Brevet FR2321724A1 — publié le 19770318

L'invention soncerne le positionnement précis et le blocage d'un organe de machine mobile sur un autre organe, notamment d'un organe de machine-o#til, tel qu'une table porte-pièce ou une poupée porte-outil coulissant sur un banc, par exemple Rn général, ces deux fonctions de positionnement et de blocage d'un organe mobile sont assurées par des dispositifs distincts; l'un des obJectifs de l'invention est de les assurer par un nouveau dispositif unique . De plus, certains dispositifs connus de positionnement utilisent des moteurs pas à pas, mais l'invention se propose aussi catins ", ctest-à-dire des doigts coniques qui coulissent dans l'un des deux organes et qui s'engagent dans des alésages conjugues pratiqués dans l'autre organe, mais de tels dispositifs présentent aua si des inconvénients : ils sont motteux et difficiles à exécuter avec une grande précision ; on ne peut pas les rapprocher en deça d'un minimum compatible avec leur exécution et leur fonctionnement; il faut exécuter de nouveaux alésages de positionnement chaque fois qu'on change de pièce à usiner; k la longue, l'une des pièces est criblée de trous plus ou moins genants; et il faut aussi prévoir des systèmes pour les commander, par exemple des systèmes hydrauliques, en plus des systèmes nécessaires à la commande des déplacements de l'organe mobile L'invention vise à réaliser un dispositif de positionnement précis et de blocage qui ne présente pas les inconvénients précités des dispositifs connus Pour mettre l'invention en oeuvre, on utilise, pour animer les deux organes de machine d'un mouvement d'avance relatif, une vis qui est montée dans l'un des deux organes et qui est engagée dans un écrou h billes monté dans l'autre organe, l'un des deux éléments d'avance constitués par la vis et l'écrou précités étant monté i rotation dans l'organe de machine qui le porte et étant relié è un moteur de commande d'avance, tandis que l'autre des deux aliments d'avance précités est solidaire de l'autre orga de machine.Le dispositif de positionnement précis et de blocage1# sui- vant l'invention est caractérisé en ce que celui des deux éléments d'avance qui est monté k rotation porte un disque de positionnement angulaire précis dans la périphérie duquel est ménagée une encoche destinée à recevoir, sans Jeu, l'extrémité d'un doigt soumis à l'action d'un vérin porté par l'organe de machine qui porte déjà ledit élément rotatif d'avance. Ainsi, gràce à l'invention, il suffit d'un disque à encoche et d1un vérin pour assurer, à la fois, un positionnement très pré cis et un blocage relatif de deux organes de machine mobiles l'un par rapport à l'autre, en coopération avec un dispositif de com- mande d'avance classique à vis et écrou à billes, ctest-à-dire des moyens peu coûteux bien qu'ils permettent d'obtenir une très gran de précision. L'arrêt du dispositif de commande d'avance n'a pas besoin d'être très précis en lui-m#me, ce qui permet de le réali ser à un prix de revient peu élevé, puisque le positionnement an gulaire final relatif entre la vis et l'écrou à billes est assuré par l'engagement du doigt dans l'encoche du disque, sans aucun Jeu. étant donné qu'on sait réaliser des commandes par vis à billes sans aucun jeu, on conçoit qu'on puisse obtenir un positionnement angu laire relatif estrêmement précis entre la vis et l'écrou et, par conséquent, un positionnement également très précis entre les deux organes de machine, par exemple de l'ordre de quelques microns Si l'on désire obtenir des positions relatives des deux organes à des distances qui ne sont pas des multiples du pas de la vis de commande d'avance, on peut recourir à différents moyens on peut modifier le calage angulaire du disque à encoche sur l'élément d'avance dont il est solidaire, ou bien on peut modifier l'em- placement du vérin autour de l'axe dudit disque Pour des positionnements à des distances inférieures à la