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" Appareil pour l'usinage et autres opérations suivant des tracés épi- ou hypocycloidaux et en particulier elliptiques"
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La présente invention a pour objet un appareil pour le guidage, suivant des tracés épi- ou hypocycloldaux et, comme cas particulier de ceux-ci, suivant des tracés elliptiques, des outils au-dessus de pièces à usiner ou devant subir des opérations quelconques suivant ces tracés, ou, inversement, des pièces à traiter vis-à-vis d'outils fixes.
L'appareil suivant la présente invention comporte essen- tiellement un châssis, un bras rotatif capable de tourner au- tour d'un axe et supportant les axes d'engrenages intermédiai- res et modificateurs de vitesse, ainsi que l'axe porte-outil ou porte-pièce. Le dit bras tournant est organisé de manière à permettre le réglage de la distance de l'axe porte-pièce ou porte-outil à l'axe de rotation de l'ensemble. Autrement dit,
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l'appareil suivant l'invention est constitué de manière à pou- voir imprimer à un outil ou à une pièce et autour d'un axe prin- cipal, un mouvement planétaire dont les éléments peuvent être ajustés suivant les nécessités de chaque opération particulière.
Les possibilités de ce réglage permettent de réaliser à volonté des courbes épi-et hypocycloïdales proprement dites, allongées, à points de rebroussement ou à boucles à un nombre voulu de branches, ainsi que des ellipses et leurs formes limites, soit le cercle et le segment rectiligne.
Le nouvel appareil se prête à de très nombreuses appli- cations dont quelques-unes seront reprises ci-après, à titre d'exemple. D'autre part, afin de faciliter la compréhension de l'invention, celle-ci sera décrite plus en détail ci-dessous, avec référence aux figures du dessin annexé, lesquelles en représentent, schématiquement et à titre d'exemple non limita- tif, des modalités d'exécution.
La figure 1 est le schéma de l'appareil pour le tracé des courbes hypocycloïdales, montrant la génération de ces courbes ; la figure 2 est le schéma de l'appareil correspondant pour les courbes épicycloïdales ; la figure 3 est un plan schématique d'une forme pratique de réalisation ; la figure 4 est l'élévation avec coupe partielle de l'ap- pareil suivant la figure 3, et la figure 5 montre la modification apportée par la substi . tution d'un plateau porte-pièce ou d'un mandrin à l'outil sur l'arbre planétaire .
Comme on s'en rend compte immédiatement à l'axamen du schema fig.l, l'appareil comporte essentiellement un bras 1, susceptible de tourner autour de l'axe principal 2 et suppor- tant l'arbre à mouvement planétaire 3 ainsi que les arbres in- termédiaires voulus pour assurer la transmission du mouvement à l'arbre planétaire 3. Le bras 1 est organisé de manière à permettre le réglage de la distance entre l'axe 2¯ et l'axe
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planétaire 3. Dans l'appareil à exécuter les hypocycloïdes, le mouvement est imparti à l'axe! par l'intermédiaire d'un seul arbre secondaire 4, de sorte que cet arbre 3 tourne en sens in- verse du mouvement de rotation du bras 1.
Au contraire, dans l'appareil à exécuter les épicycloïdes, un axe intermédiaire supplémentaire 5 sert à inverser le sens du mouvement, de sorte que l'axe planétaire 3¯ tourne dans le même sens que le bras rotatif 1. Dans les formes de réalisation préférées, le mouve- ment de l'axe 3 lui est imparti par l'intermédiaire de trains d'engrenages cylindriques, modificateurs de vitesse, interchan- geables et dont l'élément initial est concentrique à l'axe prin- cipal 2. Une telle disposition apparaît par exemple aux figures 3 et 4. Le bras rotatif 1 est constitué de deux segments 6 et 7 articulés l'un sur l'autre, de manière à pouvoir s'ouvrir en branches de compas.
Le segment 6, par exemple, est calé sur l' arbre moteur 8 et le segment 9 porte à son extrémité l'arbre planétaire 3. L'axe intermédiaire 4 prend palier à l'articula- tion des deux segments 6 et 9 et ceux-ci sont établis de manière que les distances de l'axe intermédiaire 4 aux axes 3 et 8 soiet égales, de manière que pour une ouverture nulle de l'angle des segments 6 et 7, l'axe 3 coïncide exactement avec l'axe princi- pal 2 matérialisé par l'arbre 8¯.L'arbre à mouvement planétaire 3 est, suivant les applications de l'appareil, porte-outil ou porte-pièce;
par exemple, à la figure 4 on a représenté fixée à son extrémité une douille 9 dans laquelle se monte en position réglable la queue 10 de l'outil proprement dit 11 dont on peut ainsi faire varier l'écartement à l'axe 3.
A la figure 5 on a représenté à 1'.extrémité de l'axe 3,un. plateau-porte-pièce 12 que l'appareil permet ainsi de faire dé- filer vis-à-vis de l'outil fixe 13. Il est bien entendu que la nature de l'outil 11 ou 13 peut être quelconque et que de même le plateau-porte-pièce pourrait tout aussi bien être un mandrin
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ou tout autremoyen de fixation.
Le mouvement de l'axe 3 est réalisé de la manière suivante: un engrenage 14 est fixé au bâti concentriquement à l'arbre 8 et une roue dentée correspondante 15, calée sur l'axe 4, est en prise avec la roue 14 autour de laquelle elle tourne par con- séquent pendant le mouvement de rotation de l'appareil. L'autre extrémité de l'axe 4 porte une roue dentée 16 elle-même en prise avec une roue 17 calée sur l'axe 3. Un pignon de renvoi serait interposé entre les roues 16 et 17 dans le cas de l'appareil à tracer les épicycloïdes.
