Brevet FR2085262A1 — publié le 19711224

La présente invention concerne des machines à redresser et des procédés destinés à corriger des pièces à usiner ayant subi des distorsions de leur axe neutre, au moyen d'une contrainte de flexion cyclique s'exerçant sur l'axe neutre selon une trajectoire orbitale centrée sur l'axe neutre correct. Pour redresser l'axe neutre, l'on se base sur l'application à la pièce déformée d'une contrainte de flexion s'exerçant dans le sens convenable, avec une amplitude s'étendant au-delà de la limite élastique de la pièce. Pour obtenir le redressement automatique, dans des limites de tolérance prédéterminées, l'on se base sur un relâchement progressif de la contrainte de flexion par réduction de l'amplitude du mouvement orbital.La présente invention s#applique en particulier à la transmission d'une telle contrainte de flexion orbitale sans rotation de la pièce autour de son axe en limitant le déplacement transversal de l'axe neutre pour des parties de la pièce espacées dans le sens de la longueur La technique de redressement par relâchement d'une contrainte de flexion a déjà été appliquée à des arbres et à des bagues ou couronnes en rotation, par application à la pièce en rotation d'une contrainte de flexion franchissant la limite d'élasticité, suivie d'un relâchement progressif de cette contrainte.Cependant, si la technique précitée convient bien aux pièces cylindriques ne présentant pas d'irrégularité dans la zone d'application des contraintes de flexion ou de maintien, il existe de nombreuses pièces de forme allongée possédant un axe neutre, qui ne présentent pas de surfaces cylindriques permettant l'application de ces contraintes de flexion et/ou de maintien si la pièce est en -otation. C'est à ce genre de pièces que stapplique aisément la présente invention. Selon la présente invention, une machine à redresser des pièces à usiner qui présentent divers degrés de distorsion par rapport à un axe neutre se caractérise par : un dispositif permettant de saisir la pièce en des points espacés le long de cet axe, un dispositif permettant dtexercer en ces-pojints espacés une contrainte orbitale relative de flexion sur l'axe de la pièce, et dépassant la limite élastique de la pièce, et un dispositif permettant de réduire progressivement l'amplitude de flexion orbitale jusqu'à une valeur au moins inférieure à la limite d'élasticité de la pièce, ces moyens respectifs étant tous capables d'agir sans que la pièce tourne autour de son axe. Dans une forme de réalisation préférée selon la présente invention, la machine comporte un bras de manivelle dont une extrémité peut être assujettie à une pièce au milieu de sa longueur, par exemple au centre de son axe neutre longitu dinal, tandis que les extrémités de la pièce sont maintenues dans des portées sphériques qui limitent leur déplacement radial. L'autre extrémité du bras de manivelle est actionnée par un vilebrequin muni d'un palier excentrique variable permettant de faire varier la valeur de la contrainte de flexion entre zéro et la valeur maximale nécessaire.Un palier de guidage disposé sur una partie intermédiaire du bras de manivelle limite le mouvement de cette partie à un mouvement alternatif longitudinal, transformant ainsi le mouvement orbital circulaire variable de l'extrémité du bras de manivelle reliée au vilebrequin en un mouvement orbital opposé analogue de l'axe neutre de la pièce, l'égalité approximative des amplitudes orbitales respectives étant obtenue lorsque le palier de guidage intermédiaire se trouve à mi-chemin entre l'axe du vilebrequin et l'axe neutre de la pièce. Le procédé selon la présente invention est ainsi caractérisé : il consiste à provoquer une flexion orbitale relative, ou un déplacement autour d'un axe neutre nominal correct de parties de la pièce espacées longitudinalement, indépendamment de toute rotation intrinsèque dé la pièce autour de son axe propre.De cette façon1 il y aura progression continue de la courbure ou de l'excentricité d'un bout à l'autre de la pièce dans toutes les directions radiales par rapport à l'axe neutre correct, ie sorte que toute déformation initiale de la pièce provoque dans le sens opposé à cette déformation, un déplacement maximum au-delà de la limite élastique, et que l'amplitude initialement croissante, suivie de la diminution progressive du mouvement orbital de l'axe neutre entraîne une action de redressement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront p#lus clairement de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme préférentielle de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins