Brevet FR2068747A1 — publié le 19710903

i 2068747 La présente invention a trait à un dispositif du type tête porte-broche dans laquelle on peut facilement régler la position axiale de la broche qui y est montée en rotation. Dans les têtes porte-broche classiques selon l'art antérieur, 5 on ne prévoyait pas de système d'ajustage en position axiale de la broche tournante et de nombreux inconvénients résultaient, lors de l'emploi de ces têtes, de l'impossibilité d'effectuer de tels réglages. Par exemple, dans les têtes porte-broche pour meules classiques, lorsque l'on change la meule pour une nouvelle en raison de 10 l'usure de la première, la position de la nouvelle meule doit toujours différer de la précédente par rapport à la pièce â usiner ou au dispositif de retaillage ou de redressage des meules, tel qu'un diamant de retaillage, compte tenu, qui plus est, des tolérances sur la largeur de la meule et de celles sur le manchon porte-meule 15 et en particulier sur sa partie conique? il est nécessaire de réajuster la position de la nouvelle meule par rapport à la pièce à usiner. Cependant,dans les dispositifs porte-broche classiques, la broche porte-meule ne peut être déplacée axialement et il est pratiquement impossible de régler la position de cette broche porte 20 meule par déplacement longitudinal. Il est donc nécessaire de déplacer soit le dispositif de retaillage de meule, soit la tête porte-meule, soit la table porte-pièce généralement équipée d'une poupée et d'une contre-pointe, de façon à régler la position de la meule par rapport à la pièce à usiner ou au dispositif de retailla-25 ge. Ces diverses opérations sont généralement fort longues et ne permettent pas d'atteindre de façon satisfaisante le degré d'ajustage à haute précision que nécessite le positionnement de la meule. La présente invention a donc pour objet un dispositif perfec-30 tionné du type tête porte-broche qui évite les inconvénients ci-k dessus décrits des dispositifs de l'art antérieur. Dans ce qui suit on désignera par tête porte-broche tout dispositif permettant de supporter et de guider une broche rotative. On se référera dans les exemples de réalisation i des broches porte-35 meule; dans ce cas on appellera par simplification tête porte-meule i"» la tête porte-broche dont la broche est porte-meule. Dans la tête porte-broche selon la présente invention, un palier, roulement de butée ou analogue permet de maintenir la broche axialement et est déplacé lui-même axialement au moyen d'un disposi-40 tif de réglage à engrenages qui permet d'ajuster facilement la U position de la broche. Par simplification, dans ce qui suit on en 70 34955 2 2068747 tendra par paliers aussi bien les paliers classiques que toute variante adéquate et notamment les roulements ou les dispositifs à coussinets fluides. Dans une telle tête porte-broche, une chambre annulaire est comprise entre une extrémité du palier de butée et un 5 palier radial,et est reliée à une source de fluide sous pression. Par palier radial on entend un palier assurant le support et le guida-~ge de la broche lui évitant des déplacements radiaux. On assure ainsi le positionnement désiré de la b^-roche - en appliquant au fluide contenu dans la cham-10 bre annulaire une pression convenablement choisie. D'autres buts et avantages de la présente invention seront décrits dans ce qui suit. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention on va en décrire des 15 exemples de réalisation étant entendu que ceux-ci ne sont pas limitatifs quant à leur mode de mise en oeuvre' et aux applications qu'on peut en faire. On se référera aux figures suivantes. La fig.l est une coupe longitudinale sur une tête porte-broche conforme à la présente invention. 2 0 La fig.2 est une vue en coupe transversale selon II-II de la fig.l. La fig.3 est également une vue en coupe transversale selon III-III de la fig.2. La fig.4 est une coupe partielle longitudinale sur une tête 25 porte-broche selon un autre mode de réalisation de l'invention. En se référant aux figures et plus particulièrement à la figure 1 qui représente une tête porte-broche pour meules de recti-fieuses conforme à la présente invention, 1 désigne le bâti sur lequel est montée de façon coulissante la tête porte-broche 2. Des 30 éléments de paliers radiaux 3 et 4, ci-après dénommés coussinets, sont fixés sur la tête porte-broche 2 par des vis 5. Dans les coussinets 3 et 4 est montée en rotation la broche porte-meule 8, les jeux adéquats étant ménagés entre coussinets et broche, et une meule 6 est