoir le quill, ce socle étant solidaire d'un arbre oscillant parallèle à l'axe du disque et une source de champ magnétique capable de créer dans un circuit magnétique comprenant le quill et une partie du socle un flux magnétique qui fixe le quill au socle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation schématique de la machine vue de sa partie arrière,
la fig. 2 une vue en élévation latérale et partielle à plus grande échelle du dispositif de support, et
la fig. 3 une vue en élévation, dans le sens de l'axe du quill, d'une partie du socle portant le quill.
La disposition générale de la machine est visible à la fig. 1. Dans le bâti 1, représenté schématiquement, est monté un moteur qui entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un disque d'entraînement 2. Celui-ci est relié par une bielle 3 à un bras oscillant 4 qui est normalement solidaire d'un arbre 5 parallèle à l'axe du disque 2. Un second arbre oscillant 6, auquel est fixée une barre 7 est disposé parallèlement à l'arbre 5. L'extrémité libre du bras oscillant 7 est reliée au bras 4 par une bielle 8, de sorte que les bras 5 et 6 oscillent en synchronisme sous l'action du moteur d'entraînement. Les amplitudes des mouvements oscillants des arbres 5 et 6 peuvent être ajustées indépendamment l'une de l'autre, en déplaçant les articulations entre la bielle 8 et la barre 4, d'une part, et entre la bielle 3 et la même barre 4, d'autre part.
Les longueurs des bielles 3 et 8 sont réglables par des moyens (non représentés). Ceux-ci peuvent, par exemple, consister en une tige filetée munie en son centre d'une tête d'écrou et présentant des fils de pas opposés engagés dans des taraudages que présentent deux éléments de barre distincts constituant avec ladite tige filetée l'ensemble de l'une des bielles. En déplaçant les articulations entre les bielles et la barre 4 le long de cette barre grâce aux perforations 9, on peut régler à volonté les amplitudes des oscillations des arbres 5 et 6.
Le moteur d'entraînement de la machine décrite actionne également deux disques de polissage 10 et 11 qui sont portés par des arbres (non représentés) montés dans des paliers fixes solidaires du bâti 1. Ces deux disques sont disposés l'un à côté de l'autre, leurs axes étant parallèles à ceux des arbres 5 et 6 et ils se recouvrent légèrement, la zone accessible du disque situé le plus près du bâti 1 étant néanmoins suffisante pour l'accomplissement des opérations de polissage.
On voit encore à la fig. 1, les socles 12 et 13 qui sont solidaires respectivement des arbres 5 et 6 et les quills 14 et 15 montés respectivement sur les socles 12 et 13. Cependant, les détails de ces dispositifs de support sont mieux visibles à la fig. 2 où l'on voit le socle 12 portant le quill 14 devant le disque 10. Sur l'arbre 5, qui s'étend en avant du bâti 1, est rigidement fixée une embase 16 sur laquelle est montée une coulisse 17 mobile dans une direction parallèle à l'axe de l'arbre 5 grâce à une tige filetée actionnée par une manivelle 18. Sur la coulisse 17 est montée une table tournante 19 qui pivote autour d'un axe rigoureusement perpendiculaire à celui de l'arbre 5. Les détails de la réalisation de cette table tournante ne sont pas représentés.
Des moyens sont prévus pour la bloquer dans n'importe quelle orientation autour de son axe et pour ajuster avec précision cette orientation. Sur la table 19 est fixée une plaque de support en laiton 20 de forme rectangulaire sur les deux extrémités de laquelle sont montés des étriers 21 et 22 de forme semblable, en fer Armco. Ces étriers sont retenus par des vis 23 et sont rigidement fixés à la plaque de laiton 12. Entre eux est assujetti le noyau 24 également en fer Armco d'une bobine magnétique 25, les vis 26 assurant la rigidité du bloc formé par la plaque de support 20, le noyau 24 et les étriers 21 et 22. Comme on le voit à la fig. 3, les parties supérieures des étriers 21 et 22 présentent une échancrure 27 de façon à recevoir la douille 28 du quill 14.
