Brevet FR2297116A1 — publié le 19760806

La présente invention se rapporte à des machines pour produire des objets sphériques, par exemple des billes en métal et en matière plastique pour des roulements à billes antifriction ou autres utilisations. Des billes pour roulements ayant une sphéricité très exacte sont faites en un certain nombre d'étapes. D'abord, le lingot découpé ou la barre est façonné ou laminé, habituellement par un façonnage ou un laminage à froid, en une forme très grossièrement sphérique gardant des bavures en saillie du matériau. Les billes sont alors usinées à la forme sphérique souhaitée ~ en plusieurs étapes sur des machines spéciales, habituellement avec un traitement thermique dans un four, après la première ou la seconde étape, du moins en ce qui concerne les billes métalliques.La première étape pourrait être I'ébavurage où les billes métalliques sont meulées entre deux plaques en "Mechanite" très dures, la seconde pourrait être le rodage où on utilise une plaque de rodage et une plaque en "Mechanite", et la troisième étape se compose d'opérations progressives de polissage, où les billes sont polies entre deux plaques métalliques spéciales et où on utilise dans la plupart des cas du grès et un fluide de refroidissement. Avec les progrès effectués durant ces dix dernières années dans la technique du laminage des billes en acier très grossièrement formées, à des vitesses de production très élevées, en comparaison des techniques classiques de façonnement, il est devenu très important-d'améliorer également les vitesses de production des machines devant traiter les billes en acier après le laminage. Antérieurement, la plupart des machines utilisées pour-ces opérations d'usinage avaient deux moulagesportant des plaques opposées, dont une ou deux comportaient un certain nombre de gorges, et dont une tournait tandis que l'autre était stationnaire, une pression étant exercée sur le moulage stationnaire pour le presser vers le moulage en rotation. Les billes étaient amenées dans les gorges de la plaque, et étaient meulées en étant entraînées en rotation entre les plaques, qu'elles séparaient. La pression très élevée utilisée, par exemple de l'ordre de 27 tonnes, pour l'opération d'ébavurage, nécessitait une très forte rigiditédelastmcture supportant les deux moulages et recevant les réactions du moulage stationnaire et du pa lier de butée du moulage rotatif.On utilisait des structures en fonte importantes et coûteuses, rendant difficile l'adaptation de l'organe pour amener les billes dans les gorges des plaques et les en recevoir. Même ainsi, les structures avaient fortement tendance à se déformer, conduisant à une usure irrégulière des gorges de la plaque stationnaire. La figure 1 desdessinsest une vue simplifiée d'une machine classique de cette sorte, et elle sera décrite plus amplement ci-après. Il existe d'autres types dont l'axe est perpendiculaire, mais ils sont tous basés sur le même principe. Selon la présente invention on prévoit une machine pour produire des objets sphériques, où les objets sont travaillés entre des faces opposées de deux plaques montées dans la machine, et tournant relativement autour d'un axe, une pression étant appliquée aux objets durant l'usinage par les faces des plaques, et la réaction des faces des plaques durant l'usinage est transmise par une articulation axiale, qui est placée sous tension. Dans une telle machine, il n'est pas nécessaire d'employer, pour supporter les plaques, des structures ou des paliers lourds,devant résister à la pression de charge appliquée aux plaques. On peut obtenir ur équilibrage des pressions avec une structure très simple. De préférence, l'articulation traverse centralement les plaques. L'articulation placée axialement peut comprendre un moyen pour presser les plaques ensemble, pour appliquer une pression aux objets qui sont travaillés, et cela sera de préférence une unité cylindre et piston à entraînement par fluide, placée axialement. Les plaques peuvent être supportées par des supports, dont un peut tourner et dont l'autre est maintenu contre une rotation durant l'usinage. Pour améliorer fortement la capacité de production de la machi-* ne, il est préférable, selon la présente invention, qu'elle puisse recevoir une seconde paire de plaques axialement par rapport à la première paire, l'articulation, avec le moyen pour presser les plaques ensemble, reliant les deux plaques axialement les plus externes, et passant centralement dans les deux plaques axialement intermédiaires, on obtient ainsi un équilibrage des pressions. De préférence, la machine comprend un support de plaques rotatif sous forme d'une roue sur des côtés opposés duquel les deux plaques axiale ment intermédiaires peuvent être fixées, la roue étant entraînée en rotation par engagement d'un moyen d'entraînement avec son pourtour, et elle a des supports de plaques ne tournant pas, qui sont maintenus contre une rotation durant le travail, pour porter les plaques axialement les plus externes. Les moyens empêchant les plaques ne tournant pas ou leurs supports de tourner durant le rodage peuvent être des pattes en saillie, venant en engagement avec une barre montée sur la structure de la machine ou sur le sol. On peut également prévoir une voie pour chaque support de plaque ne tournant pas, le long de laquelle ce support est axialement mobile, et par laquelle il est supporté dti- nt un mouvement axial, et ne peut tourner durant le travail. De préférence, chaque support de plaque non rotatif est supporté sur sa voie par un moyen d'amortissement des vibrations ou autre. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale schématique de la machine classique selon l'art antérieur; - la figure 2 est une vue latérale de la machine selon la présente invention, ayant deux plaques ne tournant pas et qui est illustrée à titre d'exemple; - la figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2, une partie de l'enveloppe ou des parois, et d'autres parties étant omises pour la clarté de l'illustration; - la figure 4 est une vue en coupe faite suivant le ligne 4-4 de la figure 5; ; - la figure 5 est une vue en coupe, principalement axiale, faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4; et - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'une seconde machine selon la présente invention, et n'ayant qu'une plaque ne tournant pas, qui est également illustrée à titre d'exemple. La machine connue de la figure 1 a une structure se composant d'une plaque de base 1 et de deux piliers ou montants moulés 2 et 3. Le pilier gauche 2 supporte, dans un palier de butée 4, un arbre rotatif 5 qui est entraîné en rotation par un moteur, par l'intermédiaire de courroies (non représentées), venant en engagement avec des poulies à son extrémité externe. A son autre extrémité, l'arbre 5 porte un support 6 de plaque pouvant tourner qui, lui-même, porte une plaque de rodage 6a pouvant tourner (ou plaque annulaire). Le pilier gauche 3 porte un arbre non rotatif 7 sur lequel est monté un support de plaque stationnaire 8, portant une plaque de rodage non rotative 8a (ou plaque entaillée), qui fait face à la plaque rotative 6a. Des moyens (non représentés), par exemple divers moyens mécaniques et hydrauliques, sont prévus pour déplacer et presser le support 8 dans la direction de la flèche 9, vers la plaque opposée 6a. La plaque stationnaire 8a est similaire à la plaque 30 illustrée sur les figures 2 à 5, car elle a un secteur découpé et un certain nombre de gorges coaxiales partiellement circulaires, dont chacune commence et finit sur le secteur découpé. La plaque 6a a un jeu correspondant de gorges circulaires complètes.En fonctionnementss des billes partiellement formées 10 sont amenées dans le secteur décou- é de la plaque stationnaire 8a, tandis que la plaque 6a tourne et la plaque stationnaire 8a est pressée vers laplaque esi rotationles gorges i laEla & stationnaire ont une courte entrée dont la section transversale est plus large, si bien que les billes entrent dans les gorges dont elles font le tour sur un cercle partiel, jusqu'à ce qu' elles soient éjectées dans le secteur découpé, ensuite elles sont enlevées ou remises en circulation.Durant leur passage le long des gorges, les billes sont continuellement réorientées par rapport aux plaques de rodage et sont meulées vers une forme de plus en plus sphérique. Une tige 11 faisant saillie du support 8, empêche la rotation de ce support avec le support rotatif. Le procédé décrit est le même pour l'ébavurage, le rodage et le polissage à l'excep- tion que l'on utilise différentes plaques, dont une est quelquefois sans gorges, pour les différentes étapes. Les pressions des plaques sont également ajustées selon le type de traitement souhaité pour les billes. Comme on l'a indiqué ci-dessus, il y a dans cette machine claci sique un problème car les forces très importantes entre les plaques ont tendance à provoquer une déformation de la structure en séparant les piliers 2, 3 en les poussant. Par conséquent, la structure doit être très rigide et est habituellement en fonte et elle est très lourde. De plus, la plaque rotative doit être portée à l'extrémité d'un arbre tournant dans des paliers pouvant résister aux charges maximales de tourillon et de poussée, en tout moment, tandis que la plaque stationnaire doit être portée à une extrémité d'un ensemble piston/mouton guidé avec précision dans une enveloppe cylindrique de bonnes proportions.Un tirant 12 joignant les sommets des piliers 2 et 3 est souvent prévu, mais cela n'élimine pas le problème de la déformation de la structure, résultant de pressions non uniformes entre les plaques, et d'une plus grande usure sur les gorges à la partie inférieure de la