La figure I est une vue en plan de la machine à redresser. La figure 2 est une coupe verticale latérale de la machine. La figure 3 est une coupe verticale de l'extrémité de la machine. La figure 4 est une vue agrandie en coupe selon la lign# 3 4-4 de la figure 1. La figure 5 est une vue agrandie en coupe selon les lignes 5-5 des figures 1 et 4. La figure 6 est une vue en coupe prise selon la ligne 6-6 de la figure 5. La figure 7 est une coupe partielle selon la ligne 7-7 de la figure 4. La figure 8 est une vue agrandie partielle en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 1. La figure 9 est une vue agrandie partielle en coupe selon la ligne 9-9 de la figure l. La figure 10 est une vue agrandie partielle du mécanisme de serrage représenté à l'extrémité située à droite de la figure 5. La figure Il est une vue en bout prise selon la ligne 11-11 de la figure 10 (et constituant également une vue partielle agrandie selon la ligne ll-ll de la figure 1). la figure 12 est une vue partielle agrandie des éléments de commande représentés à gauche sur la figure 1, et La figure 13 représente une vue en perspective schématique des principaux éléments concernant le fonctionnement. Sur la figure 13, les éléments actifs de base schématiquement représentés comprennent un moteur d'entraînement A, un organe de transmission B; un vilebrequin C, un bras de manivelle D, agencés, à l'aide de moyens-de support non représentes, pour transmettre un mouvement orbital variable à l'axe neutre d'nne pièce E de forme allongée assujettie- à un bout de bras de manivelle D. Les extrémités extérieures de la pièce E sont maintenues par des portées sphériques F qui adaptent la variation angulaire de#l'axe de la pièce aux exigences du mouvement orbital transmis à sa partie centrale, en meme temps qu'ils limitent l'amplitude de tout mouvement transversal de ces extrémités par rapport à l'axe. Sur les figures 1 - 2 - 3 les mêmes éléments portent les mêmes références. Y sont représentés en outre un groupe d'entraînement et de réglage G destiné à régler de façon efficace l'excentricité du vilebrequin et la course orbitale, ainsi qu'un palier de guidage H destiné à régler le mouvement du bras de manivelle transmis à-la pièce. On décrira et comprendra mieux les autres éléments représentés sur les figures 1 2 - 3 grâce à l'explication de certaines des vues en coupe qui illustrent plus clairement les éléments actifs et leurs relations. En se reportant aux figures 4 - 5 - 6, l'on voit que l'essentiel du procédé selon la présente invention consiste à transmettre à l'axe neutre d'une pièce à usiner (enserrée entre les mâchoires 20) un mouvement orbital qui, à son amplitude maximale, égale ou dépasse la limite élastique de la pièce par rapport à son axe neutre correct, puis à diminuer graduellement 1-' amplitude de la trajectoire orbitale selon une cadence en rapport avec la variation de tolérance admissible de l'axe de la pièce par rapport à l'axe neutre nominal correct ;;. tandis que l'essentiel du mécanisme utilisé pour mettre en pratique le procédé selon la présente invention et dans sa forme de réalisation préférée consiste en un dispositif capable de communiquer une trajectoire orbitale variable à l'extré- mité 21 (côté vilebrequin) d'un bras de manivelle D, et à transformer ce mouvement orbital en un mouvement orbital analogue des mâchoires 20 par l'intermédiaire d'un palier de guidage H qui provoque un mouvement oscillant longitudinal au centre du bras de manivelle. La variation de la distance de portée utile du vilebrequin est -obtenue en faisant varier l'excentricité d'une couronne-22 du#vilebrequin, tournant -à l'intérieur du palier 23 à l'extrémité 21(reliée au vilebrequin) du bras de manivelle D, au moyen d'un mouvement alternatif d'un arbre 24 et d'un étrier 25..fixé -à l'extrémité de celui-ci qui déplacent l'arbre cylindrique 26 et les galets de came 27 -et 28 tourillonnant sur cet arbre. Ces derniers stengagent respectivement sur les rampes de came horizontales 29, ménagées à l'intérieur de l'arbre rectangulaire 50 assuåetti aux épaulements annulaires 31 du vilebrequin et coopérant avec les pistes de came inclinées 32 qui traversent la couronne 22. Les épaulements 31 sont assujettis à un moyeu d'entraînement 33 fixé à l'ex- trémité de l'arbre creux de transmission 34, lequel est monté entre des roulements à galets 35 à résistance élevée et un palier lisse 36, à l'intérieur du carter fixe 37.Un palier extérieur 38 est de préférence prévu pour l'extrémité 39 del'épaulement annulaire externe 31 du vilebrequin, afin de