Brevet FR2130386A1 — publié le 19721103

213Û3ttb La présente invention concerne un appareil destiné à être utilisé avec des machines d'étincelage, ci-après désignées par l'abréviation MDE, en vue d'assurer à la fois le soutien et la rotation de l'électrode. Plus particulièrement, elle vise un por-5 te-éleetrode qui soit facile à fixer à une telle machine de type quelconque et n'ait qu'un faible poids. On connaît divers genres de MDE notamment celles dont l'électrode est soit soutenue et entraînée en rotation soit seulement soutenue. Les machines MDE dont l'électrode tourne sont sou-10 vent munies d'un petit moteur auxiliaire,monté sur leur tête. Un tel moteur peut être couplé, par exemple par un arbre cannelé, à une broche menante portant tin mandrin usuel à trois mâchoires. Le mandrin enserre et supporte l'électrode. On sait bien que l'électrode électriquement conductrice utilisée dans 15 une MDE est à la fois petite et fragile ,et qu'il en résulte souvent des difficultés dues à un mauvais soutien de l'électrode soutenue au voisinage immédiat de la pièce,ou même éventuellement à des ruptures. Comme on peut désirer utiliser une électrode d'un diamètre pris parmi un certain nombre de valeurs possibles, ne 20 les MDE connues/pouvaient pas toujours modifier aisément et rapidement pour s'adapter à des variations des dimensions d'électrode. C'est pourquoi ces diverses situations étaient souvent associées à une efficacité insuffisante de la MDE. La présente invention est considérée comme résolvant un 25 certain nombre de problèmes souvent rencontrés dans les MDE connues . Elle concerne une disposition qui pour entraîner une roue de turbine, utilise le fluide diélectrique sous pression disponible dans toutes ces machines MDE.L6 dite roue est couplée fonction-nellement, de préférence au moyen d'un engrenage différentiel,à un arbre menant pouvant être entraîné à une vitesse comprise entre environ 25 à 500 tr/mn dans sa gamme de travail. L'arbre menant porte un mandrin qui enserre l'électrode et permet don entraînement en rotation.Pour améliorer l'efficacité d'une MDE, l'inven-aussi tion fournit/des moyens de guidage pouvant etre mis dans des posi-35 tions de réception et de support de l'extrémité libre d'une électrode électriquement conductrice. Ces moyens de guidage empêchent tout mouvement appréciable de l'extrémité libre de l'électrode transversalement à son axe. De plus, ces moyens de guidage sont réglables de manière à assurer un support guidé de l'extrémité 40 libre de l'électrode au voisinage immédiat d'une pièce. C'est là 72 09408 2 2130386 un avantage important,car la mise en position et le guidage exacts de la pointe de l'électrode permettent l'exécution de travaux de meilleure qualité. La présente invention fournit donc un appareil destiné à 5 être utilisé avec une MDE ayant une tête et une source de fluide diélectrique sous pression,et qui est caractérisée en ce qu'il comprend un mandrin pour enserrer et soutenir une électrode électriquement conductrice,ce mandrin étant supporté à rotation dans la tête de la machine,et une roue de turbine montée à rota-10 tion de manière à faire tourner ledit mandrin et l'électrode qu'il maintient, la roue de turbine étant logée dans un carter ayant une liaison d'écoulement de fluide avec ladite source de fluide diélectrique sous pression et étant montée dans une position telle qu'elle transforme l'énergie de mise sous pression 15 du fluide en'énergie cinétique qui fait tourner le mandrin et l'électrode. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention,des moyens de guidage sont prévus pour interdire tout mouvement transversal appréciable de l'extrémité libre de l'électrode.Ces 20 moyens de guidage peuvent être mis en position et de préférence sollicités ou chargés élastiquement pour être automatiquement placés près de la .pièce à travailler, assurant ainsi le soutien et le guidage de l'électrode dans la zone où cela est le plus nécessaire. 25 L'invention se propose donc de fournir un appareil permettant d'améliorer le fonctionnement d'une MDE, cet appareil étant de poids faible facile à fixer à une MDE quelconque; un tel appareil permettant d'entraîner en rotation par une roue de turbine, une électrode électriquement conductrice; 30 la roue est entraînée par le fluide diélectrique sous pression qui est disponible dandine telle machine; des moyens de guidagg réglables de manière à recevoir et guider l'extrémité libre/l^une des électrodes d'une gamme de diamètres divers. 