Brevet FR2015923A1 — publié le 19700430

L'invention concerne un appareil servant à entraîner une pièce qui va et vient relativement à un outil immobile. Ci- après, on parlera seulement de cette disposition mais l'invention concerne aussi les machines-outils dans lesquelles, inversement, l'outil va et vient et la pièce est immobile. L'invention a pour but de fournir un appareil d'entrai- nement qui puisse, à de petites vitesses d'avance, transmettre le couple d'entrainement sans jeu et rigidement au porte-pièce qui va et vient. En partant de la solution de ce problème, l'invention vise en outre à fournir un appareil d'entrntnement qui puisse d'une part, à de petites vitesses d'avance, transmettre le couple d'entraînement sans jeu et rigidement au porte-pièce et, d'autre part, être commuté en vue de plus grandes vitesses d'avance avec des accélérations et décélérations élevées. Le problème posé par l'invention et qui est de réaliser un appareil d'entrntnement rigide et sans jeu permettant d'obtenir de petites vitesses d'avance est résolu par la combinaison des mesures suivantes a) une machine d'entratnement entrains le porte-pièce de façon réversible par l'intermédiaire d'une transmission mécanique, b) dans la transmission mécanique est inséré un mécanisme à blocage automatique, par exemple sous la forme d'un mécanisme à vis sans fin, c) sur le porte-pièce agit constamment, dans un sens, une force (force additionnelle) engendrée par un fluide sous pression et dont la grandeur est telle que dans les deux sens de mouvement du porte-pièce, la force d'entrainement ou de réglage de vitesse transmise par la transmission mécanique puisse être transmise au porte-pièce par l'intermédiaire de la même paire de surfaces. La transmission mécanique assure l'entratnement du porte-pièce quand la force du fluide contrarie la force exercée par la transmission mécanique. En sens inverse, le fluide sous pression assure l'entratnement du porte-pièce mais alors la transmission mécanique fixe la vitesse d'avance. Etant donné que dans les deux sens de mouvement la force d'entratnement ou de réglage de vitesse exercée par la transmission mécanique peut être transmise au portepièce par la même paire de surfaces, on obtient un entraînement sans jeu. En même temps, la transmission mécanique assure la rigi dité désirée de l'entrainement pour de petites vitesses d'avance. Il peut être indiqué de rendre variable, sur la course de va-et-vient du porte-pièce, la force additionnelle engendrée par le fluide sous pression et agissant dans un sens. On peut facilement obtenir cette possibilité de réglage de la force additionnelle tout en respectant la condition d'après laquelle la force d'entraînement ou -de réglage de vitesse transmise par la transmission mécanique doit pouvoir être transmise au porte-pièce par la même paire de surfaces. Normalement, dans les entratnements mécaniques connus pour porte-pièce à va-et-vient, un accouplement débrayable est aussi prévu entre la machine d'entratnement et le porte-pièce pour permettre de faire aller et venir manuellement le porte-pièce. Dans un développement de l'invention, on tire parti de cet accouplement en ce sens que l'appareil mécanique d'entrntne- ment est relié au porte-pièce par l'intermédiaire d'un accouplement débrayable en lui-même cohnu et qu'il est conçu seulement pour des vitesses d'avance limitées, dans la zone inférieure (avance lente), tandis que l'appareil d'entratnement à fluide est conçu aussi pour les vitesses d'avance plus grandes et que son dispositif de renversement, adjoint à un cylindre de travail qui peut être alimenté des deux côtés et qui assure le mouvement de va-et-vient du portepièce, peut être mis hors d'action, de telle sorte que le fluide sous pression agit seulement sur l'un ou l'autre ctté du cylindre de travail. Ainsi, aux petites vitesses d'avance, de la façon décrite, l'appareil d'entratnement à fluide et l'appareil d'entrai- nement mécanique agissent conjointement sur le porte-pièce à vaet-vient. Aux plus grandes vitesses d'avance, l'appareil mécanique d'entratnement est mis hors d'action puisque, cette fois, on peut tirer pleinement-parti de l'entratnement à fluide. Un fait particulièrement avantageux est que la commutation entre l'avance lente et les vitesses plus grandes peut s'effectuer de la façon la plus simple. Dans un mode d'exécution préféré de l'invention, le dispositif servant à actionner l'accouplement