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Mécanisme de commande des mouvements alternatifs d'un organe, notamment du marbre dans les machines typographiques.
L'invention se rapporte aux organes animés de mouvements alternatifs rectilignes et vise plus parti- culièrement des mécanismes destinés à des presses typo- graphiques du type à marbre plan avec cylindre d'impres- sion.
D'une manière générale, l'invention a trait à un mécanisme de commande perfectionné faisant accom-
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plir à un marbre ou à un chariot similaire un cycle de mouvement alternatif complet, dont une course détermi- née s'effectue, en majeure partie, à vitesse pratique- ment constante, dans un seul sens.
Les différents modes de réalisation de l'in- vention ont la particularité d'assurer les déplace- ments alternatifs du marbre de l'espèce envisagée au moyen d'engrenages constamment en prise et consti- tuant, par suite, une commande impérative continue du marbre par une source de puissance appropriée. Cette disposition permet de supprimer les cames, volets basculants, loquets , verrous et tous dispositifs in- verseurs agissant par intermittence, la construction du mécanisme de l'invention nécessitant exclus!'-' vement des pièces qui peuvent être fabriquées facile- ment à bon marché sur des machines-outils normalisées.
Conformément à la caractéristique générale décrite dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le 22 Avril 1939 pour un mécanisme de com- mande du même type, on utilise, dans les modes de réali- sation de la présente invention , un train d'engrenages planétaires dont un satellite porte un tourillon excen- trique de commande, astreint à parcourir une courbe fermée du type cycloïdal que l'on modifie en faisant osciller la roue planétaire du système, de sorte que le tourillon de commande transmet au marbre de la machine un mouvement de vitesse plus sensiblement constante pendant une période prolongée.
L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme qui assure au marbre une course d'impres- sion à vitesse sensiblement uniforme en grande partie, toute la course de retour s'effectuant plus rapidement que la course d'impression et à vitesse variable,
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L'invention se rapporte également à un nou- veau mécanisme modificateur destiné à faire osciller la roue planétaire centrale ou extérieure du système.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réali- sée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de celle-ci.
La fig, 1 est une coupe verticale transver- sale d'une presse typographique à marbre plan.
La fig, 2 est une élévation de côté partielle du mécanisme faisant osciller la roue planétaire.
Les fige 3 et 4 sont des coupes verticales partielles suivant les lignes longitudinales 3-3 et 4-4 de la fig, 1.
La fig. 5 est une coupe verticale partielle de l'organe d'attache réglable supportant l'extrémité de la crémaillère fixe, cette coupe montrant une partie du mécanisme de commande du marbre.
La fig. 6 est un schéma des organes destinés à faire osciller la roue planétaire dans les deux modes de réalisation .
La fig. 7 est une coupe verticale transversale semblable à celle de la fig. 1, mais représente un se- coud mode de réalisation de l'invention ,
Les fig. 8 et 9 sont des coupes longitudina- les partielles suivant les lignes 8-8 et 9-9 de la fige 7 .
La fig, 10 est un schéma du mouvement et des positions relatives des principaux organes du système planétaire utilisé dans le mode de réalisation des fig. de 1 à 5.
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La fige 11 est un schéma analogue au précédent, mais se rapportant au mécanisme des fig. de 7 à 9.
La fig, 12 est une représentanion graphique des rapports de vitesses pendant le cycle complet de mouvement des tourillons excentriques de commande dans les deux modes de réalisation .
Dans ce qui suit, on décrira le mécanisme de la presse et les mouvements du marbre en se basant sur la théorie et les justifications mathématiques nécessaires..
Lesfig. de 1 à 5 représentent l'application d'un mode de réalisation de l'invention à une presse typographique à marbre plan et cylindre d'impression, de la catégorie à.deux tours, dans laquelle le cylindre d'impression 11 fait deux tours pendant que le marbre 12 exécute un cycle d'oscillation complet. Le marbre 12 repose sur les galets de roulement 13, de construction courante, que supportent certaines parties du bâti de presse 15. Les rouleaux centraux 13 roulent sur une glissière 14 servant encore à guider le marbre dans ses déplacements alternatifs . La glissière présente, à cet effet , des bords inférieurs chanfreinés, en contact avec un côté de la crémaillère 16 du marbre et avec la clavette
17, cette dernière étant supportée par le bras 18 soli- daire au marbre 12.
Le cylindre d'impression 11 est monté sur un arbre coaxial 20 susceptible de tourner dans des pro- longements verticaux ou montants 21 du bâti de presse 15.
