Brevet FR2685010A1 — publié le 19930618

Dispositif de trempe de pièces d'oeuvre allongées et procédé pour sa mise en oeuvre. L'invention concerne un dispositif de trempe de pièces d'oeuvre allongées au moyen d'un inducteur, avec une couronne tournante montée rotative autour d'un axe horizontal dans un réservoir de trempe, ladite couronne comportant plusieurs dispositifs de support au moyen desquels des pièces d'oeuvre individuelles sont respectivement maintenues horizontales et rotatives autour de leur axe longitudinal, et avec un arbre moteur accouplé à l'entraînement pour les dispositifs de support. Un tel dispositif est connu par DE-C-2 343 684 Dans le cas de ce dispositif connu, plusieurs pièces d'oeuvre sont maintenues horizontales dans des dispositifs de support d'une couronne pivotante, la couronne tournante pouvant effectuer des mouvements de rotation partielle correspondant au nombre de pièces d'oeuvre afin de déplacer la pièce d'oeuvre d'une position adjointe à l'inducteur, dans laquelle a lieu le chauffage inductif, à une position de trempe dans laquelle la pièce d'oeuvre chauffée est trempée par immersion dans le liquide remplissant le réservoir de trempe. Dans le cas de ce dispositif connu, les dispositifs de support individuels pour plusieurs pièces d'oeuvre peuvent être entraînés en commun par un entraînement commun dans la zone de l'arbre d'entraînement Aussi longtemps, avant le début de l'opération de chauffage inductif, que l'inducteur n'a pas encore atteint sa position de départ par rapport à la zone à chauffer de la pièce d'oeuvre, l'entraînement reste arrêté et est mis en circuit lorsque cette position est atteinte, de sorte que les dispositifs de support sur la couronne rotative sont mis en rotation autour de l'axe horizontal respectif de la pièce d'oeuvre qu'ils supportent Il s'est avéré en pratique que le résultat de la trempe avec un dispositif du type décrit à l'introduction n'est pas satisfaisant à cause de l'interruption du mouvement de rotation En outre, ce dispositif connu présente des problèmes en ce qu'il ne permet d'atteindre qu'un faible degré d'automatisation. Le but de l'invention est en conséquence de développer le procédé et le dispositif du type cité de telle manière qu'on puisse atteindre un degré d'automatisation amélioré tout en obtenant une augmentation de la qualité de trempe. A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'une unité d'embrayage-frein mobile est adjointe à chaque dispositif de support pour la liaison avec l'arbre moteur, le dispositif de support respectif pouvant être entraîné par l'arbre moteur dans une première position de l'unité d'embrayage-frein, pouvant pivoter librement en étant désaccouplé de l'arbre moteur dans une deuxième position de l'unité d'embrayage-frein et étant freiné par rapport à une butée fixe sur la couronne rotative dans une troisième position de l'unité d'embrayage-frein. En ce qui concerne le procédé, le but de l'invention est atteint par un procédé pour la trempe inductive de pièces d'oeuvre allongées, dans lequel plusieurs pièces d'oeuvre sont maintenues horizontales par rapport à la surface de liquide d'un réservoir de trempe par des dispositifs de support d'une couronne rotative, la pièce d'oeuvre individuelle se trouvant au-dessus de la surface du liquide pendant le chauffage inductif et au-dessus de ce niveau pour la trempe, caractérisé en ce que la pièce d'oeuvre, avant le chauffage, est tournée à une position angulaire de départ prédéterminée pour l'opération de chauffage et que la pièce d'oeuvre est maintenue en déplacement en rotation ininterrompue pendant le chauffage et la trempe. Par rapport à l'état de la technique connu précédemment, le dispositif conforme à l'invention a été développé en ce que, pour la pièce d'oeuvre se trouvant au-dessus, une immobilisation ou un déplacement en rotation peut être obtenu séparément Il s'est avéré dans ce cas que la pièce d'oeuvre peut avoir des propriétés de trempe nettement améliorées par le fait que son déplacement en rotation reste inchangé après le chauffage jusqu'à l'achèvement de l'opération de trempe. Grâce au désaccouplement des mouvements de rotation des pièces d'oeuvre individuelles, on peut obtenir une plus grande flexibilité et une meilleure adaptation aux conditions opératoires technologiquement avantageuses Grâce au désaccouplement des dispositifs de support individuels par rapport à leur