montée à une extrémité de la broche 8 tandis qu'une poulie 35 d'entraînement 7 est montée à l'autre extrémité de la broche; cette poulie est reliée à un moteur, non représenté, par tout moyen convenable tel que, par exemple, des courroies trapézoïdales. Les faces internes de chacun des coussinets 3 et 4 présentent une série d'alvéoles 9 et 10 espacés circonférentiellement et s'é-40 tendant longitudinalement pour assurer la sustentation hydrostatique 70 34955 3 2068747 de la broche 8. Ce type de coussinet est généralement appelé coussinet fluide. Des ensembles de cannelures annulaires 11,11 et 12,12 sont prévus respectivement dans chacun des coussinets 3 et 4 au voisinage des extrémités des alvéoles 9 et 10 pour assurer l'éva-5 cuation du fluide hydraulique. Les alvéoles 9 et 10 sont reliés à une source de pression P, non représentée, par des orifices radiaux adéquats 13 et 14 percés respectivement dans les coussinets 3 et 4 et les cannelures annulaires 13a et 14a pratiquées respectivement à la périphérie extérieure des coussinets 3 et 4 et des conduits 15 10 et 16 percés dans la tête porte-broche 2. D'autre part, les paires de cannelures annulaires 11 et 12 sont reliées à un réservoir â huile T, non représenté sur la figure 1, par les conduits 17,17 et 18,18 pratiqués respectivement dans les coussinets 3 et 4, par les conduits 17a et 18a de la tête porte-broche 2 et par tout autre 15 conduit ou cannelure nécessaire, tels ceux représentés sur la figl qui permettent de collecter le fluide vers le réservoir T. De la sorte, quand on amène le fluide sous pression aux cavités 9 et 10, le pression hydrostatique résultante assure la sustentation de la broche rotative 8 à l'intérieur des coussinets 3 et 4. Selon ce 20 système de sustentation de la broche par coussinets fluides, le fluide passe dans les cannelures annulaires 11,11 et 12,12 par les jeux se trouvant respectivement entre les surfaces internes des coussinets 3 et 4 et la broche ainsi suspendue 8, le fluide étant évacué,comme il a été précédemment dit, vers le réservoir T. Il 25 en résulte que la broche 8 sustentée par le§6oussinets fluides peut si besoin est, être facilement mue axialement à l'intérieur des paliers 3 et 4. Un ensemble formant palier de butée désigné sous le repère 33 comprend deux coussinets de butée 19 et 20 rendus solidaires l'un 30 de l'autre au moyen d'une plaque de fixation 23. Les coussinets 19 et 20 sont montés respectivement et de façon coulissante et ëtanche sur les coussinets 3 et 4. Le coussinet 20 est monté, de plus, de façon coulissante et ëtanche sur la broche 8 ; une chambre annulaire 31 se trouve ainsi formée autre broche 8, coussinet 20 et coussinet 35 4, dont le rôle sera exposé ci-dessous. Le coussinet de blutée 20 comprend un goujon ou un doigt 22 en prise avec une rainure longitudinale 21 pratiquée à la périphérie externe du coussinet 4 de façon à empêcher la rotation de l'ensemble 33. Ce goujon ou doigt 22 et la rainure longitudinale 21 peuvent être pratiqués tout aussi 40 bien dans les éléments 3 et 19 si on le préfère. 70 34955 4 2068747 Une autre chambre annulaire 25 est pratiquée dans l'ensemble de butée 33. La partie médiane de la broche présente une collerette 24 logée dans la chambre 25 avec les jeux adéquats aitre les deux côtés de la chambre 25 et les faces de la collerette 24. Chacune 5 des parois de la chambre 25 présente respectivement des alvéoles 26 et 27 pouvant former coussinet fluide et qui affectent la forme d'une rainure circulaire,d' une série de rainures en forme d'arc, ou analogues. Ces diverses rainures sont tournées vers les deux faces de la collerette 24. Un ^certain nombre de trous adéquats 28 10 et 29 permettent de relier les alvéoles 26 et 27 aux conduits 30 et 30a percés dans l'ensemble à butée 33. Le conduit 30 est relié à la source de pression P, non représentée sur les figures, par l'intermédiaire de la chambre annulaire 31, d'un conduit 32 sensiblement parallèle à l'axe de la broche percé dans le coussinet 4 de 15 la cannelure annulaire 14a et du conduit 16. De la sorte, lorsque l'on amène le fluide sous pression aux alvéoles 26 et 27, la pression hydrostatique résultante est appliquée dans cette région pour assurer la sustentatxonvparaïîeîément à son axe. Le fluide est ensuite évacué vers le réservoir d'huile T par les jeux situés entre 20 les faces de la collerette 24 et celles de la chambre 25, les jeux relativement importants 44 et 45 entre l'ensemble 33 et la broche 8, la chambre 25 et les conduits 43,43 percés dans l'ensemble 