Cette douille est elle-même constituée d'une pièce tubulaire en acier ayant une face latérale cylindrique mais présente au voisinage de son extrémité antérieure une collerette 29 qui est limitée vers l'avant par un épaulement annulaire plan. A l'intérieur iu manchon 28 et aux deux extrémités de ce manchon, sont fixés des roulements à billes qui supportent une broche 30 traversant le quill de part en part selon son axe. A l'extrémité antérieure de cette broche est montée une pince 31 qui est actionnée par un disque de manoeu- vre 32 monté à l'extrémité postérieure de la broche. Ces organes sont représentés schématiquement aux fig. 2 et 3. On voit que la pince 31 est agencée de façon que lorsqu'on manoeuvre l'organe 32 dans le sens du serrage, les mâchoires s'écartent.
Une pièce à polir 33, de forme annulaire étant montée à l'extrémité de la pince, les mâchoires 31 viennent s'appuyer sur la face interne de cette pièce et l'assujettissent à la broche. La pièce annulaire 33 est également représentée schématiquement au dessin, sa face en contact avec le disque 10 étant une face plane. La pièce 33 pourrait par exemple être la lunette d'un boîtier d'un instrument à cadran de petites dimensions et sa face supérieure, au lieu d'être plane, pourrait être tronconique. Dans ce cas, la table tournante 19 serait orientée de façon à ce que cette surface tronconique se trouve constamment en contact par l'une de ses génératrices avec le plan de la face antérieure du disque 10. Toutefois, la pince du quill décrit pourrait être de construction différente et agencée de façon à fixer à la broche 30, par exemple le fond d'un boîtier tel qu'un boîtier de montre.
Dans d'autres formes d'exécution, le quill pourrait encore comprendre des moyens de blocage de la broche 30 par rapport au manchon 28, ces moyens étant agencés de façon à permettre d'orienter la pince 31 dans trois, quatre ou six orientations différentes régulièrement réparties autour de l'axe du quill. Dans ces conditions, des pièces en forme de cadre, ou pourvues de facettes latérales planes pourraient être polies au moyen de la machine décrite, chaque facette étant polie successivement après que l'on aurait fait tourner la broche de l'angle voulu pour l'amener dans le plan du disque.
Le fonctionnement de la machine décrite est le suivant:
Chacun des disques 10 et 11 étant pourvu sur sa face antérieure d'un papier abrasif de grain déterminé et chacun des quills 14 et 15 ayant été pourvu d'une pièce à polir, l'ouvrier qui dessert la machine commence par actionner un mécanisme de débrayage qui arrête la rotation du disque 2 et amène les deux socles 12 et 13 dans les positions représentées à la fig. 1. Au moyen de boutons de réglage montés sur un pupitre de commande qui comporte les éléments de circuits nécessaires pour alimenter, par exemple en courant continu à basse tension les bobines magnétiques de chacun des supports 12 et 13, il réduit alors le courant qui passe dans ces bobines et pose les quills 14 et 15 chacun sur son support. Pour cela, le quill est déplacé d'arrière en avant et s'approche progressivement du papier abrasif.
A la fin du mouvement, le quill est en place sur les étriers 21 et 22 et la collerette 29 se trouve immédiatement derrière l'étrier 22. L'orientation de la table 19 ayant été réglée au préalable, la surface plane, ou, selon les cas, une des génératrices de la surface tronconique à polir se trouve à fleur de la surface du papier abrasif. L'ouvrier règle alors le courant dans les bobines 25, ce qui a pour effet de fixer les quills sur leurs étriers. En outre, la force d'attraction qui s'exerce entre les becs de l'étrier 22 et la collerette 29 et qui est dirigée dans le sens axial presse la surface à polir contre le papier abrasif.
Par des essais, on peut régler la pression à la valeur requise.
Dès que la surface à polir se trouve en contact avec le papier, la broche est entraînée en rotation par le frottement. Cependant, lorsqu'on a augmenté le courant circulant dans la bobine magnétique, le flux magnétique passe également par l'intermédiaire des cages des roulements à bille dans la broche elle-même. Les zones aimant tées de cette broche sont celles qui sont situées entre l'axe du quill et les becs des étriers 21 et 22 et du fait de la rotation de la broche, elles se déplacent constamment à l'intérieur du métal. Il en résulte une légère force de résistance, autrement dit, un freinage de la broche.