débrayable est couplé au dispositif de renversement de l'appareil d'entrainement à fluide, de telle sorte que, lorsque l'accouplement est embrayé, la source de fluide est branchée de manière à alimenter exclusivemert l'un ou l'autre côté du cylindre de travail, son dispositif de renversement étant mis hors d'action, et que, lorsque l'accouple- ment est débrayé, le dispositif de renversement de la source de fluide est mis en action. l'invention repose donc sur la combinaison d'un entrai- nement hydraulique ou pneumatique d'une table et d'un entratnement mécanique, cette combinaison donnant une action qui dépasse de loin les effets de chaque entratnement. D'autres perfectionnements et aménagements avantageux de l'invention sont expliqués ci-après à propos d'un exemple d'exécution de l'invention, représenté de façon simplifiée par les dessins annexés, qui comportent en outre des diagrammes explicatifs et sur lesquels - la figure 1 montre en élévation latérale et partiellement en coupe une rectifieuse conçue selon l'intention; - la figure 2 montre la machine de la figure 1 en élé- vation par devant et également en coupe partielle; - la figure 3 est une vue en plan de la rectifieuse des figures 1 et 2;; - la figure 4 montre schématiquement la meule, le portepièce et la transmission utilisée pour l'entratnement mécanique du porte-pièce, dans le cas où la force hydraulique agit du côté gauche de la table de travail (à gauche sur la figure 2), et où le porte-pièce et la meule se déplacent dans le meme sens; - la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 mais dans le cas où le porte-pièce et la meule se déplacent en sens opposé; - la figure 6 est un diagramme indiquant les forces engendrées dans les deux sens de mouvement, dans les cas des figures 4 et 5; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 4, mais dans le cas où le côté droit de travail du cylindre (à droite sur la figure 2) est alimenté; - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7, mais dans le cas où la meule et le porte-pièce se déplacent en sens opposé; ; - la figure 9 est un diagramme des forces dans le cas ou la machine fonctionne selon les figures 7 et 8. Un entrainement hydraulique de table pour machine-outil, notamment pour rectifieuse, comprend essentiellement (voir figures 1 à 3) un cylindre 1 qui est fixé fermement, par ses culasses 2a, 2b, sur le banc ou support 3 de la machine représentée. Sur le banc ou support 5 de la machine, une table ou un chariot 6 se meut sur un guide directeur 4 et un guide porteur 5. Cette table ou ce chariot 6 porte la pièce à usiner 7 qui est fixée, par exemple au moyen de brides de serrage, dans des rainures en T. La table est articulée au système hydraulique d'entratnement par une tige de piston 8 qui est fixée des deux côtés aux plaques de recouvrement 9 de la table.Le piston 10 sépare le cylindre en un côté gauche 27 et un côt6 droit 26* Un moteur électrique Il entrains une pompe hydraulique 12 dont le débit est réglable. Ce réglage n'est pas représenté. Le moteur pourrait tout aussi bien entraîner une pompe à débit constant, les différentes vitesses de la table étant alors assurées par un dispositif d'étranglement approprié. L'huile sous pression arrive, par une soupape de sûreté 13, à un tiroir de renversement 14 puis, par la culasse de gauche 2a, au côté gauche 27 du cylindre. La table se meut alors vers la droite.Dans le tiroir 14, gråce à des dispositifs de renversement appropriés non représentés, les raccordements menant aux culasses 2b et 2a sont intervertis et le sens de mouvement de la table est ainsi inversé, le côté droit 26 du cylindre étant cette fois alimenté en fluide. On peut aussi imaginer de renverser les sens de mouvement de la table directement au moyen d'une pompe réversible de réglage. On peut alors se passer d'un tiroir de renversement 14. Avec l'entratnement de table décrit ci-dessus, on peut plus spécialement établir de façon satisfaisante des vitesses élevées (meulage, rabotage). il s'agit de vitesses de 2 m/mn et audessus, par exemple jusqu'à environ 60 m/mn. Un inconvénient de tous ces entrainements hydrauliques réside dans leur faible rigidité dans la direction longitudinale de la table. Toutefois, cet inconvénient n'a pas de suites ftcheuses, étant donné l'inertie de la table, y compris la pièce qui se trouve dessus, et le temps court pendant lequel l'outil (meule, lame de rabot) et la pièce sont en contact. C'est