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Commande à présélection pour changements de vitesse à train baladeur.
L'invention concerne une commande à présélection pour changements de vitesse à train baladeur, destinée notamment à être utilisée sur des machines-outils. Les changements de vitesse à train baladeur mécaniques connus présentent tous l'inconvénient qu'on ne peut procéder à leur enclenchement que lorsque la machine est arrêtée. En outre, avec leurs nombreuses manettes et volants à main, ils constituent une source continuelle d'ennuis pour le personnel ouvrier des machines-outils, de sorte que celui-ci évite d'exécuter les manoeuvres d'enclenchement vu leur incommodité et préfère plutôt laisser marcher la machine à des vitesses de rota- tion inadéquates.
Aussi a-t-on déjà établi des mécanismes de chan- gement de vitesse à présélection dans lesquels l'enclenchement à la nouvelle vitesse de rotation est provoqué rien que par la manoeu-
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vre d'une seule manette. Toutefois, un tel mécanisme de change- ment de vitesse a une construction extrêmement compliquée et exige assez bien de place lorsque le nombre d'étages de vitesse est relativement grand. Il en va de même pour les changements de vitesse connus commandés par pression hydraulique et comportant une présélection hydraulique. Ces mécanismes occupent également beaucoup de place car un grand nombre de conduites sont nécessai- res pour envoyer et prendre à l'organe de distribution, par exem- ple à un distributeur rotatif, le fluide sous pression.
Enfin, on connaît aussi des changements de vitesse dont le train baladeur est commandé électriquement. Toutefois, dans ces changements de vitesse, la présélection par actionnement de différents boutons d'enclenchement n'est opérée que lorsque l'outil est amené hors de la prise d'avec la pièce à usiner. En outre, il faut disposer d'un assez grand nombre de moteurs électriques commandant le dé- placement des baladeurs, ainsi que de vis sans fin et de roues dentées, qui compliquent beaucoup le mécanisme de changement de vitesse.
Suivant l'invention, on exécute les manoeuvres d'enclen- chement du changement de vitesse à train baladeur électro-hydrau- liquement, c'est-à-dire que le déplaceraent des baladeurs est commandé de manière connue par des pistons soumis à la pression d'un liquide et la distribution de liquide sous pression à ces pistons hydrauliques est assurée par des soupapes commandées électriquement. La combinaison de ces deux agents de commande pro- cure une construction simple de la commande du train baladeur, étant donné qu'il devient possible de verrouiller entre eux élec- triquement les pistons commandant le déplacement des baladeurs et que tous les baladeurs peuvent ainsi être montés sur un même ar- bre, de sorte qu'on évite l'emploi d'un grand nombre d'arbres in- termédiaires et le mécanisme prend de ce fait moins de place.
L'enclenchement électro-hydraulique conforme à l'invention assure également qu'on puisse procéder à la présélection et aux manoeuvres
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d'enclenchement pendant que la machine est en marche. Suivant un développement de l'invention,.lorsque la présélection d'une nouvelle vitesse de rotation est effectuée et que les manoeuvres d'enclenchement du changement de vitesse sont mises en train pendant que la machine est en marche, le moteur d'entraînement est d'abord freiné automatiquement jusqu'à une vitesse de rotation déterminée peu élevée convenant pour produire le déplacement des baladeurs, puis les baladeurs se déplacent et ensuite le mo- teur d'entraînement est à nouveau automatiquement remis en cir- cuit.
On n'ignore pas qu'il est connu de commuter le moteur d'entraînement, avant l'enclenchement du mécanisme à train bala- deur, à une vitesse de rotation peu élevée convenant pour produire le déplacement des baladeurs, en employant à cet effet des résis- tances qu'on intercale dans le circuit du moteur, afin que la vitesse réduite des baladeurs facilite la prise des dents des pignons. Toutefois, cet enclenchement est opéré à la main et exige de la part de l'ouvrier une attention soutenue. Il est connu en outre de faciliter la prise de baladeurs arrêtés en imprimant à l'arbre entraîneur, à l'aide d'une transmission auxiliaire spécia- le, une vitesse de rotation peu élevée, jusqu'à ce que les baladeurs entrent en prise. Toutefois, ce dispositif n'est guère utilisable pour un enclenchement à une autre vitesse opéré pendant la marche de la machine.