entraînement en rotation, on obtient une augmentation du degré d'automatisation du dispositif de trempe Cela est également rendu possible par le fait que la pièce d'oeuvre, avant le chauffage, est tournée à une position angulaire de départ définie, de sorte qu'on obtient pour chaque pièce d'oeuvre des conditions de départ reproductibles. Une forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention réside en ce que l'unité d'embrayage-frein peut être commandée par une pièce de commutation mobile en trois positions, qui est montée coulissante axialement et fixe en rotation sur l'arbre d'une roue planétaire qui est en prise avec une roue solaire accouplée à l'arbre moteur Alors que les pièces de commutation d'ensembles embrayage-frein du type connu jusqu'à présent ne présentent que deux états, à savoir l'état d'accouplement et l'état de freinage, la pièce de commutation est, dans la variante conforme à l'invention, équipée pour une troisième fonction. Pour amener la pièce de commutation à la position souhaitée, elle peut être positionnée au moyen d'un servomoteur Du fait de la bonne reproductibilité des servomoteurs disponibles en tant que pièces standards, on évite les fonctionnements défectueux. Pour la qualité du processus de trempe, il est dans ce cas déterminant de connaître la position angulaire de départ de la pièce allongée par rapport à l'inducteur A cet effet, l'invention prévoit un entraînement en rotation auxiliaire qui peut être accouplé à angle précis au dispositif de support au- dessus dans la couronne rotative, c'est-à-dire adjoint à l'inducteur La pièce d'oeuvre est ainsi tournée avant le chauffage à une position angulaire prédéfinis-sable après avoir été introduit à angle précis dans le dispositif de support par une personne de service ou un dispositif de chargement, la position angulaire de la pièce d'oeuvre ainsi allongée étant transmise de manière définie à l'entraînement en rotation auxiliaire L'entraînement en rotation auxiliaire est alors en position de reconnaître dans quelle position angulaire se trouve la pièce d'oeuvre et peut ainsi régler de manière reproductible pour les pièces d'oeuvre suivantes la position angulaire de départ avantageuse pour le chauffage inductif et qui a été testée sur une pièce d'oeuvre échantillon. La transmission précise de la position angulaire exacte se produit par le fait que l'entraînement en rotation auxiliaire ne peut être accouplé qu'exactement en un emplacement le long de la périphérie d'un flasque du dispositif de support. Pour permettre un accouplement simple de l'entraînement en rotation auxiliaire au dispositif de support, l'entraînement en rotation auxiliaire est mobile par rapport au dispositif de support L'accouplement peut être produit efficacement par une broche sur l'entraînement en rotation auxiliaire, qui vient en prise dans un alésage d'ajustement dans le flasque du dispositif de support Pour compenser les tolérances radiales, une réalisation utile de l'alésage d'ajustement réside en ce qu'il est constitué par trou allongé s'étendant radialement dans le flasque. Une autre réalisation préférée de l'invention consiste en ce que le dispositif de support présente des moyens de serrage de la pièce d'oeuvre On permet ainsi une fixation simple de la pièce d'oeuvre à sa position angulaire précise dans le dispositif de support. De préférence, les moyens de serrage comprennent des mâchoires de serrage et un engrenage à coin soumis à l'action d'un ressort de compression, de manière à assurer d'une part une opération rapide de serrage et d'autre part un support sûr de la pièce d'oeuvre comparativement lourde Une forme d'exécution simple prévoit en outre que l'engrenage à coin est actionné par une bielle qui est elle- même entraînée par un cylindre poussoir hydraulique disposé extérieurement sur le réservoir de trempe. Une utilisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention consiste à le mettre en oeuvre pour la trempe d'arbres à manivelle. Dans ce cas, il est avantageux, dans le but d'une fixation précise de la position angulaire de départ pour le début de l'opération de chauffage, de choisir comme position angulaire de départ la position la plus basse du palier de manivelle de l'arbre à manivelle. L'invention va être décrite ci-après plus en détail en référence au dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique de ce dessin représente à sa partie supérieure