seulement dans les entrainements hydrauliques fonctionnant à des vitesses inférieures à environ 2 m/mn que le manque de rigidité de ces entrainements se fait sentir. Ici, l'incidence de la température de l'huile-sur la vitesse d'avance entrain aussi des inconvénients. Il est vrai que lton peut refroidir l'huile à une température constante mais cela exige des moyens importants. D'autre part, on peut renverser des entratnements hydrauliques avec des accélérations et décélérations élevées parce que l'élément peu rigide qui est le "ressort à huile" peut absorber les énergies de masse t2m v2) sans que des forces excessives soient engendrées dans tout le système d'entrainement. Ce fait est avantageux, ainsi que sa conséquence, à savoir que les courses de renversement restent courtes. Il en est de même pour les en trainements à air comprimé. Selon les figures I à 3, les entrainements mécaniques pour machines-outils se composent par exemple d'une crémaillère 15 fixée à la table ou au chariot et d'un pignon 16 monté dans le banc ou bâti 3. Par des#transmissions appropriées 17 et/ou 18, un moteur électrique 19 entrain la table ou le chariot. B'entratne- ment peut être débrayé grâce à un accouplement 20, de sorte que l'on peut déplacer librement la table ou le chariot 6 à la main sur ses guides. Bien entendu, les trains d'engrenages 17 et 18 peuvent aussi être complètement supprimés, quand la vitesse de la table ou du chariot (vitessé d'avance) est réglée par un moteur approprié, par exemple un moteur à courant continu ou un moteur hydraulique. il est possible aussi, à la place de la crémaillère 15 et du pignon 16, d'utiliser une tige filetée et un écrou (tige à filetage trapézoTdal, tige tournante sphérique ou tige planétaire, etc.) ou bien une crémaillère à vis et une vis sans fin, ou bien un câble et un tambour ou bien une courroie dentée et des poulies dentées correspondantes, etc.. L'avantage de tous les entrainements mécaniques est qu'ils sont rigides dans la direction d'avance relativement aux entrainements hydrauliques ou pneumatiques. Sous leurs formes simples, leur inconvénient est qu'ils ne sont pas exempts de jeu, ce ce qui est désavantageux pour les rectifieuses et fraiseuses, spécialement lorsque l'enlèvement de copeaux se fait avec un me sens (c'est-à-dire que la vitesse de coupe et la vitesse d'avance sont de m#me sens). En particulier dans le fraisage ou le meulage, il se produit alors un broutage, de sorte que les pièces ou les outils deviennent inutilisables. Si l'on veut supprimer le jeu dans les entratnements mécaniques, on utilise par exemple des pignons doubles ou des écrous doubles avec blocage relatif. Ce blocage entrain une dépense supplémentaire, un frottement supplémentaire et par suite un rendement moins bon. En outre, les entrainements mécaniques pour grandes vitesses d'avance sont sujets à une grande usure. L'invention réunit les avantages de l'entratnement mécanique et de l'entrainement hydraulique et évite en même temps les inconvénients des deux genres d'entrataement. On expliquera tout d'abord brièvement le fonctionnement de l'entrainement combiné pour l'exécution d'une avance lente, comme l'illustrent les figures 1 à 3. Le fonctionnement est aussi expliqué par les figures 4 et 5. L'invention part de la machine-outil à entrainement hydraulique d'avance, déjà décrite plus haut. Pour l'avance lente, on branche le groupe hydraulique d'entrainement de manière à maintenir par exemple une pression constante d'huile dans le côté gauche 27 du cylindre.Pour une aire constante de piston, cela donne une force hydraulique constante PH. On y parvient par exemple gracie au fait que la pompe 12 fournit un débit tel que l'huile soit éjectée à travers la soupape de surjeté 13. En outre, un accumulateur hydraulique 21 peut être disposé pour stabiliser la pression. La pression qui règne dans le côté gauche 27 du cylindre pousse la table ou le chariot 6 vers la droite et entrain aussi le pignon hélicoTdal 22, par l'intermédiaire de la crémaillère 15, du pignon 16 et de l'accouplement interposé 20. le mécanisme formé par le pignon hélicoïdal 22 et la vis sans fin 23 est à blocage automatique. il est entraîné par le moteur 19 par l'intermédiaire de la transmission 18 réglable de façon continue au moyen du volant à main 24. Quand le moteur 19 est arrêté, la pression d'huile dans le côté gauche 27 du cylindre pousse la table ou le chariot 6 contre la transmission