Brevet FR2440994A1 — publié le 19800606

La présente invention due & la collaboration de Messieurs Jacques GAUTIER et Jean-Paul GERARDIN est relative a une machine automatique permettant le traitement thermique de pièces. Les pièces ainsi traitées peuvent en particulier être des ressorts qu'il est nécessaire de chauffer puis de mettre en compression et de refroidir brutalement. Cette opération est habituellement désignée dans la technique sous les termes de "blocage & chaud". Cette opération de blocage è chaud est jusqu'a présent réalisée avec des moyens coûteux nécessitant l'emploi de machines volumineuses et entraînant une grande rigidité d'emploi. En général les opérations de chauffage, de compres sion et de refroidissement ne se trouvent pas intégrées dans une seule machine ce qui entraine un encombrement important pour l'ensemble de l'installation et par voie de conséquence des coûts d'implantation correspondants. Les installations de type connu sont en outre etroitement spécialisées à certaines pièces de dimensions particu infères de sorte que les changements de dimensions des pièces entraînent une immobilisation importante de l'installation afin de procéder aux réglages et adaptations nécessaires. Par ailleurs, dans les dispositifs de type connu, l'opération de refroidissement est habituellement effectuée a l'aide d'eau de refroidissement, le ressort se trouvant a l'état comprimé. I1 en résulte des risques d'oxydation ultérieure qui rendent nécessaire soit de diminuer au maximum la période de stockage avant l'opération de protection par peinture et cuisson, soit de procéder & un séchage des pièces refroidies. Enfin, dans les procédés et installations de type connu, la montée en température des pièces s'effectue dans des fours a air chaud qui ne permettent qu'une élévation lente de la température ou dans des bains d'huile qui néces sitent un nettoyage ultérieur des pièces ou encore en utili oyant des réststances électriques qui ne permettent pas d'obtenir un chauffage homogène. La présente invention a donc pour objet de simplifier 1'enseable de ces opérations et de les intégrer dans une seule machine automatique qui soit capable de réaliser successivement les différentes opérations nécessaires et qui soit en outre d'une grande flexibilité d'emploi, le passage de pièces d'une certaine dimension & des pièces de dimensions différentes pouvant se faire par des réglages simples et rapides et qui permette l'obtention d'une excellente homogé néité de chauffage. La machine automatique pour le traitement thermique de pièces selon l'invention comprend un bac & lit fluidisé pour le traitement thermique et un organe de préhension des pièces qui peut etre déplacé de façon a occuper successivement une position de chargement, une position de traitement thermique et une position de finition. Lorsque la machine automatique est destinée au blocage a chaud de ressorts ou encore au traitement par élévation de température de pièces, le bac a lit fluidisé comporte des moyens de chauffage. De plus, l'organe de préhension est de préférence monté par l'intermédiaire d'un dispositif vibrant susceptible de soumettre les pièces & une agitation lorsqu' elles se trouvent plongées dans le lit fluidisé. De cette manière il est possible d'obtenir une montée en température très rapide entraînant une réduction du temps de chauffe total, La machine automatique comprend également de préférence des moyens de compression et de refroidissement simultanés pour les ressorts destinés a subir le traitement de blocage a chaud.Le refroidissement se fait de préférence par alimentation en air froid avantageusement sous pression. Dans le cas ou la machine automatique est adaptée au traitement de ressorts hélicoldaux, l'organe de préhension comprend deux ensembles de griffes formant pince venant saisir plusieurs ressorts hélicoidaux disposés cate a cote, les griffes pénétrant a l'intérieur des ressorts. La compression des ressorts pendant I'opération de refroidissement peut se faire de préférence au moyen de deux alors de serrage présentant des conduits pour le fluide de refroidissement qui est de préférence de l'air froid ainsi que des évidements permettant le passage des griffes de l'organe de préhension De cette manière, la compression des ressorts par le mouvement de serrage l'un vers l'autre des deux mors, libère les griffes de l'organe de préhension dont la pince se trouve ainsi désolidarisée des ressorts et peut être dégagée du poste de compression et de refroidissement. Le mouvement inverse des mors de serrage après la fin du refroidissement permet l'éjection des pièces refroidies qui peuvent tomber sous l'action de leur propre poids dans une gouttière d'évacuation. Pour permettre le traitement de pièces de dimensions différentes, l'écartement des griffes de l'organe de préhension peut être aisément