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SYSTEME D*AVANCE UNIFORME POUR CHARIOT DE MACHINE- OUTIL.
Cette invention a pour but de maintenir automati- quement -uniformité de la vitesse de déplacement d'un chariot perte-pièces ou porte-outils à commande hydraulique sous l'influence de travaux présentant des résistances variables oudifférentes.
Les systèmes de propulsion hydraulique sont, géné- ralement parlant, de deux types distinctes l'un, qui est maintenant d'un usage générale cherchant à déterminer la. ' vitesse de l'avance en entreprenant de commander d'abord l'arrivée de ce qu'on pourrait appeler l'huile propulsive
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et l'autre type fonctionnant en premier lieu' de manière à supposer à l'avance en diminuant l'amenée d'huile à une quantité volumétrique uniforme au moyen d'un échappement mesuré.
La présente invention offre un système susceptible d'être facilement combiné aux appareils et aux systèmes de ce dernier type et susceptible d'effectuer un perfection-, nement des procédés antérieurs. La façon dont il peut être @ ainsi combiné ou autrement adapté ressortira suffisamment: pour les gens du métier de l'exposé de l'invention au mo- yen de simples schémas plutôt que de dessins détaillés: des machines en question.
La fig.1 est un schéma représentant un système dans lequel un outil est déplacé afin de contribuer à l'avance de la pièce.
La fig.2 est un schéma représentant des conditions inverses ou la relation de l'outil à la pièce est telle qu'elle.tend à s'opposer à l'avance.
La fig.3 est un schéma montrant un type de dispo- sitif de commande tel qu' on peut en utiliser à titre de combinaison dérivée du système.
La fig.4 est une coupe d'une forme de réalisation modifiée de dispositif de commande.
La fig.5 est une vue schématique d'un circuit hydraulique modifié.
Suivant le genre de machine-outil en question, -l'outil ou la pièce peuvent être déplacés à la vitesse d'avance et l'un ou l'autre peuvent être entraînés simul- tanément à une vitesse indépendante, Une fraiseuse est un bon exemple d'une telle machine-outil et par suite, on en a employé une comme exemple de l'application de l'invention.
De même, un piston se déplaçant dans un cylindre est un
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type élémentaire de moteur hydraulique et, par suite, on a employé ce dispositif dans les schémas annexés. Il est évi- dent que le piston ou le cylindre peuvent constituer l'élé- ment mobile, et, du fait qu'ils sont reliés mécaniquement au chariot porte-outils ou porte-pièces, ils peuvent être regardés comme en faisant partie. Par conséquent, ces ter- mes sont employés ici de même que le mot huile, à titre de t'ermes commodesplutôt que limitatifs.
Sur les schémas, M désigne une pompe d'échappement volumétrique qui reçoit ou retire l'huile de la conduite de sortie 0 et la refoule dans la conduite d'entrée I.
Cette pompe est construite de manière ou bien elle est en- trafnée de manière à faire passer l'huile en quantité volu- métrique uniforme. Généralement la machine-outil exigera différents réglages pour le travail de différentes sortes de pièces ou de matières, etc.. de sorte qu'il faut que , 1'opérateur ait à sa disposition, à son gré, un choix de vitesses d'avance. En conséquence, la pompe ou sa'vitesse d'entraînement est susceptible de réglage pour fournir au choix une série ou des gammes de vitesses prédéterminées, chacune étant volumétriquement uniforme.
Bien qu'on puisse changer les directions du courant, en inversant le sens du débit de lapompe, il est généralement pluscommode d'obtenir ce résultat à l'aide d'un distribu- teur approprié désigné par 2[ qu'on peut actionner de manière à mettre en communication le conduit de sortie avec l'une ou l'autre extrémité du cylindre(:,, par les conduites r ou 1.; il en est de même pour le conduit d'entrée I.
Pour renforcer l'action de la pompe réglable M (qui a-une puissance maximum relativement grande) il est prévu une pompe auxiliaire à haute pressionB, qui de pré- férenee, n'est 'pas réglable et qui tourne continuellement
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à une vitesse constante et ne fournit qu'un petit excès d'huile. Son but est d'augmenter la pression et la quanti- té d'huile produisant l'avance qui est dérivée du conduit I et de rendre disponible (quand on le désire) une pression maximum prédéterminée, représentant la puissance du travail' maximum de la machine.
Pour empêcher la machine de dépasser ce maximum,il est prévu un conduit de dérivation S qui abou- tit à un réservoir R par l'intermédiaire d'un système de décompression convenable, réservoir où la pompe auxiliaire s'alimente. (le système, dans sa forme la plus simple, peut -être une soupape de décompression commandée par un ressort dont la tension est susceptible de réglage.
La fraise est désignée par T,la pièce à travail- ler par W, les chariots porte-outils et porte-pièces par K' et K respectivement, tandis que la liaison mécanique entre le piston P et l'un de ces chariots est représentée par une tige de piston P'.