plaque stationnaire 8a qu'à sa partie supérieure. La machine selon la présente invention illustrée sur les figures 2 à 5 se compose d'un support de plaques rotatif placé centralement, ayant la forme d'une roue 20 pouvant porter deux plaques à roder 22, 24, une de chaque côté, faisant face respectivement à des plaques 30,32 supportées par des supports non rotatifs 26, 28. La roue 20 est montée dans une enveloppe rectangulaire 34 sur une plaque de base 35, et elle a des dents sur son pourtour 36, par lesquelles elle est entraînée en rotation par deux moteurs électriques 38, 40. On pourrait également n'employer qu'un seul moteur électrique.Pour appliquer une pression entre les faces oppo sees des plaques, les supports non rotatifs 26, 28 sont joints par une articulation placée axialement, qui traverse axialement la roue 20, et qui comprend un cylindre hydraulique 42 et un piston 44, ainsi les supports non rotatifs peuvent être tirés l'un vers l'autre. En plus de détails, la roue 20 se compose d'un élément annulaire central 46 avec un pourtour denté -36, et de deux éléments annulaires latéraux 48, fixés par des vis 50, et placés radialement par des brides axiales 52. Un élément latéral 48 est absent de la figure 4. L'enveloppe 34 a des plaques verticales 53 avec des ouvertures circulaires, rendues étanches avec les éléments latéraux 48 par des joints 54 illustrés sur la figure 5. Le poids de la roue 20 (et des supports non rotatifs 26, 28 lorsque la roue 20 les porte) est totalement pris par quatre bogies 56, ayant chacun quatre roues 57 engageant les faces radialement externes des brides 52, et qui sont montés pivotants sur des axes 59 fixés dans l'envelop- pe, et radialement ajustables par des vis 58, pour compenser le jeu.Les deux bogies inférieures 56 supportent principalement la roue 20 dans la direction radiale. Les deux bogies supérieures offrent un support supplémentaire durant la rotation, et empêchent la roue d'être soulevée pour une certaine raison, par exemple par les forces de réaction entre les billes et les gorges des plaques. Les forces latérales sur la roue 20 sont contrôlées par des galets 60, qui tournent autour d'axes radiaux, et engagent les faces axiales lisses du pourtour denté 36, en étant montés sur des axes 61 tourillonnés dans des boîtes 62 qui font partie de moulages 63. Des paires de moulages 63, qui ont chacune deux boîtes 62, sont montées pivotantes sur des arbres 64 fixés dans les plaques latérales 53, avec un moulag#e 63 de chaque côté de la roue 20. Les paires de moulages 63 peuventêti xialement ajustées pour éliminer tout jeu entre les galets 60 et la roue 20, par des boulons 93 vissés dans les plaques latérales 53, et butant contre les moulages 53. Sur leurs faces axialement externes, les éléments latéraux 48 portent les plaques rotatives de rodage 22, 24 (plaques annulaires), qui sont fixées par des visencastsées 66 ou autres moyens. Dans les faces axialement externes des plaques 22, 24 il y a une pluralité de gorges circulaires continues et concentriques 67, correspondant et opposées à des gorges partiellement circulaires 68 dans les plaques de rodage non rotatives 30, 32 (plaques entaillées). Les gorges 68 commencent et finissent sur un secteur découpé 69 (voir figure 3) de la plaque non rotative. Les supports 26, 28 de la plaque non rotative sont de même découpés pour permettre l'accès dans la direction axiale, aux extrémités des gorges 68, pour permettre d'amener et de récupérer les roulements à billes dans les espaces entre les plaques de rodage. Les extrémités des gorges 68 auxquelles les billes sont amenées peuvent être agrandies pour faciliter l'entrée. La roue 20 est entraînée en rotation par un engrenage droit 70, qui vient enprise avec son pourtour denté 36 et qui, à son tour, est en prise avec un engrenage droit plus petit 71 monté sur un arbre commun 72 des moteurs électriques 38, 40. La réduction importante ainsi obtenue permet d'obtenir l'avantage mécanique maximum de la grande circonférence de la roue 20. Le dispositif est simple et, en comparaison avec les agencements# selon l'art antérieur, cela diminue les contraintes mécaniques appliquées à la .structure de supports. Durant une opération de rodage dans la machine, les supports 26, 28 non rotatifs et les plaques de rodage 30, 32 sont au moins partiellement supportées par la roue 20, par l'intermédiaire des roulements à billes qui sont meulés. Ils ne peuvent tourner durant le rodage et sont supportés en d'autres moments par des voies 74 en forme de gorges, qui les surplombent et deux goujons 76 de section circulaire, disposés latéralement, dont les supports ne sont pas illustrés. Un essieu supportant des galets 75 qui parcourent la voie 74, est tourillonné dans une poutre verticale 77 des supports stationnaires 26, 28. La poutre 77 a une rotule 78 pour permettre la rotation du support