Brevet FR2610858A1 — publié le 19880819

La présente invention concerne un ensemble d'élé- ments de motorisation de la table porte-pièce d'une ma- chine automatique à tailler les engrenages. Dans le cadre des machines à tailler les engrenages le point crucial est représenté par la liaison synchroni- sée entre l'outil rotatif ou fraisemère et la pièce à usi ner pour la formation des dents de géométrie exacte et d'espacement exact autour du diamètre primitif de la piè- ce soit quand les dents sont droites soit quand ell essont hélicoïdales, ou bien de faible conicité, bombées, etc. Cette relation synchronisée est actuellement atteinte au moyen d'une chaine cinématique reliant une broche porte- outil à la table porte-pièce. Ces machines-outils sont normalement pourvues d'un montant portant la broche porte-outil et relativement mo- bile de la table porte-pièce et vers celle-ci. L'outil, normalement une fraise-mère cylindrique (ou conique), est supporté de manière qu'il puisse tourner autour de son axe et qu'il puisse être mobile de manière réglable en ce qui concerne son niveau et le long de son axe longitu- dinal et apte à être positionné de manière réglable au- tour d'un axe horizontal pour la formation d'engrenages à dentures hélicoidales, droites, coniques, etc. Tous ces mouvements de l'outil doivent donc être exécutés en synchronisme parfait avec le mouvement de la pièce pour la formation des dentures correctes sur les pièces en cours d'usinage. Pour cette raison on a jusqu'à présent normalement employé, par la presque totalité des maisons constructri ces de machines à tailler les engrenages, à la partie finale de la chaîne cinématique (soit s'il s'agit d'un type mécanique soit s'il s'agit d'un type à commande 2- numérique) ou en tout cas dans les organes de motorisa- tion de la table porte-pièce, o l'on a besoin en même temps d'une grande précision et de la possibilité d'in- verser la direction de la force motrice, des organes de réduction du type à une ou plusieurs vis sans fin - roue hélicoïdale, o cette dernière est solidaire direc tement de la table porte-pièce (voir par exemple Brevets U.S. n 3232169 et n 3318193). Mais, en plus du fait que ces solutions impliquent une consommation trop forte pour des vitesses élevées et de la qualité non excellente des couronnes qui sont finies à la fraise-mère et sont emboîtées directement sur la ta- ble porte-pièce, ce qui se traduit par une transmission directe de l'erreur, un autre problème lié à la précision demandée aux actuelles machines à tailler les engrenages concerne les éventuels développements de la chaleur dûs sur- tout à des frottements excessifs ou à un refroidissement insuffisant. Un développement de la chaleur au-delà de certaines limites cause en effet des déformations des or- ganes intéressés qui portent par exemple à une perte de précision. En vue de résoudre ces problèmes, on prévoit, selon le Brevet US n 4.435.110, l'emploi d'un couple d'engre- nages hypoides en correspondance de la partie terminale de la chaîne cinématique aboutissant à la table porte- pièce. Aux engrenages hypoides sont associés deux engre- nages cylindriques solidaires par liaison cinématique de la table porte-pièce. Les engrenages hypoides remplissent la fonction de modifier la direction de la chaîne cinématique et celle de réduire la vitesse de la table portepièce alors que les engrenages cylindriques servent à réduire la vitesse 3 - de la table porte-pièce à la valeur désirée par rapport à la vitesse de rotation de la fraise-mère. Par une solution de ce genre on a voulu également réduire les coûts des machines à tailler les engrenages, étant donné que la production d'engrenages hypoides est plus économique que celle des transmissions à vis sans fin directement sur la table porte-pièce et permet une gamme plus vaste de vitesses. Dans la solution mentionnée ci-dessus on prévoit l'em ploi, conjointement avec ladite transmission, d'une deuxiè me chaîne cinématique comportant encore un couple d'engre- nages coniques et un pignon cylindrique, motorisée de ma- nière indépendante et agissant, à travers le pignon cy- lindrique, sur l'engrenage cylindrique associé à la table porte-pièce. Cette deuxième chaîne cinématique est prévue dans le but d'éliminer les jeux éventuels qui pourraient se former au moment de l'inversion de direction de la denture. Une transmission de ce genre s'est toutefois révélée assez compliquée et en définitive coûteuse et de réglage difficile au détriment d'une continuité de précision. D'autres types encore de machines à tailler les engre- nages, surtout si la rotation de la table porte-pièce est commandée par un moteur indépendant de celui de la fraise- mère, mais en tout cas directement relié à ce dernier par exemple à travers une commande numérique, prévoient l'em- ploi de deux couples d'engrenages cylindriques à axes parallèles les uns par rapport aux autres, pignon-roue, de manière à réaliser une forte réduction de la vitesse du fait que la table porte-pièce est solidarisée de la dernière roue. Notamment,avec une transmission de ce genre on pré- -4- voit l'emploi d'une deuxième chaine cinématique motorisée par