Brevet FR2237725A1 — publié le 19750214

Dans la normalisation de poids de pièces telles que des bielles, un procédé connu consiste à préfraiser les bossages dtéquilibrage prévue sur le pied et sur la tête de la bielle de façon à former à chaque extrémité un plan de référence qui est espacé d'une distance précite et spécifiée de l'axe des alésages respectifs du maneton de vilebrequin et de l'axe de piston. Après cette opération de préfraisage, on pèse la bielle et la bascule détermine- combien on doit enlever de métal des bossages dnéquilibrage respectifs en vue de régler ainsi llavanc-e des outils de coupe par rapport à ce plan de référence préfraisé. Un autre procédé connu d'équilibrage de-pièces telles que des bielles consiste à peser la bielle pour déterminer la valeur de l'excès de poids des extrémités correspondant à l'axe de piston et au maneton de vilebrequin puis à déterminer à l'aide d'un calibre placé sur la machine-outil les positions des faces terminales des bossages d'équilibrage, les outils de coupe étant ensuite avancés de distances prédéterminées à partir de ces positions calibrées. l'invention a en conséquence pour d'obtenir d'obtenir une machine d'équilibrage applicable, notamment mais non exclusivement, à des bielles qui permette d'éliminer l'opération de préfraisage précitée et- qui évite l'installation sur la machine dtun calibre pour déterminer l'emplacement des faces terminales des bossages dléquilîbrage sur les bielles. l'invention a également pour but de fournir une machine d'équilibrage qui soit d'un coût sensiblement réduit du fait de l'élimination du poste de préfraisage et dont la productivité soit augmentée par comparaison à des machines connues en éliminant l'opération de calibrage et, en outre, en prévo yang des postes passifs ou de point mort entre les postes de charge, de pesée et d'usinage de manière que les pièces puissent être rapidement indexées c1est-à-dire transférées avec précision entre les postes de point mort respectifs et les postes de pesée et de travail. 1autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins anne xés dans lesquels s - la figure I est une vue en plan schématique d'un mode préféré de réalisation d'une machine d'équilibrage de pièces telles que des bielles, - la figure 2 est une vue en élévation de face à échelle légèrement agrandie, suivant la ligne II-II de la figure I, - les figures 3, 4 et 5 sont respectivement une vue en plan et des vues en élévation en bout faites respectivement suivant les lignes III-III, IV-IV et W de la figure 2 - - la figure 6 est une vue en élévation de face du poste de pesée à échelle encore agrandie, - la figure 7 est une coupe faite suivant la ligne Vil-Vil de la figure 6, - la figure 8 est une coupe de la machine de fraisage faite suivant la ligne VIIIIVIII de la figure 3 et montrant en outre la commande permettant d'enlever automatiquement une quantité prescrite de métal des bossages d'équilibrage en fonction de la détermination faite par la bascule de pesée, et - la figure 9 est une coupe similaire à la figure 8 et montrant une variante de la machine de fraisages En référence à-la figure 1 la machine d'équilibrage ou de normalisation de poids M est utilisée pour normaliser le poids de pièces telles que des bielles C de moteurs à combustion interne, par exemple en enlevant par fraisage l'excès de poids de bossages prévu aux extrémités de tête et de pied des bielles. À titre d'illustration, la machine de normalisation de poids M de la figure 1, comprend lesdits postes suivants - Poste de chargement 1 - Poste de point mort 2 - Poste de pesée 3 - Poste de point mort 4 - Poste de fraisage 5 - Poste de point mort 6 - Poste de point mort -- Poste de contrôle de pesée 8 - Poste de remet 9 - Poste de déchargement 10 En référence aux figures 1, 2 et 8, la machine de normalisation de poids M comprend un bâti Il pourvu de barres longitudinales parallèles 12 destiné à supporter les bielles C en position horizontale de manière que leurs-tetes et leurs pieds s'appuient sur les barres 12 et que les axes des alésages de têtes et de pieds de bielles soient disposés verticalement. Comme indiqué ci-dessus, le premier poste est le poste de chargement 1 et dans ce poste des