procurer un support supplémentaire 40 contre les contraintes de flexion de l'ensemble du vilebrequin pendant la rotation provoquée par la roue hélicoîdale 41, entraînée par la vis sans fin 42, l'arbre 43, les poulies d'entraînement 44 et le moteur A (voir figure 1).L'excentricité de la couronne 22 par rapport à ltaxe du vilebrequin qui détermine la course utile et la trajeetoire orbitale de l'extrémité du vilebrequin 21 est ainsi déterminée par la position des galets 27 et 28 le long des pistes de came divergentes respectives 29 et 32, cette position étant obtenue (par l'intermédiaire de 11 arbre 24 et de l'embrayage rotatif 45), sous l'action du cylindre hydraulique 46 et de la tige de piston 47, contrôlés par un interrupteur-limiteur ainsi qu'il est décrit ci-après. Ainsi qu'il apparait mieux sur la figure 5, le bras de manivelle D est muni de gros galets 48 montés sur des bouts d'arbre 49 dépassant de chaque côté le bras de manivelle D et roulant sur des rampes de guidage 50 portées par le bâti fixe 51. Ces galets et ces pistes de guidage permettent d'obtenir un mouvement longitudinal oscillant du bras de manivelle D qui provoque un mouvement orbital efficace du centre 52 fixé entre les mâchoires 2Q, mouvement opposé et sensiblement égal au mouvement orbital correspondant de l'extrémité reliée au vilebrequin du bras D. La figure 6 permet de mieux voir que les blocs de portée 53 portés par les éléments rigides 54 du hâtai servent à guider le bras de manivelle et à maintenir en cours de fonctionnement les mâchoires dans l'alignement du vilebrequin. les figures 10 et 11 permettent de mieux voir que les mâchoires 20 enserrant la pièce sont fixées à deux leviers coudés 55a, 55b pivotant par rapport à un arbre central con mun 56 installé dans un ensemble 57 destiné à maintenir les mâchoires et monté sur l'extrémité -extérieure 58 du bras de manivelle D. Le mécanisme cylindrique I actionnant les mâchoires est monté sur les plaques latérales 59 et comprend une tige de piston 60 reliée à une entretoise 61 sur laquelle sont fixées deux cames 62, 63 qui attaquent des sabots 64a, 64b montés respectivement sur les leviers coudés 55a et 55b pour obtenir finalement la fermeture des mâchoires par rétraction du piston 60, ainsi qu'il est indiqué sur la figure 10.Le fait d'actionner l'entretoise 61 dans la direction opposée relâche la pression de verrouillage appliquée sur les sabots par la surface des cames, après quoi les extrémités 62a et 62b des cames 62 et 63 entrent respectivement en contact avec un bouton-poussoir 65 monté sur un prolongement du levier coudé 55a et un bouton analogue 66 monté sur un levier coudé auxiliaire 67 pivotant en 68 et possédant une tête sphérique 69 qui s'engage dans une rainure pratiquée dans l'autre levier coudé 55b, ces boutons servant respectivement à ouvrir les mâchoires selon les positions indiquées en 20a par des traits mixtes. Ce mécanisme permet une fermeture précise et simultanée des mâchoires selon une position précise par rapport à l'axe neutre nominal correct 70 de la pièce W. -Les figures 8 et 9 montrent des paliers-support 73 et 74 munis de portées sphériques 71 et 72 adaptées aux extrémités respectives cannelées d'une pièce à usiner particulière W, par l'intermédiaire de fourreaux d'adaptation appropriés 75, 76 installés à l'intérieur des manchons internes 77 et 78. Dans le manchon de droite 77 indiqué sur la figure 9 est logé un arbre 79, coulissant axialement, qui porte un disque de centrage 80 fixé à son extrémité externe, ce disque pouvant venir en contact avec une couronne de centrage 81 montée, ainsi que le palier -support 73 sur un coulisseau 82 placé sur un élément de bâti fixe 83. Un ressort de compression 84, en l'absence de la pièce à usiner, contraint le disque 80 à venir en prise avec la couronne 81, comme indiqué par le pointillé: :8Qa, pour aligner l'axe de la partie sphérique avec l'axe de la pièce à usiner au moment où celle-ci sera mise en place. A ce dernier moment, le coulisseau 82 est rétracté par la tige de piston 98 et un bouton d'éjection 85 est avancé sous l'effet d'un ressort de compression 86 logé à l'intérieur de l'arbre 79. k l1extré- mité gauche représentée sur la figure 8, le ;;fourreau d'adaptation 76 peut glisser axialement à l'intérieur du manchon 78 et du collier 87 à partir de la position indiquée en traits pleins jusqu'à une position 75a indiquée en traits mixtes et est maintenu dans cette dernière position par des ressorts de traction 88 agissantrertre le collier 87 et un capuchon terminal 89 monté à l'extrémité du manchon de fixation.Le ressort de