Brevet FR2552358A1 — publié le 19850329

La présente invention se réfère à un dispositif de machine-outil à broche tournante, plus particulièrement destiné à servir d'élément ou unité dans une machine d'usinage automatique propre à realiser un certain nombre d'opérations sur une même piece. On connaît déjà des unités de ce genre dans lesquelles la broche est déplacée axialement ou avancée par un dispositif pneumatique, hydraulique ou autre, des détecteurs appropriés, généralement électriques, décelant ses fins de course et permettant ainsi de réaliser l'automatisme du fonctionnement. Pour la mise en place de la pièce à travailler, il est prévu que cette course soit d'amplitude supérieure à celle de travail proprement dite, de telle sorte que lors de l'avance de la broche, une fraction du déplacement de celle-ci s'effectue en quelque sorte a vide.Bien entendu, l'on a intérêt à réduire au minimum la duree de cette fraction de course inutile et pour y parvenir, on a imaginé des systèmes de commande assurant d'abord une avance rapide suivie d'une avance lente, par exemple à l'aide d'un frein hydraulique réglable intervenant à partir d'un point déterminé de la course de la broche. Conformément à l'invention, un système de frein hydraulique réglable propre a ralentir l'avance d'une broche d'usinage comprend - un piston hydraulique solidaire du mouvement d'avance de la broche - un cylindre hydraulique axialement fixe et rempli de liquide dans lequel ce piston peut se déplacer de façon substantiellement étanche, son déplacement n'étant toutefois possible que moyennant écoulement du liquide entre l'espace situe en avant du piston et celui qui se trouve en arrière de celui-ci ;; - un organe cylindrique ou plongeur disposé dans le cylindre hydraulique parallèlement à l'axe de celui-ci à une position fixe pendant le fonctionnement du système, le piston précitE etant perforé d'un orifice longitudinal que ledit plongeur traverse à jeu redut au moins à partir du point de la course de ce piston à partir duquel l'avance doit etre ralentie et ce plongeur comportant une canalisation intérieure qui fait communiquer l'espace situé en avant du piston à la fin de sa course d'avance avec l'espace qui se trouve en arrière de ce piston a partir du point précité de celle-ci - et des moyens interposés sur cette canalisation pour permettre d'étrangler localement la section de passage du liquide. Le piston hydraulique est avantageusement monte sur la tige tubulaire mobile axialement et dans laquelle tourne la broche. Les moyens d'étranglement sont préférablement prévus réglables et le plongeur lui-même peut être régle en position longitudinale à l'intérieur du cylindre, son extrémité avant traversant de façon etanche le fond avant de celui-ci et étant bloquée en position par tous dispositifs appropriés. D'autre part, dans la forme d'exécution préférée, ce plongeur comporte une partie avant renfermant une vanne à pointeau qui fait communiquer un alésage axial avec des trous ou lumières orientés radialement, tandis qu'en arrière de cette vanne ledit plongeur est tubulaire avec extrémité arrière ouverte, des orifices radiaux étant prévus dans sa paroi. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en élévation de l'ensemble d'une unité suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe axiale à grande échelle de la partie avant de celle-ci, la broche étant supposée à sa position la plus reculée. Fig. 3 est une vue en bout de l'unité suivant fig. 1. Fig. 4 est une coupe partielle à grande échelle de la partie de cette unité située au voisinage de ltextrémité arrière de la broche à la position reculée de celle-ci (position de fig. 2). Fig. 5 est une vue suivant V-V (fig. 4). Fig. 6 est une vue partielle en plan avec arrachement et qui correspond à la partie de l'unité représentée en fig. 4. Fig. 7 et 8 sont des vues semblables à celles de fig. 2, mais montrant les pièces d'une part à l'instant du ralentissement de la