Brevet FR2466297A1 — publié le 19810410

L'invention concerne une contre-poupée pour machines- outils, en particulier pour tour ou machine similaire, dans laquelle le mouvement axial d'approche et de pression de la contre-poupée sur la pièce est effectué par un organe d'ac- tionnement électrique incorporé au support de la contre- poupée elle-même et au moyen duquel on obtient, par comman- de manuelle ou automatique, une course d'approche rapi- de et une course de pression lente, la poussée axiale de la contre-poupée sur la pièce étant prédéterminée et contrôlée pendant le fonctionnement de manière à éliminer toute possi- bilité de pression excessive ou insuffisante entraînant des conséquences nuisibles à l'exécution de la pièce à usiner, la poussée étant rendue visible extérieurement. Comme on le sait, la contre-poupée d'un tour ou machine-outil similaire a pour rôle d'une part de soutenir la pièce à usiner, du côté opposé au côté de prise du mandrin, d'autre part de guider la pièce pendant la rotation et sous l'action de coupe de l'outil, de manière à maintenir une coïncidence exacte entre l'axe de rotation de la pièce et l'axe du tour, défini par le mandrin et la contre-poupée. A cet effet, tout en permettant à la pièce de s'appuyer par son trou de centrage sur l'extrémité de la contre-poupée, celle-ci doit aussi pousser axialement sa propre extrémité à l'intérieur dudit trou de centrage avec une certaine charge de manière à réaliser un contact stable entre les surfaces opposées sans créer de déformations ni de mouvements de la pièce. Pour ces motifs, comme il est connu, une fois que la contre- pointe a été approchée du trou de centrage, l'ouvrier effec- tue une stabilisation sensible de la poussée axiale avec laquelle la contre-pointe est appliquée à la pièce à usiner. En outre, les manoeuvres d'approche et de pression, si elles sont exécutées manuellement, nécessitent du temps et une attention particulière de la part de l'opérateur et, si elles sont exécutées à l'aide de moteurs électriques, elles sont difficiles à contrôler, ce qui entraîne de graves in- convénients. La contre-poupée à organe d'actionnement électrique selon l'invention, outre qu'elle élimine ces inconvénients, permet de prédéterminer la poussée axiale contre la pièce et de la contrôler visuellement pendant l'usinage lui-même avec possibilité d'intervention et de réglage, y compris automatique. Selon l'invention, la contre-poupée comprend une boîte de support rendue soli- daire du banc de la machine ou d'une partie similaire et à l'intérieur de laquelle peut coulisser axialement un tube sur l'extrémité duquel est montée la contre-pointe de façon qu'elle puisse tourner autour de l'axe du tube y compris sous ladite poussée axiale de pression sur la pièce. A l'intérieur de la boîte est prévu un moteur électrique dont le stator est solidaire de la boîte tandis que le rotor est monté sur un tube tournant coaxial à l'axe de la contre- pointe et supporté par la boîte fixe au moyen de roulements ou dispositifs similaires. Le tube tournant présente une denture et constitue la roue motrice d'un réducteur épicy- cloidal dont les satellites sont portés par un porte-satel- lites coaxial et engrènent avec une roue extrême solidaire- de la boite fixe. Le porte-satellites est solidaire en ro- tation d'un arbre central qui s'étend d'un côté à l'inté- rieur du tube tournant et de l'autre vers la contre-pointe, ce dernier côté étant fileté sur toute sa longueur. Le porte-satellites, avec son arbre, est également supporté par l'intermédiaire de roulements sur la boîte fixe qui comprend lesdits éléments. L'arbre central est associé du côté fileté à un écrou pouvant effectuer une translation axiale mais fixe en rotation et de l'autre côté à un élé- ment de détection de charge ou cellule de charge, disposé axialement et sollicité par l'arbre tournant par l'intermé- diaire d'un roulement de butée ou dispositif similaire. L'écrou transmet son mouvement axial à un tube extérieur sur lequel est montée la contre-pointe fixe en rotation mais mobile axialement et cette transmission de mouvement s'effectue par l'intermédiaire d'organes élastiques interposés tels que des ressorts Belleville ou similaires. Selon l'in- vention, donc, lorsque le rotor se meut, le tube tournant, par l'intermédiaire du réducteur épicycloidal, fait tourner l'arbre central qui, à son tour, déplace