Brevet FR2415517A1 — publié le 19790824

La présente invention concerne un dispositif pour l'entratnement à vitesse variable d'outils tournants de machines d'usinage telles que par exemple des tronçonneuses, des perçeuses, des fraiseuses etc. Il est bien connu que la vitesse d'attaque des outils d'usinage dans les matériaux à usiner dépend essentiellement du type de matériau utilisé. Par exemple, le perçage du bois s'effectue à l'aide de forets tournant à vitesse lente, tandis que le forage du fer ou de l'acier s'effectue à vitesse plus rapide. Pour le tronçonnage, les vitesses qui comptent sont les vitesses périphériques des outils circulaires de tronçonnage par exemple il est nécessaire de tronçonner le fer avec une fraise tournant à environ 4 mètreiseconde, tandis que le cuivre ou l'aluminium peuvent être tronçonnés avec une fraise au carbure de tungstène de vitesse tangentielle 50 m/s, le tronçonnage du bois nécessitant même une vitesse tangentielle de 80 à 100 m/s avec une fraise au carbure. Pour chaque outil d'usinage, cette vitesse tangentielle correspond à une vitesse de rotation angulaire donnée. Au total, la gamme des vitesses d'entrainement d'outils est très grande pour des machines d'usinage ayant à travailler sur des matériaux très divers, ce qui est #souvent le cas dans des ateliers où on n'a pas à traiter tous les jours le même type de pièces. S'il existe actuellement des machines spécifiques à chaque cas particulier, il n'existe pas de machines universelles offrant une plage suffisamment importante de variation de vitesse. Les poulies à gradin ou à diamètre variable ne peuvent pas être utilisées aux vitesses basses puisque les courroies patinent. Par contre, engrenages, pignons et chatnes sont inutilisables aux grandes vitesses. Le procédé le plus employé est l'utilisation de moteurs électriques à plusieurs vitesses, par exemple 1500/3000 t/mn, ou, à la limite 750/3000 t/m. Mais, meme dans ce cas, la variation de vitesse est au mieux dans le rapport 1 à 4, ce qui est insuffisant. La présente invention propose une machine d'usinage universelle permettant de travailler avec une grande gamme de vitesses de rotation et un minimum d'opérations pour le passage d'une vitesse à une autre. Le dispositif d'entratnement à vitesse variable selob l'invention comprend - un moteur d'sntratnement, - un réducteur connecté à l'arbre du moteur d'entratne- ment et ayant une sortie directe d'arbre à vitesse normale et une sortie d'arbre à vitesse réduite, - un embrayage couplé à la sortie du réducteur à vitesse réduite, - une transmission à renvois coniques couplée à ltem brayage et comportant une première sortie d'arbre pour entratner un outil tournant et une seconde sortie d'arbre agencée pour se trouver parallèle à la sortie d'arbre du réducteur, - rt un système de transmission par poulies et courroie entre la sortie du réducteur à vitesse normale et la seconde sortie d'arbre de la transmission à renvois coniques. L'outil d'usinage est connecté à une sortie d'arbre de la transmission à renvois coniques. On peut entratner alors cet outil soit en embrayant au moyen de l'embrayage placé en sortie du réducteur, soit en débrayant et en entraînant l'outil par le système de transmission à poulies et courroie. Les vitesses possibles #entratnement de outil dépendent du rapport de réduction du réducteur et du rapport de transmission du systèmes de poulies. Si on prévoit un jeu de poulies de dimensions différentes, on peut réaliser plusieurs rapports de réduction. Si de plus le moteur d'entratnerent comporte plusieurs vitesses possibles, on peut obtenir un certain nombre de choix possibles pour les vitesses de rotation des outils tournants, en n'ayant à effectuer qu'une opération très simple d'embayage ou de débrayage pour changer de vitesse, ce qui convient parfaitement aux petits ateliers de construction. Gn s'arrange pour placer l'embrayage de telle manière qu'il agisse par déplacement de l'ensemble de transmission conique vers le moteur, dans une direction parallèle à la direction générale des courroies de transmission. De cette façon, lorsqu'on embraye, les courroies se détendent automatiquement et patinent de sorte qu'il n'est même pas besoin de les enlever lorsque l'embrayage est en position embrayée. Les courroies se retendent lorsque l'on redébraye l'embrayage. La construction la plus simple consiste à prévoir que la sortie de réducteur à vitesse réduite est perpendiculaire à la sortie directe à vitesse normale. D'autres caractéristiques et avantages de l'Invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue latérale de l'ensemble du