Brevet FR2323482A1 — publié le 19770408

L'invention a trait à une taraudeuse du genre comprenant un moteur entraînant une broche porte-taraud en rotation autour d'un axe par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique capable d'imprimer à la broche une rotation active d'un nombre limité de révolutions dans un sens correspondant à la progression du taraud dans le filetage qu'il taille, suivie d'une rotation de dégagement en sens inverse. On connait des taraudeuses où l'inversion de la rotation de la broche est obtenue par simple inversion du sens de rotation du moteur1 la chaîne cinématique comportant seulement un réducteur de vitesse. Lorsque la broche a progressé axialement d'une longueur déterminée de filetage, elle fait basculer un organe de commande d'inversion de la rotation du moteur. Outre l'imprécision du point de basculement de l'organe de commande d'inversion, l'inertie de rotation des pièces mobiles et notamment du rotor du moteur retarde l'instant od la rotation de la broche s'inverse, et donc allonge la profondeur taraudée, et ce en fonction du couple antagoniste comprenant le couple de freinage du moteur et le coupe résultant de la taille du filetage.Ce dernier couple varie en fonction de la qualité d'affûtage du taraud, de la lubrification et de la résistance du métal de la pièce taraudée. I1 en résulte que la profondeur taraudée varie de façon aléatoire à chaque opération. I1 est donc nécessaire de prévoir un avant-trou suffisamment profond pour que le taraud ne bute pas en fond dans un taraudage borgne lorsque la profondeur taraudée est à la limite longue de variation aléatoire, tout en gardant une profondeur taraudée suffisante à la limite courte. Par ailleurs la contribution de taraud au couple de freinage croît avec la vitesse de taraudage, ce qui conduit à limiter cette vitesse, et à augmenter la durée d'usinage. D'autres taraudeuses connues comportent dans la channe cinématique un inverseur mécanique à deux embrayages susceptibles chacun de provoquer la rotation de la broche dans un sens distinct,un organe de commande d'inversion, basculé par l'avance axiale de la broche, substitue un embrayage à l'autre en basculant. Le passage de l'action d'un embrayage à celle de l'autre n'est pas instantané, le point de basculement de l'organe de commande n'est pas parfaitement précis et la transmission des couples par les embrayages est relativement progressive, si bien que la profondeur de taraudage varie de façon aléatoire dans des conditions analogues à celles des taraudeuses à inversion du sens de rotation du moteur, avec des contraintes analogues. L'invention a pour objet une taraudeuse où la position d'inversion de rotation est liée de façon positive au nombre de tours de la broche effectués en relation active. L'invention a également pour objet une taraudeuse od la position d'inversion de rotation est indpendante de la vitesse de rotation de la broche. A ces effets l'invention propose une taraudeuse du genre comportant un moteur entraînant une broche porte-taraud en rotation autour d'un axe par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique capable d'imprimer à la broche une rotation active d'un nombre déterminé de tours dans un sens correspondant à la progression du taraud dans le filetage qu'il taille, suivie d'une rotation de dégagement en sens inverse, caractérisée en ce que la chaîne cinématique comporte un moyen d'embrayage adapté à solidariser pour entour un arbre de sortie à un arbre lent d'un réducteur attaqué par ledit moteur, un mécanisme bielle-manivelle entre ledit arbre de sortie et un coulisseau à course linéaire,et, fixé à ce coulisseau, un moyen d'entraînement positif périphérique d'un organe circulaire tournant centré sur l'axe de ladite broche, un arbre d'entrainement muni de moyens de clavetage solidarisant broche et organe circulaire en rotation, tandis que la broche est libre axialement. Ainsi, par enclenchement du moyen d'embrayage, l'arbre de sortie exécute une rotation d'un tour, avec une vitesse de rotation imposée par l'ensemble moteur réducteur. Le mécanisme biellemanivelle impose, en réponse à ce tour de l'arbre de sortie, une course linéaire alternative au coulisseau, partant d'une première fin