une coupe à travers un dispositif de trempe conforme à l'invention La partie inférieure de la figure représente sous forme esquissée la structure restante du dispositif. Le dispositif de trempe d'arbres à manivelle est constitué d'un réservoir de trempe formé par un carter 1 dans lequel est monté à rotation un arbre moteur 2 L'arbre moteur 2 s'y étend horizontal et parallèle à la surface du liquide remplissant le réservoir de trempe 1, la position du niveau de liquide étant indiquée par la référence F Une couronne tournante 3 est également montée à rotation dans le carter 1. La couronne pivotante 3 est constituée d'un moyen central qui peut être accouplé à un entraînement (non représenté) et d'une pluralité de dispositifs de support portant la référence générale 11 et dont le nombre correspond au nombre de pièces d'oeuvre 16 devant être maintenues dans le dispositif Dans l'exemple de réalisation représenté, on a prévu deux dispositifs de support lia et llb qui sont décalés de 1800 l'un par rapport à l'autre dans la couronne tournante 3 On a représenté par une flèche G le sens de rotation de la couronne tournante 3 autour de son axe central, de telle sorte que les dispositifs de support lia et llb représentés peuvent permuter leur position. C'est ainsi que la pièce d'oeuvre 16 a serrée dans le dispositif de support 1 la en haut vient à la position de la pièce d'oeuvre 16 b représentée en bas et inversement. A l'intérieur de la couronne tournante 3, un entraînement en rotation est monté respectivement pour les dispositifs de support 11 Chaque entraînement est constitué tout d'abord de l'arbre moteur 2 commun à tous les entraînements, qui est monté à rotation à l'intérieur de la couronne tournante 3 et est accouplé à une roue soleil 4 qui engrène avec des roues satellitaires 5, lesquelles font partie d'un engrenage par lequel l'entraînement de l'arbre moteur 2 est transmis au dispositif de support 11 On comprendra qu'un engrenage séparé doit être prévu pour chaque dispositif de support 11 pour l'accouplement à l'entraînement central par l'intermédiaire de l'arbre moteur 2. La première roue planétaire 5 est montée fixe axialement et mobile en rotation sur un arbre d'accouplement 6 sur lequel sont disposées une seconde roue planétaire 9 et une unité d'embrayage-frein 7 La seconde roue planétaire 9 est fixe axialement et reliée à rotation à l'arbre d'accouplement 6, tandis que l'unité d'embrayage-frein 7 est disposée fixe en rotation mais mobile axialement sur l'arbre d'accouplement 6. L'unité d'embrayage-frein 7 peut prendre les trois positions Pi, P 2, P 3 représentées Dans la position de gauche Pi, elle est accouplée à engagement positif ou à force avec la première roue planétaire 5 Dans la position de droite P 3, elle est accouplée à frottement avec une butée 8 dans la couronne tournante 3 et, dans la position médiane P 2, ni avec la première roue planétaire 5 ni avec la butée 8. Les positions Pl, P 2, P 3 respectives de l'unité d'embrayage- frein 7 sont réglables de l'extérieur par un entraînement de positionnement axial (non représenté). La seconde roue planétaire 9 est en prise avec un pignon de commande 10 qui est relié au dispositif de support 11 Chaque dispositif de support 11 porte sur son côté tourné vers le carter 1 un flasque 20 dans la face frontale duquel se trouve un trou allongé 21 s'étendant radialement. En regard du flasque 20 du dispositif de support 11 est monté, fixe sur le carter 1, un entraînement en rotation auxiliaire 23 qui peut être déplacé, au moyen d'un entraînement axial (non représenté), par rapport au flasque 20 d'une course X déterminée L'entraînement en rotation auxiliaire 23 présente un engrenage 24 qui contient un disque sur lequel est disposée une broche d'ajustement 22 Le disque avec la broche d'ajustement 22 tourne concentriquement à l'axe du dispositif de support 11. Concentriquement au disque avec sa broche d'ajustement 22 est disposé un cylindre poussoir hydraulique 25 qui peut coulisser dans un alésage dans le flasque 20 du dispositif de support 11 Dans l'alésage du flasque 20 se trouve une bielle 15 qui est appuyée par un ressort de compression 14 à l'intérieur du dispositif de support. La bielle 15 se termine, du côté du dispositif de support qui est tourné vers la pièce d'oeuvre 16, par un engrenage à coin 13 par lequel des mâchoires de serrage 12, destinées à recevoir une extrémité de la pièce d'oeuvre 