Avec le mécanisme de changement de vitesse confor- me à l'invention, il suffit de sélectionner sur une échelle la vi- tesse de rotation voulue à l'aide d'une manette ou d'un volant à main et ensuite, après l'actionnement d'un seul bouton poussoir, l'enclenchement des pignons baladeurs s'opère de façon entière- ment automatique pour la vitesse de rotation voulue pendant la marche de la machine.
Le principe de l'invention est aisément explicable à l'aide du schéma de connexions représenté sur le dessin annexé.
Le mécanisme de changement de vitesse représenté pour expliquer les manoeuvres d'enclenchement est constitué par des
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pignons 1, 2 et 3 calés sur un arbre, par exemple sur un porte- outil W, et par différents baladeurs 4, 5 et 6 montés à coulisse- ment sur un arbre intermédiaire Z. Le mécanisme est entraîné par un moteur électrique M par l'intermédiaire d'un arbre de trans- mission V. Les baladeurs 4,.5 et 6, tournant continuellement avec l'arbre intermédiaire Z, peuvent être déplacés latéralement par des pistons 7,8, 9 soumis à l'action d'un liquide sous pression.
Aux pistons 7,8, 9 sont reliés des commutateurs électriques de fin de course 10, 11 et 12. Un piston hydraulique supplémentaire 13 commande le serrage et le desserrage d'un frein à ruban 27 mon- té sur le moteur électrique M. Aux différents pistons hydrauliques 7,8, 9 et 13 sont associées des soupapes 14,15, 16 et 17 com- mandées par des électroaimants correspondants 18 à 25. Ces électro- aimants sont commutés à l'aide de contacteurs 28 à 31. Les contac- teurs 32, 33 et 60 servent à d'autres manoeuvres de commutation qui seront encore expliqués plus en détail. 34 est un relais à temps qui sert à remettre en circuit le moteur électrique d'entraînement M une fois que l'enclenchement du changement de vitesse est achevé.
Le dispositif de présélection est constitué par des segments 35, 36 et 37 et par une manette 38. On met en train la manoeuvre d'en- clenchement à l'aide d'un bouton poussoir 39. La référence 40 dési- gne un contacteur qui assure le branchement du moteur d'entraîne- ment M sur des conducteurs de réseau 53 et 54. A l'aide de l'in- terrupteur 41 on peut débrancher du réseau le dispositif d'entraî- nement entier. Les autres chiffres de référence désignent les dif- férents conducteurs de manière qu'on puisse mieux suivre les di- verses manoeuvres de commutation et d'enclenchement. Les conduc- teurs 55 et 56 sont eux aussi des conducteurs de réseau qui ont toutefois une plus faible tension que le réseau 53/54, vu qu'ils servent exclusivement à la commutation des contacteurs.
Naturel- lement, on peut aussi employer la même tension que dans le réseau
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Les manoeuvres d'enclenchement du changement de vitesse s'opèrent de la manière suivante: Lorsqu'on veut passer par exem- ple de la vitesse représentée dans le schéma de connexions, pour laquelle le pignon 1 et le baladeur 4 sont en prise, à la vitesse pour laquelle le pignon 2 et le baladeur 5 sont en prise, on présélectionne d'abord cette vitesse en amenant la manette de présélection 38 sur le segment 36. En pressant le bouton poussoir 39, on interrompt la ligne de conducteurs 50, 50a, 50b.
Le contacteur de réseau 40 ne reçoit plus de courant et se déclenche, ce qui a pour effet de couper les conducteurs de courant de réseau 51, 51a et 52, 52a menant au moteur d'entraîne- ment M. Quand la machine est en marche il est naturellement sous- entendu que l'interrupteur 41 est fermé. Etant donné que le moteur électrique demande beaucoup de temps pour s'arrêter après avoir été débranché du réseau, on le freine afin qu'après la coupure du courant de réseau il puisse atteindre rapidement la faible vitesse d'enclenchement du changement de vitesse. Ce freinage est opéré en même temps que le moteur est débranché du réseau, au moment où on presse le bouton poussoir 39. Le contacteur de frein 28 est alors mis en circuit par l'intermédiaire d'un contrôleur de frei- nage 42.
Il se trouve en effet connecté, conjointement avec le conducteur de réseau 56, par la ligne de conducteurs 45, 45a, le bouton poussoir 39, le conducteur 45b, le contrôleur de frein 42 et le conducteur 45c au conducteur de réseau 55. Le contacteur de frein 28 s'enclenche ainsi et relie 1'électroaimant 19 de la soupape 14 par les conducteurs 43c, 43d et 43b au réseau 55,56.
