Brevet FR2485421A1 — publié le 19811231

La présente invention se rapporte à un mécanisme d'avance pour un trainard ou un chariot porte-broche d'une fraiseuse universelle qui comporte un volant et un moteur élec- trique avec frein. On peut en principe répartir en trois groupes le grand nombre des mécanismes d'avance différents. Dans le cas le plus simple le mécanisme d'avance se fait par le moteur principal du mécanisme de broche principal, une boite de vitesses permettant d'obtenir une correspondance quelconque entre la vitesse d'avance et les différentes vitesses de rotation de la broche principale, c'est-à-dire permettant d'avoir une avance indépen- dante de la vitesse de la rotation de la broche. Le deuxième groupe de mécanismes d'avance contribue à accroître les possibilités de mise en oeuvre universelle des fraiseuses; dans ce cas un moteur d'entraînement particulier correspond à chaque élément mobile c'est-à-dire à chaque support à chaque trainard et au chariot portebroche. En plus de la possibilité de commander individuellement les différents déplace- ments, les mécanismes d'avance de ce groupe présentent l'avantage que la puissance disponible à la coupe n'est pas diminuée de la puissance nécessaire pour l'avance. Depuis que l'on dispose de commandes avantageuses par transistor et thyristor, on utilise généralement des moteurs d'avance réglables par courant redressé, la vitesse d'avance pouvant, grâce à un potentiomètre tourunani, être réglée en charge ou corrigée. Comme élément d'avance propre- ment dits, on utilise généralement des vis-mères à écrous à rattrapage de jeu ou des broches filetées à billes précontraintes et sans jeu. Les fraiseuses universelles à mécanismes d'avance de ce type sont généralement utilisées aujourd'hui en liaison avec des commandes programmées. En ce qui concerne le troisième groupe de mécanismes d'avance, il s'agit enfin de ce que l'on appelle les mécanismes à main, o chaque pièce mobile de la fraiseuse, c'est-à-dire chaque chariot peut coulisser manuellement par l'intermédiaire d'un volant à manivelle et des éléments d'avance correspondants, comme des vis-mères, des réducteurs à vis sans fin ou à crémaillère etc.. Le domaine d'utilisation de fraiseuses universelles - équipées de mécanismes d'avance à main de ce type est extraor- dinairement vaste, ces fraiseuses étant en premier lieu adaptées à l'élaboration des outils, avec positionnement sensitif; la puissance d'usinage de ce type de fraiseuses étant néanmoins relativement faible.et des commandes programmées ne pouvant pas être utilisées. On connaît déjà une fraiseuse universelle à mécanismes d'avance (voir documentation "MIKRON") qui représentent une combinaison des groupes 2 et 3 mentionnés ci-dessus, c'est-à- dire qu'au support, verticalement mobile par rapport à la colonne, de la table porte-pièce, correspondent d'une part un moteur électrique et d'autre part un volant. Chacun des deux mécanismes se trouve sur l'une des faces frontales du supportdont les mouvements de monte et baisse s'exécutent en les entraînant par rapport au bâti de la machine. Le volant, qui peut tourner autour d'un axe horizontal, se trouve bien entendu côté manoeuvre de la fraiseuse. Cette combinaison des mécanismes d'avance permet d'accroître notablement la plage de mise en oeuvre de la fraiseuse universelle, car on a alors la possibilité d'entreprendre l'usinage de petites et de grandes séries, au moyen de mécanismes d'avance électriques, y compris la commande programmée, ainsi que d'exécuter, au moyen des mécanismes d'avance à main, des processus d'usinage isolés, rarement répétitifs et/ou particulièrement complexes. Il est cependant désavantageux, dans cette exécution de machine, que la disposition des volants, qui fait qu'ils sont entraînés, complique la manoeuvre manuelle. Le moteur électrique fixé sur le support, ainsi que les mécanismes d'avance à pain accroissent le poids de l'ensemble mobile en hauteur, de sorte que les moments plus importants qui sollicitent la table porte-pièce, en liaison avec le jeu plus important des appuis, donne naissance, après un temps de fonctionnement prolongé, à d'importantes imprécisions d'usinage. De plus des dispositifs de bridage particuliers entre les glissières du support et de la colonne sont nécessaires, ces dispositifs devant être automatiquement rendus actifs lors de hors-circuit du moteur électrique. Des dispositifs de bridage de ce type nécessitent toutefois une dépense notable de fabrica- tion. L'objet de l'invention est de crééer, pour les supports, les trainards ou le chariot porte-broche d'une fraiseuse univer- selle un mécanisme d'avance qui, du fait de la disposition, fixe en position, des