de course pour atteindre une seconde fin de course et revenir à la première fin de course. Le moyen d'entraînement positif périphérique impose à l'organe circulaire tournant, une première rotation dans un sens en correspondance avec la course de la première à la seconde fin de course du coulisseau, puis une seconde rotation en sens inverse en correspondance avec la course de retour du coulisseau.La broche porte-taraud exécute une première rotation active dans un sens, suivie d'une rotation de dégagement, l'avance et le recul axial ne dépendant que du pas du taraud et du nombre de tours de rotation dans chaque sens de la broche. La chaîne cinématique étant ininterrompue avec des liaisons positives entre l'arbre de sortie exécutant un tour à vitesse uniforme et l'arbre d'entraînement de la broche, le nombre de tours est lié rigoureu sement à la course du coulisseau entre ses fins de course1 quelle que soit la vitesse de rotation de l'arbre de sortie. Dans un premier mode de réalisation le mécanisme bielle-manivelle comprend un maneton calé excentrique sur l'arbre de sortie, et une bielle attelée entre le maneton et le coulisseau ; en variante le mécanisme bielle-manivelle est constitué par une came plateau à gorge sur l'arbre de sortie, et un galet engagé dans la gorge et tourillonné sur le coulisseau. Selon une disposition préférée, le moyen d'entraînement périphérique est une crémaillère engrenant avec un pignon circulaire calé sur l'arbre d'entraînement. Selon une variante le moyen d'entraînement périphérique est un écrou à billes engagé sur une vis complémentaire prolongeant l'arbre d'entrainement. L'écrou à billes est du genre comprenant un train de billes roulant entre des chemins hélicoIdaux constituant les filets de l'écrou et de la vis, le train de billes étant en boucle et se refermant par un canal dans l'écrou. Ce dispositif constitue un moyen d'entraînement réversible translation/rotation sensiblement sans jeu. Dans le but d'adapter le nombre de tours de la broche à la course du coulisseau l'organe circulaire comprend un train d'engrenage, avec un pignon calé sur l'arbre d'entraînement de-diamètre inférieur à un pignon menant. Selon une disposition préférée de l'invention, la taraudeuse comporte une patronne d'avance du taraud constituée d'une vis mère coaxialement solidaire de la broche avec un pas égal au pas du taraud, et une noix complémentaire engagée sur la vis mère et bloquée en rotation. On facilite ainsi l'engagement correct du taraud dans son avant-trou, Cette noix peut être mobile dans une glissière parallèle à l'axe de la broche, avec un moyen d'avance rapide. On peut ainsi dégager largement le taraud pour le changement de pièce à tarauder. La broche peut comporter un mandrin porte-taraue monté sur une tige coaxiale à la broche et susceptible de se rétracter dans cette broche contre la poussée d'un ressort. On évite ainsi la rupture du taraud si celui-ci prend contact avec une pièce ne comportant pas d'avant-trou. Par ailleurs, la chaîne cinématique peut comporter un limiteur de couple pour éviter la rupture du taraud grippé dans son avanttrou. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une représentation schématique d'une taraudeuse selon l'invention la figure 2 est une variante d'une partie de la chaîne cinématique, avec une came à gorge et un écrou à billes la figure 3 est une vue du montage télescopique d'un mandrin porte-taraud. Selon la forme de réalisation choisie et représentée figure 1, un groupe moteur réducteur 1 entraîne par son arbre lent 10 un embrayage "un tour" 2 dans son ensemble, de disposition classique avec un plateau mené 20, une pièce menante cannelée 21, solidaire de l'arbre 10, une clavette 22 tourillonnée sur le plateau mené 20, engagée au repos dans une échancrure 23a d'un flasque verrou 23, et qui peut être engagée dans une des cannelures de la pièce cannelée 21, par dépression du poussoir d'embrayage 24. L'arbre de sortie 3, est entraîné en rotation par le plateau mené 20 et porte à son extrémité un plateau 30 sur lequel fait saillie un maneton 31. Une bielle 32 est attelée entre le maneton 31 et un coulisseau 40, à course linéaire et guidée par une coulis se (non représentée). Le coulisseau 40 comporte une