longueur du pas de la vis d'avance, on peut prévoir plusieurs encoches dans le disque au lieu d'une seule. On peut aussi prévoir deux disques, ou davantage, calés angulairement d'une manière différente les uns par rapport aux autres et coopérant avec des doigts disq#ta=-tra actionnés par des vérins correspondants.On peut aussi envisager de modifier non seulement le calage angulaire du ou des disques sur l'élément d'avance qui les porte, mais aussi modifier le calage angulaire relatif desdits disques, soit par incréments, par exemple au moyen de cannelures, soit d'une manière continue, par exemple au moyen de deux parties coniques emmanchées l'une dans l'autre et munies de moyens de blocage L' invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip tion qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, quelques mqpes de réalisation d'un dispositif de positionnement précis et de blocage suivant l'in Invention Sur ces dessins La Fig. i représente, en coupe longitudinale verticale, un dispositif de positionnement et de blocage d'une table porte-pièce mobile sur le banc d'une machine à pointer par exemple La Fig. 2 est une vue de profil correspondant à la Fig. 1 La Fig. 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle, du montage du disque de positionnement et du vérin, tels quton peut les voir sur la partie gauche de la Fig. 1 La Fig 4 est une vue de face du disque de positionnement seul, à plus grande échelle La Fig. 5 est une vue- de face d'une variante de forme du disque de positionnement La Fig. 6 montre un mode de réalisation d'un disque de posi tionnement double La Fig. 7 est une vue de profil correspondant à la Fig. 2 et montrant l'utilisation du disque double de la Fig. 6, et La Fig. 8 est une vue de face d'un centre d'usinage à broche porte-outil horizontale équipé aussi d'un dispositif de position nement précis et de blocage suivant l'invention La machine à pointer représentée seulement en partie sur les Fige. 1 et 2 comporte, entre autres, un banc 1 muni de glissières horizontales 2,3 sur lesquelles peut coulisser une table portepièce 4 sous l'action d'un dispositif de commande d'avance qui comporte une vis 5 en prise avec un écrou à billes 6. La vis 5 tourillonne, par ses deux extrémités, dans la partie supérieure du bgti 1 et elle est entrainée en rotation, dans un sens ou dans l'autre selon le sens dans lequel on désire déplacer la table porte-pièce 4, au moyen d'un moteur 7, par exemple un moteur électrique à cou rant continu contrôlé par un circuit qui comporte des micro-inter- rupteurs 11 portés par le bâti 1 et dont les -éléments d'actionnement 12 se trouvent sur le traJet de butées 13 fixées à des empla cements réglables le long de la table 4 en fonction des emplace ments où cette table#doit être arrêtée pour les opérations d'usinage à effectuer sur une pièce 15 fixée sur la table 4 par tous moyens classiques appropriés . Il peut s'agir, par exemple,-de pratiquer dans cette pièce deux alésages 16,17 à un entr'axe "D" au moyen d'un outil d'alésage indiqué en 18 L'écrou à billes 6 est engagé sur les filets de la vis 5 et il est solidaire de la table 4 Sur l'extrémité de la vis 5, opposée à celle qui est reliée au moteur de commande d'avance 7, est fixé un disque de positionnement angulaire 21 (voir aussi Sig. 3) par l'intermédiaire de vis 22 et d'un manchon épaulé 23 qui présente des cannelures intérieures 24 engagées sur des cannelures conjuguées 25 de la vis 5 .Un écrou 27 vissé sur l'extrémité filetée 28 de la vis 5 sollicite vers un épaulement 31 de cette dernière, l'empilage-de pièces constitué par une rondelle 32, le manchon intermédiaire 23, une rondelle entretoise 33 et la bague intérieure d'un roulement à billes ou à rouleaux 34 par lequel la vis 5 tourillonne dans le bati 1 .n Jonc élastique 35, logé dans une gorge annulaire de la vis 5, maintient la rondelle 33 et le roulement 34 lorsqu'on enlève le disque de positionnement 21 Le disque