mécanismes proprement dits, c'est-à-dire des moteurs électriques et du mécanisme à main, dans le bâti de la machine, soient techniquement moins coûteux et garantissent une précision d'usinage plus élevée que celle que l'on obtient avec la fraiseuse traditionnelle. Cet objet, selon l'invention est atteint par les moyens'que le tourillon de l'arbre entraîné du moteur électrique disposé en position fixe sur le bâti de la machine est relié, par l'intermédiaire d'un tube de liaison et d'un accouplement, au volant 15 et que le volant disposé de façon à pouvoir coulisser longitudinalement sur le tube de liaison est accouplé à un organe de manoeuvre qui manoeuvre un contacteur du circuit de commande du moteur électrique et du train. Grâce à la disposition, fixe en position, du moteur électrique, du frein moteur et du mécanisme d'avance manuelle dans le bâti de la machine, on a résolu toute une série de problèmes techniques. Des considérations économiques font que l'on doit utiliser les moteurs électriques standards habituels à frein incorporé, pour éviter les dispositifs de bridage coûteux entre les pièces mobiles et le bâti fixe de la machine. Il apparaissait alors en particulier le problème que, lorsque l'on passe de la commande électrique à la commande manuelle, il faut desserrer le frein moteur à un instant qui se situe immédiatement avant que le mécanisme à main ne devienne actif. C'est en particu- lier pour le mécanisme d'avance du support, mobile en hauteur, de la table porte-pièce, que cette exigence présente une significa- tion particulière car il ne faut absolument pas que le support et la table descendent pendant le passage d'un mode à l'autre sous l'action de son poids propre. Selon l'invention ces problèmes sont résolus par le moyen qu'en plus d'un accouplement entre le prolongement tubulaire du tourillon de l'arbre moteur et le volant est prévu un organe de manoeuvre particulier, entraîné en rotation par le moteur en même temps l'arbre de liaision et donc avec l'arbre moteur, mais qui est cependant disposé de façon que le volant puisse le faire coulisser axialement par rapport à l'arbre de liaison (tube de liaison) entraîné en rotation et qui, par 1' intermédiaire d'un organe de contact, manoeuvre la broche de contact du contacteur de fin de course prévu dans les circuits de commande du moteur et du frein. Selon une autre conception judicieuse de l'invention, cet organe de manoeuvre peut être conçu comme tirant disposé dans le tube de liaison et présentant à une extrémité un flasque radial ou plateau situé directement en face de la surface frontale extérieure du moyeu du volant, de sorte que le tirant, en rotation ou à l'arrêt, est entraîné en direction axiale lors d'un cQulissement axial du volant. Sur le tirant est fixé un doigt transversal qui traverse librement un évidement correspon- dant de la paroi du tube de liaison. A l'extrémité en saillie de ce doigt transversal est vissé, ou fixé d'une autre façon, un plateau annulaire qui sert d'organe de manoeuvre pour enfoncer ou libérer la broche du contact de fin de course. Ce contact de fin de course est disposé à l'intérieur du carter creux cylindrique du mécanisme, parallèlement ou radialement à l'axe du tube de liaison et fixé à un couvercle qui peut être lui-même vissé dans une ouverture de la paroi latérale du carter. Comme autre réalisation de l'invention, sur l'extrémité qui sort hors du carter creux cylindrique, du tube de liaison, une cerce graduée est placée avec possibilité de rotation libre, des bagues de frottement placées contre la cerce graduée réalisant, lors du passage d'entraînement motorisé à entraînement manuel, une liaison positive entre la cerce graduée et le moyeu du volant. D'autres conceptions avantageuses du mécanisme d'avance objet de l'invention se définissent comme suit: - le trajet de coulissement de la broche de contact et du plateau annulaire jusqu'au point de contact du contacteur est inférieur au trajet axial de débrayage du moyeu du volant sur la douille solidaire du tube de liaison. - l'accouplement est disposé radialement à l'intérieur du moyeu du volant et comporte des douilles de forme, chargées par ressort. - sur la paroi frontale du carter cylindrique creux du mécanisme d'entraînement, un vernier est disposé radialement à l'extérieur de la cerce graduée. - dans un évidement de la paroi latérale du carter cylindrique creux est fixé un couvercle servant de support au contacteur. - le carter cylindrique creux est conçu comme colonne verticale et est disposé sur le carter de frein du moteur élec- trique du support, mobile verticalement, de la table porte-pièce. - le contacteur est disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube de liaison et appuie, par sa broche de contactsur une surface oblique d'une bague mobile avec le tirant. - le contacteur est logé dans un couvercle en forme de cuvette, fixé par son extrémité ouverte contre le carter du mécanisme d'entraînement perpendiculairement au tube de liaison. - il est prévu un joint torique formant frein à action positive entre la douille de forme et le carter. - le joint torique est partiellement logé dans une bague annulaire d'un bras fixé contre le carter et, en position de freinage, est chargé par le poids du volant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - La figure 1 est une vue latérale schématique d'une fraiseuse universelle avec plusieurs mécanismes d'avance selon l'invention. - La figure 2 représente une coupe A du mécanisme d'avance du support mobile vertical de la table porte-pièce - La figure 3 représente la coupe A d'une autre exécution. La fraiseuse universelle représentée sur la figure 1 se compose d'un bâti 1 avec colonne fixe 2 et des sous-ensembles supplémentaires comme l'armoire de commande 3 etc... Sur la face frontale, à gauche sur la figure 1, de la colonne 2 sont fixées des glissières verticales 4 sur lesquelles peut se déplacer verticalement en direction de la flèche 6 un support 5. Sur ce support 5 est fixé une table porte-pièce 7. Sur la surface horizontale de la colonne 2 un chariot porte-broche 8, avec broche horizontale 9, moteur principal 10 et tête de broche verticale orientable, peut coulisser longitudinalement dans des glissières 11. Un mécanisme d'avance 12 comprenant un moteur élec- trique 13, un frein moteur 14 et un entraînement manuel avec volant 15 sert à déplacer verticalement le support 5 en direction de la double flèche 6. Le mécanisme d'avance 12 est exécuté globalement sous forme d'une colonne conçue fixe par rapport au bâti 1, de façon que le volant à manivelle 15 se trouve en position fixe facilement accessible pour l'opérateur. L'arbre moteur 16, schématiquement représenté, porte à son extrémité libre une poulie 17 et entraîne, par l'intermédiaire d'une courroie de conception appropriée (courroie dentée) 18 et d'une autre poulie 19, une broche filetée à billes qui transforme le mouvement de rotation en un mouvement de translation verticale. A la place de la broche filetée à billes on peut, bien entendu, prévoir également d'autres moyens de transmission appropriés. Pour le déplacement horizontal du support 5 ou de la table porte-pièce 7 il est prévu un autre mécanisme d'avance 20 fixé sur le support 5, conçu de façon correspondante au mécanisme d'avance 12 et dont la figure 1 ne représente que le volant à manivelle 21. Un autre mécanisme d'avance 22, installé en position fixe sur la colonne 2, sert au déplacement horizontal du chariot porte-broche 8 sur les glissières 11 et se compose également d'un moteur électrique 23,d'un frein moteur 24, d'un carter creux cylindrique 25 et d'un volant à manivelle 26, ce volant 26 - comme on va le décrire plus en détails à la suite à l'aide de la figure 2 - pouvant se déplacer axialement et pouvant être relié, par l'intermédiaire d'un accouplement 27, à un tube de liaison entraîné en rotation par l'arbre moteur. Dans ce.qui suit on décrit en détail, à l'aide des figures 2 et 3, la conception constructive ainsi que le mode d'action du mécanisme d'avance 12 pour le support mobile vertical 6, les mécanismes de l'avance 20 et 22 représentés sur la figure 1 pouvant être de la même structure de principe. Dans le mécanisme de l'avance de la figure 2, le moteur électrique 13 n'est pas représenté et le frein moteur 14 ne l'est que partiellement. Sur-le carter commun 30 du moteur et du frein est vissé, par l'intermédiaire de boulons 31, un carter creux cylindrique en forme de colonne 32 qui présente dans une partie supérieure de sa paroi un évidement 33. Dans cet évidement 33 décalé vers l'intérieur, un couvercle 34 est fixé par des boulons 35 et rendu étanche à l'égard du volume interne du carter 32 au moyen d'un joint torique 37. Sur la paroi interne du couvercle 34 est fixé, au moyen de vis 38, un contacteur 39 qui s'étend avec son axe longitudinal parallèle à l'axe du carter creux cylindrique 32. A sa face frontale inférieure le contacteur de fin de course 39 présente une broche de contact , qui peut coulisser verticalement. Une conduite 42 sort du carter par un alésage de raccordement 41 du couvercle 34 et au moyen d'un manchon qui représente une partie intégrante du circuit de commande du moteur électrique et du frein et peut de plus être relié à un dispositif de programmation. Le tourillon de l'arbre moteur 45 est relié, sans possibilité de rotation relative, au