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Changement de vitesse continu
La présente invention est relative aux changements de vitesse continus du. type dans lequel le mouvement de l'arbre moteur est transmis, à l'arbre récepteur par l'intermédiaire de roues satelli- tes actionnées.par des transmissions à manivelle dont on peut mo- difier ou régler la course d'une manière continue, ce qui modifie en conséquence également le rapport des vitesses des deux arbres.
Dans les changements de vitesse connus de ce type, le réglage des transmissions à manivelle guidées par un plateau annulaire s'effec- tue à l'aide d'une commande à coulisse qui est relativement encom- . brante et assez compliquée, tant au point de vue de la fabrication qu'au point de vue notamment du déplacement ou du réglage du cou- lisseau pendant le fonctionnement.
L'objet de la présente invention consiste en un changement de vitesse de ce type, dans lequel on obtient la manoeuvre du changement. continu de la vitesse par des moyens ou organes sensi-
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blement plus simples, peu encombrants et faciles à commander d'un point quelconque, et cela essentiellement par le fait que le dis- que annulaire recevant les transmissions à manivelle pivote sur un plateau de commande excentrique qui, à son tour, est monté fou sur un arbre creux excentrique, tournant avec l'arbre moteur, et dont on peut modifier suivant les besoins l'excentricité par rap- port à cet arbre creux, ce qui modifie en conséquence et d'une manière impérative le rapport des vitesses de l'arbre moteur et de l'arbre récepteur.
Si on donne la même valeur à l'excentricité de l'arbre creux et à celle du plateau de commande, on peut, en faisant tourner le plateau de commande autour de l'arbre creux, faire varier entre une valeur nulle et une valeur double de l'ex- centricité simple, l'excentricité totale définissant la valeur de la raison de la transmission. Inversement, par modification de l'excentricité des deux organes, on peut obtenir une valeur quel- conque pour l'excentricité totale, la valeur la plus faible pou- vant être fixée de telle sorte qu'elle limite suivant les besoins l'amplitude de réglage de la vitesse dans un sens et dans l'autre.
Pour faire tourner le plateau excentrique sur l'arbre creux, on utilise une transmission constituée de préférence par des pi- gnons droits et par une transmission à vis sans fin, l'ensemble de cette transmission étant solidaire de l'arbre creux excentrique et tournant par conséquent constamment avec cet arbre en entraînant le plateau de commande monté fou sur l'arbre creux. Pour la liaison sans jeu de la transmission de réglage avec le plateau de comman- de, on utilise avec avantage un coulisseau en croix permettant un déplacement radial des organes d'entraînement suivant deux di- rections perpendiculaires entre elles.
A l'arrêt, la transmission de réglage même peut être action- née directement à la main au moyen d'organes connus quelconques, par exemple au moyen d'une manivelle ou d'un levier de réglage.
Mais pour pouvoir obtenir un réglage également à tout instant du- rant le fonctionnement, et le cas échéant à partir d'un point aussi
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éloigné que l'on.veut, on dispose sur l'arbre moteur un manchon fileté pouvant être déplacé axialement, dans les filets duquel entre en prise une roue dentée ou un secteur denté dont les filets ont même pente et qui est monté sur un arbre à partir duquel on entraîne la vis sans fin de réglage par l'intermédiaire de pignons droits ou d'organes analogues.
Comme cet engrenage de commande tourne, en même temps que la transmission réglable, avec l'arbre d'entraînement, on obtient, en maintenant le manchon fileté dans une position déterminée, ou encore en le déplaçant axialement dans une mesure indépendante de la pente du filetage, une rotation de la roue dentée de commande, ce mouvement de rotation ayant pour effet de modifier, par l'intermédiaire de la transmission réglable, l'excentricité du plateau de commande.
On peut assurer cette ma- noeuvre d'une façon avantageuse par exemple en réalisant une liai- son rigide entre le manchon fileté, et un plateau de frein, ou en reliant ce manchon par déplacement à un plateau de frein qu'on fait entrer en prise avec des surfaces de freinage en vue d'assu- rer la manoeuvre du changement de vitesse, ce qui arrête ce pla- teau de frein par rapport à.l'arbre moteur. Si on exécute en même temps le manchon.fileté, avec deux filets de pente contraire qui se rencontrent dans le milieu du manchon, on peut renverser le sens de rotation de la transmission-réglable par un déplacement suivi d'un freinage dans un sens ou dans l'autre, sans qu'il soit nécessaire de modifier le sens de rotation.de l'arbre moteur.