de positionnement angulaire 21 présente, dans sa périphérie, une encoche 41 (voir aussi Fig. 4) dans#laquelle peut stengager, sans jeu, un galet 42 porté par un axe 43 fixé sur une extrémité d'un doigt 44 monté à coulissement dans un boiter 45 fixé au bâti de la machine .Le doigt 44 est solidaire de la tige de piston 47 d'un vérin 48 dont le cylindre 49 est solidaire du bottier 45 Le fonctionnement du dispositif de positionnement précis et de blocage est le suivant On va supposer, par exemple, que l'on exécute actuellement, au moyen de l'outil 18, l'alésage 16 dans la pièce 15 pendant que la table 4 est parfaitement immobilisée par l'action du galet 42 repoussé sous l'effet du vérin 48 dans l'évidement 41 du disque de positionnement 21.La liaison entre la vis 5 et l'écrou à billes 6 étant sans aucun Jeu, on conçoit que la table porte-pièce 4 soit parfaitement positionnée et bloquée en place On va supposer maintenant que l'entraxe "D" des deux alésages 16 et 17 a une valeur égale à un multiple du pas de la vis 5 L'alésage 16 étant terminé, pour exécuter l'alésage 17, on commence par dégager le galet 42 de l'encoche 41 du disque de positionnement 21 en faisant redescendre le piston du vérin 48, puis on fait tourner le moteur 7 dans le sens qui assure le déplacement de la table 4 dans le sens de la flèche F (Fig. 1). le moteur 7 starrete de tourner lorsqu'une but-ée 13, convenablement réglée à cet effet, actionne un micro-interrupteur 11 correspondant * La table 4 s'ar reste donc à l'emplacement qui convient pour l'exécution de l'alésage 17, avec une précision plus ou moins grande qui est fonction de la précision d'arrêt du moteur de commande d'avance 7 .On a indiqué, sur la Fig. 4, l'angle "À" qui définit cette zone possible d'arrêt.Au moyen du vérin 48, on fait remonter le galet 42 qui s' engage donc dans l'encoche 41 du disque de positionnement angulaire qutil fait légèrement pivoter, dans un sens ou dans l'autre, selon la position angulaire approximative où il était arrêté, de sorte qu'il occupe maintenant la position rigoureuse de positionnement exigée.La table 4 est, par conséquent, de nouveau,parfaitement positionnée et bloquée pour I1 exécution du second alésage 17 à la distance "D" du premier alésage 16 Sur la Fig. 5, on a représenté une variante de forme du disque de positionnement angulaire 21A dont le bord périphérique, au lieu d'être une surface cylindrique coaxiale à la vis 5, rappelle la forme dùne came en coeur avec un plan radial de symétrie P passant par le milieu de son encoche 41, et dont chaque moitié présente un bord dont la distance radiale est progressivement croissante depuis l'encoche Jusqu'à la zone diamétralement opposée, de sorte que la précision d'arrêt exigée du moteur d'avance 7 est: beaucoup moins grande, elle est, en effet, de l'ordre de 1/2 tour, en plus ou en moins, comme indiqué par la zone définie par l'angle nstt sur la Fig. 5 Si ltentrtaxe "D" des alésages à exécuter sur la pSice dif-. fère d'un nombre entier de pas de la vis 5 d'une quantité égale à une fraction dudit pas, on peut, par exemple, pratiquer, dans la périphérie du disque de positionnement 21, deux encoches sépar#ea l'une de l'autre par un arc de longueur correspondante On pourrait aussi, comme représenté sur la Fig. 6, fixer, sur l'extrémité correspondante de la vis 5, un deuxième disque de positionnement 213 convenablement calé angulairement par rapport au premier disque 21.A cet effet, la partie cannelée de la vis 5 serait donc un peu plus longue, ainsi que le manchon intermédiaire 23B, le deuxième disque 21B étant fixé par exemple sur le manchon 23B au moyen de vis plus longues 22B et de pieds de positionnement 53 On pourrait aussi prévoir un ensemble de deux disques de positionnement angulaire dont le calage relatif puisse se faire d'une manière continue, c'est-à-dire sans qu'on soit tributaire d'un angle minimum de décalage correspondant à deux cannelures successives 