16, peuvent être déplacées. Au dessus de la face, ou des faces, 17, 18 à traiter de la pièce d'oeuvre 16 se trouve un inducteur 19 mobile selon la flèche pour des moyens moteurs (non représentés). Le mode de fonctionnement du dispositif conforme à l'invention est décrit ci-après plus en détail. Tout d'abord, on effectue la mise en place en position angulaire exacte des pièces d'oeuvre, par exemple des arbres à manivelle, dans les dispositifs de support respectifs A cet effet, l'unité d'embrayage- frein 7 est d'abord amenée à la position P 3, c'est-à-dire que le dispositif de support 11 est bloqué par rapport à la couronne tournante 3. Ensuite, l'entraînement en rotation auxiliaire 23 est déplacé de la course X en direction du flasque 20 et le disque avec la broche d'ajustement 22 est déplacé, par actionnement de l'entraînement en rotation auxiliaire 23, concentriquement à l'axe de la pièce d'oeuvre ou respectivement à l'axe du dispositif de support 11 jusqu'à pénétration dans l'alésage d'ajustement 21. Ensuite, le dispositif de support est amené, au moyen de l'entraînement en rotation auxiliaire 23, à la position angulaire de référence et la pièce d'oeuvre est mise en place. Avant la mise en place de la pièce d'oeuvre suivante, l'entraînement en rotation auxiliaire 23 est d'abord désaccouplé de la course X du flasque 20 Après libération de l'unité d'embrayage-frein 7 de la position P 3 à la position P 2, la couronne tournante 3 est amenée à pivoter d'une division, à savoir de 1800 dans le cas présent, de telle sorte que les dispositifs de support lia et llb échangent leurs positions Ensuite, on effectue comme décrit précédemment l'accouplement de l'entraînement en rotation auxiliaire 23 avec le dispositif de support llb et leur réglage à la position angulaire de référence avant que la pièce d'oeuvre adjointe au dispositif de support llb soit mise en place. Le serrage des pièces d'oeuvre 16 a ou respectivement 16 b est effectué par l'intermédiaire de moyens de serrage 12, 13. Avant le début de l'opération de serrage, le cylindre pousseur hydraulique 25 se trouve à l'intérieur de l'alésage dans le flasque 20 du dispositif de support lia ou respectivement 11 b et agit sur la bielle 15 contre la force du ressort de compression 14 Par déplacement du cylindre poussoir 25 (vers la gauche sur le dessin) lors de l'alésage jusqu'à la position représentée au dessin, l'opération de serrage a lieu de telle sorte que la pièce d'oeuvre 16 a, 16 b reste serrée après écartement du cylindre poussoir 25. L'opération de chauffage a lieu à la suite de la mise en place en position angulaire exacte A cet effet, la pièce d'oeuvre 16 doit d'abord être amenée en position de départ qui, dans le cas d'arbres à manivelle, est la position la plus basse du palier de manivelle 17 La position angulaire de départ est réglée par l'intermédiaire de l'entraînement en rotation auxiliaire 23, l'unité d'embrayage-frein 7 se trouvant dans la position P 2 de rotation libre Ensuite, l'unité d'embrayage- frein 7 est amenée à la position de blocage P 3 pendant que l'inducteur 19 est amené à la surface 17 à traiter par un entraînement (non représenté) Simultanément ou encore préalablement, l'entraînement en rotation auxiliaire 23 est écarté du flasque 20 par déplacement axial de la course X. Ensuite, l'unité d'embrayage-frein 7 est amenée de la position de blocage P 3 à la position Pl dans laquelle le couple moteur de l'arbre moteur 2 est transmis au pignon moteur 10 du dispositif de support lia par l'intermédiaire de la roue soleil 4, de la première roue planétaire 5 et de la seconde roue planétaire 9. Après achèvement de l'opération de chauffage par l'inducteur 19, celui- ci est écarté de la pièce d'oeuvre 16 en sens inverse de la direction de la flèche et la couronne rotative 3 est tournée d'une division, donc de 180 , en maintenant le mouvement de rotation de la pièce d'oeuvre 16 de sorte que celle-ci est plongée dans le bain de trempe en étant en rotation. Le mouvement de rotation de la pièce d'oeuvre à traiter en premier est continuée également pendant l'orientation ou respectivement le traitement, indiqués ci-dessus, de la pièce d'oeuvre 16 b (représentée en bas au dessin) au moyen de l'inducteur 19. Le processus qui vient d'être décrit peut être pratiquement complètement automatisé car aussi bien le positionnement de l'unité d'embrayage-frein 7 que la position de l'entraînement