33. Comme il est mentionné plus haut, la broche 8 est montée en rotation et sustentée radialement et hydrostatiquement dans les 25 coussinets 3 et 4, et sustentée axialement et hydrostatiquement dans l'ensemble de butée 33. Une partie du coussinet de butée 20, ou si l'on préfère du coussinet 19, est munie d'une crémaillère 34. Celle-ci engrène avec un pignon 36 taillé dans un axe 35 comme le représente la fig.2 30 qui tourillonne dans un support 40 solidaire de la tête 2. Une roue dentée 37 est calée sur l'axe 35 comme représenté à la fig.3 et engrène avec une vis 39 taillée dans une extrémité d'un axe 38. L'autre extrémité de cet axe 38 est munie d'un volant manuel de réglage qui y est claveté. L'axe 38 tourillonne dans des roulements à bil-35 les anti-friction 41 et 41a montés dans le support 40 aux extrémités opposées de l'axe. Dans le dispositif ci-dessus décrit, la méthode de réglage en position axiale, par rapport à la pièce à usiner ou au dispositif de retaillage de la meule montée à une extrémité de la broche 40 8 comprend le réglage manuel ou automatique du volant 42 qui en- 70 34955 5 2068747 traîne en rotation l'axe 38; cette rotation est réduite par l'engrènement avec la vis tangente 39 et la roue dentée 37 et est transmise à l'axe 35; la rotation a±si transmise à l'axe 35 est convertie en un déplacement axial de l'ensemble à butée 33 par engrènement 5 entre la crémaillère 34 et le pignon 36; de la sorte, comme la rotation du volant 42 est réduite par 1 *engrènement de la vis tangente 39 et de la roue dentée 37 on peut obtenir un déplacement extrêmement précis de l'ensemble de butée 33. De plus, 11engrènement de la vis tangente 39 et de la roue dentée 37 sert à limiter le mouve-10 ment axial de l'ensemble de butée 33 soumis à la sollicitation des contraintes parallèles à l'axe agissant sur la broche porte-meule 8. Ainsi, la broche 8 tourne dans les coussinets radiaux 3 et 4 au moyen de la pression hydrostatique engendrée dans les alvéoles 9 et 10 et est axialement sustentée dans l'ensemble à butée 33 par la 15 pression hydrostatique engendrée dans les cavités 26 et 27, de sorte que le mouvement axial de l'ensemble à butée 33 entraîne également le mouvement axial de la broche 8 du fait des liaisons hydrostatiques existant entre eux. Par conséquent, on peut obtenir un réglage très précis du positionnement à la fois de la broche 8 et 20 de la meule 6. De plus, comme dans le cas du présent exemple de réalisation,le fluide sous pression amené à la chambre 31 agit sur le coussinet 20 pour pousser l'ensemble de butée 33 vers la gauche comme l'indique la flèche A de la fig.l, on maintient la broche 8 dans la position désirée aussi bien pour l'opération de rectifica-25 tion de la pièce que pour l'opération de retaillage de la meule. Du fait de cette disposition, le jeu dans le train d'engrenage,par exemple dans les engrènements entre la crémaillère 34 et le pignon 36 ou dans celui entre la roue dentée 37 et la vis tangente 39 qui pourrait entraîner un jeu dans le positionnement de l'ensemble de 30 butée 33, se trouve complètement éliminé, de sorte que le positionnement de la broche 8 et de la meule 6 peut être réglé avec une très grande précision. La fig.4 représente une autre forme de réalisation d'une tête porte-broche conforme à la présente invention; de même que dans la 35 première forme de réalisation, une broche 46 est montée en rotation dans des coussinets radiaux 3 et 4,et un ensemble de butée désigné dans son ensemble par l'indice 59 comprend des coussinets de butée 47 et 48 rendus solidaires l'un de l'autre au moyen d'une plaque de fixation 50. Les coussinets 47 et 48 sont montés de façon cou-40 lissante et ëtanche respectivement sur les coussinets radiaux 3 et 70 34955 6 2068747 4 . La partie médiane de la broche 46 présente une partie 52 à diamètre plus large,et une chambre annulaire 57 est formée entre cette partie 52 et le coussinet de butée 48, ce dernier est muni d'un goujon ou doigt 49 en prise avec une rainure longitudinale 21 pra-5 tiquëe dans la périphérie du coussinet radial 4 pour empêcher une rotation de l'ensemble à butée 59. De plus, une autre chambre annulaire 53 est formée dans l'ensemble à butée 59. La broche 8 présente une collerette 51 adjacente â la partie 52 à diamètre plus large et est logée dans la chambre annulaire 53 avec le jeu adéquat entre 10 l'une des parois latérales de la chambre 53 et la face correspondante de la collerette 51. De l'autre côté de la chambre 53,face â la collerette 51, un alvéole 54 est pratiqué dans