En même temps le courant cesse de circuler dans l'électroaimant 18 par suite de l'interruption de la ligne 43, 43a. Ceci a pour effet de renverser la soupape 14, et le liquide sous pression commandé par cette soupape déplace le piston 13 de manière à serrer le frein 27. Le moteur d'entraînement M perd alors très rapidement de la vitesse. Comme le bouton poussoir 39 ne demeure abaissé que rendant un bref laps de temps, le conducteur 45a, 45b menant du
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contacteur de frein 28 au contrôleur de vitesse 42 est coupé aussitôt. Toutefois, lors de l'enclenchement du contacteur de frein 28, le contacteur de dérivation 33 se branche par les con- le ducteurs 43b, 33a, 33b et 43d sur/réseau 55/56 et s'enclenche.
Le contacteur 33 connecte le conducteur 45b au conducteur 45a par les conducteurs 33a et 33e en shuntant le bouton poussoir 39, de sorte que le contacteur de frein 28 ne se déclenche pas lorsqu'on cesse de presser le bouton poussoir 39, et le frein 27 demeure serré.
Lorsqu'une limite inférieure réglable de vitesse de rotation est atteinte, le contrôleur de freinage 42 coupe, par suite de l'abais- sement de ses masselottes centrifuges munies de contacts, le con- ducteur 45, 45c menant au contacteur de frein 28. Celui-ci se déclenche et renverse ainsi à nouveau la soupape 14, de sorte que le frein se desserre à la suite d'un déplacement inverse du piston 13. Aussitôt que le contacteur de frein 28 se déclenche, le relais à temps 34 se branche par les conducteurs 49, 49a et 49b sur le réseau 55/56. Après un laps de temps réglable, le relais à temps 34 branche à nouveau sur le réseau 55/56 le contacteur de réseau 40 en shuntant son contact supérieur,compris entre les conducteurs 50 et 50c, par les conducteurs 50c, 50d, le relais à temps 34 et, les conducteurs 50, 50a et 50b.
Le contacteur de réseau 40 s'enclenche alors et le moteur d'entraînement M reçoit de nouveau du courant du réseau 53/54 par les conducteurs 51,52 et 51a, 52a. Durant ce laps de temps compris entre le déclenche- ment du contacteur de frein 28, c'est-à-dire l'enclenchement du relais à temps et le réenclenchement du contacteur de réseau 40, doit s'accomplir la manoeuvre d'enclenchement du changement de vitesse par déplacement des différents baladeur.
L'enclenchement du changement de vitesse s'opère pen- dant ce laps de temps de la manière suivante. Lorsqu'on a amené la manette de présélection 38 du segment 35 au segment 36 et qu'on a actionné le bouton poussoir 39, le contacteur 30 ne peut s'enclencher par l'intermédiaire des conducteurs 48a, 48b,
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48c, 48d 70 et 80, que lorsque les contacteurs 60 et 32 se sont déclenchés. Ceux-ci se déclenchent quand le contrôleur de vitesse
42, s'ouvrant à l'instant où le moteur atteint la vitesse réduite d'enclenchement, du changement de vitesse, coupe la ligne consti- tuée par le conducteur 35, 45c, le contrôleur de vitesse 42, les conducteurs 45b, 60a, le contacteur 60, le conducteur 60b, le con- tacteur 32, et les conducteurs 32a et 56.
Aussi l'enclenchement du changement de vitesse ne peut-il jamais se produire avant que la vitesse du moteur ne soit tombée à ce niveau. Toutefois, il n'en résulte pas encore aussitôt un renversement de la soupape 16 asso- ciée au piston de baladeur 8, étant donné que la connexion 44a par l'interrupteur de fin de course 12 et le conducteur 44b, 44c demeu- re encore coupée par l'interrupteur 10 ouvert du piston 7 du bala- deur 4, qui reste encore provisoirement en prise. En revanche, du fait qu'on a amené la manette 38 du segment 35 au segment 36 et que le contacteur auxiliaire 60 s'est déclenché, le disjoncteur 29 s'est ouvert par suite de l'interruption de la ligne comprenant les conducteurs 55, 48a, la manette 38, le segment 35, le conducteur
35a, le contacteur auxiliaire 60, les conducteurs 35b, 35c, 70, le disjoncteur auxiliaire 32 et les conducteurs 32a, 56.