L'appareil suivant l'invention comporte donc essentiellement deux réglages, soit celui de l'écartement de l'outil 11 à l'axe 3 et celui de l'écartement de l'axe 3¯ à l'axe 2 ou, dans le cas de la pièce tournante, celui des distances entre les axes 2 et 3 et celui de la distance de l'outil 13 à l'axe 2. Ceci étant, si on considère la partieactive de l'outil comme un point lié à l'axe 3 et effectuant un mouvement planétaire autour de l'axe 2, on se rappellera que suivant les conditions de ce mouvement on pourra réaliser toute espèce de courbes épi-ou hypocycloi- dales.
En effet, l'écartement de l'axe 3 à l'axe ? que nous .appellerons "excentricité" est égal à la différence dans le cas de l'hypocycloïde, à la somme, dans le cas de l'épicycloïde,des rayons R du cercle que nous appellerons "cercle roulant" et qui roule sans glissement, à l'intérieur ou à l'extérieur du pre- mier, le mouvement étant épi- ou hypocycloïdal, suivant que la rotation du cercle roulant s'effectue ou non, dans le même sens que le mouvement du centre de ce cercle roulant, soit l'axe 3 autour du centre du cercle de roulement.
Le mécanisme assurant à l'axe 3, un mouvement d'une cer- taine vitesse par rapport au mouvement du bras mobile, ce rap- port est égal à R/r.
Dans le cas particulier de l'hypocycloïde, et où ce rapport
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R/r est égal à n/l, n/n-1, n/n+1, le nombre de branches de l'hypo- 1 n-1 n+1 cycloïde sera égal à n, c'est à dire au numérateur de la frac- tion irréductible qui représente le rapport de multiplication de vitesse réalisé par le train d'engrenages 14/15 16/17; en par- ticulier lorsque ce rapport est égal à 2 l'appareil décrit l'hy- pocycloïde particulière qui est l'ellipse. Lorsque dans de cas l'on amène l'axe 3 à coïncider avec l'axe 2, cette ellipse de- vient un cercle et lorsqu'également dans ce cas l'on donne à la distance 3-11 la même valeur qu'à la distance 2-3, cette ellipse se ramène à un segment rectiligne, de longueur égale au quadruple de la distance 2-3.
D'ailleurs, on vérifiera que d'une manière générale lorsque l'on a une distance 3-11 infé- rieure au rayon du cercle roulant, la somme des axes de l'ellipse décrite est égale au quadruple de la distance entre les axes 2 et 3 et la différence des axes de cette ellipse est égale au quadruple de la distance 3-11. D'autre part, lorsque la distan- ce 3-11 est supérieure au rayon r du cercle roulant, c'est la différence des axes de l'ellipse décrite qui vaut le quadruple de la distance 2-3 et c'est la somme de ces axes qui vaut le quadruple de la distance 3-11.
Ceci suffit à montrer que l'on peut avec un rapport d'en- grenages 14. 16 = 2 réaliser toutes les ellipses que l'en vou- 15 17 dra en agissant simplement sur la distance entre les axes 2 et 3 et sur la distance de l'outil 11 à son axe de support 3. D' autres rapports d'engrenages fournissent des courbes épi- ou hypocycloïdales dont le nombre de branches varie avec le rapport de la transmission d'engrenages.
Ce qui vient d'être dit s'applique au cas de l'outil tour- nant travaillant une pièce fixe. On se rend immédiatement compte que dans le cas de l'outil fixe travaillant une pièce animée du mouvement planétaire produit par l'appareil, la situation est la même que si l'ensemble de la machine tournait d'un mouvement planétaire inverse autour de l'axe 3¯ portant la pièce supposée
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fixe. La conséquence en est que la réalisation des ellipses ainsi que de toutes les autres courbes dépend à présent de la distance entre l'outil 13 et l'axe 3 ainsi que de la distance entre les axes 2 et 3 et que tous les rapports d'engrenages sont simplement inverses de ceux qu'il y avait lieu de réaliser dans le cas de l'outil tournant.
Les applications du présent appareil dans l'industrie sont extrêmement nombreuses et il n'en sera cité ci-dessous que quelques cas particuliers destinés uniquement à fixer les idées, mais ne pouvant aucunement constituer une limitation du domaine de l'invention.
L'appareil peut s'appliquer par exemple à la décoration de pièces planes en y adaptant comme outil un pinceau, un bu- rin, une aiguille, etc., ceci tant pour la pièce que pour l' outil mobile. L'appareil peut être utilisé dans les machines à découper le verre, le carton, la tôle, etc. en y adaptant simplement des outils appropriés , tels que le diamant, cou- teau ou tout autre outil découpeur convenable; pour le moulu- rage du bois, du marbre ou de toutes autres matières, avec des outils tels que des presses, des meules, etc. Pour de tels outils il y a d'ailleurs avantage à adopter la disposi- tion de l'outil fixe et de la pièce tournante et tel est en particulier le cas pour le biseautage des glaces au moyen de meules convenablement disposés .
On se rend compte immédiatement à l'examen de ce qui pré -cède que le nouvel appareil suivant l'invention est appelé à rendre les plus grands services pour toute espèce d'usinage et d'opérations industrielles particulières grâce à la simpli -cité avec laquelle il permet de réaliser des courbes ayant toute dimension d'axe imposée en agissant simplement sur deux éléments de réglage.