vitesse d'avance de la broche, d'autre part à la fin de cette avance. L'unité représentée comprend un corps 1 (fig. 1) à section substantiellement carrée, percé de part en part d'un alésage la (fig. 2), les extrémités de ce corps recevant d'une part un fond avant 2, d'autre part un fond arrière 3, lequel se prolonge sous la forme d'un manchon 3a pour venir se raccorder a un carter 4 qui supporte le moteur d'entraSne- ment 5. Le serrage de ltensemble est assuré par des vis 6 et 7 (fig. 3 et 5), des joints non détaillés assurant ltétanchéité. Les fonds 2 et 3 sont perforés axialement et ils reçoivent coulissement une tige tubulaire ou "fourreau" 8, des joints 9,10, il assurant l'étanchéité. Le fourreau 8 est de diamètre extérieur notablement inférieur au diamètre intérieur de l'alésage la, de manière à ménager entre luimdroe et la paroi de celui-ci un espace annulaire approprié. A l'interieur du fourreau 8 est montée à rotation une broche 12 supportée par des roulements à rouleaux 13 et 14. Cette broche est solidaire d'une tête porte-outil 12a qui dépasse vers l'avant au-del du fond 2 et dont l'extremite carrière, convenablement cannelée, comme indique en 12b, est clavetée à coulissement dans un manchon 15 porte par des roulements 16. Le manchon 15 se prolonge à l'intérieur du carter 4 pour porter, clavetée sur lui, une poulie 17 (fig. 1) à gorges multiples qu'une courroie 18 relie à une autre poulie 19 montée sur l'arbre du moteur 5. On comprend qu'ainsi le moteur 5 peut entraider la broche 12 tout en lui laissant la possibilité d'avancer et de reculer avec le fourreau 8. t'espace annulaire délimité par la paroi de a'alésage la, la périphérie du fourreau 8 et les fonds 2, 3 est divis en deux parties par une cloison 20S de forme annulaire correspondante, fixez en place à l'intérieur de l'alésage par deux joncs fendus élastiques 21 (du genre dit "circlips"). Des joints appropriés 22 et 23 assurent l'etancheite sur les pourtours extérieur et intérieur de la cloison précitée. Dans la partie de l'espace annulaire qui se trouve en arrière de la cloison 20, le fourreau 8 porte un piston 24 fixé sur lui en position longitudinale par le moyen de deux joncs fendus élastiques 25, un joint 26 assurant l'etancheite entre eux. Le piston 24 est équipE d'une garniture péri- phérique 27. Des canalisations 28, 29 s'ouvrant dans ladite partie arrière de l'espace annulaire en question, au voisinage respectivement de la cloison 20 et du fond 3, sont reliees à un distributeur approprié, non figurE, associé a une source d'air comprimé grâce à laquelle on peut ainsi faire aller et venir le piston 24 qu'on peut donc qualifier de piston pneumatique. La partie avant de l'espace annulaire qui entoure le fourreau 8 est remplie d'huile. Elle renferme un autre piston 30 (ou piston hydraulique) pourvu d'une garniture périphérique 31. Dans l'exemple représenté, le fourreau 8 est creuse d'une gorge circulaire dans laquelle est engagé un anneau en plusieurs pièces 32 comportant une périphérie conique à sommet tourné vers l'avant. Le piston annulaire 30 présente une face intérieure conique correspondante et des vis 33, engagées dans une bague avant 34 formant bride, viennent serrer l'ensemble pour bloquer le piston sur le fourreau tout en maintenant l'anneau 32 dans la gorge de celui-ci. Un joint 35 assure l'etancbeite de cet assemblage. Le piston 30 comporte un certain nombre de perforations 30a normalement obturées sur l'avant par un clapet souple 36 serre sous la bague 34. La partie haute du fond avant 1 est percée d'un orifice longitudinal dans lequel est engagée à jeu réduit une tige creuse ou "plongeur" 37. Le plongeur 37 peut coulisser dans le fond 2 et il est possible de le bloquer à la position choisie à l'aide d'une vis de serrage radiale 38. Il se prolonge en direction de l'arrière jusqu'à traverser, la encore à jeu réduit, mais à coulissement libre, le piston 30 pourvu à cet effet d'un orifice longitudinal 30b correspondant. Le