réglé. De la même manière, la course de serrage des mors de compression peut également faire l'objet d'un réglage rapide. En définitive, le procédé de blocage a chaud de ressorts hélicoidaux par chauffage, compression et refroidissement selon l'invention se caractérise par le fait que le chauffage s'effectue dans un four a lit fluidisé a l'intérieur duquel les ressorts sont soumis a une agitation et d'autre part que la compression et le refroidissement sont réalisés simultanément par serrage des ressorts soumis a l'action d'un courant d'air froid. La présente invention sera mieux comprise a l'étude d'un mode de réalisation particulier décrit a titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les figures sur lesquelles la fig. l est une vue d'ensemble schématique en élévation d'une machine selon l'invention; la fig. 2 est une vue partielle de dessus des mors de serrage du poste de compression et de refroidissement, en position serrée; la fig. 3 est une vue selon III-III de la fig. 2; la fig, 4 est une vue en coupe partielle du dispositif vibrant destiné a assurer l'agitation des pièces lors du traitement thermique. Telle qu'elle se trouve illustrée sur les figures, la machine selon l'invention, plus particulièrement adaptée & titre d'exemple au blocage a chaud de ressorts hélicoldaux, colporte un bêti l surmonté de colonnes verticales 2 qui supportent des glissières horizontales 3 sur lesquelles se déplace un chariot horizontal 4 monté par l'intermédiaire de paliers à roulement 5.Le chariot horizontal 4 comporte des glissières verticales 6 sur lesquelles peut se déplacer un chariot vertical 7 qui supporte l'organe de préhension 8 comprenant deux griffes 9 formant pince et venant enserrer un certain nombre de ressorts hélicoldaux 10 disposés côte a cote sur une table coulissante il présentant un logement destiné k recevoir les différents ressorts 10. Les deux griffes 9 sont disposées aux extrémités libres de supports verticaux 12 dont l'écartement peut etre aisément réglé par des vis 13 et qui peuvent être soumis a un mouvement vibratoire dans unplan vertical au moyen d'un dispositif vibrant monté sur le chariot vertical 7. La position du chariot vertical 7 est repérée au moyen d'un palpeur 14 qui peut coopérer en particulier avec une butée 15 réglable en hauteur montée sur une colonne 16 solidaire du bati 1 de la machine au poste de chargement. Sur la fig. 1, l'organe de préhension 8 ainsi que les chariots 4 et 7 ont été représentés dans la position de préhension des ressorts 10, la table coulissante il se trouvant a la verticale des griffes 9 de façon a permettre la préhension des ressorts 10. On notera qu'un vérin 17 disposé sous la table coulissante 11 permet d'assurer son déplacement jusqu'a une position de mise en place manuelle des ressorts 10, en retrait vers la gauche sur la fig. 1. Le poste de traitement thermique qui, dans l'exemple illustré sur la figure, réalise une élévation de température des pièces comprend un four 18 a lit fluidisé. Le four 18 est constitué par un bac a parois latérales isolantes 19 et dont le fond, qui peut être alimenté en air comprimé froid par la canalisation 20 est limité par une paroi poreuse 21. Le four 18 comporte également des résistances de chauffage 22 disposées a l'intérieur du matériau 23 ê fluidiser qui peut être constitué soit par du corindon soit par des billes de verre ou tout autre matériau convenable. On notera que le gout t fluidisé 18 se trouve logé dans un espace intermé diapre ménagé a l'intérieur même du bâti 1 de la machine et se trouve disposé à même le sol. Le poste de compression et de refroidissement simultanés permettant en outre l'éjection des pièces comprend un mors fixe 24 et un mors mobile 25. Le mors mobile 25 est actionné par une genouillère a deux tringles 26 et 27 et un vérin pneumatique 28 permettant ainsi un déplacement horizontal du mors 25 assurant la compression des ressorts 10. On notera que la position du point d'articlation fixe de la tringle 27 peut faire l'objet d'un réglage rapide au moyen de la vis 29 ce qui a pour effet de modifier la course de serrage du mors mobile 25. L'alimentation en fluide de refroidissement, qui est de préférence de l'air froid sous pression, se fait à travers les mors 24 et 25 au moyen des conduits 26. Le poste de compression et de refroidissement simultanés se complète par une butée réglable 31 montée sur une colonne verticale 32 solidaire du bâti de la machine. Une gouttière d'évacuation inclinée 33 est également disposée sous les mors de serrage 24 et 25 afin de recevoir les ressorts 10 après leur refroidissement. En se reportant aux fig. 2 et 3 qui représentent deux ressorts héllcoYdaux 10 maintenus comprimés par les mors de serrage 24 et 25, on voit que les griffes 9 maintenues par les supports verticaux 12 présentent chacune une pluralités de paires de