dispositif d'entratnement à vitesse variable - la figure 2 représente une vue de face correspondant à la figure 1. Le dispositif de l'invention comprend un moteur d'entratnement 10, qui est un moteur d'entratnement à plusieurs vitesses commutables par un interrupteur électrique non repré senté. est L'arbre de sortie du moteur 10/connecté par un réducteur 12, par exemple un réducteur à vis sans fin (mais un réducteur à engrenages ou autre peut également être utilisé). Le réducteur est connecté au moteur soit directement, comme sur les figures, soit par l'intermédiaire d'un renvoi de poulies qui peuvent être à gradins. Le réducteur 12 possède deux sorties d'arbre, une sortie d'arbre 14 à vitesse réduite et une sortie d'arbre 16 à vitesse rapide, qui et directement reliée à l'arbre du moteur 10 et tourne à la même vitesse que celui-ci. De manière préférentielle, comme on le voit sur la figure 1, la sortie du réducteur à vitesse lente, sortie 14, est perpendiculaire à la sortie à vitesse normale 16. Ceci est très facile à obtenir avec uh réducteur à vis sans fin, et c'est à ce point de vue cru'un tel réducteur est préférentiel. La sortie 14 à vitesse lente est reliée à la partie menante 18 d'un embrayage qui est par exemple un embrayage à crabots, dont la partie menée 20 est reliée à un limiteur de couple 22. Ce limiteurde couple est facultatif mais est classique sur les machines d'usinas pour éviter de détériorer l'outil d'usinage en cas de couple résistant trop élevé sur l'outil d'usinage. C'est le cas en particulier pour les tronçonneuses à fraise. En sortie du limiteur de couple 22, on a placé selon l'invention un système de transmission 24 à renvois coniques, système qui possède, outre un arbre d'entrée 26 connecté au limiteur de couple 22, deux autres arbres dont l'un au moins 28, est perpendiculaire à l'arbre 25 et plus précisément est parallèle à l'arbre de sortie 16 en prise directe du réducteur, et se situe au-dessous de cet arbre 16. t'autre arbre de sortie du système de transmission 24, arbre 30, sert à l'entratnement d'un outil d'usinage qui est par exemple une scie circulaire 32 comme on le voit sur les figures. La direction de sortie de l'arbre 30 n'a pas d'importance. Sur les figures, elle est représentée parallèle aux sorties d'arbre 16 et 28. Sur l'arbre 28, on a fixé un système de poulies 34 sur l'arbre 16 de sortie en prise directe du réducteur, on a fixé un autre jeu de poulies 36, les poulies 34 et 36 étant situées dans un plan perpendiculaire aux arbres 16 et 28, de manière qu'elles puissent être reliées par une courroie de transmission 38. On peut prévoir plusieurs poulies 34 sur l'arbre 28 et plusieurs poulies 36 sur l'arbre 16, les polies ayant des diamètre différents de manière à obtenir une certaine gamme de vitesses pour l'arbre 28 lorsqu'il est entraîné en rotation par l'arbre 16, par l'intermédiaire des poulies et de la courroie. Il existe des poulies à gradins pouvant convenir à cet effet. Le dispositif fonctionne de la manière suivante l'arbre de sortie 30 portant l'outil est entratné, par l'intermédiaire du système 24 à renvois coniques, soit par l'arbre 28, soit par l'arbre 26. Dans le cas où l'embrayage 18, 20 est débrayé, seul l'arbre 28 peut etrainr l'arbre 30, donc l'outil, à une vitesse déterminée par la vitesse du moteur et le rapport de transmission du jeu de poulies 34 et 36. Dans le cas ou l'embrayage 18, 20 est en position embrayée, ce qui s'effectue par abaissement du groupe moteur réducteur vers le reste du système mécanique, la courroie 38 se détend car les poulies 36 et 34 se rapprochent les unes des autres, et l'arbre 30 n'est plus entratné que par l'arbre 26, à une vitesse qui dépend de la vitesse du moteur, du rapport de réduction du réducteur, et du rapport de transmission du système à renvois coniques 24. On voit donc qu'il est particulièrement intéressant de prévoir que l'émbrayage s'effectue par rapprochement des arbres 16 et 28 dans une direction perpendiculaire à ces deux arbres. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir de retirer la courroie 38 pour passer en position embrayée puisque la courroie se détend simplement du fait de l'embrayage. Un embrayage à crabots s'avère particulièrement adapté pour réaliser cette opération car il nécessite un déplacement relativement important entre la partie menante 18 et la partie menée 20, donc entre les arbres 16 et 28 portant les poulies, et la courroie 38 se détend bien suffisamment pour n'avoir plus aucune action sur l'arbre 28 lorsque l'embrayage est en position embrayée. Il n'est pas nécessaire de prévoir de limiteur de couple dans la transmission entre l'arbre 16 et l'arbre 28 en effet, étant donné qu'il s'agit d'une transmission par courroie, la sécurité est obtenue par patinage de la courroie en cas de blocage intempestif de 11 outil d'usinage. La disposition de la figure 1 est la plus avantageuse car elle permet d'utiliser un minimum de pècesde transmission mécaniques. Elle permet d'utiliser au mieux la propriété des courroies qui est de fonctionner correctement à vitesse rapide, le réducteur et ltembrayage servant à la vitesse lente, car on sait que les courroies fonctionnent mal à vitesse lente. D'autres dispositions peuvent être adoptées, notamment dans le cas oh le réducteur 12 ne comporte pas normalement un arbre de sortie 14 à vitesse lente perpendiculaire à l'arbre 16 en prise directe sur le moteur. vn général, il sera alors nécessaire de prévoir un renvoi conique supplémentaire pour pouvoir faire en sorte que l'embrayage 18,20 soit actionné dans un sens correspondant à une tension ou un relâchement de la courroie 38 servant à 1'entratnement de l'outil d'usinage à vitesse plus rapide. On voit ainsi comment on peut obtenir très facilement une gamme de vitesses important en ayant par exemple un moteur 10 à deux vitesses, un jeu de poulies 34, 36 à gradins et le réducteur 12. Le temps nécessaire pour changer de vitesse est simplement le temps d'actionner un commutateur électrique du moteur 10, ou bien le temps de passer l'embrayage 18, 20 en position embrayée et de retirer si cela est nécessaire la courroie 38 qui est détendue. A la figure 2, on a représenté schématiquement on vue de face ltensemble du dispositif d'entratnement à vitesse variable selon l'invention, avec son support réglable. Le support comprend un bâti 40 portant des glissières 42 pour permettre le coulissement vertical de l'ensemble du moteur 10 et de son système de transmission selon l'invention. Le déplacement vertical est commandé par un système pignon crémaillère 44 de manière classique de façon que l'outil d'usinage 32 puisse être abaissé sur la pièce à usiner 46 serrée dans un éteau 48, et de manière qu'il puisse être relevé après la fin de l'opération d'usinage. Il est prévu normalement un ressort spiral non représenté pour faire remonter l'ensemble en position normale relevée. On peut prévoir de plus que l'ensemble du support pivote autour d'un axe vertical 50 pour effectuer un usinage ou une coupe en biais. 'opération d'embrayage permettant de passer en vitesse lente, s'effectue par rapprochement du groupe motoréducteur 10, 12 du système de transmission à renvois coniques 24. Ce rapprochement peut être effectué au moyen d'une vis tendeur 52 permettant de déplacer verticalerent le groupe moto-réducteur 10, 12 et d'enclencher ou de dégager les parties 18 et 20 de l'embrayage. REV3NDICA^IQtIS 1. Dispositif pour l'entratnetrent à vitesse variable d'outils tournants de machines d'usinage, comportant un moteur d'entrarneent, caractérisé par le fait qu'il comprend un réducteur ayant une sortie directe d'arbre à vitesse normale et une sortie d'arbre à vitesse réduite, un embrayage couplé à la sortie de réducteur à vitesse réduite, une transmission à renvois coniques couplée à l'embrayage et comportant une première sortie d'arbre pour entratner un outil tournant et une seconde sortie d'arbre agencée pour se trouver parallèle à la sortie d'arbre à vitesse normale du réducteur, et un système de transmission par poulies et courroie entre la sortie de réducteur à vitesse normale et la seconde sortie d'arbre de la transmission à renvois coniques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'embrayage est agencé de manière à pouvoir agir par déplacement de l'ensemble de la transmission conique vers le moteur, dans une direction parallèle à la direction générale des courroies de transmission, de manière à détendre les courroies lorsque l'embrayage est en position embrayée et à les retendre lorsqu'il est en position débrayée. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la sortie de réducteur à vitesse réduite est perpendiculaire à la sortie directe. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'embrayage est un embrayage à crabots. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu un limiteur de couple entre la sortie de l'embrayage et la transmission à renvoi conique. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le système de transmission par poulies et courroie comprend des poulies de dimensions différentes permettant plusieurs rapports de transmission. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le moteur est un moteur électrique à plusieurs vitesses.