à blocage automatique 18 (voir l'application des flancs de dents sur la figure 5). Quand le moteur 19 est en marche, le pignon 16 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 5 et la pression d'huile pousse la table ou le chariot 6 vers la droite avec la vitesse d'avance appropriée; toutefois, le moteur 19 règle la vitesse d'avance par l'intermédiaire du pignon qui agit sur la crémaillère 15. le mouvement de la table ou du chariot se fait vers la gauche conformément à la figure 4 quand on fait tourner le moteur 19 à l'envers. En pareil cas, le moteur 19 entraîne la table ou le chariot 6 vers la gauche par l'intermédiaire de la transmission 18, 17, 20, 16, 15. Grâce à la force PH engendrée par la pression d'huile, le pignon 16 et la crémaillère 15 s1 appliquent encore par le même flanc que dans le mouvement vers la droite. On atteint ainsi le but de l'invention qui est d'assurer l'absence de jeu dans le mouvement de la table ou du chariot dans les deux sens d'avance, en particulier aux petites vitesses d'avance. Le principe de l'entratnement selon l'invention est mieux illustré par les figures 4 et 5. Quand l'outil 25 présente la vitesse de coupe admise, v, dans le sens des aiguilles d'une montre, la figure 4 montre la pièce 7 se déplaçant dans le même sens (Vers la gauche) avec la vitesse d'avance U tandis que la figure 5 la montre se déplaçant en sens inverse (vers la droite).La pièce 7 et la crémaillère 15 subissent les forces suivantes, dans la direction de l'avance : la force d'avance P v due au processus d'enlèvement de copeaux, la force hydraulique PR appliquée par la pression d'huile, la force de frottement PR due au frottement entre la table ou le chariot 6 et le banc ou bati 3, la force d'accéle ration ou de décélération 33 ou Bv découlant des forces d'inertie lors de l'accélération et du freinage de la table ou du chariot 6. Pour qu'il n'y ait pas de jeu dans l'entrainement mécanique (par exemple entre le pignon 16 et la crémaillère 15) il faut que la force P+A, qui est la somme de toutes les forces appliquées dans la direction indiquée, reste toujours positive. Pendant le mouvement de la table, ou comme le montre la figure 6 pendant le mouvement de 1' outil relativement à la pièce, les forces appliquées à la table varient. Sur cette figure 6, les forces qui agissent lors des mouvements sont représentées sous forme de diagramme. On a supposé que la force hydraulique PR est choisie assez grande pour que la force PA soit toujours positive, c' est-à-dire pour que la crémaillère 15 s'applique toujours contre le flanc gauche du pignon 16.Dans la marche avec sens inverse (figure 5), le processus de mouvement commence (à gauche de la figure 6) avec une accélération de la table et de la pièce (PA = PH - PR - 33,gg), ensuite vient la marche à vide (PA = PH-PR). Lors de l'usinage de la pièce, la vitesse étant par ailleurs uni forme, il se produit des forces d'avance variables (P*A = PH - PR-PV). Ensuite, il se produit à nouveau en général une marche à vide (PA = PE - PR) à la suite de laquelle vient un intervalle de décélération (P*A = PH ~ PR + Bv,gg) Tant que la table et la pièce marchent en sens opposé, la force hydraulique PH entraine et l'entrat- nement mécanique à blocage automatique détermine la vitesse du mouvement. Après le renversement, la table et la pièce reviennent, avec déplacement dans le même sens pour L'outil et la pièce (de gauche à droite sur la figure 6). il se produit tout d'abord une accé légation = PH + PR + BB,gl) puis une marche à vide (P*A = PH + PR > , l'enlèvement de copeaux avec entrée et sortie (P*A = PH + PR - Pv) et à nouveau une marche à vide (PÂ* = PH + PR). Après l'intervalle de décélération (PA = PH + PR - Bv,gl ), la table et la pièce restent à v,gl droite. On peut maintenant donner une nouvelle instruction de démarrage ou bien le mouvement peut se faire en continu avec renversement.Dans le mouvement dans le même sens, l'entraînement mécanique à blocage automatique entratne la table, la force hydraulique agit contre cet entraînement et on obtient ainsi l'absence de jeu. Bien entendu, dans la pratique, plusieurs forces (ou mEme toutes) agissent simultanément sur la table ou sur la pièce. C'est en particulier le cas lorsque, dans le renversement du mouvement, l'outil ne quitte pas la pièce (fraisage ou meulage d'une extrémité de pièce). On travaillera de préférence avec le processus de mouvement indiqué par la figure 6 