Brevet FR2643581A1 — publié le 19900831

L'invention concerne le domaine de la machine-outils et en particulier un système de prise de pièces pour rectifieuses internes. Dans l'industrie, la technique actuelle pour maintenir une pièce sur une machine à rectifier, consiste à tenir cette pièce soit par un mandrin multi-mors, soit par un montage spécifique, plaqué contre la broche torte pièces de la machine. Les multi-mors et les montages spécifiques utilises en général pour la rectification interne des pièce ont les inconvénients suivants E) Perte de précision en concentricité dues aux repris multiples nécessaires pour rectifier int#rieurement la totalité de la pie ce. O) Perte de temps à chaque nièce qui nécessite pour la "dégauchir" un centrage au comparateur sur la machine. z) Perte de temps à chaque changement de fabrication puisqussil faut changer soit les mors, soit le montage spécifique monté contre la face de la broche porte pièces de la machine. Cette verte de temps condamne les faibles séries et an oarticulier sur les machines # commandes numériques la fabrication 3 11 l'unite. d) L'aut3m2tisation du chargement, déchargement de la pie ce sur la machine est mal adaptée pour la petite série, est en général réalisé par des système coûteux qui nécessitent un certain temps pour être adapté aux pièces d'une nouvelle fabrication. La présente invention concerne un ensemble de dispositifs pour remédier aux inconvénients précités (a-bc-d). Il compte en effet selon une première caractéristique l'utilisation d'une broche porte-pi#ces de très grande précision ayant un grand diamètre intérieur, c'est-à-dire un grand passage pour un faible encombrement en longueur. L'embase de cette broche porte-pièces peut à la demande pivoter et s'immobiliser avec précision et grande répétabilité sur les angles Zéro et 1800, L'axe de pivotement (y), orthogonal à la base de la broche porte-pièces est intersecté par l'axe (z) de rotation de la broche porte-pièces. Le pivotement peut être réalisé soit sur un film d'air soit par un procédé mécanique. Les butées de positionnement peuvent être micrométriques ou données par un système à couronne d'entrée. Pour obtenir une très grande Décision de rotation de la broche à grand diamètre intérieur il est nécessaire d'utiliser un palier du tyoe hydro-statique. Nous nc merons, pour la suite de la description, 1 ensemble broche de la tachine par palier hydro-statique en abrégé, Palier P.S. La présente invention est un système composé de divers lents dont : une cartouche - une douille port-pièces, un banc de préréglage et l'utilisation temporaire d'une partie du circuit hydraulique du palier H.S. pour une fonction autre que celle concernant le fonctionnement normal propre au relier H.S. La cartouche située dans le palier est fixée par ses extrenitos sur les faces opposées du palier. Par ses formes intérieures et son nanisme elle centre et verrouille la douille porte-pièces amovible. Le mode d-e fixation de la cartouche sur les 2 faces du rotor du palier, évite toute contrainte qui amènerait une déformation de celui-ci et détruirait sa précision. Les faces de référence a l'intérieur de de la cartouche sont constitues par une surface cylindrique de faible longueur rigoureusement concentrique à l'axe de rotation du rotor et d'un plan en forme de collerette parfaitement orthogonal à l'axe de rotation du rotor. Les faces de référence de la cartouche sont situes au milieu du palier H.S. pour permettre à la meule de rectification d'accéder au plus grand nombre de surfaces 3 rectifier. L'action de verrouillage est obtenue par un certain nombre de verrous judicieusement répartis et actionnés par des guides inclinés qui par leur déplacement les font sortir ou rentrer. La maintenance du verrouillage est réalisée grâce aux ressorts qui restent comprimés. Le déverrouillage est obtenu par l'action d'un vérin incorporé dans la cartouche, qui pousse les guides inclinés, fait rétracter les verrous et comprime les ressorts. La douille porte-pièces, amovible permet la fixation de la pièce a rectifier hors machine. Elle maintient la oièce oul oue soit sa noroholoqie et lui communique par la forme de son enveloppe extérieure, les surfaces de référence, qui assurent un parfait centrage et autorise son verrouillage. Les formes intérieures de la cartouche et extérieures de la douille porte-pièces servent de référence immuables et garantissent une position rigoureuse et répétitive par rapport aux axes de la machine, de toutes les pièces a rectifier. Un banc de