Dans ce système, la vitesse de l'avance du piston est déterminée par la vitesse à laquelle l'huile est retirée de son coté avant, la pression étant maintenue sur son côté arrière, de manière à le faire avancer à la vitesse per- mise par l'enlèvement sus-mentionné de l'huile. L'huile est retirée par une pompe de nature volumétrique qui est en- traînée à vitesse uniforme. Cette pompe retirera par suite l'huile à une vitesse volumétrique uniforme, cette vitesse pouvant être choisie au moyen dit réglage donné à la pompe.
Si le déplacement du piston doit s'effectuer à une vitesse uniforme sans accroissement ni diminution et que le dispositif volumétrique ne peut que retirer l'huile à une vitesse volumétrique uniforme, il est évident que la propriété du piston d'avancer à,une vitesse uniforme suppose qu'il ne se produit pas de variation volumétrique
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dans l'huile elle-même.
Mais l'huile présente une compressi- bilité appréciable et, par suite elle est sujette à des variations si elle est soumise à des variations de pres- sion, de sorte que, si son volume varie sous l'effet de ces variations de pression, la vitesse d'avance du piston sera sujette àdes variations correspondantes en dépit de la propriété que présente le dispositif compteur de produire le passage de l'huile à une vitesse volumétrique constante.
En conséquence, il est bon que la pression composée de l'autre côté du piston (la pression qui le pousse en avant) reste constante. La pression composée est constituée par la pression hydraulique plus ou moins (selon le cas) la pression mécanique transmise à la tige du piston. Cette pression mécanique s'ajoutera lorsque la fraise tente de faire avancer la table et elle se retranchera quand elle s'oppose à l'avance de la tablée .Elle peut aussi varier additivement et soustractivement selon que, respectivement la fraise tourne .en avançant ou, ce qui est plus habituel, tourne en reculant,
L'huile servant à faire avancer le piston est empruntée à deux sources;
en premier lieu, la plus grande partie fournie par le dispositif volumétrique et en second lieu, les petites quantités fournies sous pression élevée par la pompe auxiliaire à faible débit. La pression régnant dans la. conduite provoquant l'avance est déterminée par un troisième dispositif du genre d'une soupape d'échappement ou de décompression. On peut modifier ou régler la pression de l'huile employée pour faire avancer le piston, en modi- @ fiant le réglage de ce troisième dispositif. En augmentant ou en diminuant le passage d'échappement offert à l'huile dans le troisième dispositif, on peut augmenter, diminuer ou maintenir constante la pression suivant la nature du réglage.
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La fig,3 représente une forme de réalisation de ce dispositif, une conduite 2 reçoit de l'huile de la con- duite d'entrée à haute pression et l'amène à l'ouverture
3 débouchant dansla chambre de soupape qui présente une ouverture de sortie µ d'où une conduite 6 se rend au ré- servoir.
On peut interrompre le courant au le régler à toute valeur voulue à l'aide d'un organe d'obturation appropriée qui passe sur l'ouverture 1 et qui a une forme telle qu'il occupe au début une position de fermeture complète et qu'il couvre graduellement le passage vers l'ouverture de toute quantité voulue par unité de longueur du déplacement . Ceci est représenté sur le schéma au moyen d'une extrémité conique.
Il est maintenant évident que la pression régnant dansla conduite d'entrée correspond à la position de l' é- lément obturateur F en vertu de la vitesse à laquelle il laisse s'échapper 1'excès d'huile. Comme il est déplacé d'un coté et de l'autre, la pression dans la conduite d'entrée 1, peut prendre différentes valeurs.
Une conception caractéristique de l'invention ré- side en ce que ces valeurs seront essentiellement variables.
Cette variation est en premier lieu une fonction d'une autre variable, à savoir la force exercée sur le piston sousl'effet du travail de la fraise. Cette force sera positive ou négative selon le sens de coupe de la fraise sur la pièce à travailler et elle variera en intensité, d'une manière correspondante aux variations de résistance offerte par la pièce à l'outil au cours de son avance. En d'autres termes, le but est de faire correspondre à chaque variation de la force mécanique exercée sur le piston une variation immédiate de la pression de l'huile faisant avancer le piston, la somme algébrique des deux étant
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maintenue trèssensiblement constante.
Pour obtenir ce résultat automatiquement, on pro- f it e de cette particularité que le piston lui-même, en comprimant l'huile dans la partie avant du cylindre, donne naissance à une contre-pression égale à chaque instant à la somme algébrique de l'avance mécanique et de l'avance hydraulique. Les choses sont arrangées de telle sorte que cette contre-pression devienne à son tour un agent déter- minant la position de l'élément d'obturation 7 et coopérant
J avec d'autres moyens (l'un d'eux est ici représenté par un ressort) pour l'actionner activement d'un côte ou de l'au- tre aussi souvent et autant de foisqu'il peut être néces- saire pour suivre les fluctuations de la. force mécanique ou de ses valeurs de réglage.