autour d'un axe vertical. Chaque support 26 ou 28 a deux pattes latérales 80, ou sont montés, par des amortisseurs de vibrations82, des blocs 81 glissant sur les goujons 76. Les blocs 81 peuvent être enlevés en les glissant des extrémités des goujons 76 lorsque les supports 26, 26 > 28 sont retirés suffisamment loin de la roue 20, on peut alors les tourner autour de la rotule 78 pour le remplacement ou l'entretien d'une plaque à roder. Une enveloppe 84 enferme partiellement chaque support 26, 28 durant une opération de rodage. Comme on l'a mentionné ci-dessus, le cylindre 42 de grand diamètre et le piston 44 sont placés axialement dans la roue 20. Ils peuvent respectivement être reliés au support 28 et au support 26, par des tiges axiales 86, tourillonnées dans des plaques latérales 88 fixées dans les éléments latéraux 48 de la roue 20. Des passages traversent les tiges 86 à partir des deux côtés du piston 44, dans le cylindre 42 vers les extrémités externes où des embouts 89 permettent des connexions rapides à étanchéité~ automatique vers un système hydraulique. Près de leurs extrémités externes, les tiges 86 ont des gorges circonférentielles 90 dans lesquelles s'adaptent des demi-plaques 92 avant d'être boulonnées aux supports 26, 28 pour former l'articulation complète. En utilisation, les supports non rotatifs 26, 28 portant les plaques de rodage, sont poussés à la main le long de la voie 74 et des goujons 76, jusqu'à ce qu'ils soient suffisamment près des plaques de rodage, sur la roue 20, pour permettre d'adapter les demi-plaques 2. Au même moment, un mécanisme approprié d'amenée des billes, est mis en positiondanslesespacesdes plaques non rotatives. Un fluide hydraulique est appliqué au piston 44, pour attirer les plaques non rotatives l'une vers l'autre, la roue 20 est mise en rotation et les billes brutes sont amenées dans les gorges 67, 68 pour commencer l'opération de rodage.Lorsque les billes ont transféré le poids dessupportsnon rotatifs26, 28 à la roue 20, on peut voir que les forces agissant sur les plaques sont équilibrées dans le système, la réaction des plaques étant conduite axialement à travers la roue en rotation 20. En théorie, il ne devrait pas y avoir de force latérale sur la roue 20 mais, dans la pratique, étant donné par exemple une usure irrégulière des plaques, il faut tenir compte de forces latérales relativement faibles. Le cylindre hydraulique 42 est suspendu dans la roue 20. En conséquence, il peut se décaler pour tenir compte des différences d'épaisseur des plaques de rodage. En théorie, au moins la machine des figures 2 à 5 a un débit double de la machine de la figure 1. On peut également réduire les niveaux de vibrationsetdebruits > parce qu'il y a beaucoup moins de structures indépendantes pouvant vibrer. On peut utiliser des agencements classiques d'amenée des billes, et l'accès vers les espaces d'alimentation dans les plaques de rodage est fortement amélioré étant donné l'absence des supports de piliers, ce qui permet également de changer plus facilement les plaques. Il n'est pas nécessaire que la structure principale de la machine maintienne rigidement la roue en rotation en position, contre les forces de rodage, mais il est uniquement nécessaire qu'elle supporte le poids de tout l'ensemble. Si l'on souhaitait, pour une raison quelconque, n'utiliser qu'une paire de plaques, la seconde paire pourrait être remplacée temporairement par des plaques formant un palier de butée ordinaire. Il est clair que la machine illustrée sur les figures 2 à 5 est aussi bien appropriée pour l'ébavurage, le rodage et le polissage et elle peut être employée avec des plaques actuellement disponibles. Il est envisagé que la rotation sans centre de la roue 20 illustrée sur la figures 2 à 5, soit remplacée par une rotation sur un palier. Au lieu d'un mouton hydraulique pour attirer les supports non rotatifs ensemble, on pourrait utiliser un cylindre pneumatique ou un aimant. Au lieu de la commande directe illustrée, on pourrait employer une commande par poulie et courroie. Un autre mode de réalisation de la présente invention est illustré sur la figure 6. Une roue rotative 100, ayant, uniquement sur un côté, une plaque annulaire 102, est montée dans des paliers antifriction 104, pour rotation dans une structure 106. Un support de plaque non rotative 108, portant une plaque entaillée 110, est suspendu d'un rail 112 de la même façon que les supports 26, 28, ci-dessus décrits. Le rail 112 peut être fixé de façon articulée par la structure 106, en 114. La roue 100a un pourtour denté 116, et elle est entraînée en rotation de la même façon que la roue 20 ci-dessus décrite. Un élément stationnaire 118 est monté sur la structure 106, de l'autre côté de la roue 100, et il porte une gorge pour un palier de butée 120, qui transmet une force latérale de la roue 100. A l'élément 118 est fixé