préréglege donne le moyen de positionner la pie ce à rectifier, dans la douille porte-pieces suivant le critères déterminés par la fabrication, oendant le temps de rectification d'une urio autre pièce. Ainsi les temps perdus sont réduits au strict minimum. En dehors des avantages d'un tel dispositif on notera que le porte à faux des meules de rectification est théoriquement divis par deux. Les dessins annexés permettront de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages quelle procure. La figue 1 représente ce palier H.S. vu en perspective, sans cartouche ni douille porte-pièces. Sur ce dessin est figuré par des flèches les deux sens de rotation du rotor du palier ainsi que les deux sens de pivotement du palier H.S. sur sa base. La figure 2 représente le palier H.S. vu de dessus. On remarque sa faible longueur par rapport à son diamètre intérieur et aussi le point d'intersection (P) de l'axe de pivotement (y) avec l'axe horizontal de rotation du rotor (z). Les chiffres 0 et 1800 rappellent que ce palier doit pouvoir pivoter sur sa hase d'une valeur de 1800. La figure 3 représente en demi-coupe la cartouche montée à l'intérieur du palier H.S., ainsi que les diverses canalisations et circuits du palier H.S. Le cartouche est constituée par un élément tubulaire qui est fixé sur le rotor (2) du palier H.S. oar l'intermédiaire de deux flasques (3) (4) et de vis (5). Une des flasque (3) sert d'appui aux ressorts (5), l'autre (4) comporte une camalisatior. (7) percée dans son e#aIsseur pour permettre la circulation du fluide hydraulioue provenant du palier et se dirigeant dans le volume !r) du vérin dont il constitue une paroi. Sur le diamètre extérieur de l'élément tubulaire (1) coulisse avec précision deux autres pièces (10) et (11) tubulaires qui assemblées entre elles par un emmanchement en force remplissent simultanément la fonctions de piston de vérin, ) portant ses joints d'étanchéité (12) et de rampes (13) pour assurer le déplacement par coulissement des verrous (14) dans leurs logements inclinés situés dans la nièce (1). ta pince tubulaire (11) est en appui sur les ressorts (6) qui sont toujours comprimés et assurent par ce fait la sécurité du verrouillage de la douille portepièces. Fig 4 et fig 7. A l'intérieur de l'élément tubulaire (1) est fixé une rondelle (15) qui comporte les faces de références sur lesquelles viendra se positionner la douille porte-pièces. Fig. 4 et fig. 7. Ces deux faces de référence (15), (17) sont déterminées par une première surface (17) cylindrique précise en diamètre rigoureusement concentrique à l'axe de rotation du rotor du palier H.S. et par une seconde surface (16) rigoureusement orthogonale à l'axe de rotation du rotor. Afin de garantir une qualité parfaite de concentricité et d'orthogonalité des surfaces de référence celles-ci sont terminées par rectification sur la machine qui en aura l'utilisation. La pièce (15) est prévue démontable pour palier à l'usure et aux accident éventuels pouvant intervenir lors de son utilisation en fabrication. La partie centrale de l'élément tubulaire (11) possède au minimum trois rampes inclinées à faces parallèles (13) sur lesquelles les verrous inclinés, normaux a' la pente des rampes prennent appui. Ces rampes inclinées assurent et contrôlent le dépla refont des verrous (14) dans les deux sens, quand les pièces (10) (11) se déplacent en coulissant sous l'effet de la pression hydraulique qui agit sur la face du piston. Des ressorts antagonistes (6) au déplacement du piston sont sont en nombre suffisants pour vaincre le frottements des différentes pièces, repousser l'huile dans les canalisations hydrauliques (8) (18) et développer un effort constant pour assurer un bon verrouillage. On remarquera que l'ensemble de la cartouche n'est tenue que par les extrémités du stator et ne vient en aucun cas, par ses déformations élastiques dues à son fonctionnement, détruire la qualité de rotation apportée par le palier H.S. Sur la figure (3) un palier H.S. est représenté schématiquement par ces deux pièces prlnsipales : stator (19) et rotor (2).