Le manchon fileté avec le plateau de frein se manoeuvre avec avantage à l'aide d'un levier en forme de fourche ou d'une barre de déplacement ou d'un organe analogue pouvant être actionné- soit à la main., soit par transmission à distance, et de préférence par un moyen électromagnétique. Il devient possible, de ce fait, de commander le changement de vitesse d'un point quelconque. Si le changement de vitesse sert par exemple à la transmission de la puissance d'entraînement à une machine-outil, l'ouvrier peut ré- gler à volonté depuis l'emplacement de l'usinage, la vitesse de
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l'arbre porte-pièce ou des outils sans avoir à se préoccuper de la commande même.
Il lui suffit d'observer à cet effet la vitesse, à l'aide d'un indicateur de vitesse, par exemple d'un tachymètre, et d'enclencher par exemple un électro-aimant de commande au moyen d'un dispositif de manoeuvre quelconque jusqu'à ce que le tachymètre indique la nouvelle vitesse désirée.
On peut obtenir une autre amélioration, notamment au point de vue du réglage de l'excentricité du plateau de commande dans un sens quelconque durant le fonctionnement, en faisant coopérer la roue dentée de commande non pas avec un manchon fileté, mais avec des plateaux ou disques plans, mobiles perpendiculaires à son axe, les faces de ces plateaux qui sont orientées vers la roue dentée étant munies de filets ou rainures en spirale. Ces plateaux de commande sont disposés de façon à ne pas participer au mouvement de rotation de l'arbre pendant le changement de la vitesse, et par conséquent de façon à être immobiles également par rapport à la transmission de renversement tournant avec cet arbre, et à provoquer par ce moyen une rotation de la roue dentée de commande qui entre en prise avec les spirales de denture de l'un ou l'autre des plateaux de commande.
Le dispositif peut en même temps être établi soit de façon que les plateaux de commande tournent avec l'arbre moteur pendant le fonctionnement normal, mais qu'ils soient freinés pour la manoeuvre du changement de vitesse, soit de façon que les plateaux de commande soient cons- tamment empêchés de tourner et ne puissent être déplacés pour la manoeuvre que suivant l'axe et d'une quantité telle que l'un des deux plateaux entre en prise avec la roue dentée de commande.
Dans les deux cas, on dispose avec avantage les plateaux de com- mande sur un manchon glissant axialement sur l'arbre moteur et pouvant tourner par rapport à cet arbre, ce manchon pouvant être actionné dans un sens ou dans l'autre, de telle sorte que l'un des plateaux de commande entre en prise avec la roue dentée, de commande.
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Par ce moyen, on obtient d'une façon simple que le réglage de l'excentricité du plateau de commande s'effectue dans un sens ou dans l'autre et que de ce fait la vitesse de rotation de l'ar- bre récepteur soit augmentée ou diminuée.
Le changement de vitesse conforme à la présente invention peut également être exécuté, d'une façon simple,de telle sorte ,que sa manoeuvre s'effectue automatiquement en fonction de la vitesse de coupe à l'endroit de l'usinage. On sait qu'on obtient les résultats les plus favorables, par exemple quand on usine des pièces comportant un diamètre d'usinage variable, lorsque la vitesse de coupe est maintenue aussi constante que possible, même quand le diamètre varie et par conséquent quand la vitesse péri- phérique de la pièce à usiner varie à l'endroit de l'usinage.
On obtient ces résultats, conformément à la présente invention, en influençant la commande électromagnétique, par un appareil de me- sure de la vitesse de coupe, dans un sens tel que dans le cas où la vitesse de coupe devient supérieure ou inférieure à la valeur désirée, il se produit automatiquement une manoeuvre du changement de vitesse au moyen de laquelle on modifie en conséquence la vi- tesse de l'arbre récepteur.
A cet effet, on monte l'appareil de mesure de la vitesse, exécuté sous la.forme d'un appareil à aiguille d'un type connu, dans les circuits d'alimentation.des électros de commande,de telle sorte que dans les deux positions d'extrémité de l'aiguille qui délimitent le jeu de variation permis pour la vitesse de coupe, le circuit soit fermé pour l'un ou l'autre des deux électros de commande et que de ce fait le manchon de commande soit déplacé dans le sens d'une augmentation ou d'une diminution de la vitesse de rotation-de l'arbre porte-pièce ou broche de la machine-outil.