Ce freinage a pour conséquence qu'il existe une légère différence de vitesse entre la pièce et le disque dans la zone de contact, ce qui assure un polissage rapide et régulier. Une fois la pièce en place, le disque 2 est accouplé aux organes moteurs, de sorte que les deux socles 12 et 13 oscillent rapidement devant le disque 10. Les variations de vitesses entre les diverses zones annulaires concentriques que traverse la pièce contribuent également à maintenir un frottement constant entre la surface à polir et le disque. Dans le cas où le disque 10 est un disque revêtu d'une couche d'étain destinée à donner le dernier brillant à la surface à polir, on peut, après quelques oscillations des socles 12 et 13 commander au moyen d'un dispositif qui n'est pas représenté en détail ici, le débrayage de l'arbre 5 par rapport à la barre 4.
Seul l'arbre 6 continue à osciller et l'arbre 5 s'arrête.
Cet arbre est toutefois libre, de sorte que l'ouvrier peut le conduire à la main et terminer le polissage par quelques oscillations supplémentaires en tenant le quill sur son socle 12. Il suffit ensuite d'arrêter le courant dans la bobine du socle 12 pour pouvoir enlever le quill 14, puis de débrayer le moteur et de transférer le quill 15 sur le socle 12.
La machine décrite permet ainsi d'accélérer dans une mesure considérable les opérations de polissage sur de petites surfaces planes ou tronconiques, notamment de pièces en acier. En cas de besoin, elle pourrait être complétée par un ou plusieurs autres disques d'axes parallèles aux deux premiers et par des supports correspondants.
L'utilisation d'une bobine magnétique pour assujettir le quill 14 sur le socle 12 et l'utilisation d'une collerette 29 entourant le manchon du quill pour assurer la position axiale du quill par rapport au socle ont permis d'augmenter dans une mesure considérable la qualité des résultats obtenus. Quelques oscillations de la pièce devant chacun des disques permettent de réaliser une surface tronconique ayant un poli miroir de qualité parfaite. La machine permet de terminer des lunettes de boîtes de montre présentant des biseaux tronconiques ou des boîtiers destinés à des pièces de bijouterie de forme carrée ou rectangulaire qui peuvent être polis sur toutes leurs faces.
Polishing machine
The present invention relates to a polishing machine comprising at least one rotating disc having an abrasive face, a support device arranged so as to apply against said face a portion of the outer surface of a workpiece and a mechanism for polishing. drive capable of moving the support device while maintaining the part in contact with the disc.
It is known that the polishing of surfaces, in particular of flat or frustoconical surfaces on steel parts of reduced dimensions, such as the cases of certain portable devices, for example watch cases, must be carried out with very great precision if one is that the surface finish reaches an optimum quality.
Not only is it necessary that the position in which the part is presented opposite the disc which carries the sheet of abrasive paper or the layer of tin in the case of tin finishing, be exactly determined and kept constant at the same time. during the operation, but it is also necessary that the axial pressure of the part against the disc is precisely dosed. Until now, the polishing of parts of this type was generally carried out by hand, the part being held and driven by the polisher against a rotating disc provided with an abrasive paper by means of a quill on the spindle of which it was fixed.
Attempts have already been made to mechanize at least partially these operations by using machines provided with a shaft parallel to the axis of the disc and put into oscillation by a drive mechanism. However, the problem of fixing the quill on the base integral with the oscillating shaft could not be solved satisfactorily. On the one hand, it was necessary to have fixing means which could be put in place very quickly, on the other hand, these fixing means had to provide the desired axial pressure, and finally, they had to be able to give way slightly under the effect of excessive pressure, in order to prevent the paper from being torn off and the surface of the part from being irreparably damaged as a result of an incorrect operation when the polishing was almost finished.
The object of the present invention is to provide a polishing machine which avoids these drawbacks.
For this, the machine according to the invention is characterized in that the support device comprises a quill, at least the sleeve of which is made of a ferromagnetic material, a base intended to receive the quill, this base being integral with an oscillating shaft parallel to the axis of the disc and a source of magnetic field capable of creating in a magnetic circuit comprising the quill and part of the base a magnetic flux which fixes the quill to the base.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine according to the invention.