35 Ces- divers buts et caractéristiques de l'invention res- sortiront, avec d'autres buts et particularités de la description détaillée ci-après, faite en référence aux dessins annexés, d'un exemple de réalisation préféré de l'invention. Dans ces dessins; Fig.l est une vue de profil d'un mode préféré de ifeli-40 sation de l'appareil selon l'invention. COPY 72 09408 3 2130386 Fig.2 est une vue de profil avec coupe transversale partielle, faisant apparaître certains détails de l'appareil de figure lj Fig.3 est une vue de face en élévation du même appareil; Fig. 4 est une vue en plan suivant la ligne 4-4 de figure 3; 5 Fig.5 représente une vue en plan par dessus de l'appareil, avec enlèvement du couvercle du carter de turbine pour montrer un fragment de la roue de turbine mise en place; Fig.6 est une vue en plan de dessus de l'élément de base de l'appareil de figure 1; 10 Fig.7 est une vue en perspective dudit élément de base de figure 6; Fig.7A est line vue de profil avec coupe partielle de 1Télément de base de figure 6; Fig.8 représente une vue de profil avec coupe passant 15 par l'axe de la broche menante de l'appareil de figure 1; Fig.9 et 10 sont des vues en plan et de profil du carter contenant la roue de turbine de l'appareil de la figure 1, la figure 10 étant line vue en coupe suivant 10-10 de figure 9. Fig.11 est une vue en perspective du support du guide-élec-20trode de l'appareil de figure 1; Fig.llA à 11 D sont diverses vues en plan de dessus et en élévation du support de figure 11. Dans les dessins,les pièces homologues portent les mêmes références numériques. Dans la description,on tiendra compte du fait 25 que l'appareil selon l'invention est destiné à être monté sur la tête d'une MDE usuelle. On connaît aussi bien la structure que le fonctionnement de ces machines. On sait donc qu'une telle machine comporte une source de fluide diélectrique sous pression servant pendant le processus d'érosion par étincelles. On peut donc consi-30 dérer qu'un réseau "hydraulique" est incorporé à chaque machine d'étincelage,l'appareil selon l'invention permettant d'utiliser cette possibilité: il n'est donc pas nécessaire de donner ici des détails particuliers sur une telle machine dont les caractéristiques sont connues. t 35 Aux figures 1 à 5 on voit^un appareil 10 selon l'invention. Cet appareil 10 comprend dans son ensemble un socle 12,par exemple en acier à haute résistance, pouvant être fixé par des boulons 11 à la tête non représentée d'une machine d'étincelage connue. La structure du socle 12 est représentée en détail aux figures 6, 40 7, et 7A. Comme représenté sur les figures 2 et 7A, le socle 12 COPY ■ 12 .09408 4 2130386 est traversé longitudinalement par ion trou central 14 qui présente xm logement, supérieur 16 de plus grand diamètre et un logement inférieur 18 de forme correspondante. Le logement 18 présente un tronçon de diamètre encore plus grand, définissant un redan d'ap-5 pui ou siège 20. Une broche d'entraînement 22 est logée dans le trou 14 et tourillonne dans des paliers 24 montés sur le siège 20 et dans l'extrémité intérieure du logement 16. La broche 22 est représentée en détail en figure 8. Elle présente dans une de ses extrémités un alésage axial borgne 26,destiné à recevoir et 10 supporter un mandrin à trois mâchoires 28 ou analogue. L'extrémité opposée de la broche 22 est filetée et directement fixée à une roue de turbine 30,c«mme représenté en figure 2. Cette roue 30 peut être par exemple en aluminium. Suivant une variante non illustrée, l'extrémité supérieure réduite de la broche 22 peut 15 présenter une denture menée, pouvant engrene^ , avec une denture menante fixée à un arbre de turbine s tir lequel est calée la roue de turbine 30. Une telle disposition accroît la gamme des vitesses auxquelles on peut entraîner la broche 22 et l'électrode maintenue dans le mandrin 28 .On obtient ainsi une gamme de vitesses 20 de rotation de l'ordre,par exemple,de 25 à 500 tr/mn. La roue de turbine 30 est logée dans un carter de turbine 32,en acier à haute résistance,percé d'un trou central 34 destiné à recevoir un manchon d'entretoisement 36 ayant extérieurement une rainure 37 de réception de joint d'étanchéité élasti-25 que . Ce manchon 36 est en bronze et emmanché à force sur la petite extrémité de la broche 22. Le carter 32 présente dans une de ses faces une dépression 38 destinée à recevoir la roue de turbine 30 et, de l'autre côté, un bossage axial 40 recevant une garniture étanche de turbine 41. Ce bossage 40 présente deux 30 encoches définissant un canal transversal 42 et est engagé dana le logement supérieur 16 du socle 12(voir figures 9 ®-t 10).Un balai en carbone 44 est disposé d'un côté du canal 42 (fig.2). Comme on le voit également à la figure 2,1e manchon 36 porte contre une face d'un siège d'appui ménagé