un cylindre hydraulique 122, qui se trouve partiellement axialement dans la roue 100. Des lignes 124 d'alimentaion vers les deux extrémités du cylindre 122, traversent l'élé- ment 120. Un piston 126 dans le cylindre 122, est fixé à une tige 128 qui traverse axialement la roue 100, les plaques 102 et, en condition opérative la plaque 110 et le support 108, allant au-delà du support 108 auquel elle est fixée de façon amovible par une plaque 130 en forme de U qui peut être engagée dans l'une des deux gorges circonférentielles 132 de la tige 128. La tige 128 est maintenue dans sa position axiale par un palier sur une plaque 134 fixée à la roue 100. Durant une opération de rodage, les billes 136 qui sont meulées pour leur donner une forme sphérique, entre les plaques relativement rotatives 102, 110, sont amenées axialement à travers le support non rotatif 108 et la plaque 110. Une pression est exercée sur les plaques par le fluide dans le cylindre 122, qui agit sur le piston126, la force agissant sur les billes 136 étant équilibrée dans l'articulation formée par la tige 128 et le cylindre 122, qui sont disposés dans l'axe de la roue 100. Les forces latérales agissant sur la structure 106 sont théoriquement nulles, et dans la pratique elles sont relativement faibles. En prévoyant deux gorges 132 dans la tige 120, cela permet de varier la position de la plaque 130 pour tenir compte de différen- tes épaisseurs des plaques de rodage, et également de l'usure des plaques. Cette caractéristique peut également être appliquée en général à toutes les machines. La présente invention peut non seulement s'appliquer aux machines pour traiter des billes en acier pour roulements, mais également pour traiter des billes en d'autres matières, par exemple du bronze, de l'aluminium, de la matière plastique, de la fibre de verre et autres, bien que toutes ces billes puissent ne pas subir toutes les étapes mentionnées au début de cette spécification. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Machine pour produire des objets sphériques caractérisée en ce que lesdits objets sont meulés entre des faces opposées de deux plaques montées dans ladite machine et relativement rotatives autour d'un axe, une pression étant appliquée auxdits objets durant le rodage par les faces desdites plaques, et la réaction desdites faces durant le rodage étant transmise par une articulation placée axialement, qui est mise sous tension. 2. Machine selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'articulation précitée traverse centralement les deux plaques précitées. 3. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'articulation précitée comprend un moyen pour presser les plaques précitées ensemble, pour appliquer une pression aux objets qui sont meulés. 4. Machines selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen précité est un ensemble formant cylindre et piston commandé par du fluide, placé axialement. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle a un support de plaque pouvant tourner, pour porter en rotation l'une des deux plaques# précitées, et un support de plaque ne pouvant pas tourner qui est maintenu contre une rotation durant le polissage, pour porter l'autre desdites deux plaques. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle peut recevoir une seconde paire de plaques axialement par rapport à la première prire précitée, l'articulation précitée reliant les deux plaques axialement les plus externes, et traversant centralement au moins les deux plaques axialement intermédiaires. 7. Machine selon la revendication 6 caractérisée en ce que les deux plaques axialement intermédiaires précitées sont entraînées ensemble en rotation par rapport aux deux plaques axialement les plus externes. 8. Machine selon là r t endication 7, caractérisée en ce qu'elle a un support de platues pouvant tourner, ayant la forme d'une roue sur des côtés opposés de laquelle peuvent être montées les deux plaques axialement intermédiaires précitées, ladite roue étant entraînée en rotation par engagement d'un moyen d'entraînement avec son pourtour, et des supports de plaques ne pouvant pas tourner, qui sont maintenus contre une rotation durant le rodage, pour porter les deux plaques axialement les plus externes. 9. Machine selon la revendication 8 caractérisée en ce que le support de plaque pouvant tourner précité est monté en un emplacement fixe et que chaque support de plaques ne pouvant pas tourner peut être déconnecté de l'articulation précitée, et est axialement mobile pour permettre de monter et de démonter lesdites plaques. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle a une ou plusieurs voies pour chaque support de plaque ne pouvant pas tourner, le long de laquelle ledit support est axialement mobile et par laquelle il est supporté durant un mouvement axial, et empêché de tourner durant le rodage.