Fig. 1 is a schematic elevational view of the machine seen from its rear part,
fig. 2 a side and partial elevational view on a larger scale of the support device, and
fig. 3 a view in elevation, in the direction of the axis of the quill, of a part of the base carrying the quill.
The general arrangement of the machine can be seen in fig. 1. In the frame 1, shown schematically, is mounted a motor which drives, via a reduction gear, a drive disc 2. The latter is connected by a connecting rod 3 to an oscillating arm 4 which is normally integral with a shaft 5 parallel to the axis of the disc 2. A second oscillating shaft 6, to which a bar 7 is attached is arranged parallel to the shaft 5. The free end of the oscillating arm 7 is connected to the arm 4 by a connecting rod 8, so that the arms 5 and 6 oscillate in synchronism under the action of the drive motor. The amplitudes of the oscillating movements of the shafts 5 and 6 can be adjusted independently of each other, by moving the joints between the connecting rod 8 and the bar 4, on the one hand, and between the connecting rod 3 and the same bar 4 , on the other hand.
The lengths of the connecting rods 3 and 8 are adjustable by means (not shown). These can, for example, consist of a threaded rod provided at its center with a nut head and having opposing threads engaged in threads that have two separate bar elements constituting with said threaded rod the assembly. of one of the connecting rods. By moving the articulations between the connecting rods and the bar 4 along this bar thanks to the perforations 9, the amplitudes of the oscillations of the shafts 5 and 6 can be adjusted at will.
The drive motor of the machine described also actuates two polishing discs 10 and 11 which are carried by shafts (not shown) mounted in fixed bearings integral with the frame 1. These two discs are arranged one beside the l 'other, their axes being parallel to those of the shafts 5 and 6 and they overlap slightly, the accessible zone of the disc located closest to the frame 1 being nevertheless sufficient for the accomplishment of the polishing operations.
It can still be seen in FIG. 1, the bases 12 and 13 which are respectively integral with the shafts 5 and 6 and the quills 14 and 15 mounted respectively on the bases 12 and 13. However, the details of these support devices are better visible in FIG. 2 where we see the base 12 carrying the quill 14 in front of the disc 10. On the shaft 5, which extends in front of the frame 1, is rigidly fixed a base 16 on which is mounted a slide 17 movable in a direction parallel to the axis of the shaft 5 by means of a threaded rod actuated by a crank 18. On the slide 17 is mounted a turntable 19 which pivots about an axis strictly perpendicular to that of the shaft 5. The details of the realization of this turntable are not shown.
Means are provided to block it in any orientation around its axis and to precisely adjust this orientation. On the table 19 is fixed a brass support plate 20 of rectangular shape on the two ends of which are mounted brackets 21 and 22 of similar shape, made of Armco iron. These brackets are held by screws 23 and are rigidly fixed to the brass plate 12. Between them is secured the core 24 also made of Armco iron of a magnetic coil 25, the screws 26 ensuring the rigidity of the block formed by the plate. support 20, the core 24 and the brackets 21 and 22. As can be seen in FIG. 3, the upper parts of the brackets 21 and 22 have a notch 27 so as to receive the sleeve 28 of the pin 14.
This bush itself consists of a tubular steel piece having a cylindrical lateral face but has, in the vicinity of its front end, a collar 29 which is limited towards the front by a flat annular shoulder. Inside iu sleeve 28 and at both ends of this sleeve are fixed ball bearings which support a pin 30 passing right through the keel along its axis. At the anterior end of this spindle is mounted a clamp 31 which is actuated by a maneuvering disc 32 mounted at the posterior end of the spindle. These members are shown schematically in FIGS. 2 and 3. It can be seen that the clamp 31 is arranged so that when the member 32 is operated in the tightening direction, the jaws move apart.