doigts 34 disposés verticalement et dont les extrémités libres 35 sont recourbées horizontalement et pénètrent a l'intérieur des ressorts hélicoidaux 10. Les mors 24 et 25 présentent un profil identique munis d'évidements adaptés au passage des paires de doigts 34. Chacun de ces évidements comporte deux portions recevant chacune l'un des doigts 34 et séparées par une saillie 36. Lors du serrage des ressorts 10 par déplacement du mors gebStle 25 en direction du mors fixe 24, les griffes 9 qui restent immobiles ne se trouvent donc pas comprimées, leur doigts 34 passant à travers les mors 24 et 25 par les évidements précités. Cette position est représentée sur la fig. 2, t1 est alors possible de dégager l'organe de préhension 8 en déplagant vers le haut le chariot vertical 7 tout en maintenant les ressorts 10 comprimés entre les mors 24 et 25. L'opération de refroidissement en position serrée peut donc se poursuivre tandis que l'organe de préhension 8, supporté par les chariots 4 et 7 est à nouveau déplacé jusqu'au poste de chargement pour le traitement de l'ensemble de pièces suivant. On notera sur la fig, 3 que l'air de refroidissement introduit par les conduits 30 est amené pratiquement dans l'axe de chaque ressort 10 au moyen d'une pluralité de passages 37 pratiqués dans l'épaisseur de chacun des mors 24 et 25. Lorsque l'opération de refroidissement est terminee, le mouvement inverse du mors 25 permet de libérer l'ensemble des ressorts 10 qui, ne se trouvant plus maintenus, tombent sous l'action de leur propre poids dans la gouttière d'évacuation 33. La fig. 4 montre schématiquement le dispositif vibrant qui peut être mis en marche lorsque l'organe de préhension 8 est descendu dans la position représentée en tirets sur la fIg. 1 ou les ressorts 10 se trouvent & l'intérieur du four lit fluidisé 18. Ce dispositif vibrant comprend un plateau ftxe 38 et un plateau mobile 39 qui peut être animé d'un mouvement vibratoire vertical grâce à l'existence de colonnes de support a billes 40 et de ressorts de rappel 40a. Les supports verticaux 12 de l'organe de préhension 8 sont montés autour d'axes d'articulation 12a sur la face inférieure du plateau mobile 39 Leur écartement pour la préhension des pièces a traiter est réalisé par la rotation de la came 41 disposée entre les deux supports 12. Une came rotative 42 actionnée par un moteur & air comprimé 43 solidaire du plateau fixe 38, coopère avec un galet de roulement 44 solidaire du plateau mobile 39. On osaient ainsi des vibrations verticales de l'organe de préhension 8. On notera en outre sur la fig. 4 que le plateau fixe 38 est solidaire d'une platine 45 qui peut être déplacée par rapport aux glissières verticales 6 par l'intermédiaire de paliers a roulement 46 et sous l'action d'un vérin dont on voit la tige 47 sur la fig. 4. Toutes les fonctions de la machine sont commandées par des relais électromécaniques et des électrovannes qui n'ont pas été représentées. La machine fonctionne de la manière suivante. L'opéra- teur positionne un certain nombre de ressorts 10 à traiter sur la taule de chargement 11, I1 enclenche alors le cycle de la machine ce qui provoque le déplacement vers la droite par rapport a la fig. 1 de la table mobile coulissante il sous l'action du verin pneumatique 17. Organe de préhension 8 est dans la position représentée sur la fig. 1 c'est- & dire dans une position verticale correspondant à la prise de pièces, les griffes 9 étant ouvertes. Le chariot vertical 7 descend en position intermédiaire sur la butée 15. Les griffes 9 formant pince se referment sur l'ensemble des ressorts 10 a la suite de la rotation de la came 41.Le chariot 7 remonte par rapport aux glissières vertical fus 6 dans la position haute permettant son déplacement horizontal. Pans le même temps, la table de chargement 1l revient en position de chargement en retrait sur la gauche par rapport a la fig. 1. Le chariot horizontal 4 se déplace jusqu'd une deuxième position verticale correspondant au poste de chauffage. Le chariot vertical 7 descend en position basse l'organe de préhension 8 se trouvant alors dans la position représentée en tirets sur la fig. 1. Les ressorts 10 se trouvent donc plongés dans le lit fluidisé du four 18. Le moteur pneumatique 43 est actionné et l'organe de préhension 8 supportant les ressorts 10 entre en vibration. Une minuterie réglable permet de déclencher automatiquement l'arrêt des vibrations et la remontée du chariot vertical 7 jusqu'a la position ute. Le chariot horizontal 4 se place en position de compresson et le chariot vertical 7 descend en position intermédiaire jusqu'à la butée 31. Sous l'action du vérin 28 et de la tringlerie 26, 27, le mors 25 avance en direction du mors 24 et comprime les ressorts 10. Les doigts 34 des griffes 9 pénètrent lors du mouvement du mors 25, dans les encoches des deux mors 24 