L'arbre 20 porte , au bout du cylindre, la roue dentée de transmission 22 , Cette roue 22 engrène avec la couronne d'engrenages 23 de la roue motrice principale 24 dont le voile 25 se développe autour d'un moyeu tubulaire allongé
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26 tournant dans le palier 27 du bâti, à portées anti-friction 29. Un e source de force motrice appro- priée actionne la roue motrice principale 24 qui met en mouvement à la fois le cylindre d'impression et le marbre ,
On va décrire les organes de transmission qui produisent les déplacements alternatifs du marbre en relation voulue avec la rotation du cylindre d'impres- sion.
Vers son extrémité intérieure par rapport au bâti, le moyeu tubulaire 26 de la roue motrice principale 24 est pourvu d'un plateau de manivelle 32 à contrepoids, claveté en 31. Un maneton 34 du plateau de manivelle sert ----d'axe de rotation fixe à une couronne dentée 36 qui tourne autour du maneton par l'intermédiaire d'organes de roulement anti-friction 37 . Des boulons ou moyens analogues 38 servent à fixer sur la couronne d'engrena- ge 36 une plaque 39 qui porte un tourillon excentrique de commande 40 du marbre, sur lequel il agit au moyen d'organes qui seront décrits plus loin. La roue 36 constitue un pignon satellite de système planétaire, engrenant avec la roue planétaire 4'9 clavetée à l'extré- mité de l'arbre oscillant 44 .
Cet arbre 44 passe dans la chambre axiale creuse du moyeu tubulaire 26 de la roue motrice principale 24, dont il est séparé par les coussinets de contact 45 entre les parties tournantes,
L'arbre oscillant 44 -,porte , à son extrémité extérieure par rapport à la machine, un bras de manivelle 48 à bout libre présentant une échancrure 49. Une roue d'engrenage 50 tourne autour d'un axe 51, solidaire du bâti et engrène avec la roue motrice dentée principale 24,
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Un bouton de manivelle 52, fixé à cette roue 50, sert d'axe de rotation à un coulisseau 53 susceptible de coulisser dans l'échancrure 49 du bras 48.
Il ressort de la disposition décrite que le tourillon excen@rique de commande 40 se meut sur une courbe épicycloîdale, modifiée par les oscillations que le pignon 50, en coopération avec la manivelle 52 et l'arbre oscillant 44 , impriment à la roue planétaire 42.
Le mouvement du tourillon excentrique 40 est transmis au marbre 12 par les organes ci-après décrits. Le tourillon excentrique 40 porte à rotation libre un coulisseau 55 mobile dans les -,glissières ver- ticales 56 du chariot 60 à coulissement horizontal . Le chariot effectue des mouvements de va-et-vient rectili- gnes le long de la barre supérieure 62 et de la barre inférieure 64 qui lui servent de guides , ces barres reposant à leurs extrémités sur deux supports solidaires du bâti de @resse 15 . Une console 65 faisant partie du chariot -60 dont elle constitue un développement la- téral, supporte rigidement l'axe 66 autour duauel tourne la roue balladeuse 67 à deux circonférences utiles.
Cette roue se compose d'une partie à grand diamètre 68 engre- nant avec la crémaillère du marbre 16 et d'une partie concentrique à plus petit diamètre 69 en prise avec la crémaillère 70 formée sur la barre de guidage 62. Il est évident que la barre 62 constitue une crémaillère fixe par rapport à la roue balladeuse composite 67 . Cette construction de la roue balladeuse en deux parties dif- férentes permet de diminuer les dimensions du plateau de manivelle 32 et des roues d'engrenages 24 et 22 . En
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effet, le chariot transmet ainsi au marbre un mouvement égal à environ 2 2/3 fois le sien propre.
On peut régler la position longitudinale de la barre 62 qui sert de crémaillère fixe en vue d'établir une relation fonctionnelle initiale entre les mouvements du marbre et du cylindre; une fois ce réglage effectué, il n'est plus nécessaire d'y rien changer.
La fig. 5 montre clairement ce dispositif de réglage; l'extrémité de la barre 62 s'engage dans un bossage tubulaire 72 solidaire du bâti 15 . Un couvercle 73 obture l'extrémité extérieure de ce bossage 72 auquel il est fixé par des boulons 74 . Un boulon d'ajustage
75 traverse l'ouverture 76 du couvercle et se visse, par sa tige filetée intérieure, dans le trou taraudé 77 à l'extrémité de la barre 62, On voit immédiatement qu'une rotation du boulon 75 peut modifier la position longitu- dinale de la barre 62 suivant les besoins corrélatifs du marbre et du cylindre d'impression.
La roue planétaire 42 et le pignon satelli- te 36 ont les mêmes dimensions ; la roue motrice 24 a trois fois plus de dents que la roue d'engrenage 50 et lors du montage initial de la transmission, l'axe du pignon 36 est exactement au-dessus de la roue planétaire 42, le tourillon de manivelle 40 étant dirigé vers le bas, alors que le bouton de manivelle 52 se trouve orienté à l'in- térieur, vers l'axe de l'arbre oscillant 44 .