tension 90, qui agit entre une ferrure 91 montée sur ce capuchon terminal etlne ferrure 92 montée sur un coulisseau 93 réglable placé sur un élément fixe 94, contraint, en l'absence de la pièce à usiner, le fourreau adaptateur 76 a l'intérieur du palier sphérique à prendre la position inclinée vers le haut indiquée par le trait mixte 7-6b, afin de faciliter la mise en place de la pièce à usiner.Au cours de cette mise en place, cette pièce (non représentée) est insérée dans le fourreau adaptateur 76 de faucon à buter contre l'arbre 95, et son autre extrémité est ensuite centrée sur le fourreau effilé 75 A ce moment l'actionnement de la tige de piston 98 aura pour effet :d'abord, de tendre les ressorts 88, ensuite de comprimer le ressort d'éjection 86, et enfin de comprimer-le ressort 84 selon la position indiquée en traits pleins sur la figure 9, position dans laquelle le disque de centrage 80 n'est plus en contact avec la couronne 81 et peut se déplacer avec la portée sphérique jusqu'à la pos-ition-80b indiquée en pointil lé, ainsi qu'il peut être nécessaire pendant l'opération de redressement. Il doit être bien compris qu'on peut disposer et ajuster à la position précise souhaitée par rapport aux mâchoires 20, des pièces de différentes longueurs par ajustement respectif des coulisseaux 82 et 93 ainsi que grace à une crémaillère 96, un pignon 97, et enfin par réglage à la longueur efficace de la tige de piston 98. Les figures 1, 4, et 12 permettent de comprendre que l'amplitude orbitale obtenue par le cylindre hy#draulique 46, agissant, comme décrit précédemment, par l'intermédiaire de l'arbre 24 et des galets 27 et 2~8 peut etre réglée -automati- quement au#moyen d'un système de -distribution hydraulique approprié (non représété) permettant.de ré-gler le débit vers les extrémités qui s'avancent ou se r6trac:tent du cylindre 46 d double effet.Ce cylindre comporte un système de distribution approprié à solénoïde commaudé~par les interrupteurs-limiteurs 99 et 1001 lesquels sont actionnés respectivement par des butées 101 et 102 portées par un prolongement 47 de la tige de piston ; labutée 102~commande l'excentricité maximale du mouvement orbital et peut se régler aa moyen du bouton de r4- glage 103 dans une position indiquéé par 1'échellé à graduations 104. Dans une opération de redressement normale, la pièce à.usiner sera mise en place à la main sur les -portées sphériques d'extrémité F.Le cylindre I serå actionné par commandes manuelles ou automatiques pour refermer les mâchoi- res 20 sur la pièce. Sur ce, le mécanisme G qui'fait varier l'orbite sera mis en fonctionnement pour obtenir une amplitude croissante Jusqutà actionnement de'l'int errupteur-limiteur 100 puis,une amplitude décroissante jusqu'à la valeur zéro qui correspond à ltactionnement de l'interrupteur-limiteur 99. Le cylindre I manoeuvrant les mâchoires sera alors actionné pour libérer la pièce en vue de son extraction manuelle. L'on comprendra également que, puisque l'actionnement du bras de manivelle D s'arrête dès que la rétraction des galets 27 et 28 correspond à une position d'amplitude nulle, le moteur d'entrainement A, le système de transmission B et le vilebrequin C peuvent continuer à fonctionner pendant la mise en place ou l'enlèvement de la pièce aussi bien que pendant l'opération de redressement. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 10) - Machine à redresser des pièces à usiner de série qui présentent individuellement certains degres de distorsion par rapport un axe neutre, caractériséeen ce qu'elle comporte un dispositif permettant de maintenir chaque pièce en des points espacés le long dudit axe ; un dispositif permettant d'obtenir, en ces points de contact espacés, une flexion orbitale relative de l'axe de la pièce allant au-delà de la limite élastique de celle-ci ; et un dispositif permettant de réduire progressivement l'amplitude de cette flexion orbitale jusqu'à une valeur se situant au moins en deça de la limite élastique de la pièce ; ces dispositifs respectifs fonctionnant indépendamment de toute rotation de la pièce autour de son axe propre. 20) - Machine à redresser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif permettant d'obtenir la flexion orbitale relative comporte : un bras de manivelle pouvant être fixé à la pièce et un dispositif permettant de faire mouvoir le point de fixation de la pièce au bras de manivelle selon une trajectoire orbitale variable. 30) - Machine à redresser selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte des portées d'extré- mités de la pièce immobilisées radialement. 