moyen d'une bride 46, à un tube de liaison 47 dont l'extrémité supérieure est guidée contre un appui 48 dans la paroi frontale 49 du carter creux cylindrique 32. Dans l'extrémité supérieure de ce tube de liaison 47 se loge une douille de liaison 50 reliée, par une liaison par rainure-de clavette 51, à des fourrures 52. Sur ces fourrures 52 est monté le moyeu 53 du volant 15 dont la manivelle n'est pas représentée sur la figure 2. A l'intérieur de la douille 50 est disposé un tirant qui représente un organe de manoeuvre du contacteur de fin de course 39. Ce tirant 55 porte à son extrémité inférieure des doigts transversaux-56 qui passent par des évidements 57, de taille suffisante, de la paroi du tube de liaison 47. Aux extré- mités en saillie de ces doigts transversaux -56 est vissé un plateau annulaire 58 sur la surface supérieure représente une surface de pression pour manoeuvrer la broche du contacteur 40. A l'extrémité supérieure du tirant 55 est fixé un couvercle 60 en forme de cuvette dont le bord 61, en saillie vers le bas, vient exactement en face de la surface frontale supérieure du moyeu de volant 53 et de la fourrure 52 dont il est solidaire. Sur la partie de la douille 50 qui traverse la paroi frontale 49 du carter 32 est placée une cerce graduée 62 avec un moletage 63, à laquelle correspond un vernier 64 sur la paroi frontale fixe 49 du carter 32. Entre une bague 65 qui s'appuie sur l'appui 48 et le moyeu 66 de la cerce graduée 62 ainsi qu'entre ce moyeu 66 et les fourrures 52 il est respectivement prévu une bague de frottement 60 et 68 qui réalisent un entraînement positif de la cerce graduée. Le moyeu 53 du volant 15, à manivelle escamotable, est disposé de façon à pouvoir coulisser axialement, au moyen de la liaison par rainure de clavette 51, par rapport à la douille 55, entre deux positions extrêmes. Le mécanisme d'avance décrit ci-dessus fonctionne comme suit: lorsque le déplacement d'avance se fait à l'aide du moteur électrique, les différentes pièces se trouvent dans la position présentée sur la figure 2. Sont entraînés en rotation par le tourillon 45 de l'arbre du moteur électrique le manchon de bridage 46, le tube de liaison 47, la douille 50, le tirant 55 avec les doigts 56 et le plateau annulaire 58 ainsi que le couvrcle supérieur 60-61. L'accouplement entre le volant et la douille 50 et le tube de liaison 51 est débrayé de sorte que le volant 15 ainsi que la cerce graduée 62 ne sont pas entraînés en rotation mais restent fixes. Si l'on doit passer de l'entraînement motorisé à l'entraînement manuel dumécanisme d'avance, on fait coulisser le volant 15 en direction axiale. Ce mouvement de coulissement se transmet, par l'intermédiaire du couvercle 60,61, au tirant , dont les doigts transversaux 56 et le plateau annulaire 58 sont entraînés d'une ccurse correspondante. Le plateau annulaire 58 manoeuvre alors la broche 40 du contacteur de fin de course 39, relié par la conduite 42 au circuit de commande du moteur et du frein et met hors circuit les moteurs 13 et débloque le frein 14. Ce processus étant terminé, le volant recule encore de la même valeur, ce qui réalise alors, par l'intermédiaire des fourrures 52 et d'un dispositif de crantage, non représenté, une liaison, n'autorisant pas une rotation relative, entre la douille 50, le tirant 55 d'une part et le moyeu 53 du volant 15 d'autre part. En même temps il se produit un effet de frottement sur le bagues de frottement 67,68 de sorte que, le volant 15 ayant entièrement coulissé, on réalise une liaison positive entre la cerce graduée 62 et la douille 5X, qui sert maintenant d'organe de transmission, et le tube de liaison 47. Le volant ayant entièrement coulissé, on a donc une liaison, ne permettant pas de rotation relative, entre le volant et le tourillon 45 du moteur, qui est maintenant hors- circuit, ce qui fait que, le frein moteur étant en même temps desserré, il est maintenant possible de réaliser l'avance du support 6 en faisant tourner manuellement le volant. Dans l'exemple d'exécution présenté sur la figure 3, le contacteur 39 est logé dans un couvercle 72 en forme de cuvette, son axe longitudinal étant disposé perpendiculairement au tube de liaison 47. Lorsqu'on tire sur le tube de liaison 47, la broche 40 du contacteur est manoeuvrée par la surface oblique 71 d'un entraîneur 70 vissé au plateau 56. L'accouplement entre le tube 47 et le volant 15 est constitué d' une douille 73 reliée au moyeu 53 et entourant une bague 75 chargée par un ressort de compression 74. La douille 73 présente un prolongement radial inte:ne denté 76. La bague 75 et le ressort 74 se trouvent dans un espace annulaire limité d'une part la douille 73 et d'autre