bielles C peuvent être chargées successivement et manuellement sur les barres 12 ou bien on peut prévoir le cas échéant un convoyeur automatique pour tranférer successivement les bielles a dans le poste de chargement 1 à partir duquel sont indexés successivement dans les différents postes 2 à 10 des moyens qui vont etre décrits dans la suite. Le bati 11 comporte des colonnes verticales 14 sur lesquelles sont supportés des éléments supérieurs 15 ; ces élé ments- 15 portent eux-mêmes des paires de supports 16 dans lesquels sont montés à rotation des leviers 17, 18 et 19 destinés à être actionnés par la barre 20 qui est supportée de manière à coulisser longitudinalement dans les paliers 21, le mouvement alternatif de la barre étant assuré par le cylindre 23 dont la tige de piston 24 est accouplée à la barre 20o Cette barre porte plusieurs bagues 25 qui sont pourvues de-raînures verticales destinées à solliciter les extrémités sùpérieures des leviers coudés 17, 18 et 19, lffl autres extrémités de cesleviers coudés étant sollicités par des tiges 26 guidées verticalement et comportant des éléments pilote 27 pénétrant dans les trous des bielles C, par des tiges 28 guidées verticalement et comportant des liaisons 29 à rainures en T avec la barre d'indexage 30 ainsi que des tiges 91 guidées verticalement pour faire monter et descendre les parties 32 des barres 12 dans les postes de pesée et de contrôle de poids 3 et 8c La barre d'indexage 30 est déplacée alternativement et longitudinalement le long des liaisons 29 à rainures en T à l'aide du cylindre 340 La barre d'indexage 30 comporte des éléments d'engagement de bielles 35 qui sont agencés pour entrer en contact avec les parties correspondantes des bielles respectives C dans les postes de chargement 1, de pesée 3, de fraisage 5, de vérification de pesée 8 et de rejet 9 afin de faire avancer les bielles C dans les postes suivants respectifs lorsque la barre d'indexage descendue 30 est déplacée vers la droite à partir de la position de la figure 20 La barre d'indexage 30 comporte également des éléments 36 d'engagement de bielles se présentant sous la forme de broches parallèles à extrémités biseautées de façon à pénétrer dans les alésages des bielles pour les indexer c'est-à-dire les transférer avec précision du poste de point mort 2 dans le poste de pesée 3, -du poste de point mort 4 dans le poste de fraisage 5, du poste-de point mort 6 dans le poste de point mort 7 et du poste de point mort 7 dans le poste de vérification de poids 8 lorsque la barre indexage descendue 30 est déplacée vers la droite à partir de la position de la figure 2. lorsque la barre 20 d'actionnement de leviers coudés est déplacée dans la position de gauche de la figure 2, les éléments pilote 27 sont déplacés vers le bas par les leviers coudés 17 afin de maintenir les bielles C en position d'indexage et la barre d'indexage 30 ainsi que les éléments d'engagement de bielles 35-et 36 sont relevés en étant écartés des bielles respectives C de manière que le signal 34 puisse être actionné pour faire déplacer la barre d'indexage 30 vers la position de gauche représentée sur la figure 2 en vue de positionner les éléments d'engagement respectifs 35 et 36 au-dessus des bielles C dans les postes respectifs0 Lorsque l'élément pilote 27 du poste de point mort 4 est descendu, il actionne un contacteur 37 excitant un vérin hydraulique de blocage 38 dans le poste de fraisage 5 pour faire en sorte que les éléments de blocage 39 maintiennent étroitement les bielles C contre les barres 12 qui sont soutenues par un bloc 40 sur le bâti 110 lorsque la barre d'indexage 30 est en position descendue et lorsqu'elle est avancée, les parties de barre 32 sont de niveau avec les parties précédentes et suivantes des barres 12 de sorte que les bielles se trouvant dans les postes 1 à 9 sont avàncees dans les postes successifs 2 à 10o Maintenant, lorsque la barre d'indexage 30 est relevée, les-parties de barre 32 sont descendues par les leviers coudés 17 de façon à faire descendre les bielles C se trouvant sur les parties de barre 32 jusque sur les plateformes de pesée des dispositifs 41 et 42 qui déterminent respectivement I1 excès de poids du pied et de la tête de la bielle