25 de la vis 5, par exemple par un montage sur des canes que l'on pourrait bloquer l'un sur l'autre au moyen de l'écrou 27 Avec chacun des deux disques de positionnement angulaire 2T, 213, coopère un galet 42 ou 42B (Fig. 7) soumis à l'action d'un vérin correspondant 48 ou 48B On pourrait aussi envisager de monter le vérin sur le båti de la machine de manière telle qu'on puisse modifier la position de son emplacement autour de l'axe du disque de positionnement angulaire, on pourrait ainsi faire coopérer deux vérins avec un même disque .De nombreuses combinaisons de ce genre sont possibles, avec divers nombres de disques de positionnement et de vérins Sur la Fig. 8, on a représenté, à titre de variante, une application de l'invention à une machine à broche horizontale 61 sur laquelle est montée , par exemple., une fraise 62 pour effectuer des opérations d'usinage sur une pièce 15 portée par une table 63. On a désigné par les mimes chiffres de référence que sur les Fige. 1 et 2, les organes correspondants de positionnement précis et de blocage qui agissent, dans cette variante, sur le montant 65 de support de la poupée 66 dans laquelle est montée la broche porteoutil 61, au lieu d'agir sur une table porte-pièce Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ; on peut y apporter de nombreuses modifications, suivant les applications envisagées ,sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention e C'est ainsi, par exemple, que dans des machines où c'est l'écrou de commande d'avance qui tourne sur la vis immobile en rotation. , le disque à encoche de positionnement précis serait solidaire de cet écrou Revendications 1.- Dispositif de positionnement précis et ae blocage relatif de deux organes de machine l'un sur l'autre, notamment deux. organes de machine-outil, animés d'un mouvement d'avance relatif au moyen d'une vis qui est montée dans l'un des deux organes précités et qui est engagée dans un écrou à billes monté dans l'autre organe de ma chine, l'un des deux éléments d'avance constitués par la vis et l'écrou précités étant monté à rotation dans l'organe de machine qui le porte et étant relié à un moteur de commande d'avance, tan- dis que l'autre des deux éléments précités est solidaire de l'autre organe de machine, ledit dispositif de positionnement précis et de blocage étant caractérisé en ce que celui (5) des deux éléments d'avance qui est monté à-rotation est solidaire d'un disque de po sitionnement angulaire précis (21) dans la périphérie duquel est ménagée une encoche (41) conformée pour recevoir, sans jeu, l'ex- trémité d'un doigt (44) soumis à l'action d'un vérin (48) porté par l'organe de machine (1) qui porte déjà ledit élément rotatif d'avance (5) 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de positionnement (21) est muni de moyens (25) de modification de son calage angulaire par rapport à l'élément d'avance (5) dont il est solidaire . 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disque de positionnement (21) présente plusieurs encoches (41) sur sa périphérie 4.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que celui (5) des deux éléments d'avance (5,6) qui est monté à rotation porte plusieurs disques de positionnement (21,213) et lten- coche (41) de chacun desdits disques peut recevoir un doigt distinct (42,42B) soumis à l'action d'un vérin correspondant (48,48B). 5.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin (48) est monté de manière qu'on puisse modifier la position de son emplacement autour de l'axe du disque (21) - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (21 A) présente un plan radial de symétrie(P) passant par son encoche (41) et dans chacune de ses deux moitiés, ainsi dddinies, la distance radiale de tous les points de sa périphérie est progressivement croissante depuis l'encoche Jusqu'à la sone diam#ralement oppos4o dudit disque de manière que ce dernier rappelle la forme d'une came dite "en coeur