la première roue et aboutissant à la roue à laquelle la table porte-pièce est associée. Pratiquement on a réussi à obtenir une certaine pré- cision et une certaine gamme de vitesses, mais on a réa- lisé une structure encombrante, étant donné que le pignon moteur est emboîté directement sur l'arbre d'un moteur qui, du fait que la table porte-pièce est verticale et que les engrenages ont leurs axes parallèles, est monté en posi- tion verticale de manière à créer un encombrement remar- quable et un accès difficile, étant donné qu'il est incor- poré dans le moulage, ce qui entraîne un échange insuffi- sant de la chaleur et par conséquent une production de la chaleur justement dans les zones de travailetun entre- tien difficile. Le but de la présente invention est par conséquent de mettre en oeuvre une transmission simple et économi- que, dépourvue des inconvénients mentionnés ci-dessus. L'invention, telle qu'elle est caractérisée par les reven dications, résout le problème abordé par un ensemble d'é- léments comportant un couple vis sans fin - roue hélicoi- dale et un couple d'engrenages cylindriques de diamè- tres différents, dont l'un est du typeà rattrapage de jeu et celui de diamètre plus large est solidaire de la ta ble porte-pièce de manière coaxiale. L'un des avantages de la présente invention réside essentiellement en ce que la machine à tailler les engre- nages qui en dérive offre une précision sûre avec le temps et un encombrement réduit. L'invention est illustrée plus en détail par la suite à l'aide des dessins annexés qui en représentent une for- me d 'exécution donnée à simple titre d'exemple non li- mitatif. La figure 1 est une vue en perspective,dont certai- nes parties ont été coupées ou enlevées pour mieux en mettre en évidence d'autres, d'une machine à tailler les engrenages pourvue de l'ensemble d'éléments selon la présente invention. La figure 2 montre en perspective une variante d'un détail de l'ensemble d'éléments selon la présente inven- tion. En se référant à la figure 1, la machine automati- que à tailler les engrenages prévoit essentiellement une embase 10 de support d'un montant 11, d'une part, et d'une table porte-pièce 3, d'autre part. Le montant 11 est mobile le long de l'embase 10 de et vers la table 3 (voir la flèche fl) et porte, du cô- té en regard de cette dernière, une broche 12 porte- outil 13. L'outil 13 est normalement une fraise-mère cylindri que (ou conique) tournant autour de son axe longitudinal orthogonal à la direction de mouvement du montant 11 tel que représenté sur la figure 1 (voir la flèche f2). La broche 12 est supportée par le montant 1l à tra- vers une série de glissières 14, 15 et 16 qui permettent respectivement la translation de la broche 12 le long d'une direction verticale (voir la flèche f3), la rota- tion de celle-ci autour d'un axe horizontal parallèle à la direction de mouvement du montant 11 (voir la flè- che f4), et une translation de celle-ci le long de son axe longitudinal (voir la flèche f5). On prévoit que la table 3 se trouve à une position fixe, à l'extrémité de l'embase 10 qui n'est pas attein- te par le montant 11, et elle est mise en rotation au- - 6 - tour de son axe longitudinal vertical (voir la flèche f6) par un ensemble d'éléments synchronisés avec les mouve- ments de la fraise-mère 13. L'ensemble d'éléments selon la présente invention pour la motorisation de la table 3 comporte: - un premier groupe de réduction de la vitesse angulaire 1 à axes orthogonaux, et - un second grouDe de réduction de la vitesse angulaire 2 à axes parallèles. Le premier groupe de réduction 1 reçoit le mouvement directement d'un moteur 17, à axe horizontal et de préfé- rence orthogonal à la direction de mouvement du montant 11, synchronisé (au moyens de dispositifs à commande numérique) avec les moteurs, non indiqués, qui servent à imprimer les différents mouvements au montant 11 et à la broche 13. Le premier groupe de réduction 1 comporte une vis sans fin 6 actionnée directement par le moteur 17 de laquelle est coaxiale une roue hélicoidale 7 emboItée sur un arbre 18 vertical porté par l'embase 10. Au contraire, le second groupe de réduction 2 comporte un couple d'engrenages cylindriques 4 et 5, dont le plus petit, indiqué en 4, est emboîté sur l'arbre 18 et l'autre, indiqué en 5, est solidaire par liaison cinématique, à sa partie inférieure, de la table 3. Grâce à une structure de ce genre, il y a entre le mo- teur 17 et la table 3 deux réductions de vitesse et l'un des engrenages cylindriques 4 ou 5 est de type à rattrapa- ge de jeu et il est divisé en deux parties 8 et 9 coaxia- les. En tant qu'engrenage à rattrapage de jeu on peut.uti- liserde manière également efficace tant la roue 5 que le pignon 4, tel que représenté respectivement sur les figu- res 1 et 2. - 7 - Le pignon 4 et la roue 5 peuvent avoir leurs dents droites, obliqius ou hélicoïdales, te] que représenté sur les figures annexées mais c'est la dernière forme que l'on préfère du fait quelle est la moins bruyante et offre un fonctionnement plus graduel. En se référant auxdites figures, le rattrapage de jeu entre les parties 8 et 9 du pignon 4 ou de la