axialement l'écrou de sorte que celui-ci, par l'intermédiaire des moyens élas- tiques mentionnés, pousse axialement le tube porteur de la contre-pointe. La réaction de la pièce usinée à la poussée de la pointe est absorbée par les moyens élastiques inter- posés et transmise à l'arbre central qui, à son tour, la reporte sur la cellule de détection de pression de sorte qu'elle est signalée à l'extérieur par des moyens appro- priés. Selon l'invention, le groupe est complété par un frein électromagnétique dont l'armature est solidaire en rotation du tube tournant par l'intermédiaire de lamelles élastiques et le frein, normalement serré, est desserré quand le moteur doit tourner pour les mouvements d'appro- che et de pression de la contre-pointe. Selon l'invention, il est prévu aussi que le moteur électrique soit muni de deux enroulements de polarité différente de manière à obtenir une plus grande vitesse à la phase d'approche et de retour tandis que pour la phase de pression, on utilise la plus petite vitesse. Selon une variante, la contre-poupée électrique peut être prévue sans réducteur épicycloidal dans le cas o le moteur électrique a la dimension voulue pour engendrer un couple suffisant pour appliquer à la contre-pointe, par l'intermédiaire de l'arbre central à vis et de l'écrou correspondant, la charge de poussée né- cessaire pour retenir la pièce usinée. L'arbre central est également en contact, par l'extrémité opposée à celle de la vis, avec la cellule de détection de la pression exercée par la contre-pointe, comme on l'a déjà dit. On indique dans la description ci-après un organe d'actionnement électrique de contre-poupée de tour ou machine similaire. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées,à titre d'exemples non limitatifs,au dessin annexé. La figure 1 est une vue extérieure schématique de l'ensemble de la contrepoupée avec organe d'actionnement électrique incorporé. La figure 2, une coupe de l'organe d'actionnement électrique suivant un plan axial. La figure 3, une coupe correspondant à la figure 2, montrant une variante sans réducteur. Comme le montre la figure 1, l'ensemble de la contre- poupée est formé par le bâti 1 qui peut être positionné axia- lement sur le banc de la machine-outil et porte, du côté d'usinage, un tube extérieur fixe 3 pouvant coulisser axia- lement, à l'intérieur duquel est monté, de manière à pouvoir tourner sur des roulements, le manchon 4 portant la contre- pointe 5 ou organe similaire. Le tube 3 peut coulisser axia- lement d'une distance relativement grande jusqu'à amener la contre-pointe 5 à proximité de la pièce à usiner de sorte qu'elle s'insère dans le trou de centrage de celle-ci et pousse sur la pièce avec une charge suffisante pour garantir sa position coaxiale, l'axe X-X de la contre-pointe maté- rialisant l'axe de la machine-outil. Sur le bâti 1 est mon- tée solidairement la boîte fixe, indiquée par la référence générale 6, contenant le dispositif d'actionnement électri- que de la contre-poupée et à l'extérieur de laquelle est monté un tableau 7 comportant les commandes correspondant aux mouvements désirés comme on l'expliquera ci-après. A la figure 2, on voit la partie supérieure du bâti 1 et la par- tie postérieure du tube extérieur 3 qui peut coulisser axialement à l'intérieur du bâti 1 en étant guidé par un doigt 8 qui court dans la rainure 9 du bâti 1, le tube 3 portant intérieurement le manchon 4 qui peut tourner sur des roulements 10 à l'intérieur du tube 3 mais est soli- daire axialement de celui-ci. La partie fixe 6a de la boîte 6, comprenant le dispositif d'actionnement électrique, est solidaire du bâti 1 et à l'intérieur de cette partie est disposé solidairement le stator 11 d'un moteur électrique à deux enroulements à nombre de pôles différent, par exem- ple à deux et quatre pôles, tandis que la partie rotor 12 du moteur est solidaire d'un tube 13 pouvant tourner sur la boîte fixe 6a par l'intermédiaire des roulements 14, 15 et portant, à l'extrémité antérieure tournée vers la contre- pointe, une partie dentée 16. Le tube tournant 13 est muni à la partie postérieure d'un frein électromagnétique cons- titué par une armature annulaire 17 reliée au tube par l'in- termédiaire de lames élastiques 18 et constamment attirée par l'aimant permanent fixe 19 inséré dans un disque inter- médiaire 6c solidaire de la boîte 6a; l'action de l'aimant peut être neutralisée