crémaillère 40a qui engrène avec un pignon 41. Solidaire en rotation du pignon 41, son pignon menant 42 engrène avec un pignon mené 43, de diamètre inférieur et calé sur un arbre d'entraînement 5 muni d'une rainure de clavette 50. L'arbre d'entraînement 5 pénètre dans un alésage axial d'une broche 6, avec une clavette non visible solidarisant en rotation l'arbre d'entraînement 5 et la broche 6, tout en permettant un débattement axial de la broche 6. La broche 6 se termine par un mandrin 7 maintenant un taraud 8 coaxial à la broche 6. Cette broche comporte une patronne de taraudage composée d'une vis mère 60, de pas égal au pas du taraud 8, d'une noix 61 engagée sur la vis mère 60, bloquée en rotation par l'effet de la bague 62 coulissant sur la tige guide 63 solidaire du bâti de la taraudeuse. Un moyen de déplacement rapide non représenté permet de déplacer la bague 62 sur la tige 63 suivant la double flèche 64.Les paliers et portées des éléments de la chaîne cinématique assurant leur emplacement sur le bâti de la taraudeuse n'ont pas été représentés sur le schéma pour la clarté de la représentation, mais leur disposition apparaitra évidente aux yeux d'un technicien. Le groupe moteur 1 assure à l'arbre lent 10 une rotation uniforme avec une vitesse angulaire telle qu'une révolution de l'arbre 10 soit égale à la durée complète d'un cycle de taraudage. La pièce cannelée 21 est solidaire de l'arbre 10 et le plateau mené 20 est immobile, la clavette 22 étant engagée dans l'échancrure 23a du flasque verrou 23. La dépression du poussoir 24 dégage la clavette 22 de l'échancrure 23a et l'engage dans la première cannelure de la pièce 21 qui se présente, solidarisant de ce fait le plateau mené 20 et l'arbre de sortie 3 avec la pièce cannelée 21. Lorsque le plateau mené 20 aura exécuté un tour,ia clavette 22 se réengagera dans l'échancrure 23a sous la poussée du ressort de clavette 22a. Cet embrayage "un tour" est classique notamment dans les presses à emboutir coup par coup. L'arbre de sortie 3 et son plateau d'extrémité 30 ont donc exécuté rigoureusement un tour à la vitesse de rotation de l'arbre lent 10. Au cours de cette rotation la manivelle 32, attelée entre le maneton 31 et le coulisseau 40 aura imprimé une course linéaire alternative au coulisseau 40. On comprendra que le maneton 31 est calé sur le plateau 30 en sorte que, lorsque la clavette 22 est engagée dans l'échancrure 23a le coulisseau 40 se trouve en fin de course, bien que la représentation de la figure 1 montre le maneton 31 décalé pour que l'agencement du mécanisme apparaisse plus clairement.De ce fait, lors d'un tour de l'arbre de sortie 3, le coulis seau 40 effectuera une première course dans un premier sens de la fin de course de repos (clavette 22 engagée dans l'échancrure 23a) à une seconde fin de course, puis une seconde course en sens inverse pour revenir à la fin de course de repos. La crémaillère 40a entraînera donc la périphérie dentée du pignon 41 d'abord dans une rotation dans un premier sens, puis dans une rotation en sens inverse du même nombre de retour. La liaison crémaillère 40a pignon 41 étant positive, c'est-à-dire effective en déplacement dans les deux sens, le nombre de tours imposé au pignon 41 dans chaque sens sera rigoureusement constant quelle que soit la vitesse de déplacement du coulisseau 40, et ne dépend que de la longueur de course du coulisseau 40 et du diamètre primitif du pignon 41. De même le nombre de tours exécutés dans chaque sens par le pignon mené 43 engrenant avec le pignon menant 42 sera rigoureusement proportionnel à la course du coulisseau 40. La clavette de la broche 6, prise dans la rainure 50 de l'arbre d'entraînement 5, imposera à la broche 6 une rotation égale à la rotation du pignon mené 43. La rotation de la vis mère 60 dans la noix 51 imprimera si multanEment à la broche 6 une progression axiale égale à la progression du taraud 8 dans le filet qu'il taille dans la pièce à tarauder, à partir d'une position imposée par la position de la bague 62 sur la tige guide 63. On aura évidemment placé la bague 62 sur la tige guide 63 avant le départ de l'opération de taraudage dans une position telle que l'extrémité du taraud 8 soit à proximité de la pièce à tarauder et