part par un manchon 78 relié, sans possibilité de rotation relative, au tube intermédiaire 50 par une liaison à rainure de 77 et s'appuyant par la surface frontale supérieure entre une bague de glissement 79. Un joint torique 80 est logé dans une rainure annulaire de la surface frontale supérieure d'une arcade 81 disposée au- dessus de la cerce graduée 62 et reliée au carter 32 par des boulons. Ce joint torique 80 agit comme frein pour le volant 15. L'invention n'est pas limitée à l'exécution représentée. Bien au contraire l'organe de manoeuvre peut en particulier être conçu comme tirant 55 mais par exemple ccmme levier oscillant. Par ailleurs le contacteur de fin de course 39 peut être prévu non pas à l'intérieur, mais à l'extérieur à un emplacement approprié du bâti de la fraiseuse. Diverses autres modifications peuvent apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 2 48 542 1 REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'avance pour un support, un trainard ou le chariot portebroche d'une fraiseuse universelle qui comporte un moteur électrique avec frein ainsi qu'un volant, caractérisé en ce que le tourillon de l'arbre entraîné (45) du moteur électrique '13) disposé en position fixe sur le bâti de la machine 1; est relié, par l'intermédiaire d'un tbe de liaison (47) et d'un accouplement, au volant (15), et en ce que le volant (15) disposé de façon à pouvoir coulisser longitudinalement sur le tube de liaison (47, 50) est accouplé à un organe de manoeuvre (55) qui manoeuvre un contacteur (39) du circuit de commande du moteur électrique (13) et du train (14). 2. Mécanisme d'avance selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre (55) est disposé dans le tube de liaison (47) et. est conçu comme tirant, le couvercle (60, 61) qui se trouve à l'une des extrémités de ce tirant étant situé directement en face de la surface frontale du moyeu du volant (53). 3. Mécanisme d'avance selon la revendication 2, caractérisé en ce que sur le tirant (55) est fixé au moins un doigt transversal (56) logé dans un évidement (57) du tube de liaison (47) et portant un plateau annulaire (58) qui appuie contre la broche de contact (40) du contacteur (39). 4. Mécanisme d'avance selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le trajet de coulissement de la broche de contact (40) et du plateau annulaire (58) jusqu'au point de contact du contacteur (39) est inférieur au trajet axial de débrayage du moyeu du volant (53) sur la douille (50) solidaire du tube de liaison (57). 5. Mécanisme d'avance selon. l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accouplement est disposé radialement à l'intérieur du moyeu du volant et comporte des douilles de forme (73, 78) chargées par ressort. 6. Mécanisme d'avance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sur le tube de liaison (47) repose, avec possibilité de rotation relative, une cerce graduée qui peut se coupler, par l'intermédiaire de bagues de frottement (67, 68) à action radiale, avec le tube de liaison (47); et en ce que sur la paroi frontale du carter cylindrique creux du mécanisme d'entraînement (32), un vernier (64) est disposé radialement à l'extérieur de la cerce graduée (62). 7. Mécanisme d'avance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en cp que dans un évidement (33) de la paroi latérale du carter cylindrique creux (32) est fixé un couvercle (34) servant de support au contacteur (39). 8. Mécanisme d'avance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carter cylindrique creux (32) est conçu comme colonne verticale et est disposé sur le carter de frein (30) du moteur électrique (13) du support, mobile verticalement, de la table porte-pièce (6). 9. Mécansime d'avance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contacteur (39) est disposé perpendiculai- rement à l'axe longitudinal du tube de liaison (47) et appuie, par sa broche de contact (40), sur une surface oblique (71) d'une bague (70) mobile avec le tirant (55). 10. Mécanisme d'avance selon la revendication 9, caractérisé en ce que le contacteur (39) est logé dans un couvercle (72) en forme de cuvette, fixé par son extrémité ouverte contre le carter du mécanisme d'entraînement (34) perpendiculairement au tube de liaison (47). 11. Mecanisme d'avance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un joint torique (80) formant frein à action positive entre la douille de forme (73) et le carter (32). 12. Mécanisme d'avance selon la revendication 11, caractérisé en ce que le joint torique (80) est partiellement logé dans une bague annulaire d'un bras (81) fixé contre le carter (32) et, en position de freinage, est chargé par le poids du volant (15).