C se trouvant dans le poste de pesée 3 et qui déterminent Si la bielle fraisée C se trouvant dans le poste de vérification de poids 8 est bien comprise dans les limites prescrites de normalisation de poids Le poste de rejet 9 comprend, comme le montrent les figures 2 et 5, une goulotte de rejet 45 et une partie de barre arrière 46 qui est amenée par pivotement dans la position re présentée- en traits mixtes sur la figure 5 par le cylindre 47 et le levier coudé 48, la partie de barre avant étant pourvue d'une face supérieure biseautée 49 permettant ltinclinaison de la bielle rejetée C de manière qu1elle glisse vers le bas dans la goulotte 45 lorsque la partie de barre 46 pivote vers le bas et est dégagée de l'extrémité de tête de la bielle Ce -Le cylindre 47 est actionné par le dispositif de contrôle de pesée 42 lorsque la bielle fraisée C présente un poids sortant des limites prescriteso Si la bielle contrôlée C présente un poids correspondant aux limites requises, la partie de barre arrière 48 se trouve dans la position présentée en traits pleins sur la figure 5 de sorte que la bielle ainsi contrôlée est ensuite entraînée successivement vers les postes 9 et 100 On va maintenant décrire en détail les dispositifs de pesée 41 installés dans le poste de pesée 3 et les machines de fraisage 56 installées dans le poste de fraisage 5 ; chaque machine comprend, comme le montrent les figures 2 et 8, un chariot de fraisage 57 pourvu dlune broche 58 entraînée par un moteur 59 et portant une-fraise 60 destinée à etre rapprochée du bossage d'équilibrage respectif à fraiser à 11 extrémité de la bielle c qui est bloquée dans le poste de fraisage 5 lorsque le coulisseau 57 est actionné le long des glissières 61 du bâti 62 par la vis mère à billes 63, cette vis 63 étant entraînée par une noix à billes 64 à l'aide du moteur réversible 650 le dispositif de pesée 41 comporte les éléments de commande prévus en double pour-les fraiseuses respectives 56 et, par conséquent, on en a représenté une seule sur la figure 8 servant à enlever du métal sur le pied de la bielle bloquée dans le poste de fraisage 5. Dans ce cas, le transformateur différentiel linéairement variable 67 (LVDD) mesure la quantité d'excès de poids du pied de la bielle C lorsque cette dernière se trouve dans le poste de pesée 3, le signal analogique fourni par le transformateur 67 étant converti par le convertisseur 70 enune valeur numérique d'excès de poids de l'extrémité correspondante de bielle, exprimée en granges et en dixièmes de grammes et également modifiée par un facteur se rapportant aux dimensions de section droite du bossage d'équilibrage et convertie en centièmes de millimètres ou en millièmes de pouce dans l'unité d'affichage numérique 69. La cote d'enlèvement de métal sur le bossage d'équilibrage est ensuite mémorisée dans 1 'unité 70 jusqu'à ce que la bielle C atteigne le poste de fraisage 5. La commande dtadaptation de fraise 60 représentée sur les figures détecte la position de l'extrémité du bossage et à partir de ce point la fraise 60 est avancée par échelons de Ou025 mmo jusqu'à ce que la longueur de pièce corresponde à celle emmagasinée dans la mémoire 70. Spécifiquement, la charge du moteur 59 entralnant la fraise est contrôlée par l'appareil 71 pour détecter le taux d'augmentation de la charge qui se produit entre la marche dans la condition de point mort et lorsque la fraise 60 entre en contact avec le bossage d'équili braye. Lorsque le taux d'augmentation a une valeur réglable et déterminée, le compteur 72 est enclenché en coopération avec un générateur d'impulsions 73 relié au moteur d'entraînement 65 et à un comparateur de compte 74. Le générateur d'inrpul- sions 73 est agencé pour fournir une impulsion à chaque fois que la fraise 60 a avancé de 0,025-mm avec un tel taux prédéterminé d'augmentation de la charge. Lorsque le nombre d'impulsions est égal à la valeur estraite de la mémoire 70, le sens de marche d'entraînement du moteur 65 est inversé. le taux d'augmentation de charge, exprimé en watts, est utilisé de préférence du fait- qu'il n'est pas affecté par une variation due à l'état froid ou chaud de la machines Gependant il est évident qu'un-contact de la fraise 60 avec le bossage