et l'armature 17 peut donc être libé- rée grâce à un enroulement électrique, non représenté, conçu pour engendrer sur commande un flux magnétique contraire à celui de l'aimant permanent 19. La partie dentée 16 du tube tournant 13 engrène avec des satellites 20 supportés, grâce au tourillon 21, par un porte-satellite 22 pouvant tourner coaxialement au tube 13, les satellites engrenant à leur tour avec une couronne dentée 23 solidaire de la boîte fixe 6a et qui constitue la roue extrême d'un réducteur épicy- cloidal comprenant lesdits éléments et dont la roue motrice est constituée par la denture 16, solidaire en rotation du rotor 12 du moteur électrique. Le porte-satellitE 22 est solidaire d'un arbre central 24 au moyen d'une clavette 25 ou d'un élément similaire, cet arbre s'étendant vers l'ar- rière à l'intérieur du tube 13, par une partie cylindrique se terminant en disque 26 et vers l'avant, c'est-à-dire vers la contre-pointe 5 (fig. 1), par un goujon fileté 24a. Tout le groupe constitué de l'arbre central 24 et du porte- satellites22qui en est solidaire est soutenu par des roule- ments 27 relativement à la boîte fixe 6a et par des roule- ments 28 relativement au tube tournant 13, lui-même supporté par le roulement 15 relativement à la boîte fixe 6a. Sur le goujon fileté 24a est disposé un écrou 29 conçu pour se déplacer axialement mais sans tourner, étant retenu en rotation par le doigt 30 guidé dans la fenêtre 31 ménagée sur le tube extérieur 3 qui, lui-même, ne peut pas tourner à cause du doigt 8 qui peut coulisser dans la rainure fixe 9. L'écrou 29 porte à son tour un dispositif élastique de transmission du mouvement axial au manchon porte-pointe, ce dispositif étant constitué, dans l'exemple représenté, par deux ressorts Belleville ou similaires 32, 32a, qui s'appuient contre un épaulement 3a du tube extérieur 3. Du côté opposé, l'arbre 24 se termine par le disque 26 qui, par l'intermédiaire d'un roulement de butée 33, transmet la poussée axiale à un autre disque 34 qui s'appuie à son tour sur un élément de détection de charge 35 tel qu'une cellule de charge, par exemple à extensomètres électriques à résistance ou similaires, s'appuyant à son tour sur un support 36 solidaire de la partie postérieure 6b de la boite fixe 6. Sur le tableau de commande 7 (figure 1) associé à la boîte 6 sont prévus un poussoir 37 pour le démarrage du moteur en marche avant, un poussoir 38 pour la course de retour, un voltmètre à indication numérique ou similaire 39 avec poignée de réglage 39a et, éventuellement, un poussoir d'avance lente à commande manuelle 40. En partant de la position o la contre-poupée est rétractée, comme le montrent les dessins, le fonctionnement est le suivant: l'opérateur, appuyant sur le poussoir 37, desserre le frein électromagnétique 17 en neutralisant l'ai- mant 19 et alimente le moteur électrique, dans l'enroule- ment à plus petit nombre de pôles, et met donc en-rotation le rotor à la plus grande vitesse. Le rotor met en rotation le tube tournant 13 qui, par la denture 16, fait tourner les satellites 20 qui, à leur tour, en appuyant sur la roue extrême 23, font tourner le porte-satellites 22 à une vitesse proportionnelle au rapport de réduction prévu dans l'ensem- ble qui forme le réducteur épicycloidal. Le porte-satellites 22, étant solidaire de l'arbre central 24, le met en rotation de sorte que la partie filetée 24a fait avancer axialement l'écrou 29 dont le doigt 30 court dans la fenêtre 31. Par ce mouvement, les ressorts 32, 32a en contact avec le tube extérieur 3 poussent celui-ci axialement sans exercer de charge appréciable, la contre-poupée étant en mouvement d'approche rapide vers la pièce à usiner, montée sur le dispositif de centrage automatique ou similaire du tour. Un contact de fin de course approprié (non représenté) convenablement positionné précédemment par l'opérateur, assure, à la fin de la course d'approche rapide, le dé- branchement du premier enroulement du moteur électrique, de façon connue, et le branchement de l'alimentation de l'enroulement à plus grand nombre de pôles de sorte que le rotor continue sa rotation mais à une vitesse moindre. La contre-pointe 5 montée sur le manchon 4 entre en contact avec la pièce (non représentée) de sorte que le tube exté- rieur 3 ne peut plus avancer et que, sous l'action antago- niste qui en résulte, les ressorts Belleville 32, 32a com- mencent