et 25 et se trouvent ainsi désolidarisés des ressorts 10, Le chariot vertical 7 remonte en position haute et le chariot horizontal 4 revient en position de prise de pièces pour le départ d'un nouveau cycle. Le temps de compression est réglable par une minuterie. Après quelques secondes de compression, les ressorts toujours comprimés sont soumis à un jet d'air sous pression permettant leur refroidissement. L'action sur le vérin 28 est ensuite supprimée ce qui permet le retour du mors 25 et l'évacuation des ressorts 10 par gravité au moyen de la gouttière 33. On notera que le chauffage en lit fluidisé utilisé dans la présente invention est beaucoup moins coûteux que le chauffage en four a air et plus propre que le chauffage en bain d'huile qui nécessitait un nettoyage ultérieur des pièces. De plus, l'agitation des pièces dans le lit fluidisé permet de réduire la durée de chauffage d'environ moitié. Par ailleurs, le refroidissement a l'air en position comprimée des pièces évite tout risque d'oxydation ultérieur. Enfin, la machine de l';Lnvention peut être utilise pour traiter des pièces de dimensions différentes. Pour modifier en effet les dimensions des pièces a traiter il suffit de régler les deux butées 15 et 31 assurant la descente du chariot vertical 7, la course des griffes de chargement des pièces 9 au moyen des vis de butée 13 et la course du mors mobile de compression 25 par l'intermédiaire de la vis 29. Ces réglages très rapides qui se complètent par une modtfitcation simple du support de chargement de pièces il ne nécessitent pratiquement pas l'arrêt de la machine. Bien que la description ait été faite afin d'illustrer l'invention en référence au blocage a chaud de ressorts élicodaux, on comprendra bien entendu que la machine de l'invention pourrait être appliquée a d'autres types de ressorts et même a d'autres pièces ne nécessitant pas obligatoirement une opération de compression lors du refroidis serment. Par ailleurs, il est également possible d'utiliser la machine de l'invention non plus pour effectuer un traitement tRFrmSque par chauffage mais par exemple pour refroidir rapidement des pièces se trouvant a une température élevée. A cet effet, il suffit de supprimer le chauffage du four & BR REVENDICATIONS 1. Machine automatique pour le traitement thermique de pièces comprenant un bac à lit fluidisé pour le traitement thermique et un organe de préhension des pièces, caractérisée par le fait que l'organe de préhension peut être déplacé de façon à occuper successivement une position de chargement, une position de traitement thermique et une position de finition et qu'il est monté par l'intermémdiaire d'un dispositif vibrant susceptible de soumettre les pièces à une agitation lorsqu'elles se trouvent plongées dans le lit fluidisé pour le traitement thermique. 2. Machine automatique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bac à lit fluidisé comporte des moyens de chauffage. 3. Machine automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, plus particulièrement adaptée au traitement de blocage à chaud de ressortis, caractérisée par le fait que le poste de finition comprend des moyens de compression et de refroidissement simultanés des ressorts. 4. Machine automatique selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le refroidissement est effectué par alimentation en air froid sous pression. 5. Machine automatique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend des mors de serrage munis de passages pour le fluide de refroidissement et présentant une course réglable selon la dimension des ressorts à traiter. 6. Machine automatique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 plus particulièrement adaptée au traitement des ressorts hélicotdaux caractérisée par le fait que les organes de préhension comprennent deux ensembles de griffes formant pince venant à l'intérieur de plusieurs ressorts disposés cOte à cte, l'écartement des deux ensembles de griffes étant réglable selon les dimensions des ressorts à traiter. 7. Machine automatique selon les-revendications 5 et 6 prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que les mors de serrage présentent des évidements permettant le passage des griffes lors de l'opération de compression, la pince étant ainsi désolidarisée de ressorts. 8. Machine automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'organe de préhension peut etre amené en position basse lors de l'opération de traitement thermique. 9. Procédé de blocage à chaud de ressorts hélicotdaux par chauffage, compression et refroidissement, caractérisé par le fait que le chauffage s'effectue dans un four à lit fluidisé à l'intérieur duquel les ressorts sont soumis à une agitation et que la compression et le refroidissement sont réalisés simultanément par serrage des ressorts soumis à l'action d'un courant d'air froid