d'équilibrage peut être détecté par une augmentation du courant demandée par le moteur 59,- par une flexion avec torsion de la broche 58 ou bien par captage de vibrations. Le taux dlaugmentation de la charge doit être réglé de manière qu'une augmentation puisse se produire sans déclencher l'amorçage de l'enlèvement mesuré du métal du bossage, par exemple lorsque la fraise 60 entre en contact avec des paillettes de forgeage où d'autres irrégularités du bossage d'équilibrage.Des essais ont montré qu1un enlèvement de 0,6 gr de matière sur le bossage d'équilibrage produisait une augmentation suffisante de la charge de-la fraise 60 pour détecter uniformément la position à partir de laquelle l'enlèvement mesuré du métal du bossage d'équilibrage doit commencer. Le système dlaffichage numérique 69 est agencé de façon quton-puisse observer des performances de la machine pendant son cycle de fonctionnement.Le dispositif de contrôle de charge 71 peut également etre utilisé pour commander le moteur d'entraînement 65 en vue de réduire sa vitesse d'approche rapide à une vitesse d'avance de fraisage lorsque la fraise 60 entre en contact avec le bossage, ce qui contribue par conéquent à réduire encore la durée du cycle de la machine. Après le fraisage des deux extrémités d'une bielle C dans le poste 5, la bielle a est avancée successivement dans les deux postes de point mort 6 et 7 puis dans le poste de con trolle de poids 8 qui comporte un dispositif de pesée 41 essentiellement similaire à celui du poste de pesée 3, excepté que le signal produit par le transformateur LVDD 67 est transmis au poste de rejet 9 dans le cas où la bielle fraisée C ne satis fait pas aux conditions de poids requises et lorsque Ce signal de rejet est transmis au poste de rejet 9, le cylindre de rejet est actionné pour permettre à la bielle non normalisée en poids de tomber dans la goulotte de rejet 45.Si la bielle fraisée C satisfait aux impératifs du poste de contrôle de pesée 8, elle estautorisée à poursuivre sa route en direction du poste de rejet 9 et elle est ensuite indexée dans le poste de déchargement 100 Dans l'exemple de réalisation de l'invention, on a espacé les postes 1 à 10 de 25 cm environ les uns des autres et on a choisi un cycle de machine d'une durée de 0,034' pour un temps de fraisage de 0,041' de sorte que le temps total de traitement des bielles C a été de 0,075' ce qui a permis de réaliser une cadence de production (basée sur l'enlèvement maximal de poids) de 800 bielles par heure et de 900 bielles par heure, en se basant sur une longueur moyenne d'enlèvement de métal du bossage d'équilibrage o On voit, par conséquent, que la prévision du poste de point mortraccourcit la course d'indexage à 250 mm, et il est évident que, pendant que les éléments pilote 27 sont en position descendue et pendant que la barre d'indexage 30 et les éléments dtengagement de bielles 35 et 36 sont en position relevée, la barre indexage 30 peut être déplacée vers la gauche Jusque dans la position de la figure 2 et pendant ce temps les opérations de fraisage progressent de sorte que, aussitôt que les opérations de fraisage sont terminées et lorsque les fraises ont été déplacées en retrait, la barre d'actionnement 20 des leviers coudés peut être déplacée vers la droite à partir de la position de la figure 2 pour relever les éléments pilote 27 et pour faire descendre la barre d'indexage 30 et les éléments d'engagement de bielles 35 et 36, cette phase étant suivie par un mouvement d'indexage de la barre 30 vers la droite afin de faire avancer les bielles C du faste I dans le poste 2, du poste 2 dans le poste 3, eus.. Il est évident que dans le poste de-fraisage 5, le cylindre de blocage 38 est actionné pour écarter les éléments de fixation 39 de la bielle fraisée C afin gue celle-ci puisse etre indexée du poste 5 dans le poste de point mort 6o Sur la figure 9, l'appareil de contrôle de charge 80 réagit à une augmentation du courant fourni au moteur 59 d'entraînement de la broche 58 afin de détecter le momen-t où la fraise 60 entre en contact avec le bossage d'équilibrage de la bielle a et où le coulisseau 57 est actionné par le moteur hydraulique 81. Lorsque la fraise 60 avance en direction du bossage, le