Un dispositif trèssimple (au point de vue construction) permet de réaliser cette fonction.
L'élément d'obturateur F est disposé dansune chambre adjacente 8 qui communique librement avec la conduite de contre-pression 0 par la conduite 7. Dans cette chambre se trouve un piston monté sur l'extrémité de l'é- lément d'obturation. Un ressort 9 pousse l'élément d'obtura- tion dans un sens convenable pour restreindre l'échappement de l'huile de la conduite d'entrée1. L'huile de contre- pression provenant de la conduite agit dans le sens opposé.
Gomme l'obturateur ou soupape représenté ici n'est pas du type équilibré par rapport à celles de ses parties par la- quelle s'effectue l'échappement de l'huile, la pression variable régnant dansla conduite d'entrée 1 sert aussi à pousser l'élément d'obturation F dans le sens opposé. Par suite, dans cette forme de réalisation particulière, l'obtu- rateur ou soupape est soumis à une pression hydraulique combinée, l'effet total étant à son tour influencé par le
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rapport de la section circulaire de la tige à la surface annulaire offerte à la contre-pression dans la plus grande chambre.
Ce rapport, qui est ici 1/1,25,peut être choisi suivant les conditions requises telles que, par exemple, le degré de sensibilité,etc.,
La fig,4 représenté les dispositifs de commande d'une forme de réalisation en variante,-dispositifs comprenant une enveloppe 20 limitant une chambre de soupape désignée dans son ensemble par 21.
Cette chambre présente un orifice d'entrée 22 susceptible d'être mis en communica- tion avec la conduite de contre-pression 0 par la conduite 7 et les orifices ¯±± et 24 susceptibles d'être mis en com- munication respectivement avec la conduite d'entrée à haute pression 1. par la conduite 1 et avec le réservoir par la conduite de sortie.2,-
La caractéristique de cette construction est qu'el- le constitue une soupape du type équilibré par rapport à sa partie par laquelle s'effectue l'échappement de l'huile, de sorte que sa commande entière est effectuée par des variations momentanées dans la contre-pression tendant à être produites dans la conduite de retour 0 du fait des résistances variables offertes par la pièce à l'outil autour de son avance.
Cette pression agit contre la tête de piston 25 montée sur la tige de soupape 26 qui présente la partie 27 formant obturateur pour régler le flux de décompression par l'orifice 24. En vue de-s'opposer au mouvement de la soupape et de la ramener en position en empêchant le passage d'un courant de décompression dans les conditions normales, l'en- veloppe 20 est munie d'une chambre auxiliaire 28 contenant le ressort 29 agissant sur la tête 30 de la tige de la sou- pape la pression du ressort pouvant être réglée à l'aide d'une vis plongeuse 31. Ceci permet de régler la soupape
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afin de maintenir la contre-pression désirée.
La fig.5 représente schématiquement sensiblement le même circuit que la fig.l sauf que la conduite de contre- pression 0 est reliée par le branchement 7' avec l'orifi- ce 22 du système de soupape qu'on vient de décrire et qu'une soupape d'étranglement M' remplace la pompe 12 . Le retour dans ce cas s'effectue., directement de.! au réservoir R et la pression active ou pression avant est fournie entièrement par la pompe B . Le fonctionnement du mécanis- me et de la commande automatiquede la décompression de la pression avant dans la conduite I, sous l'action de la contre-pression s'exerçant sur le piston 35. est identique au fonctionnement des circuits précédemment, décrits,
De même que la soupape de réglage réglera automa- tiquement le système pour des réglages radicalement dif- férents, de même,cette soupape répondra continuellement à toutes les irrégularités susceptibles de se produire dans les forces mécaniques engendrées par l'action de la fraise sur la pièce au coursdu travail.Le système a ainsi l'avantage de réduire au minimum la tendance de la table à tressauter par suite de variations dans la pression de coupe, de réduire la pression maximum qui peut être obtenue dans le circuit dans des conditions de coupe diffé- rentes et de réduire la puissance requise dans le circuit dans tout les cas .
Bien que la présente .invention ait/été décrite en premier lieu en partant du point de vue de maintenir la même contre-pression dans toutes les conditions d'uti- lisation, il est évident pour l'homme du métier, d'après ce qu'on vient de décrire; qu'on peut satisfaire un grand nombre de desiderata en proportionnant convenablement les
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surfaces actives de l'élément d'obturation $, et de son piston et en choisissant convenablement le type de son ressort antagoniste. C'est ainsi que la contre-pression , au lieu d'être maintenue constante, peut êtreamenée à avoir une certaine relation désirable par rapport à la pression de l'huile introduite suivant les conditions dans lesquelles la machine est utilisée.
De même, bien qu'on ait indiqué une soupape de.décompression à réglage constant comme étant un élément indépendant, pour facili- ter la compréhension des caractéristiques principales de l'invention, il est évident qu'en donnant à la soupape de réglage une forme convenable, elle peut en plus, remplir cettefonction.