Sur les dessina joints sont représentés d'une façon schémati- que différents exemples d'exécution de changements de vitesse con- formes à la présente invention.
La fig.l est une vue d'ensemble faisant ressortir l'assemblage
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du changement de vitesse avec un moteur électrique, les détails, superflus n'ayant pas été représentés.
La fig. 2 est une coupe suivant l'axe d'une transmission de commande.
La fig. 3 est une vue en bout du dispositif de la fig.2 vu par la droite.
La fig. 4 est une vue en élévation du dispositif de commande dans la direction des flèches A-A de la fig.2.
La fig.5 représente le coulisseau en croix vu en perspective.
La fig. 6 est une coupe suivant l'axe d'une autre forme d'exé- cution du changement de vitesse et du système à satellites assem- blé avec ce changement de vitesse.
La fig.7 est une coupe suivant la ligne B-B de la fig.6.
La fig.8 est une coupe suivant la ligne C-C de la fig.6.
La fig. 9 est une coupe partielle d'une forme d'exécution encore différente d'un changement de vitesse muni d'un manchon de réglage ne pouvant pas tourner.
La fig.10 est une coupe suivant la ligne D-D de la fig.9.
La fig.ll est un schéma de montage pour un dispositif dans lequel le changement de vitesse est commandé en fonction de la vitesse de coupe à l'endroit de l'usinage.
Dans l'exemple d'exécution conforme aux figs.l à 5 1 désigne par exemple un moteur électrique, de l'arbre 2 duquel la puissance doit être transmise à l'arbre récepteur 3. Pour permettre une va- riation continue du rapport des vitesses des deux arbres, on insè- re entre les deux arbres une transmission 4 à roues satellites, entraînée d'une manière connue par des commandes à manivelle non représentées (voir toutefois à ce sujet la représentation des com- mandes à manivelle de la fig.6), à course réglable pour les mani- velles qui sont guidées dans une rainure 5 d'un plateau annulaire 6.
Pour modifier la course des transmissions à manivelle et par conséquent le rapport des vitesses, on utilise d'après la présente invention le dispositif suivant.
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Le plateau annulaire 6 pivote séparément, et de préférence par un roulement 7 à billes ou à aiguilles, sur un plateau excen- triqua 8 qui pivote à son tour sur un arbre creux excentrique 9 solidaire de l'arbre moteur 2. On peut donner à l'excentricité de l'arbre creux et à celle du.plateau excentrique la même valeur, de telle sorte que l'excentricité résultante, qui fixe la valeur du. rapport des vitesses, puisse varier entre une valeur nulle et le double de l'excentricité de l'un des deux éléments. Mais il. est également possible de donner à l'excentricité de chacun de ces éléments des valeurs différentes qui sont entre elles dans un rap- port déterminé, et dans ce cas on obtient pour la vitesse maximum et la vitesse minimum de rotation une limite prescrite à l'avance.
La rotation du plateau de commande 8 sur l'arbre creux 9 s'ob- tient au moyen d'une transmission de réglage constituée essentiel- lement. par une roue hélicoïdale 10 pouvant tourner sur un collet centré. 15 de l'arbre creux, et par une vis sans fin 11 qui pivote dans un plateau 12. solidaire de l'arbre creux ou venu d'une seule pièce avec cet arbre, cette vis sans fin pouvant être entraînée par l'intermédiaire des pignons droits 13 et 14.
Quand, on fait tourner la roue hélicoïdale 10 par rapport à l'arbre creux 9, on entraine 1a plateau de commande S par un anneau 16 comportant deux paires de fentes ou de rainures 17 et 18 traversant l'anneau de part en part et perpendiculaires les unes aux autres et dans cha- cune desquelles s'engagent des prisonniers 19 et 20 solidaires les uns de la roue hélicoïdale et les autres du plateau de commande.