en rotation auxiliaire 23 et l'avance de l'inducteur 19 peuvent être coordonnés les uns avec les autres par une unité centrale de commande. REVENDICATIONS 1 Dispositif de trempe de pièces d'oeuvre allongées au moyen d'un inducteur ( 19), avec une couronne tournante ( 3) montée rotative autour d'un axe horizontal dans un réservoir de trempe ( 1), ladite couronne ( 3) comportant plusieurs dispositifs de support ( 11) au moyen desquels des pièces d'oeuvre ( 16) individuelles sont respectivement maintenues horizontales et rotatives autour de leur axe longitudinal, et avec un arbre moteur ( 2) accouplé à l'entraînement pour les dispositifs de support ( 11), caractérisé en ce qu'une unité d'embrayage-frein ( 7) mobile est adjointe à chaque dispositif de support (lia, llb) pour la liaison avec l'arbre moteur ( 2), le dispositif de support (lia, 11 b) respectif pouvant être entraîné par l'arbre moteur ( 2) dans une première position de l'unité d'embrayage-frein ( 7), pouvant pivoter librement en étant désaccouplé de l'arbre moteur ( 2) dans une deuxième position de l'unité d'embrayage- frein et étant freiné par rapport à une butée fixe ( 8) sur la couronne rotative ( 3) dans une troisième position de l'unité d'embrayage-frein ( 7). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité d'embrayage-frein ( 7) peut être commandée par une pièce de commutation mobile en trois positions (Pi, P 2, P 3), qui est montée coulissante axialement et fixe en rotation sur l'arbre ( 6) d'une roue planétaire ( 5) qui est en prise avec une roue solaire ( 4) accouplée à l'arbre moteur ( 2). 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'unité d'embrayage-frein ( 7) peut être positionnée au moyen d'un servomoteur axial. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de support (lia) supérieur dans la couronne rotative ( 3) peut être accouplé à angle reproductible avec un entraînement en rotation auxiliaire ( 23) disposé au-dessus du réservoir de trempe ( 1), l' accouplement étant effectué au moyen d'un élément de liaison ( 21, 22 > ayant une symétrie sur 3600. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de rotation auxiliaire ( 23) est mobile axialement par rapport au dispositif de support (lia, 11 b). 6 Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le positionnement de l'entrainement en rotation auxiliaire ( 23 > avec le dispositif de support (lia) supérieur est effectué par l'intermédiaire d'une broche d'ajustement ( 22) venant en prise dans un alésage d'ajustement ( 21 > d'un flasque ( 20) du dispositif de support (lia, llb>. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alésage d'ajustement ( 21 > est constitué par trou allonge S 'étendant radialement dans le flasque ( 20 >. 8 Dispositif selon l'une des revendications i à 7, caractérisé en ce que le dispositif de support (lia, iib) présente des moyens de serrage ( 12, 13, 14, 15) de la pièce d'oeuvre ( 16) à recevoir. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage comprennent des mâchoires de serrage ( 12 > et un engrenage à coin ( 13) soumis à l'action d'un ressort de compression ( 14). Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'engrenage à coin ( 13) est actionné par une bielle ( 15) guidée dans le dispositif de support (lia, 11 b>, ladite bielle ( 15 > étant entraînée par un cylindre poussoir hydraulique ( 25) disposé extérieurement sur le réservoir de trempe (i). 11 Procédé pour la trempe inductive de pièces d'oeuvre allongées, dans lequel plusieurs pièces d'oeuvre sont maintenues horizontales par rapport à la surface de liquide d'un réservoir de trempe par des dispositifs de support d'une couronne rotative, la pièce d'oeuvre individuelle se trouvant au-dessus de la surface du liquide pendant le chauffage inductif et au-dessus de ce niveau pour la trempe, caractérisé en ce que la pièce d'oeuvre, avant le chauffage, est tournée à une position angulaire de départ prédéterminée pour l'opération de chauffage et que la pièce d'oeuvre est maintenue en déplacement en rotation ininterrompue pendant le chauffage et la trempe. 12 Procédé selon la revendication 11 pour la trempe d'arbres à manivelle, caractérisé en ce qu'on choisit comme position angulaire de départ pour le début de l'opération de chauffage la position la plus basse du palier de manivelle de l'arbre à manivelle. 13 Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10 pour la trempe d'arbres à manivelle.