Par conséquent, la soupape 15 se renverse. Le piston 7 se déplace alors pour pren- dre son autre position de fin de course et amène lui-même le bala- deur 4 hors prise d'avec le pignon 1. En même temps, l'interrupteur de fin de course 10, ouvert jusqu'alors, se ferme. Désormais la soupape 16 peut se renverser, de sorte que le piston 8 se déplace et le baladeur 5 entre dans la zone de portée du pignon 2. Il s'ensuit que les pistons de baladeur 7, 8 et 9 sont verrouillés électriquement les uns par rapport aux autres de manière que le baladeur qui était en prise vienne toujours hors de prise avant qu'on puisse mettre en prise un autre valadeur. Ce verrouillage em- pêche l'entrée en prise simultanée de plusieurs baladeurs et, par- tant, la destruction du mécanisme de changement de vitesse.
Pour permettre une présélection non entravée, l'enclenche- ment du changement de vitesse doit s'opérer de manière que, lorsqu' on amène la manette 38 par exemple du segment 35 au segment 36 la
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manoeuvre d'enclenchement ne soit pas encore mise en train. A cet effet sert le contacteur auxiliaire 60 qui, lorsqu'il est enclenché, c'est-à-dire à toutes les vitesses de rotation pour lesquelles le contrôleur de vitesse 42 relie entre eux les conducteurs 45b et 45c, branche d'un côté sur le conducteur de réseau 56 les contacteurs d'enclenchement 29, 30 et 31 d'une part par les conducteurs 35b, 48c et 61a et d'autre part par le conducteur 48a, de sorte que le con- tacteur enclenché dans l'un ou l'autre cas (qui sur le dessin est le contacteur 29) ne se déclenche pas non plus quand on retire la manette 38 du segment 35.
De la même manière que l'enclenchement du rapport de transmission 2-5, décrit ci-dessus, s'opère aussi l'enclenchement du rapport de transmission 3-6. Une fois la manoeuvre d'enclenche- ment du changement de vitesse terminée, le moteur d'entraînement M se branche à nouveau, comme on l'a déjà décrit ci-dessus, par l'en- tremise du relais à temps 34, sur le réseau et démarre sur la nou- velle vitesse de rotation.
Par suite du montage des contacts supé- rieurs sur le contacteur de réseau 40, qui interrompent éventuelle- ment le conducteur 50, 50c et qui sont shuntés, de la manière dé- crite ci-dessus, à la suite de l'expiration du délai imposé par le relais à temps 34, il n'est pas nécessaire de presser le bouton poussoir 39 pendant toute la durée de la manoeuvre d'enclenchement du changement de vitesse pour maintenir le moteur d'entraînement M hors du circuit du réseau. Ceci a pour résultat de limiter à un minimum le service de la manoeuvre d'enclenchement du changement de
L'ouvrier vitesse,/doit seulement mettre la manette 38 à la vitesse voulue et presser ensuite le bouton poussoir 39.
Ensuite la manoeuvre d'en- clenchement du changement de vitesse se déroule de manière absolu- ment automatique depuis le débranchement du moteur d'entraînement d'avec le réseau, en passant par le freinage de ce moteur et le dé- placement des différents baladeurs du changement de vitesse, jusqu' au rebranchement du moteur d'entraînement M sur le réseau. Bien entendu au lieu de trois étages de changement de vitesse, on peut aussi employer tout autre nombre d'étages, plus grand ou plus petit.
En outre, le moteur électrique d'entrainement peut aussi être établi @
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avec changement du nombre de pôles, c'est-à-dire pour des vitesses différentes, de manière que le nombre d'étages de vitesse puisse être multiplié par un changement approprié du nombre de pôles, s'opé- rant automatiquement.
REVENDICATIONS
1.- Commande à présélection pour changements de vitesse à train baladeur, par exemple pour machines-outils, dans laquelle les bala- deurs se déplacent individuellement sous l'action de pistons hydrau- liques, caractérisée en ce que les pistons reçoivent la pression hy- draulique par l'entremise de soupapes, distributeurs ou organes ana- logues dont le renversement est présélectionné électriquement et est mis en train à l'aide d'un seul bouton poussoir, et les pistons com- mandant le déplacement des baladeurs sont verrouillés entre eux par des commutateurs électriques de fin de course commandés par les pis- tons, de telle manière que chaque piston ne produise le déplacement du baladeur y relié que lorsque les manoeuvres qui doivent précéder ce déplacement sont achevées, afin d'éviter que le changement de vitesse soit bloqué.