plongeur 82 s'écarte par rapport au plongeur 83 du transformateur INDIC 84 prévu sur la barre 85 du fait que le ressort 86 est plus faible que le ressort 87. Cependant, lorsque la fraise 60 entre encontact avec le bossage d'équilibrage, le courant demandé par le moteur 59 augmente à une valeur suffisante pour actionner le dispositif de blocage 89 et ensuite les plongeurs 82 et 83 se déplacent à l'unisson et lorsque le signal de sortie du transformateur LVDT 84 correspond à celui fourni par le transformateur LVDT 67 du dispositif de pesée 41, le sens de rotation du moteur hydraulique 84 est inversé pour écarter la fraise 60 du bossage d'équilibrage terminé de fraisages REVENDICAgIONS 1) Machine de normalisation de poids pour l'usinage de pièces d'un excès de poids variable à un poids normalisé prédéterminé, caractérisé en ce qu'elle comprend un poste de pesée dont la bascule détermine la grandeur de l'excès de poids d'une pièce, un poste de travail dans lequel une machine d'usinage, comprenant un dispositif de blocage dlune pièce pesée et un outil de coupe déplaçable en direction de la pièce bloquée, usine la pièce de manière à enlever l'excès de poids, des moyens de détection pour détecter ltentrée en contact initial de l'outil de coupe avec la pièce, une mémoire pour emmagasiner l'information. d'excès de poids provenant de la bascule afin de commander la course d'avance de l'outil de coupe après son entrée en contact initial avec la pièce bloquée et d'enlever une quantité prescrite de métal afin de réduire le poids de la pièce à la valeur normalisée, et des moyens de transfert pour faire re passer successivement des pièces pesées du poste de pesée dans le poste d'usinage. 2) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de transfert assurent en outre le transfert de pièces successives présentant un excès de poids vers le poste de pesée et le transfert de pièces successives usinées à partir du poste d'usinage. 3) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des postes de chargement et de déchargement placés respectivement en amont et en aval des postes de pesée et d'usinage ainsi que des postes de point mort placés entre les postes de chargement et de pesée ainsi qu'entre les postes de pesée et d'usinage afin de réduire au minimum la course des moyens de transfert et par conséquent de réduire la durée du cycle de ladite machine. 4) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lendits moyens de déteCtion réagissent à une augmentation de la charge exercée sur ltoutil de coupe0 5) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit outil de coupe est une fraise, montée sur une broche entraînée par un moteur d'une fraiseuse et en ce que ladite fraiseuse comporte un coulisseau d'avance entraîné par moteur et qui fait avancer la broche et la fraise de manière a amener celles-ci en contact avec la pièce bloquée et en ce que lesdits moyens de détection réagissent à une augmentation de la charge exercée sur le moteur d'entraînement de broche. 6) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces comportent des bossages d'équilibrage d'une section droite prédétersinée, située dans un plan transversal de mouvement d'avance de 17 outil de coupe et en ce qulun convertisseur associé fonctionnellement à ladite bascule son- vernit l'information- d'excès de poids déterminée par ladite bascule en une cote d'enlèvement de métal sur le bossage, qui est emmagasinée dans la mémoire de la commande de la- course d'avance de l'outil de coupe après son entrée en contact initial avec la pièce bloquée afin qu'un poids prescrit du métal du-bossage soit enlevé par l'outil de coupe en vue de réduire le poids de la pièce bloquée à la valeur normalisée. 70) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce. qu'elle comporte un poste de contrôle de pesée et un poste de rejet placés en aval du poste d'usinage, ledit poste de controle de pesée comportant une autre bascule permettant de déterminer si les pièces usinées successives rentrent bien dans les limites prescrites correspondant au poids normalisé, ledit poste de rejet agissant en coopération avec ladite autre bascule pour dériver des pièces dont le poids ne correspond pas à ladite valeur normalisée0