sur la broche'22 pour re-35 cevoir le palier 24,qui prend lui-même appui sur une garniture étanche 45 prévue à l'extrémité fermée du logement 16. Le carter de turbine 32,qui peut être fermé par un couvercle 46 vissé sur lui d'une manière étanche par exemple par une garniture 47. En outre, des lumières d'entrée 48 et de sortie 50 sont 40 ménagées dans des embouts soudés sur le carter 32. Un passage COPY 72 09408 5 2130386 d'admission 52 communique avec la lumière d'entrée 48 pour projeter contre les pales 5^ de la roue de turbine 30 le fluide diélectrique arrivant sous pression. Ce fluide diélectrique sous pression provient de la source disponible sur toute machine d'é-5 tincelage. Sur la figure 2,on notera que le balai en carbone 44 est mis en place après pose du manchon 36 sur la broche 22 et de la roue à turbine 30. Le balai ou frotteur 44 est inséré par un trou 60 percé' dans le socle 12 (voir aussi figure 7A). Le balai 44 est 10 élastiquement maintenu en place par un ressort 61, et par un capuchon 62 vissé dans l'extrémité extérieure du trou 60. Du courant électrique est ainsi appliqué à l'électrode, à partir d'une source d'alimentation appropriée prévu sur la MDE (machine d'étincelage) par le frotteur 44,à travers le manchon en bronze 15 36,1a broche 22 et le mandrin 28. On voit que la longueur de l'électrode utilisée avec l'appareil décrit est limitée par la profondeur de l'alésage 26. Eventuellement, on peut isoler électriquement les paliers 24 du socle 12 pour éviter qu'il n'y jaillisse des arcs. 20 Comme il a déjà été indiqué, toutes les MDE comportent une source de fluide diélectrique sous pression. Ce fluide, un liquide par exemple, favorise l'érosion par les étincelles et évacue la matière ainsi détachée. Le socle 12 présente une lumière transversale 64 (fig.3) rejoignant le tronçon étroit du trou central 25 14. Cette"lumière 64 est ménagée dans la base d'un logement 66, taraudé pour recevoir un raccord non représenté,en général combiné avec le tuyau souple ou .rigide d'amenée du fluide diélectrique sous pression. Deux alésages transversaux 68 (figure 8permettent à ce liquide de passer de la lumière 64 dans l'alésage 30 longitudinal 26 de la broche 22. Des joints toriques (joints en 0) élastiques 70 enfilés sur la broche 22 empêchent le fluide diélectrique de fuir au-delà de la partie du trou 14 immédiatement voisine de la lumière 64. Comme on le voit à la figure 6,1e socle 12 présénte des 35 chambres "d'appui" 72 et 74. Sur deux taquets d'appui 75 soudés au socle 12 sont usinées des facettes de guidage 76 et 78. Ces facettes s'étendent dans des plans perpendiculaires entre eux et parallèles à l'axe du trou central 14. Contre ces facettes 76 et 78 portent des patins 80 (fig.4) à faible coefficient •^0 de l'rottement,en tétrafluoréthylène tel que vendu par la Société COPY 72 09408 6 2110386 Dupont de Nemours sous la marque "Téflon", ou en autre matériau analogue. Selon une variante, les patins 80 peuvent être remplacés par des roulements à aiguilles électriquement isolés du corps d'un élément de guidage 82 par une garniture en "Téflon". 5 La structure de cet élément de guidage 82 est représentée aa détail aux figures 11 à 11D. L'élément de guidage 82 a une forme générale en équerre et présente deux bossages en forme d'aile 84, sur les faces desquelles sont collés les patins en "Téflon" 80 . Comme les facettes d'appui 76 et 78 ,les snrfaces des bos-10 sqsps 84 sont contenues dans des plans perpendiculaires entre eux et parallèles à l'axe du trou central 14 du socle 12. L'élément de guidage 82 présente deux oreilles de montage 86 et 88 (fig.llA et 11B) dirigées à l'opposé des bossages 84. Chaque oreille 86,88 présente une encoche 90 destinée à recevoir et à 15 soutenir l'arbre 92 d'un galet (fig .2 et 4).Un galet 94 touril-lonne sur des bossages d'appui 93 prévus sur l'arbre 92.Comme représenté en figure 4,l'arbre 92 est relié aux deux extrémités à des tourillons 95 et est sollicité aux deux extrémités par un. ressort rigide 96. Le ressort 96 sollicite le galet 94 de maniè-20 re à l'appliquer contre -une plaque de fermeture arrière 98.Toutefois, cette plaque 98 étant fixée au socle 12 par des vis 99, le résultat est de maintenir les patins d'appui en "Téflon"8Q étroitement appliqués contre les facettes de guidage 76 et 78.Si l'on utilise, suivant la variante citée plus haut,des roulements 25 à aiguilles ou à rouleaux au lieu des patins 80,le ressort 96 leur applique de même une sollfcilationélastique. De toute manière, l'élément de guidage 82 doit être appliqué contre le socle 12 de manière assez intime pour absorber tout jeu éventuel. Aux figures 1 à 3,on voit que