à une distance précise de cette pièce. Cette position peut être déterminée, de façon classique par l'appui de la bague 62 sur une butée réglée. Sous l'effet de la rotation de la broche le taraud progressera pour s'engager dans l'avant trou dans un mouvement correspondant à son mouvement d'usi nage, si bien que l'engagement sera franc et l'entrée de filet nette.Après dégagement du taraud par la rotation inversée de la broche, sans risque d'arrachement du filet au dégagement, le recul de la bague 62 sur la tige guide 62 permet le changement de pièce sans difficulté. Selon la disposition représentée figure 2, l'arbre de sortie 3 est terminé par une came plateau 33 avec une gorge 33a, dans laquelle est engagé un galet suiveur 34 tourillonné sur le coulisseau 40. La gorge 33a a une forme de courbe continue de profil adapté à communiquer au galet suiveur 34 et au coulis seau 40 (guidé dans une coulisse non représentée) une course alternative entre une fin de course de repos et une seconde fin de course analogue à la course alternative de la disposition de la figure, mais avec une loi cinétique choisie ; un profil circulaire donne une loi cinétique sinusoîdale, un profil en coeur, une loi cinétique à vitesse sensiblement constante, comme il est bien connu en construction mécanique. L'engagement du galet suiveur 34 dans la gorge 33a assure également une commande positive de la course du coulisseau 40. Sur le coulisseau 40 est fixé un écrou à billes 44, engagé sur une vis complémentaire 45 prolongeant l'arbre d'entraînement 5 de la broche et tenue par le support 46. il est connu qu'un écrou à billes comporte un train de billes guidé dans un logement hélicoldal épousant le filet de l'écrou, le train de billes étant bouclé en continu par un canal de retour dans le corps de l'écrou. Les billes dans le logement hélicoïdal prennent appui également sur les filets de la vis complémentaire, en sorte que le déplace ment axial de l'écrou transmet à la vis par l'intermédiaire des billes une sollicitation dans le sens de la périphérie de la vis dont les déplacements axiaux sont arrêtés par des paliers dans le support 46.La liaison translation de l'écrou 44/rotation de la vis 45 est positive, les billes facilitant la réversibilité de la transmission vis écrou avec des inclinaisons de filets relativement faibles, en sorte que le nombre de tours de la vis 44 en réponse à la course linéaire de l'écrou 44 est relativement élevé, Dans le but d'éviter une rupture du taraud 8 venant buter sur une pièce ou l'avant-trou de taraudage a été omis par accident, on peut adopter la disposition de broche de la figure 3. La broche 6 avec sa vis mère 60 engagée dans sa noix 61, comporte un mandrin 70 porte-taraud monté sur une tige télescopique 71, guidée axialement et entraînée en rotation par la broche 6.Un ressort hélicoïdal 72 est interposé entre la broche 6 et le mandrin 70 et est maintenu en compression par une bague butée 73 montée sur la tige 71 de l'autre côté de la broche 6 par rapport au man drain 70. Ainsi le taraud 8 se déplace solidairement de la broche dans la course d'engagement dans l'avant-trou de la pièce, la compression permanente du ressort 72 assurant l'engagement correct. Cependant, si la pointe du taraud vient buter sur la pièce en 1' absence d'un avant-trou, le ressort 72 se comprime davantage, et le taraud peut ne pas progresser malgré la poussée de la broche. Pour éviter que le taraud en se coinçant-dans un avant-trou ou en grippant ne se brise, onpeut prévoir un limiteur de couple dans la chaîne cinématique, sous forme d'une goupille de rupture, par exemple, ou d'un limiteur à friction. On remarquera que la taraudeuse selon l'invention permet de travailler avec des vitesses de coupe choisies pour assurer la plus grande cadence de production, en ne tenant compte que des contraintes de travail des outils, puisque le nombre de tours en rotation active est rigoureusement indépendant de la vitesse de rotation de la taraudeuse. Les efforts sur le taraud à l'engagement et à l'inversion de sens de rotation sont très réduits, la vitesse de rotation du taraud variant progressivement aux deux fins de course. L'économie sur les temps d'usinage apportée par la suppression des excès de