plongeur 37 comporte à son extrémité avant un premier alésage axial dans lequel peut tourner un corps cylindrique 39a solidaire d'une tête de manoeuvre 39b. Ce premier alésage est suivi d'un second, de moindre diamètre, dans lequel est engagée une aiguille 39 solidaire du corps 39a et dont la partie. intermédiaire comporte un filetage 39c qui coopère avec une zone filetée correspondante de l'alEsage. L'aiguille 39 se termine à l'arrière par une pointe conique 39d qui vient former pointeau de fermeture réglable å l'intérieur d'une troisième partie de l'alésage du plongeur, de diamètre encore plus faible que la seconde partie précitée et qui joue ainsi le rôle de siège. Entre ce siège et la zone filetée du second alésage, la paroi du plongeur est perforée de trous 37a. Au-delà du siège précité, le diamètre intérieur de l'alésage du plongeur augmente notablement, de telle sorte que celui-ci devient comparable à un tube usuel. A une petite distance de son extrémité arrière, la paroi de cette partie tubulaire du plongeur est perforée d'orifices37b. On notera que dans l'exemple représenté, un jonc élastique 37c est monté sur le plongeur 37 au droit des trous 37a pour éviter qu'il ne puisse être expulsé en cas de desserrage de la vis 38, ainsi que pour limiter sa course de réglage et empêcher que son extrémité arrière ne sorte de l'orifice 30b du piston 30. Un joint 40 assure l'étanchéité autour du plongeur 37 à sa traversée du fond avant 2, en arrière de la vis de serrage 38, tandis qu'un autre joint 41 est prévu autour du corps cylindrique 39a, immdiate- ment en arrière de l'extremite avant de ce plongeur. Ainsi qu'on l'a signalé plus haut, l'espace annulaire dans lequel se trouve le second piston 30 forme chambre à huile. Pour maintenir le remplissage de cette chambre, il est prévu sur la face supérieure du corps 1 une cellule de réserve 42 qui communique avec la chambre précitée par un orifice lb, de très faible diamètre, pratiqué dans la paroi du corps et qui, dans l'exemple précite, débouche dans la fente du jonc élastique 21 situé sur la face avant de la cloison 20, donc en arriere du piston 30, même quand celui- ci est a sa position la plus reculée. La cellule 42 peut être constituée par un bottier à face inférieure ouverte, plaqué contre la face supérieure du corps 1 à l'aide de vis appropriees telles que 43 (fig. 1) et avec interposition de joints non représentés. Comme montre fig. 4 et 5, l'extrémité arrière du fourreau 8 porte une bague rapportee Sa sur laquelle est disposee une sorte de clavette coulissante 44 qui traverse librement une fenetre axiale allongée 3b découpée dans le prolongement 3a en empechant ainsi la rotation de ce fourreau. La clavette 44 dépasse quelque peu la périphérie du prolongement et sur sa face extérieure est appliquee une rampe longitudinale 45, ladite rampe et la clavette étant fixées a la bague 8a par le moyen d'une vis radiale 46.Ainsi que le montre fig. 6, la rampe 45 comporte deux bossages latéraux 45a, 45b disposes à l'oppose l'un de l'autre, respectivement pros de son extrEmitE avant et près de son extremite arrièra, ces bossages étant destinés à coopérer avec deux interrupteurs de fin de course 47 et 48 fixés sur la face supérieure du prolongement 3a. Un couvercle amovible 49 protège ce système de contrôle. Les interrupteurs 47 et 48 sont relies au mécanisme de commande du distributeur associé aux canalisations 28 et 29.Ce distributeur et ce système ne faisant pas partie de la présente invention, on ne les décrira pas davantage dans les pressentes. On notera simplement que l'unité sus-decrite fait en général partie d'une machine a unités multiples comprenant une centrale de commande à laquelle les interrupteurs 47 et 48 sont alors reliés. Gomme indiqué plus haut, l'unit qu'on vient de décrire est destin à se monter dans une machine d'usinage pour réaliser l'une des opérations que eelle-ci doit exécuter. Elle est donc fixée au bâti de cette machine de