- Dans le fonctionnement normal du palier en rotation les volumes (20) (21) (22) sont les poches qui permettent au rotor de tourner parfaitement sur son axe avec un défaut de l'ordre de 0,3 micron par tour. La récupération des fuites en provenance des poches est réalisée par les circuits (23) (24) (25). Les canalisations (26) (27) sont utilisées pour lubrifier une partie de la génératrice du rotor. La présente invention utilise temporairement quand le palier est à l'arrêt certaines canalisations précédemment décrites pour remplir des fonctions pour lesquelles elles n'ont pas été prévues. Plouvel état de canalisations et circuits quand le palier est à arrêt. Pas de changement en ce qui concerne les poches (20) (21) (22) Pas de changement pour les canalisations (23) (24) (25) Alimentation sous pression déterminée de la zanalosat on (26). La canalisation (27) est mise en récupération des Cuites. de cHangement d'état permet grâce à deux canalisations i?) (18) forées spézialement dans le rotor (2) d'alimenter en fluide hydraulique le vérin par l'intermédiaire du trou foré (3! dans la flasque (4), de mettre le volume d'huile (2#) emprisonné entre 13 cartouche et le palier à l'échaopement par la canalisation (15) et ainsi autoriser le déplacement du piston tout en lubrifiant le mécanisme externe de la cartouche. Quand le palier est en rotation tous les circuits reprennent leurs fonctions initiales pour lesquelles ils sont été prévus. Dans le cas ou le palier H.S. ne possède pas de gorges de lubrification (25) (27), celles ci sont à réaliser dans le palier pour permettre le fonctionnement de l'ensemble cartouche. La réalisation de ces gorges supplémentaires se traduit par une surlongueur du palier de quelques centimètres. Les canalisations (7) (18) doivent pouvoir être obturées par de simples bouchons vissés pour permettre le fonctionnement du palier sans cartouche. La figure 4 représente en coupe une douille portepièces pour maintenir des pièces plates. Elle est composée de la douille (29) proprement dite et d'un élément (30) qui peut être un expansible ou tout autre système, par exemple des vis (31) pour bloquer la pièce à rectifier. La pièce (29) a la forme d'une rondelle, elle se caractérise par le fait qu'elle possède une face plane (32), une surface cylindrique (33), une surface conique (34), une gorge (35) située sur la face opposée à (32) et enfin une autre gorge sur la partie cylindrique (36) qui autorise le stockage de cette douille porte-piâces dans un magasin de pièces utilisé dans un système de manutention automatisé. La gorge (35) est prévue cour le serrage oar une pince de manipulateur, si l'on désire automatiser le chargement dé-haXgement et donner à la machine u-n certain temps d'autonomie. La face (32) et la partie cylindrique (33) viennent rescectivement en appui sur la face (16) fig. 3 et dans l'alésage (17) avec un ajustement précis afin de positionner parfaitement l'ensemble douille (29) par raooprt à l'axe de rotation (z) du palier H.S. La figure (5) représente la pièce fig t4) vue de face. La figure (7) représente une variante de la douille porte-pièces, qui peut être plus ou moins longue suivant la morphologie de la pièce à rectifier. Sur l'élément tubulaire (37) qui porte les pièces de serrage, on retrouve la douille (29) représentée sur la fig (4) qui est la partie immuable que l'on retrouve sur tous les types de douilles ; courtes, longues ou en forme. C'est grace à cette constante de forme qui par principe se positionne toujours au même endroit dans le palier H.S. que les pertes de temps dues aux centrages des pièces et aux changements de fabrication sont supprimées. Dans tous les cas des douilles porte-piàces, il est évident que tous les modes de serrage sont applicables. La figure (6) représente le principe d'un banc de préréglage. il est muni d'un palier (38) sur roulement dont les surfaces et formes intérieures sont identiques à celles de la cartouche montée dans le rotor du palier H.S.D. (fig. 3). Une butée de longueur (39) correspondant à chaque pièce à rectifier, ainsi que -divers comparateurs complètent l'équipement de ce banc qui permet de positionner hors machine la pièce à rectifier suivant les critères imposés par la fabrication. la figure (R) représente en demi-coupe un système ou l'on aconservé le principe général décrit par le brevet en réduisant au strict minimum le nombre de pièce nécessaires au rentraye et au verrouillage de la douille porte-pièces, tout an conservant tous les avantages apportés par l'ensemble cartouche olus douille porte-piàces. 