Sur l'arbre 32 de la roue dentée 14 est clavetée une autre roue dentée ou un secteur denté 21 dont les dents entrent en prise avec les filets d'un manchon fileté 22 monté fou sur l'arbre mo- teur 2 et pouvant être déplacé axialement. Le manchon fileté porte un filetage à gauche et un filetage à droite 23 et 23a et est rendu solidaire, à l'une de ses extrémités, d'un plateau de frein 24 qui peut être appliqué, par un déplacement axial, contre l'une des deux
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surfaces de freinage 25 et 26 solidaires du bâti de la machine.
Pour le déplacement du manchon fileté avec le plateau de frein, on utilise, dans l'exemple d'exécution représenté, un levier en fourche 27 qui peut être déplacé dans un sens ou dans l'autre soit à la main, soit, selon la fig.l, par commande à distance au moyen de deux électro-aimants 28 et 29 ce qui fait entrer en prise avant le freinage l'un ou l'autre des deux filets suivant que le déplacement s'est fait vers la droite ou la gauche.
Les masses du plateau 12 du changement de vitesse et du pla- teau de commande 8 sont équilibrées chacune par des contrepoids 30 et 31, de sorte que les efforts de la force centrifuge sont rigoureusement compensés.
Dans le fonctionnement normal, tous les éléments ou organes du changement de vitesse tournent à une vitesse uniforme avec l'arbre moteur par suite de leur blocage interne. Lorsqu'il faut au contraire modifier le rapport des vitesses, on déplace le man- chon fileté dans un sens ou dans l'autre et on le freine. Par ce moyen, on fait tourner le secteur denté 21 qui est en prise avec ses filets et on déplace ainsi également la roue hélicoïdale 10 et avec cette dernière le plateau de commande 8. Cette manoeuvre de déplacement dure jusqu'à ce qu'on empêche le manchon fileté de suivre le mouvement de rotation. Quand on libère le manchon fileté, l'ensemble du changement de vitesse continue de tourner rigidement sans changement avec le nouveau rapport des vitesses.
Les figs.6 à 8 représentent un changement de vitesse compor- tant des plateaux de commande mobiles perpendiculairement à l'axe de la roue d'engrenage de commande. Pour faciliter la lecture du dessin, les pièces de cette figure qui ont systématiquement la même forme que dans le changement de vitesse des figs.l à 5 ont été dé- signées par les mêmes signes de référence que dans ces dernières figures.
1 désigne donc le moteur d'entraînement, 2 l'arbre moteur, 3 l'arbre récepteur et 4 la transmission à satellites insérée entre
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les deux arbres et entraînée par la transmission 35 à manivelles guidées dans la rainure 5 du plateau annulaire 6. Le plateau annulaire pivote au moyen du roulement à billes 7 sur le plateau de commande 8 qui pivote à son tour sur l'arbre creux 9 excentri- que par rapport à l'arbre 2 dont il est solidaire. L'ensemble du changement de vitesse est enfermé dans le carter 34.
Pour faire tourner le plateau de commande 8. sur l'arbre creux 9, on se sert d'une transmission de commande qui se compose de la roue hélicoïdale 10 montée sur le collet centré 15 de l'ar- bre creux, et comportant la vi sans fin. 11, et de la bague d'en- traînement 16 reliée de la manière ci-dessus décrite, par des rainures et des prisonniers, d'une part à la roue hélicoidale 10 et d'autre part au plateau de commande 8,. L'arbre 36 de la vis sans fin. 11 pivote sur le plateau 12 et porte la roue dentée 13 qui coopère avec la roue dentée, 14. sur l'arbre 32 de laquelle est montée la roue d'engrenage de commande 21.
De part et d'autre de la roue 21, on prévoit des disques plats 37 et 38, munis de rainures hélicoïdales 40 et montés sur un manchon de eommande 39 qui est à son tour monté fou sur l'ar- bre 2 et de façon à pouvoir se déplacer axialement sur cet arbre.
Les plateaux à rainures 37 et 38 sont.maintenus par un manchon d'écartement 41 à une distance telle l'un de l'autre qu'il n'y ait jamais qu'un seul des deux plateaux qui soit en prise avec la roue 21.
Dans l'exemple des figs.6 à 8, le manchon 39 porte à l'une de ses extrémités des plate-aux de frein. 42 et 43 dont l'un ou l'autre également vient en prise, suivant la position du manchon, avec un anneau de frein.45 à deux faces disposé sur la carcasse 44 du moteur. En bloquant au moyen du frein le manchon de comman- de et les disques à rainures reliés à ce manchon, on communique à la roue dentée de commande qui tourne avec le changement de vi- tesse autour de l'axe de l'arbre moteur un mouvement de rotation qui a pour effet de déterminer, par l'intermédiaire de la trans-
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mission de réglage, une modification de l'excentricité et par conséquent du rapport ou de la raison de la transmission.