à fléchir, déterminant une charge axiale par la- quelle la contre-pointe 5 est poussée contre la pièce. La réaction des ressorts se reporte sur l'arbre 24 et, par l'intermédiaire du roulement 33, sur l'élément de détec- tion à cellule de charge 35 disposé dans l'axe de l'arbre 24. Comme on le sait, il est possible de détecter la ten- sion de sortie de la cellule de charge 35, proportionnelle à la charge, de l'amplifier et de l'afficher sur un cadran numérique 39 visible pour l'opérateur, en un rapport cor- respondant, par exemple, pour chaque unité de l'indicateur visuel, à 1 kg de charge axiale sur la contre-pointe. Selon l'invention et en combinaison avec ce que l'on a dé- crit, il est prévu de compléter le circuit électrique de commande par des moyens connus par lesquels le signal émis par la cellule de charge est simultanément comparé à un signal électrique de référence dont la grandeur est établie au préalable au moyen d'une poignée, par exemple 39a, d'un dispositif comparateur de tension connu (non représenté). Quand le signal émis par la cellule de charge dépasse le signal de référence préétabli, des circuits électriques connus et appropriés, non représentés, assurent d'abord le serrage du frein électromagnétique et ensuite la coupure de la tension du moteur, arrêtant tout le dispositif dans la position atteinte et avec la poussée axiale désirée. Pour effectuer la course de retour, on desserre le frein élec- tromagnétique et on inverse la rotation du moteur en l'a- limentant,par l'enroulement qui détermine la grande vitesse, par pression sur le poussoir 38. La rotation du moteur en sens opposé au précédent fait reculer l'écrou 29 qui, en un premier temps, décharge les ressorts 32, 32a de la pres- sion axiale et ensuite, au moyen du doigt 30, quand celui- ci a atteint l'extrémité de la fenêtre 31, entraîne en arrière le manchon 3 jusqu'à la position de recul désirée, qui peut aussi être établie, par exemple, au moyen d'un contact de fin de course approprié (non représenté) qui peut être positionné par l'opérateur. Il est aussi prévu que l'on puisse actionner le moteur électrique à petite vitesse au moyen d'un poussoir approprié 40, dans le cas o il suffit d'effectuer des mouvements limités qui ne né- cessitent pas une avance rapide. La fig. 3 montre une variante de la contre-poupée déjà décrite, dans laquelle le réducteur épicycloidal est éliminé, si le moteur électrique a la dimension voulue pour engendrer un couple suffisant pour créer, par l'intermé- diaire de l'arbre central à vis 24a et de l'écrou 29, une charge de poussée transmise à la contre-pointe et ayant la valeur nécessaire à l'usinage de la pièce. A la fig. 3, o les parties communes portent les mêmes références qu'aux fig. 1 et 2, on voit que l'arbre central 24 est directement solidaire en rotation du rotor 12 du moteur électrique. L'arbre central 24, tout en étant solidaire en rotation du rotor 12, peut exécuter de petits mouvements axiaux vers le dispositif de détection de charge 35, contre lequel, comme dans le cas précédent, il pousse par l'intermédiaire du roulement de butée 33. Le fonctionnement est analogue à ce que l'on a déjà décrit à propos de la fig. 2, si ce n'est que, lorsqu'on met en rotation le rotor 12, l'arbre 24 tourne lui aussi, causant par sa partie filetée 24a un déplacement axial de l'écrou 29 qui, à son tour, avance ou recule selon le sens de rotation de l'arbre 24, en agissant contre les ressorts 32, 32a, comme on l'a déjà décrit. Avec la contre- poupée à organe d'actionnement électrique selon l'invention, décrite ci-dessus sous les modes d'exécution avec et sans réducteur épicycloidal, il est possible d'éviter un grave inconvénient qui peut se produire dans le cas o toute la contre-poupée n'est pas suffisamment bloquée sur le banc de la machine-outil, ou si le blocage est réduit pour des mo- tifs accidentels. Dans ces cas, la réaction de la poussée exercée par la contre-poupée et qui est absorbée par le blocage de celle-ci sur le banc peut être telle qu'elle fasse coulisser toute la contre-poupée vers l'arrière, même dans une mesure minime, réduisant ainsi la charge de retenue de la pièce. Dans ces cas, il pourrait donc arriver que, pendant l'usinage, la pièce soumise à la charge de coupe soit projetée hors de la machine avec des conséquen- ces graves. On évite cet inconvénient en disposant dans le circuit électrique de