En se reportant au schéma de la fig. 10, on voit que le.tourillon excentrique 40 décrit .une épicycloîde raccourcie, désignée par la référence A1. La figure représente également la roue planétaire 42 et le ,¯pignon satellite 36 dont le centre se déplace sur un
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cercle B1 quand le plateau de manivelle 32 fait rouler ce satellite autour de la roue planétaire. La référence désigne la longueur du bras de manivelle du touril- lon excentrique 40 , les autres dimensions et quantités pouvant se déterminer à l'aide des calculs analytiques qui accompagnent la description, donnée plus loin, des deux modes de réalisation de l'invention.
Le mode de réalisation des fig. 7, 8 et 9 diffère de celui que l'on vient de décrire , par la mise en oeuvre d'une couronne planétaire intérieure, dans laquelle roule le pignon satellite. Le mécanisme servant à faire osciller la couronne planétaire diffère du précédent qui comportait des engrenages extérieurs au bâti.
Toutefois, plusieurs organes sont iden- tiques à ceux du premier mode de réalisation, on les désigne par les mêmes chiffres de référence, suivis de l'indice " prime" . Ainsi le cylindre d'impression 11' coopère avec le marbre 12' pour constituer le couple d'impression. Le marbre roule sur des galets 13'; il est pourvu d'une crémaillère 16' et des clavettes 17' en contact de part et d'autre avec la glissière de guidage 14' solidaire du bâti de presse 15'.Des pro- longements 21' du bâti supportent l'arbre 20' du cy lindre d'impression. La roue 22 'de commande dy cylindre est ici disposée extérieurement au bâti et engrène avec la Grande roue motrice 24' calée au bout de l'arbre principal de commande 26' qui tourne dans des paliers
29' du bâti.
L'arbre de commande 26' porte, à son ex trémité intérieure, au moyen d'une clavette î' le plateau, de manivelle 32' dans lequel tourne un arbre mane-
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ton 34' . Ce maneton porte, d'une part, le tourillon excentrique de commande 40' et, d'autre part, constitue la fusée du pignon satellite 36' en prise avec la couronne dentée 42a que des boulons 42b fixent à la roue planétaire à roulement intérieur 42' .
D'autres boulons 43' assujettissent la roue planétaire 42' à un organe oscillant 44' dont une partie tubulaire 44a entoure l'arbre se* , muni à cet effet de coussinets antifriction 451". La partie cylindrique tubulaire 44a de l'organe oscillant 44' tourne dans un support de palier agrandi 27a du bâti 15' . L'arbre 26' porte soli- dairement dans une région intermédiaire , une roue den- tée 24a engrenant avec un pignon plus petit 50' calé sur un arbre 5I'. Oet arbre 51' tourne dans un pa- lier du support 27a et se prolonge , vers son extrémi- té intérieure, par un bouton de manivelle excentrique 52' qui porte à son tour un coulisseau 53' susceptible de coulisser dans l'échancrure 49' du bras 48' bifur- qué de l'arbre oscillant 44'.
Le mécanisme de transmission reliant le tourillon de manivelle 40' et le marbre est exactement le même que celui du premier mode de réalisation et ne nécessite donc aucune description. Des chiffres de référence identiques, mais suivis de l'indice " prime* en désignent tous les éléments.
Les roues d'engrenages 24a et 50' ont un rapport de 3 à 1 et la couronne planétaire intérieure 42' a un diamètre primitif égal au triple de celui du pignon satellite 36'. A l'origine, on monte les différen- tes parties de telle manière que, le pignon se trouvant
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verticalement au-dessus de l'arbre 26', le tourillon de manivelle 40' est orienté vers le haut et le bouton excentrique 52' est orienté vers l'axe de l'arbre 26', par rapport au centre du pignon 50'.
Le tourillon de manivelle 40' engendre alors une hypocycloïde raccourcie, que modifie évidem- ment l'engrenage compensateur 24a - 50'.
On va décrire maintenant, à l'aide d'expli- cations graphiques et mathématiques, le développement des mouvements partiels à vitesse constante du cycle périodique complet produit dans ces deux mécanismes de commandes de marbres typographiques.
La fig, 11 indique que l'équation géné- rale du mouvement, sans tenir compte du bouton de manivel- le e de l'engrenage compensateur, peut s'écrire :
S = GK sin @ - c sin (M ¯ 1) @ (1)
Dans cette équation ( 1) on a
S, le chemin parcouru par le chariot 60 ou 60'.
C, la longueur du plateau de manivelle à contrepoids 32 ou 32'.
CK, la distance d'axe en axe de la couron- ne planétaire 42' et du pignon satellite 36'.