le coussinet 47 tel que,par exemple, une rainure circulaire, un ensemble de rainures en forme d'arc ou 15 analogues. Au moins un orifice adéquat 55 est percé entre l'alvéole 54 et le conduit radial 56a lui-même pratiqué dans de coussinet de butée 47. Un autre conduit 56 est percé dans le coussinet de butée 48 et relié au conduit 56a et à la source de pression P non représentée par l'intermédiaire de la chambre annulaire 57, du conduit 20 32, de la rainure annulaire 14a et du conduit 14 de la même manière qu'aux figures 1 et 3. De cette façon, quand on amène le fluide sous pression de la source P à l'alvéole 54 on crée une pression hydrostatique dans cet alvéole, le fluide étant ensuite évacué vers le réservoir d'huile 25 T par le jeu se trouvant entre les faces extrêmes de la collerette 51 et celles de la chambre 53, les jeux relativement importants•entre la broche 46 et l'ensemble à butée 59 et les conduits 58 et 58a percés dans l'ensemble à butée 59. D'autre part, le fluide sous pression amené à la chambre 57 agit pour pousser l'ensemble de bu-30 tëe 59 dans la direction de la flèche B comme représenté à la fig.4 de façon à solliciter la collerette 51 vers la face extrême de la chambre 53. Cependant, la collerettë 51 ne peut buter avec cette face extrême de la chambre 53 du fait de la pression hydrostatique dans l'alvéole 54, de sorte que la collerette 51 et plus particu-35 iièrement la broche 46 se trouvent maintenues axialement dans la position où la pression dans la chambre 57 et la pression hydrostatique dans l'alvéole 54 créent des conditions d'équilibre. Par ailleurs, le coussinet de butée 48 est muni d'une crémail 1ère 60 analogue à celle utilisée selon le premier exemple de 40 réalisation représenté à la fig.l et est mû parallèlement à l'axe 70 34955 7 2068747 de la broche en agissant sur le volant de réglage manuel 42 par l'intermédiaire du train d'engrenage. De cette façon, le déplacement de l'ensemble à butée 59 entraîne le mouvement axial de la broche 46 et l'on peut réaliser un réglage précis du positionnement 5 de la broche 46. Comme décrit ci-dessus, l'ensemble 59 est poussé axialement dans le sens de la flèche B représentée à la fig.4 et le jeu dans le train d'engrenage, lors du réglage du positionnement de la broche 46 se trouve complètement éliminé ce qui permet d'ajuster .avec 10 une très grande précision le positionnement tant de la broche 46 que de la meule 6. La présente invention concerne un dispositif de tête porte-broche perfectionné dans lequel la broche est montée en rotation dans des coussinets radiaux et est sustentée,de plus, axialement 15 dans un ensemble de butée qui peut être réglé axialement au moyen d'un train d'engrenage comportant des moyens d'élimination du jeu, de façon que le positionnement de la broche soit réglé très facilement par une manoeuvre simple de très haute précision. Par exemple, lorsque la présente invention est appliquée à un dispositif 2 0 porte-broche pour meule de rectification, on peut mouvoir axialement la broche et ajuster ainsi la position de la meule par des moyens relativement simples et avec une précision particulièrement remarquable par rapport à la pièce à usiner ou par rapport au dispositif de retaillage de meule, même si la position de la meule est diffé-25 rente de celle de la meule précédente après changement de meule. Ainsi, il n'est plus nécessaire comme dans les dispositifs à tête porte-broche de l'art antérieur, de déplacer l'ensemble de la tête porte-broche, la table porte-objet munie d'une poupée et d'une contre-pointe ou le dispositif de retaillage de la meule pour ré-30 gler le positionnement de la meule par rapport à la pièce â usiner ou au dispositif de retaillage de meule tel qu'un outil à diamant; le dispositif de tête porte-broche conforme à la présente invention s'avère d'une grande commodité d'utilisation et d'une grande efficacité. Par ailleurs, si la broche porte-meule est faussée du fait 35 de phénomènes thermiques, la position de la broche peut varier par rapport à sa position initiale,ce qui affecte la précision de l'opération de rectification à la meule, mais le dispositif conforme à la présente invention s'applique également dans ce cas â l'ajustage continu des positions de la broche porte-meule ce qui corrige 40 l'effet de tels phénomènes thermiques. 