31 système dont le verrouillage est manuel est intéressant poiur les sociétés qui ne veulent pas investir dans un ensemble de manutention automatisé. Il est constitué suivant fig (B) d'un élément tubulaire (4'1) fixe au rotor du palier H.S. par deux flasques (41) (',2) tenus par des vis. Dans la partie centrale et à l'intérieur de l'élément tubulaire (40) est fixé une rondelle (43) identique en forme à la rondelle (15) décrite fig 3. Cette rondelle remplie les mêmes fonctions. Une pièce déformable (44) pour supprimer les jeux circulaires avec précision dans la pièce (43) grâce au filetage commun des pièces (40) et (44). Pour une meilleure compréhension du brevet la fig 9 représente en demi-coupe ltensemble cartouche dans laquelle est verrouillé une douille porte-piâces. Aortes les explications données on conçoit facilement les avantages qu'un tel système apporte aux machines a rectifier internes à commandes numériques tout en leur conservant la même structure générale. On peut même dire qu'un ensemble Palier H.S. avec son pivotement muni d'une cartouche et de diverses douilles est pratiquement interchangeable à la hauteur d'axe près avec une poupée porte-piàces d'une machine conventionnelle. Les avantages procurés sont les suivants La précision . Tous les alésages, chanfreins et faces correspondant à une pièce peuvent etre rectifiés sans démontage après un seul pivotement de 1800 du palier H.S. pivotement qui ne nuit en aucun cas à la précision puisque l'axe de rotation est toujours le même. Ce sont les butées m#=rométriques de ltembase qui peuvent éventuellement supprimer la conicité des alésages dues au pivotement. La rectification externe à partir de chanfrein à 600, rectifié dans ces conditions, garanti la concentricité interne externe de la rectification d'une pièce. Les temps ~ . Les temos perdus dus à jarret de la machine à chaque changement de fabrication disparaissent. Les temps nécessaires au centrage des pièces sur machine sont annulés. Enfin si l'on désire automatiser le chargement, un simple manioulateur d'un coût réduit peut être utilisé pour toutes les pièce à rectifier quel que soit leurs fames. En plus les temps de réglage du manipulateur et de se programmation sont inexistants puisqu'il réalise quel que soit la pièce à rectifier toujours le même parcours. Nous avons signalé qu'un tel système de prise de pièces nécessitait un palier de grande précision H.S. Le principe de ce palier H.S. qui tourne sur film d'huile contribue à l'amélioration de l'état de surface des pièces rectifiées en supprimant les facettes dues aux roulements à billes utilisés dans les paliers conventionnels. REVENDICATIONS 1 ~~~~~. Système de prise de pièces pour rectifieuses internes caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément de centrage et de blocage (fig 3) fixé à l'intérieur d'une broche de machine de grand diamètre intérieur et d'un deuxième élément amovible (fig 4) (fig 7) utilisé pour maintenir la pièce à rectifier, la centrer et la bloquer dans le premier élément fixe dans la broche 2 . Système selon la revendication 1 qui fait que l'élément de centrage est fixé sur la broche de la machine par des flasques (3) (4). 3 . Système selon les revendications 1 et 2 caractérisé par un élément qui assure le centrage et le positionnement axial par des surfaces (16) et (17) d'un élément amovible porte pièces (fig 4) (fig 7) et d'un mécanisme qui le blonue par des verrous actionnés par des ressorts Le mécanisme comprend un vérin hydraulique qui assure le déverrouillage de l'élément porte pièces. 4 . Système selon les revendications 1 et 3 carac térisé par un élément amovible (fig 4) (fig 7) dans lequel on fixe et centre hors machine la pièce à rectifier et qui comporte sur la partie extérieure des surfaces (32) (33) qui venant en contact avec les surfaces correspondantes (16) (17) de ltélément fixé dans la broche de la machine positionne dans l'espace de la broche cet élément amovible et de ce fait la pièce à rectifier. 5 ~ . Système selon les revendications 1 et 4 caractérisé par le fait que l'élément amovible à 2 gorges circulaires (35) (36) utilisées d'une part pour permettre le stockage de llélément amovible dans un magasin linéaire ou rotatif d'autre part, permettre sa manutention par un manipulateur automatisé. 6 . Système selon les revendications 1, 2 et 4 caractérisé par un élément de blocage manuel (fig 8) obtenu par came, vis-écrou ou cane déformable pour supprimer les jeux d'assemblage. 7 . Système selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé par le fait que cet ensemble mécanique peut être monté comme équipement dans une broche de machine montée sur roulements à bille ou sur palier hydro-statique. 8 . Système selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 7 caractérisé par le fait que le fonctionnement du vérin de déverrouillage utilise temporairement les circuits hydrauliques d'une broche hydro-statique quand celle-ci est à jarret.