quand cette extrémité de pièce est située d'un côté de la pièce. En pareil cas, des forces d'accélération ou de décélération aussi grandes que l'on veut ne nuisent même pas à l'absence de jeu de l'entraînement. Naturellement, il se produit aussi des forces d'accélération ou de décélération pendant que l'outil est appliqué à la pièce avec un même sens de mouvement. On obtient alors l'absence de jeu quand la force résultante P*A est positive, c'est-à-dire quand les flancs de la crémaillère 15 et du pignon 16 se touchent de la façon indiquée par les figures 4 et 5. L'entrainement représenté par les figures 1 à 6 n'est pas le seul mode d'exécution de l'idée de l'invention. Une première variante est représentée dans son principe sur les figures 7, 8 et 9. Ces figures correspondent essentiellement aux figures 4, 5 et 6. Cette variante est également couverte par les représentations des figures I, 2 et 3. La différence relativement au mode d'exécution des figures 4 à 6 réside dans le sens inversé de la force hydraulique PH, le côté droit 26 du cylindre étant soumis à la pression.On travaillera avec cet entratnement dans le cas où il s'agit d'effectuer un renversement du sens de travail du côté droit de la pièce (extrémité située du côté droit de la pièce), car ici les forces de décélération Bv gl et les forces d'accélération soutiennent la force hydraulique PH et même des forces de décélération ou d'accélération aussi grandes que l'on veut ne peuvent pas avoir d'effet nuisible sur l'absence de jeu dans l'entrai- nement. Ce mode d'exécution est caractérisé par le fait que le contact entre les flancs du pignon et de la crémaillère se fait de l'autre côté. Si dans des cas exceptionnels on a seulement besoin d'envisager une avance lente, on peut simplifier l'entratnement hydraulique ou pneumatique en prévoyant un cylindre qui peut saulement être alimenté d'un côté. L'invention peut aussi s'appliquer aux machines-outils dont le mouvement de va-et-vient de travail est dirigé verticalement. Mais alors, il faut en outre tenir compte des forces dues à la pesanteur. REVENDICATIONS 1 - Appareil servant à entraîner une pièce qui va et vient relativement à un outil immobile et caractérisé par la combinaison des mesures suivantes : (a) une machine d'entraînement entraîne le porte-pièce de façon réversible par l'intermédiaire d'une transmission mécanique, (b) dans la transmission mécanique est inséré un mécanisme à blocage automatique, par exemple sous la forme d'un mécanisme à vis sans fin, (c) sur le porte-pièce agit constamment, dans un sens, une force engendrée par un fluide sous pression et dont la grandeur est telle que, dans les deux sens de mouvement du porte-pièce, la force d'entratnement ou de réglage de vites se transmise par la transmission mécanique puisse etre transmise au porte-pièce par l'intermédiaire de la mame paire de surfaces. 2 - Appareil selon la revendication 1, dans lequel la force additionnelle engendrée par le fluide sous pression est variable sur la course de va-et-vient du porte-pièce. 3 - Appareil selon la revendication 1 et/ou la revendication 2, appliqué à une machine-outil comportant un mouvement rotatif de travail de l'outil, notamment à une rectifieuse ou à une fraiseuse. 4 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel l'appareil mécanique d'entratnement est relié au porte-pièce par l'intermédiaire d'un accouplement débrayable et est conçu seulement pour des vitesses d'avance limitées dans la zone inférieure (avance lente), tandis que l'appareil d'entrainement à fluide est conçu aussi pour les vitesses d'avance plus grandes et que son dispositif de renversement, adjoint à m cylindre de travail qui peut être alimenté des deux côtés et qui assure le mouvement de va-etvient du porte-pièce, peut etre mis hors d'action, de telle sorte que le fluide sous pression agit seulement sur l'un ou l'autre côté du cylindre de travail. 5 - Appareil selon la revendication 4, dans lequel le dispositif servant à actionner l'accouplement-débrayable est couplé au dispositif de renversement de l'appareil d'entratnement à fluide, de telle sorte que, lorsque l'accouplement est embrayé, la source de fluide est branchée de manière à alimenter exclusivement l'un ou l'autre côté du cylindre de travail, son dispositif de renversement étant mis hors d'action et que, lorsque l'accouplement est débrayé, le dispositif de renversement de la source de fluide est mis en action.