70 34955 8 2068747 Bien que la présente invention ait été décrite dans le cas d'une tête pour broche porte-meule, il est bien évident que l'invention n'est pas nécessairement limitée aux rectifieuses à meule,mais qu'elle peut être également utilisée pour tout porte-broche de 5 machine-outil ou analogue. Par ailleurs, comme il est connu dans la technique des coussinets fluides, on peut recourir à des gaz comprimés tels, que l'air pour assurer la sustentation de la broche tant dans les coussinets radiaux que dans les coussinets de butée à la place des fluides hydrauliques utilisés dans les exemples ci-dessus. 10 On peut évidemment imaginer de nombreuses modifications ou variantes de la présente invention à partir des données ënumérëes ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention. 70 34955 9 2068747 REVENDICATIONS La Demanderesse revendique : 1. Dans une tête porte broche présentant deux coussinets radiaux et une broche montée en rotation dans lesdits coussinets, un dispo- 5 sitif perfectionné qui comprend des&oussinets de butée situés entre les coussinets radiaux pour assurer une sustentation de la broche parallèlement à son axe et des dispositifs de réglage liés aux coussinets de butée pour déplacer lesdits coussinets et de ce fait régler le positionnement de la broche à l'aide desdits coussinets de butée au moyen desdits dispositifs de réglage. 2. Un dispositif selon la revendication 1 dans lequel la broche présente une collerette dans sa partie médiane, les coussinets de butée formant entre eux une chambre annulaire dans laquelle est disposée ladite collerette,de sorte que le mouvement desdits coussinets de butée entraîne celui de la broche. 3. Un dispositif selon la revendication 2 dans lequel les coussinets de butée comprennent,de plus, au moins un alvéole sur chaque face de ladite première chambre annulaire face â ladite collerette et des moyens pour relier lesdits alvéoles à une source de fluide sous pression de sorte que ladite broche soit sustentée parallèlement à son axe entre lesdits coussinets par la pression statique engendrée dans lesdits alvéoles. 4. Un dispositif selon 1*une des revendications 2 ou 3 dans lequel les coussinets de butée sont montes de façon coulissante et étanche sur l'un des coussinets radiaux et sur ladite broche, une seconde chambre annulaire étant formée entre eux, ladite chambre annulaire étant reliée à au moins l'un des alvéoles et à ladite source de pression, lesdits coussinets de butée étant généralement sollicités parallèlement à un axe par la pression dans la seconde chambre annulaire tandis que lesdits coussinets de butée sont maintenus en position désirée. 5. Un dispositif selon la revendication 2 dans lequel la première chambre annulaire est munie d'au moins un alvéole sur l'une des faces de ladite chambre opposée à ladite collerette et est reliée à ladite source de fluide sous pression, les coussinets de butée étant montés de façon coulissante et étanche sur l'un des coussinets radiaux et ladite broche,formant ainsi une seconde chambre annulaire entre eux qui est reliée auxdits alvéoles et à ladite source de pression, de façon que les coussinets de butée soient maintenus dans la position désirée par la pression statique engen- BAD ORIGINAL 70 34955 10 2068747 cirée dans lesdits alvéoles et par la pression dans ladite seconde chambre annulaire. 6. Un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel les dispositifs de réglage comprennent un volant de réglage, une 5 erémaillêre sur au moins l'un des coussinets de butée et des moyens pour relier ledit volant à ladite erémaillêre et entraîner ainsi le mouvement desdits coussinets de butée par mouvement dudit volant. 7. Un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel le dispositif de réglage comprend un train d'engrenages. 10 8. Un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel la broche est porte-meule. 9. Un dispositif selon la revendication 8 dans lequel les moyens de réglage comprennent une crémaillère sur au moins l'un des coussinets de butée, un train d'engrenage engrenant avec ladite crémail-15 1ère et des dispositifs pour entraîner de façon contrôlée lesdits trains d'engrenage et les coussinets de butée et pour faire ainsi varier le positionnement de la broche porte-meule sustentée par lesdits coussinets par rapport à la pièce à usiner ou au dispositif de retaillage de la meule. 20 10. Un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel au moins l'un des coussinets radiaux est un coussinet fluide. 11o On dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la source de pression est une source de pression hydraulique de sorte que ladite broche est sustentée parallèlement S son axe 25 de façon hydraulique entre les coussinets de butée.