commande le dispositif comparateur de tension mentionné qui, pendant l'avance de la contre-poupée, assure la comparaison entre la charge de poussée atteinte par la contre-poupée, par l'intermédiaire du signal émis par la cellule de charge, avec le signal électrique de référence préétabli, et détecte la diminution éventuelle de la charge de poussée exercée par la contre-pointe une fois que le moteur s'est arrêté. Cette détection peut se traduire, grâce à des moyens électriques connus, par l'arrêt de toute la machine et/ou par la signalisation du coulissement acciden- tel de la contre-poupée. Il est entendu que l'on peut appor- ter à ce qui a été décrit de nombreuses variantes concrètes pouvant s'adapter aux nécessités des contre-poupées appli- quées aux diverses machines-outils, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Contre-poupée pour machines-outils, en particu- lier pour tours ou machines similaires à actionnement élec- trique, caractérisée par le fait qu'elle comprend un moteur électrique à deux vitesses dont le stator est solidaire de la boîte fixe et dont le rotor est solidaire d'un tube pou- vant tourner coaxialement à l'axe de la contre-pointe, ce tube étant associé à un réducteur épicycloidal dont le porte-satellites peut tourner coaxialement à la contre- pointe et est solidaire d'un arbre central muni à l'avant d'un filetage et à l'arrière d'un élément de détection de charge, le rotor pouvant aussi, dans le cas o le moteur électrique développe un couple suffisant, être directement solidaire de l'arbre central, le mouvement axial étant trans- mis à la contre-pointe par l'intermédiaire d'un écrou et de moyens élastiques à compression, la charge axiale atteinte étant détectée par l'élément de détection et transmise à un indicateur numérique visuel de manière à la limiter à une valeur prédéterminée grâce à des moyens électriques de com- paraison, un frein électromagnétique de blocage étant prévu pour maintenir la charge axiale atteinte par la contre- pointe. 2. Contre-poupée selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que le réducteur épicycloidal reçoit le mouvement d'une partie dentée du tube tournant solidaire du rotor du moteur électrique et dont la roue extrême est soli- daire de la boîte fixe, le porte-satellites étant supporté par la partie fixe, également par l'intermédiaire de l'arbre central. 3. Contre-poupée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que l'écrou associé à l'arbre central transmet le mouvement axial d'approche rapide et le mouvement de pression lent grâce à la compression des moyens élastiques coaxiaux tandis que la course de retour est effec- tuée par contact direct avec le tube extérieur. 4. Contre-poupée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le frein électromagnétique relie à la partie fixe le tube tournant solidaire du rotor du moteur par l'intermédiaire d'un aimant permanent, le déblocage du frein étant prévu au début de chaque phase d'avance ou de retour de la contre-poupée. 5. Contre-poupée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rotor du moteur électrique est solidaire en rotation de l'arbre central portant la vis d'avance de la contre- poupée, sur laquelle peut se mouvoir l'écrou, sans interposition du réducteur épicycloidal ou autre, la poussée axiale de réaction sur la contre-poupée étant également détectée par l'intermédiaire de l'arbre central lui-même, libre de se déplacer axialement vers l'élément détecteur de charge. 6. Contre-poupée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la détection de la charge axiale, obtenue grâce aux moyens élastiques de compression, est com- parée à un signal prédéterminé qui indique la charge axiale limite que l'on désire atteindre de façon que la poussée de la contre-poupée s'arrête aussitôt que la charge effective dépasse celle de comparaison. 7. Contre-poupée selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la détection de la charge axiale exercée par la contre-pointe contre la pièce à usiner s'ef- fectue même après l'arrêt du moteur électrique et est com- parée au signal prédéterminé de charge axiale limite de sorte que si la charge effective diminue après avoir atteint cette limite, pour des raisons accidentelles ou par suite d'un recul de la contre-poupée, des moyens électriques con- nus assurent l'arrêt de toute la machine et/ou la signali- sation de l'incident.