roue 5 peut être obtenu, en cas d'engrenages à denture hélicoïdale, en prévoyant que les deux parties 8 et 9 puissent se déplacer réciproquemment le long de leur axe de rotation, tel que représenté par la flèche f7. Si les engrenages 4 et 5 sont de type à denture droite ou hélicoidale, le rattrapage de jeu entre les parties 8 et 9 peut être obtenu en prévoyant de tourner réciproquement ces parties autour de leur axe de rotation. Une autre solution encore prévoit l'utilisation des deux parties 8 et 9 du pignon 4 ou de la roue 5 avec un nombre différent de dents, par exemple l'une des deux parties ayant une dent en plus par rapport à l'autre et le maintien de celles-ci dans le plan de contact pressées l'une contre l'autre par des moyens à ressort, par exemple par une série de ressorts à disques coniques différemment calibrés. De cette manière, la différente vitesse de rotation des deux parties cause un glissement relatif avec frottement en mesure d'éliminer les jeux entre le pignon 4 et la roue 5. Si la dernière solution proposée était appliquée à la roue 5 de plus grand diamètre, elle amènerait à une production très limitée de la chaleur, étant donné la faible vitesse de frottement relative, même si l'on utilise des prébandages fixes des ressorts à disques coniques. Au contraire, en cas d'application au pignon 4, la chaleur augmenterait à cause du frottement du à l'augmentation de la vitesse 2 610858 relative, mais il y aurait également la possibilité de son elimLnation à travers le refroidissement, sans tenir compte du fait que la position du pignon lui-même permetrait le réglage des ressorts de compression en fonction des demandes. Pour améliorer davantage la précision de la machine à tailler-]es engrenages, la présente invention prévoit l'emploi d'une vis sans fin 6, également du type à rattrapage de jeu et de rendement élevé, et divisée en deux parties coaxiales, tel que représenté par la flèche f8. L'engrenage 4 ou 5 et la vis sans fin 6 à rattrapage de jeu ne sont pas décrits plus en détail du fait qu'ils font déjà partie de l'art connu dans d'autres domaines de l'état de la technique. En adoptant cette solution, on peut disposer le détecteur d'impu]sions ou encodeur (représenté schématiquement en 38) directement relié à l'axe de l'arbre 18, en évitant ainsi des fautes relatives à la transmission du mouvement de la part du premier couple de réduction mis en amont du système. L'invention ainsi concue est susceptible de nombreuses modifications et variantes qui rentrent toutes dans le cadre du concept inventif. En outre, tous les détails peuvent être remplacés par des éléments techniquement équivalents. -9- REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Ensemble d'éléments de motorisation de la table porte-pièce d'une machine automatique à tailler les en- grenages, caractérisé en ce qu'il comporte un premier groupe de réduction de la vitesse angulaire (1) à axes orthogonaux et un second group de réduction de la vites- se angulaire (2) à axes parallèles et entraînant la table porte-pièce (3); ledit premier groupe de réduction étant du type comportant une vis sans fin (6) motorisée et une roue hélicoidale (7) actionnant ledit second groupe de réduction (2) comportant un couple d'engrenages cylin- driques(4, 5) de diamètres différents, dont le plus grand (5) est coaxialement solidaire de ladite table porte-piè- ce (3); l'un desdits engrenages (4, 5) dudit deuxième groupe de réduction (2) étant du type à rattrapage de jeu et étant divisé en deux parties coaxiales (8, 9). 2. Ensemble d'éléments selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ladite vis sans fin (6) faisant par- tie dudit premier groupe de réduction (1) est elle aussi de type à rattrapage de jeu et de rendement élevé et est divisée en deux parties coaxiales. 3. Ensemble d'éléments selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdits engrenages cylindriques (4, ) dudit second groupe de réduction (2) sont du type à denture hélicoidale et l'un de ceux-ci est divisé en deux parties (8, 9) coaxiales, réglables l'une par rapport à l'autre le long de leur axe de rotation. 4. Ensemble d'éléments selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que lesdits engrenages cylindriques (4, 5) dudit second groupe de réduction (2) sont du type à denture droite ou hélicoidale et l'un de ceux-ci est di- visé en deux parties (8, 9) coaxiales, réglables l'une par - 10 - rapport à l'autre autour de leur axe de rotation. 5. Ensemble d'éléments selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits engrenages cylindriques (4, 5) dudit second groupe de réduction (2) sont du type à denture droite ou hélicoïdale et l'un de ceux-ci est divisé en deux parties (8, 9) coaxiales ayant un nom- bre différent de dents l'une par rapport à l'autre, des moyens à ressort étant prévus lesquels sont destinés à presser lesdites parties l'une contre l'autre dans le respectif plan de contact. 6. Ensemble d'éléments selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur d'impulsions (38) associé à ladite table porte-pièce (3) est relié directe ment à l'arbre (18) de sortie dudit premier couple de réduction.