toute manière appropriée, par exemple par l'intermédiaire de l'une des faces extérieures planes du prolongement 3a appliquée contre une semelle appropriée de la machine en question et convenablement boulonnée a cette semelle. Le moteur 5 étant mis en marche, la broche 12 tourne avec l'outil (mèche par exemple) que porte sa tête 12a. Grâce au distributeur associé aux canalisations 28, 29, on peut solliciter dans le sens axial le piston pneumatique 24, le fourreau 8 et par conséquent ladite broche 12. Mais bien entendu l'ensemble 24-8-12 ne peut obéir à cette sollicitation que dans la mesure où le piston hydraulique 30 peut luimeme se déplacer entre le fond avant 2 et la cloison 20. Or si l'on considère fig. 2, on voit clairement que si l'on néglige les très faibles fuites qui peuvent apparaître entre la périphérie du plongeur 37 et la paroi de l'orifice 30b, le piston 30 ne peut se déplacer que dans la mesure ou l'huile peut elle-même s'écouler entre l'extremite arrière du plongeur et l'espace situé en avant dudit piston, les perforations 30a ne pouvant alors intervenir, puisque la pression de l'huile applique sur elles le clapet clastique 36. Cet écoulement peut s'effectuer d'une part à travers les orifices 37b quand ceux-ci sont découverts en avant du piston (position de fig. 8), d'autre part à travers la soupape à pointeau que réalise l'aiguille 39. Si l'on part de la position de fig. 2 pour laquelle le piston hydraulique 30 se trouve à sa fin de course arrière (position de fig. 2), les orifices 37b sont pleinement découverts et par conséquent le piston peut avancer rapidement. Puis il vient obturer ces orifices (position de fig. 7) et alors l'huile ne peut plus s'écouler qu'a travers le jeu ménagé autour de la pointe 39d de l'aiguille 39. L'avance du piston hydraulique 30 est donc freinée en fonction du réglage de l'aiguille et l'avance s'effectue à vitesse lente.Le piston 30 découvre bien ensuite les orifices 37b, mais comme ceux-ci sont alors en arrière de lui, ils ne peuvent assurer l'ecoulement de l'huile d'un côté à l'autre celui-ci, de sorte que l'avance se poursuit à vitesse lente jusqu'a la fin de la course du piston (position de fig. 8) étant noté qu a cette fin de course du piston 30 celui-ci est encore en arrière des trous 37a lesquels débouchent dans une creusure 2a du fond 2. Lors de la course de retour, le clapet 36 se soulève et le mouvement n'est pas freiné. On a donc bien réalise une course d'approche rapide suivie d'une avance à vitesse lente, puis d'un retour rapide à la position initiale de départ. On peut bien entendu régler la vitesse d'avance lente en manoeuvrant la tête 39b de l'aiguille 39. En outre, en déplaçant le plongeur moyennant desserrage momentané de la vis 38, il est possible de faire varier le point de la course à partir duquel on passera de l'avance rapide à l'avance lente. On notera que le placement du plongeur 37 influe sur le volume d'huile compris entre le fond avant et la cloison 20, mais cette variation est compensée par la liaison avec la cellule de réserve 42. Il va de soi que les interrupteurs 48 et 49 arrêtent le déplacement de la broche aux fins de course avance et recul prévues. Le dispositif ou unité suivant l'invention est en principe destine à des opérations de perçage, mais rien n'empêche de l'utiliser également pour tout autre travail propre à être effectué à l'aide d'une broche tournnante. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres equivalents. C'est ainsi que le plongeur 37 pourrait être coupe au niveau de ses orifices 37b, des moyens étant alors prévus pour qu'il s'engage correctement dans l'orifice correspondant 30b du piston 30 lors de l'avance de celui-ci On pourrait imaginer d'autres genres de vanne de réglage que celle à pointeau sus-dEcrlte. Tout l'ensemble de freinage hydraulique pourrait ne pas entourer le fourreau 30, mais en lui étant relie mécaniquement de toute manière appropriée de façon a se déplacer avec lui. REVENDICATIONS 1. Système de machine-outil à broche tournante, notamment destine à servir d'élément ou unité dans une machine d'usleage, du genre dans lequel le mouvement d'avance de la broche sous lteffet d'une coe pneumatique, hydraulique ou autre s'effectue d'abord a vitesse rapide, puis est ralenti par un frein hydraulique à cylindre, piston et orifice d'écoulement à section réglable, caractérisé en ce que ce système comprend en combinaison - un piston hydraulique (30) solidaire du mouvement d'avance de la broche (12) - un cylindre hydraulique (1-la-2-20) axialement fixe et rempli de liquide dans lequel ce piston (30) peut se déplacer de façon substantiellement étanche, son deplacement n'étant toutefois possible que moyennant écoulement du liquide ; - un organe cylindrique ou "plongeur" (37) disposé dans le cylindre hydraulique (1-1a-2-20) parallelement à l'axe de celui-ci a une position fixe pendant le fonctionnement du système, le piston précité étant perfore d'un orifice longitudinal (30b) que ledit plongeur (37) traverse à jeu réduit au moins à partir du point de sa course d'avance à partir duquel sa vitesse doit être ralentie, et ce plongeur (37) comportant une canalisation intérieure qui fait communiquer l'espace situé en avant du piston (30) au cours de sa course d'avance avec l'espace qui se trouve en arrière dudit piston (30) à partir du point précité de celle-ci ;; - et des moyens interposés (39) sur cette canalisation pour permettre d'étrangler localement la section de passage du liquide. 2. Système suivant la revendication 1, applicable une machine dans laquelle la broche est montée a rotation dans une tige tubulaire ou fourreau angulairement fixe, mais mobile axialement, caractérisé en ce que le piston hydraulique (30) est fixé co-axialement sur ce fourreau (8), le cylindre hydraulique (1-la-2-20) étant concentrique à celui-ci. 3. Système suivant l'une quelconque des revendications l et 2, caractérisé en ce que le plongeur (37) est réglable en position longitudinale à l'intérieur du cylindre hydraulique (l-la-2-20), son extrémité avant traversant à coulissement étanche le fond avant (2) de celui-ci et pouvant être bloquée à la position choisie. 4. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caracterisé en ce que le plongeur (37) comporte une partie avant renfermant une vanne à pointeau (39) manoeuvrable de l'extérieur qui fait communiquer un alésage axial dudit plongeur, situe en arrière de ladite vanne, avec des trous (37a) débouchant dans le cylindre hydraulique (1-1a-2-20) en avant de la position de fin de course d'avance du piston (30), tandis qu'en arrière de cette vanne des orifices (37b) sont prévus dans la paroi dudit alésage dans un plan transversal situé entre les deux fins de course du piston (30). 5. Système suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'alésage du plongeur (37) déboucha à l'extremite arriere de celui-ci. 6. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur du plongeur (37), l'amplitude de sa course de réglage possible et l'epaisseur du piston hydraulique (30) sont telles qu'à la position la plus reculée du piston, l'extremite arrière du plongeur soit toujours engagée dans celui-ci. 7. Système suivant la revendication 2, caractérise en ce que la parsi du cylindre (1-îa-2-20) dans lequel se trouve le piston hydrauli- que (:O) se prolonge vers l'srriere au-dela du fond (cloison 20) correspondant à la position la plus recule dudit piston de façon a délimiter un autre cylindre (l-la-20"3) propre a recevoir un piston (24) de commande pneumatique egalement monte sur le fourreau (8) qui porte le piston hydraulique (30). 8. Systeme suivant la revendication 7, caracterise en ce que le fourreau (8) qui porte les pistons hydraulique et pneumatique (30, 24) est solidaire, par l'înteruediaire d'une clavette coulissante (44), d'un organe mobile (45) portant des bossages (45a, 45b) propres a actionner des interrupteurs de fin de course (47, 48).