M, le rapport d'engrenage de la roue planétaire 42 ou de la couronne planétaire 42' au pignon satellite 36 ou 36'.
@, l'angle de rotation des manivelles 32 ou 32' mesuré à partir de la verticale.
En substituant aux variables de l'équa- tion les valeurs correspondant aux proportions réelles choisies entre le bras de manivelle principal et la petite excentricité du tourillon de commande on a :
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EMI11.1
S = 100 Sin 8 - 16 2/3 Sin 2 Ù ( 2)
Autrement dit, l'excentricité du tourillon de manivelle 40 ou 40' est égale à 16 2/3 % de la lon- gueur du grand bras de manivelle à plateau 32 ou 32'.
On obtient l'équation de la vitesse en dérivant, par rapport au temps , l'équation du chemin
EMI11.2
parcouru --#------#-#----##-#---###'------- 4--Lì,--<--'--ù-----.---=-==-- ce qui donne : V '... C 100 cos e- 33 1/3 00a 2 W (3) où @ est la vitesse angulaire d @ du plateau dt de manivelle 32 ou 32 qui porte le pignon satellite.
Mais le mécanisme compensateur ou modifiaateur 24 , 50 ou 24a, 50' fait osciller la roue planétaire et modifie, par suite, la vitesse exprimée ci-dessus.
Bans la fig. 6 , qui représente d'une manière ' schématique cet engrenage compensateur, ± est l'entr'axe des roues d'engrenage 24 et 50 ou 24a et 50', R2 est l'excentricité du bouton de manivelle 52 ou 52', et [gamma]désigne l'angle que le plan de symétrie du bras échancré 48 ou 48' fait avec la droite de jonction des centres des roues 24 et 50 ou 24a et 50' . on voit, sur la fig. 6, que l'angle [gamma]peut être exprimé analytiquement par la relation : R2 sin 2 # [alpha]= arc tg (4) d - R2 cos 2 # 0'est l'angle dont la roue planétaire centrale 42 ou la couronne planétaire 42' oscille sous l'action du bouton de manivelle auxiliaire 52 ( ou 52') , en vue de modifier le mouvement périodique du tourillon de manivelle principal de commande 40 ou 40'.
Dans le premier mode de réalisation décrite à satellite extérieur à la roue planétaire , celle-ci
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et le pignon satellite ont les mêmes dimensions; il en résulte que la manivelle 40 se meut d'une quantité égale à l'angle [gamma], l3 déplacement du chariot 60 étant alors donné par la relation :
EMI12.1
Dans le deuxième mode de réalisation comportant une couronne planétaire intérieure 42' trois fois plus grande que le pignon satellite 36', le tourillon de ma- nivelle de commande 40' effectue une rotation de 3 [gamma] ; le déplacement du chariot 60' s'exprime alors par l'é- quation ci-dessous:
EMI12.2
En donnant une valeur convenable à l'excès tricité R2 du bouton de manivelle 52 ou 52tt on peut rendre la vitesse du marbre pratiquement constante sur 56,5% de la course d'impression , mais cette dernière absorbe 59% de la période complète du cycle de mouvement; par conséquent le marbre se déplace à une vitesse pratiquement constante pendant 1/3 de la période ( 0,565 x 0,59 = 0,333) .
La courbe I de la fig. 12 représente la vitesse du mouvement créé par le système planétaire et transmis au marbre par le tourillon de manivelle de commande, sans tenir compte de l'effet du mécanisme compensateur, Le tronçon de courbe Ia montre l'apla-
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tissement de la courbe de vitesse que produit le mécanis- me compensateur. La courbe de vitesse coupe l'axe des X-X aux points d'abscisses 106 12' et 253 48', divisant ainsi la période dans le rapport de 212 24', ce
360 qui représente 59 de la période pour la course d'impres. si on et 4I%, pour la course de retour qui s'effectue à vitesse essentiellement variable se traduisant par la boucle de la courbe. La courbe II représente la variation de l'accélération.
REVENDICATIONS
1 Mécanisme de commande des mouvements alter- natifs rectilignes d'un organe, notamment d'un marbre de machine typographique ou analogue, caractérisé par le fait que des organes moteurs tournant à vitesse angulai- re constante, font parcourir à un élément de commande du marbre, une courbe fermée du type épi- ou hypo-cyololdal toujours dans le même sens et à vitesse angulaire varia- ble, des organes de transmission constamment en prise reliant impérativement l'élément de commande et le marbre ces organes moteurs commandant d'autre part des moyens modificateurs qui agissent sur l'élément de commande en provoquant certaines modifications de sa vitesse angulaire,
de telle sorte que le marbre effectue une course simple entière de son cycle de mouvement alternatif à vitesse linéaire variable et la majeure partie de l'autre course de ce cycle à vitesse pratiquement constante.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.