profondeur d'avant-trou et de taraudage à prévoir pour tenir compte des fluctuations de profondeur taraudée effective est souvent intéressante. Comme la profondeur de taraudage est indépendante de la vites sè de rotation de la broche et des couples résistants d'usinage, on peut admettre des variations de régime du moteur au cours du cycle de taraudage, et utiliser un moteur de puissance réduite qui restituera au cours du cycle de taraudage une partie de l'énergie cinétique de rotation qu'il aura accumulée au cours des temps morts de changement de pièces. La taraudeuse selon l'invention se prête particulièrement bien à l'équipement de positions de machines-transfert, en raison de la précision de profondeur de taraudage obtenue, de la précision de durée de cycle de taraudage (un tour de l'arbre lent du réducteur) favorable à l'insertion dans une ligne d'usinage ou chaque opération d'usinage doit être programmée dans le temps en tenant compte des autres opérations, de la facilité de commande des phases d'approche (par mise en butée de la noix 61) et d'usinage (par commande de l'embrayage 2) et des protections contre les incidents (avant-trou omis notamment) susceptibles de perturber le fonctionnement de la ligne transfert. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et bien des variantes pourraient etre réalisées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Taraudeuse, du genre comportant un moteur entraînant une broche porte-taraud en rotation autour d'un axe par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique capable d'imprimer à la broche une rotation active d'un nombre limité de révolutions dans un sens correspondant à la progression du taraud dans le filetage qu'il taille, suivie d'une rotation de dégagement en sens inverse, caractérisée en ce que la chaîne cinématique comporte un moyen d'embrayage adapté à solidariser pour un tour un arbre de sortie à un arbre lent d'un réducteur attaqué par ledit moteur, un mécanisme biellemanivelle entre ledit arbre de sortie et un coulis seau à course linéaire, et, fixé à ce caulisseau, un moyen d'entraînement positif périphérique d'un organe circulaire tournant centré sur l'axe de ladite broche, un arbre d'entraînement muni de moyens de clavetage solidarisant broche et organe circulaire en rotation tandis que la broche est libre axialement. 2. Taraudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme bielle-manivelle comprend un maneton calé excentrique sur l'arbre de sortie, et une bielle attelée entre le maneton et ledit coulisseau. 3. Taraudeuse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme bielle-manivelle comprend une came plateau à gorge sur l'arbre de sortie et un galet suiveur engagé dans la gorge et tourillonné sur le coulis seau. 4) Taraudeuse selon une quelconque des revendications 1à 3, caractérisée en ce que ledit moyen d'entraînement périphérique est une crémaillère engrenant avec un pignon circulaire calé sur ledit arbre d'entraînement. 5) Taraudeuseselon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit moyen d'entraînement périphérique est un écrou à billes engagé sur une vis complémentaire prolongeant ledit arbre d'entraînement. 6) Taraudeuse selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit organe circulaire comporte un train d'engrenages avec un pignon mené sur l'arbre d'entralnement de diamètre inférieur à un pignon menant. 7) Taraudeuse selon une quelconque des revendications 1 à 6, avec une patronne d'avance du taraud, caractérisée en ce que ladite patronne comprend une vis mère coaxialement solidaire de la broche avec un pas égal au pas du taraud, et une noix complémen taire engagée sur ladite vis mère et bloquée en rotation. 8. Taraudeuse selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite noix est montée mobile dans une glissière parallèle à l'axe de la broche, avec un moyen de commande d'avance rapide. 9. Taraudeuse selon la revendication 7 ou 8, caractérisée par un mandrin porte-taraud monté sur une tige coaxiale à la broche et susceptible de se rétracter dans cette broche contre la poussée d' un ressort. 10. Taraudeuse selon une quelconque des révendications 1 à 9, caractérisée en ce que ladite chaîne cinématique comporte un limiteur de couple.