40) - Machine à redresser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif permettant d'obtenir la flexion orbitale relative comporte un bras de manivelle pouvant être fixé à la pièce, et un dispositif comportant un vilebrequin relié par fixation excentrique variable avec ledit bras de manivelle, afin de faire mouvoir le point de fixation de la pièce avec le bras de manivelle selon une trajectoire orbitale variable. 50) - Machine à redresser selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte des portées sphériques de fixation des extrémités de la pièce imnobilisées radialement, afin d'adapter l'angle de flexion axial pendant l'action de flexion orbitale. 6 ) - Machine à redresser selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle comporte : des mâchoires à l'extrémité du bras -de manivelle reliée à la pièce ; et un dispositif permettant,#au moment où elles saisissent la pièce, de faire mouvoir les mâchoires en synchronisme de façon à centrer automatiquement l'axe neutre sur l'axe des paliers de fixation d'extré- trer axe neutre sur l'axe des paliers de fixation d'extrémités, pour une position à excentricité nulle du vilebrequin. 70) - Machine à redresser selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif permettant d'obtenir la flexion orbitale relative comporte un bras de manivelle fixé à la pièce, un vilebrequin à fixation excentrique variable avec -ce bras de manivelle, et un système de guidage écarté des points de fixation respectifs du bras de manivelle, afin d'obtenir ltexcentricité variable du vilebrequin et la transformer en une trajectoire orbitale variable du point de fixation de la pièce. 80) - Machine à redresser selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le système de guidage est disposé entre lesdits points de fixation respectifs. 90) - Machine à redresser selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisée par le fait que la fixation excentrique variable du vilebrequin comporte un élément du vilebrequin pouvant se déplacer radialement sous l'action d'une came. 100) - Machine à redresser selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisée par le fait que la fixation excentrique variable du vilebrequin comporte un élément de vilebrequin pouvant se déplacer radialement sous l'action d'une came, et un élément d'arbre immobilisé radialement formant un élément de réaction pour l'élément précédent. 110) - Machine à redresser selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle comporte des galets intervenant entre les éléments actionnés par came et les éléments de réaction. 120) - Machine à redresser selon-la revendication 11, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif capable de se déplacer axialement par rapport au vilebrequin pour régler la position des galets. 130) - Machine à redresser selon la revendication 11, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif capable de se déplacer axialement par rapport au vilebrequin pour régler la position des galets entre deux positions correspondant à un déplacement maximum et un déplacement nul de l'élément à déplacement radial, ce dispositif comportant un cylindre hydraulique et un système de réglage capable de coordonner les valeurs respectives du mouvement de l'élément à déplacement radial et de la rotation du vilebrequin. 140) - Machine à redresser selon l'une quelconque des revendications 9, 10 et 13, caractérisée par le fait que la rotation du vilebrequin est continue pendant le déplacement radial. 150) - Procédé de redressement d'une pièce à usiner présentant une distorsion de son axe neutre, ledit procédé consistant tout d'abord à maintenir la pièce et caractérisé en outre en ce qu'il consiste à produire, indépendamment de toute rotation de la pièce autour de son axe, et en passant par la limite d'élasticité de celle-ci, une contrainte de flexion orbitale relative de l'axe neutre de la pièce en des points espacés sur l'axe, suivie d'une diminution graduelle d'amplitude de cette contrainte. 16 ) - Procédé de redressement selon la revendication 15 caractérisé en ce qu'il consiste initialement à accroître l'amplitude de la flexion orbitale jusqu'à un maximum prédéterminé avant de provoquer la diminution progressive de cette amplitude. 170) - Procédé de redressement selon la revendication 15 ou 16, caractérisé par le fait que le mouvement orbital rclatif intervient entre un point intermédiaire et deux points espacés axialement vers l'extérieur. 180) - Procédé de redressement selon la revendication 17, caractérisé par le fait que les points espacés axialement demeurent en alignement axial.