A polishing piece 33, of annular shape being mounted at the end of the clamp, the jaws 31 come to rest on the internal face of this piece and secure it to the pin. The annular part 33 is also shown schematically in the drawing, its face in contact with the disc 10 being a flat face. The part 33 could for example be the bezel of a case of a dial instrument of small dimensions and its upper face, instead of being flat, could be frustoconical. In this case, the turntable 19 would be oriented so that this frustoconical surface is constantly in contact via one of its generatrices with the plane of the anterior face of the disc 10. However, the clamp of the quill described could be of different construction and arranged so as to fix to the pin 30, for example the bottom of a case such as a watch case.
In other embodiments, the quill could also include means for locking the pin 30 relative to the sleeve 28, these means being arranged so as to allow the clamp 31 to be oriented in three, four or six different orientations. evenly distributed around the axis of the quill. Under these conditions, parts in the form of a frame, or those provided with planar side facets could be polished by means of the machine described, each facet being polished successively after the spindle had been rotated by the required angle for the bring in the plane of the disc.
The operation of the machine described is as follows:
Each of the discs 10 and 11 being provided on its front face with an abrasive paper of determined grain and each of the quills 14 and 15 having been provided with a piece to be polished, the worker who serves the machine begins by actuating a clutch which stops the rotation of the disc 2 and brings the two bases 12 and 13 into the positions shown in FIG. 1. By means of adjustment knobs mounted on a control panel which comprises the circuit elements necessary to supply, for example with low voltage direct current the magnetic coils of each of the supports 12 and 13, it then reduces the current flowing. in these reels and place the quills 14 and 15 each on its support. For this, the quill is moved from back to front and gradually approaches the sandpaper.
At the end of the movement, the quill is in place on the stirrups 21 and 22 and the collar 29 is located immediately behind the stirrup 22. The orientation of the table 19 having been set beforehand, the flat surface, or, depending on In this case, one of the generatrices of the frustoconical surface to be polished is flush with the surface of the sandpaper. The worker then adjusts the current in the coils 25, which has the effect of fixing the quills on their stirrups. In addition, the attractive force which is exerted between the jaws of the caliper 22 and the flange 29 and which is directed in the axial direction presses the surface to be polished against the abrasive paper.
By testing, the pressure can be adjusted to the required value.
As soon as the surface to be polished comes into contact with the paper, the spindle is rotated by friction. However, when the current flowing through the magnetic coil has been increased, the magnetic flux also passes through the cages of the ball bearings in the spindle itself. The magnetized areas of this pin are those which are located between the axis of the keel and the jaws of the calipers 21 and 22 and due to the rotation of the pin, they constantly move inside the metal. This results in a slight resistance force, in other words, braking of the spindle.
This braking has the consequence that there is a slight difference in speed between the workpiece and the disc in the contact zone, which ensures rapid and regular polishing. Once the part is in place, the disc 2 is coupled to the driving members, so that the two bases 12 and 13 oscillate rapidly in front of the disc 10. The speed variations between the various concentric annular zones that the part passes through also help to maintain constant friction between the surface to be polished and the disc. In the case where the disc 10 is a disc coated with a layer of tin intended to give the last shine to the surface to be polished, it is possible, after a few oscillations of the bases 12 and 13, to control by means of a device which does not 'is not shown in detail here, the disengagement of the shaft 5 relative to the bar 4.
Only the shaft 6 continues to oscillate and the shaft 5 stops.
This shaft is however free, so that the worker can drive it by hand and finish the polishing by a few additional oscillations while holding the quill on its base 12. It is then sufficient to stop the current in the coil of the base 12 to be able to remove the pin 14, then disengage the motor and transfer the pin 15 to the base 12.
The machine described thus makes it possible to accelerate to a considerable extent the polishing operations on small flat or frustoconical surfaces, in particular of steel parts. If necessary, it could be supplemented by one or more other discs with axes parallel to the first two and by corresponding supports.
The use of a magnetic coil to secure the quill 14 to the pedestal 12 and the use of a flange 29 surrounding the quill sleeve to ensure the axial position of the quill relative to the pedestal has increased to an extent. considerable quality of the results obtained. A few oscillations of the part in front of each of the discs make it possible to produce a frustoconical surface having a mirror polish of perfect quality. The machine makes it possible to finish bezels of watch cases having frustoconical bevels or cases intended for pieces of jewelry of square or rectangular shape which can be polished on all their faces.