Pour le déplacement du manchon de commande 39, on utilise le levier 46 semblable à un étrier, qui est articulé dans le plan médian de l'axe et par les deux côtés sur le manchon et qui peut être actionné de l'extérieur dans les deux sens par exemple au moyen d'an tringlage 47, d'une tige 48 et d'un volant 49, ou d'une commande mécanique ou électrique quelconque.
Les figs.9 et 10 représentent une disposition analogue.
Dans cet exemple, les plateaux de commande 37 et 38 comportant le manchon de commande 39 sont reliés par des vis 50 à un plateau 51 qui est articulé à son tour sur deux bielles latérales 52 Ces bielles sortent à l'extérieur à travers le flasque-palier 53 de la carcasse du moteur et sont fixées sur un levier 54 en forme de fourche qu'on peut faire pivoter autour des articulations 55 de telle sorte que le manchon 39 soit déplacé dans un sens ou dans l'autre suivant l'axe d'une quantité telle que l'un des deux disques ou plateaux de commande entre en prise avec la roue 21.
Comme le manchon et les plateaux de commande ne peuvent tourner dans ce cas avec l'arbre, à l'entrée en prise la roue 21 est entraînée dans un mouvement de rotation par le guidage des rainu- res en spirale du plateau de commande, ce qui actionne la trans- mission de réglage.
La fig.ll est un exemple d'un dispositif dans lequel la ma- noeuvre du changement de vitesse s'effectue automatiquement en fonction de la vitesse de coupe de la machine-outil entraînée.
56 désigne l'arbre moteur, donc de préférence l'arbre du mo- teur du changement de vitesse. Sur cet arbre est monté le manchon de commande 57 qui peut se déplacer axialement et par le déplace- ment duquel on modifie de la manière ci-dessus décrite la vitesse de rotation de l'arbre récepteur. Le déplacement du manchon de commande s'effectue au moyen du levier 58 qui est actionné dans un sens ou dans l'autre par les électro-aimants 59 et 60 suivant
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que c'est l'un ou l'autre de ces électros qui est alimenté. Les électros sont alimentés par les conducteurs 61 et 62 qui sont branchés chacun à l'un des contacts 63 et 64.
Ces derniers sont montés d'une manière isolée dans le boîtier de l'appareil 65.de mesure de la vitesse, et cela de telle sorte que son aiguille 66 .ferme, dans ses positions d'extrémité, l'un ou l'autre des con- tacts et le branche par ce moyen au pôle positif d'une source de courant 68 par le conducteur 67 qui part de son axe de rota- tion. Le pôle négatif de la source de courant est mis à la masse d'une manière connue, de même qu'un pôle de chacun des deux élec- tros.
La position.moyenne de l'aiguille 66 correspond à la vitesse de coupe désirée. Si cette vitesse se modifie, l'aiguille dévie dans un sens ou dans l'autre et ferme ainsi le circuit de celui des électros au moyen duquel le manchon de commande est déplacé dans le sens qui rétablit, par variation de la vitesse de l'arbre récepteur du changement de vitesse, la vitesse initiale de coupe à l'emplacement de l'usinage. Aussitôt qu'il se produit dans ce sens une variation inverse de la vitesse de coupe, l'aiguille 11 revient également de sa position extrême, de telle sorte que le changement de vitesse continue de tourner avec le rapport des vitesses nouvellement réglé., Lorsque les diamètres d'usinage va- rient fortement,
l'aiguille exécute donc des mouvements pendulai- res dans un sens et dans l'autre entre la position moyenne et les positions d'extrémité et maintient ainsi la vitesse de coupe cons- tante entre les limites définies de cette fagon.
L'exécution, des contacts 63 et 64 peut être quelconque par elle-même. Ces contacts peuvent être exécutés sous la forme de contacts élastiques ordinaires ou de contacts doubles. Il est particulièrement avantageux de disposer sur l'aiguille même un interrupteur basculant à mercure, au moyen duquel on ferme l'un ou l'autre des circuits d'électro-aimants quand l'aiguille dévie.