l'élément de guidage 82 pré-30 sente un alésage axial central 100 (voir aussi figure llC).Dans cet alésage 100 est emmanché à force un manchon métallique 102 destiné à soutenir un ressort de compression 104. Le sommet du ressort 104 est maintenu en place par une tige non métallique 106,insérée dans un coussinet à rebord 108 (figure 1) et dans un 35 alésage 110 ménagé dans un rebord supérieur 112 du socle 12.Une vis d'arrêt 114 immobilise fermement la tige 106. Le tronçon inférieur ou nez de l'élément de guidage ai équerre 82 présente un alésage 120 pouvant recevoir un quelconque des coussinets de guidage 122 d'une série de diamètres interchan 72 09408 7 2130386 geables. On peut changer le coussinet 122 pour recevoir des électrodes de différents diamètres. Une vis d'arrêt 123 maintient aussi fermement le coussinet 122 en place. Il est visible que le ressort 104 sollicite l'élément de 5 guidage 82 pour établir et maintenir son contact avec une pièce à usiner non représentée. L'extrémité inférieure de l'élément de guidage et la pièce sont immergée dans un récipient contenant le fluide diélectrique précité. Cette disposition est d'ailleurs bien connue. Pour permettre de placer et de bloquer l'élément 10 de guidage 82 à un niveau vertical donné, on a prévu "une vis d'arrêt à abeilles 124 (fig.3). Comme on l'a déjà indiqué, l'appareil décrit permet de maintenir et d'entraîner en rotation une électrode électriquement conductrice.Dans les applications où l'électrode n'a pas besoin de 15 tourner, on peut bloquer la broche d'entraînement 22,une couronne d'arrêt étant à cette fin vissée, comme on le voit en 132, sur la broche 22. Un goujon d'arrêt 134 présente un nez en V destiné à s'engager dans une encoche dont la forme est complémentaire de la couronne 130 pour empêcher la broche 22 de tourner.En 20 figure 3,on voit que le goujon 134 est monté dans un coussinet 136,vissé dans tin taraudage 138 ménagé dans le socle 12. Le vers goujon 134 est sollicité/la couronne 130 par un ressort 140,monté dans le coussinet fileté 136. Un loquet 142 permet de mettre hors d'action,lorsqu'on le désire, le dispositif de blocage de la 25 broche 22 qu'on vient de décrire. Oh a décrit ci-dessus un mode préféré de réalisation de l'appareil selon 1'invention,en suggérant certaines variantes,mais il est clair que toutes autres modifications et variantes peuvent être prévues sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 72 094U8 8 2130386 -REVENDICATIONS- 1. Appareil destiné à être utilisé dans une machine d'étincelage comportant une tête,un réservoir et des moyens de pompage de fluide diélectrique sous pression,ainsi qu'un mandrin,propre à serrer à et à supporter une électrode électriquement conductri- 5 ce, porté dans une broche d'entraînement qui tourillonne dans la tête de la machine,cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte une roue de turbine rotative destinée à faire tourner ledit mandrin et l'électrode qu'il maintient, la roue de turbine étant disposée dans ion carter fermé,communiquant avec la source 10 de fluide diélectrique sous pression,et accouplée à la broche menante et au mandrin pour transformer l'énergie de mise sous pression dudit fluide en énergie cinétique faisant tourner le mandrin et l'électrode. 2. Appareil selon la revendication 1,caractérisé en ce 15 qu'un engrenage différentiel couple ladite broche d'entraînement et la roue de turbine,ce qui établit une gamme des vitesses auxquelles on peut faire tourner le mandrin et l'électrode. 3. Appareil selon la revendication 1,caractérisé en ce que des moyens de guidage sont prévus pour recevoir et supporter 20 l'extrémité libre de l'électrode en l'empêchant de se déplacer d'une manière appréciable transversalement à son axe, ces moyens de guidage étant mobiles dans un socle porté par la tête de la machine et en relation active avec ladite extrémité libre,de manière telle qu'on peut régler sa position suivant l'axe de l'électrode, 25 et au voisinage immédiat d'une pièce à usiner. * 4. Appareil selon la revendication 3,caractérisé en ce que les moyens de guidage coulissent le long d'une surface d'appui et sont sollicités par un ressort pour se placer automatiquement près de la pièce à usiner. 30 5- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que des moyens d'arrêt sont prévus pour agir sélectivement sur ladite broche d'entraînement,lors de leur manoeuvre de manière à interdire la rotation du mandrin et de l'électrode. 35 6.Appareil selon la revendication 2,caractérisé en ce que ledit engrenage différentiel permet de faire tourner l'extrémité libre de ladite électrode à une vitesse comprise entre 25 et 500 tr/mn.