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PROCEDE POUR DIMENSIONNER LES COMMANDES A ROUES A FRICTION ET COMMANDE POUR PRESSES ET CHANGEMENTS DE VITESSE A FRICTION
On sait que la roue motrice des dispositifs dentraine- ment à roue à friction peut être munie d'une garniture élas- tique, tandis que la roue entrainée est entièrement en fer ou en autre métal. On sait aussi que l'on peut donner à la roue motrice un diamètre sensiblement plus petit que celui de la roue entraînée.
Jusqu'à présent, on n'a pratiquement guère fait usage de dispositifs d'entrainement à roues à friction en particu-
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lier pour de grosses machines-outils, telles que les presses à excentrique, les presses à vis, les presses à friction, parce qu'on sait par expérience que les roues motrices des dispositifs d'entrainement des types connus sont sujettes à une forte usure et aussi que le prix de revient de l'entrai- nement est relativement élevé. On a aussi proposé de faire en sorte que la pression d'application entre les roues à friction s'adapte automatiquement aux charges à envisager, mais ces propositions n'ont pas donné les résultats que l'on en attendait.
Or, on a trouvé que, pour tous les dispositifs d'entrai- nement connus, la pression d'application qui détermine l'usu- re des surfaces des roues et aussi la grandeur des moteurs d'entrainement et par conséquent la dépense de force, était choisie beaucoup trop grande, parce que le calcul de cette pression d'application était toujours basé sur le coefficient de frottement entre les matières des surfaces des roues.
Dans ce calcul de la pression d'application, on a toujours négligé de tenir compte de ce que la surface élastique de la roue motrice est toujours écrasée jusqu'à un certain point par la pression d'application au point de contact avec la roue entrainée et, en outre, de ce que la garniture élasti- que de la roue motrice est refoulée et ramassée jusqu'à un certain point en avant du point de contact, en regardant dans le sens de rotation des roues. Cet écrasement au point de contact et ce refoulement en avant du point de contact produisent pour ainsi dire une prise semblable à celle d'une denture et donnent ainsi naissance à un effort périphérique supplémentaire dont on tient compte, conformément à l'inven- tion, dans le calcul de la pression d'application.
On propose donc, conformément à l'invention, de baser le calcul de pression d'application qui détermine la grandeur du moteur d'entraînement, non plus, comme jusqu'ici, sur le @
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coefficient de frottement des matières données pour la sur- face des roues à friction, mais sur une valeur double ou même plus que double de celle de ce coefficient.
On expliquera maintenant le principe de l'invention en se référant aux dessins ci-joints (figure 1).
Dans le dessin, 1 est la roue motrice et 2 la roue en- trainée, dont le diamètre est sensiblement plus grand. La surface de la roue motrice porte une garniture élastique, en cuir par exemple. Lorsque la roue motrice 1 est appliquée sur la roue entrainée 2 par la pression d'application Q, la garniture élastique de la roue motrice est écrasée au point de contact entre les deux roues sur une profondeur /\ . En outre, cette garniture élastique est refoulée en avant de ce point de contact sur une hauteur ¯2.
L'écrasement et le re- foulement de la garniture élastique de la roue motrice pro- duisent sur les deux roues un effet semblable à celui d'une denture, de sorte qu'il se produit encore en plus de l'effort périphérique normal P qui résulte du produit de la multipli- cation de la pression d'application Q par le coefficient de frottement entre le cuir et le fer, un effort supplémentaire dû.à la prise en forme de denture ¯ = ¯1 + ¯2. Il résulte des explications ci -dessus que la pression d'application Q qui détermine les conditions favorables doit donc être calcu- lée, non pas comme jusqu'à présent d'après la formule
EMI3.1
P = 4% .)± mais d'après la formule P = q (4, + f)
Dans cette formule, f est un facteur qui dépend de ¯.
Des essais minutieux effectués en pratique ont montré que, pour l'exemple choisi du frottement entre le fer et le cuir, soit un coefficient de frottement de 0,2 à 0,3, l'on peut admettre sans hésitation pour la valeur de f 0,7 à 0,8. On peut donc tabler sur une valeur à peu près égale à 1 pour le
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facteur +f, ce qui signifie que la pression d'application n'a besoin, conformément à l'invention, que d'avoir une va- leur comprise entre le 1/3 ou le 1/4 seulement de la valeur toujours adoptée jusqu'ici. Il en résulte que l'usure de la surface de frottement est sensiblement plus petite et notam- ment que l'effort d'entrainement nécessaire pour le mécanis- me est sensiblement plus petit.
Pour les machines dont la charge est périodique, comme les presses de toutes sortes, en particulier, on peut encore augmenter le facteur en question en admettant un glissement au moment de l'établissement de la charge de la machine.
Toutefois, la valeur- maxima tolérée pour f ne doit pas dépas- ser une valeur telle que la machine atteigne de nouveau sa vitesse normale pendant la marche à vide ou la charge rédui- te, jusqu'au moment de la nouvelle charge ou du rétablisse- ment de la charge maxima. On a constaté, au cours de nombreux essais, que le glissement toléré en pareil cas n'a pratique- ment aucune influence sur l'usure de la surface des roues à friction.
Il a été possible, grâce à l'invention, d'adopter en pratique, même pour actionner de grosses machines-outils, les dispositifs d'entrainement à roues à friction, qui sont simples par eux-mêmes et peu encombrants. Il est évident que le dispositif d'entrainement par roues à friction peut aussi être utilisé avantageusement pour de petites machines, par exemple pour les commandes échelonnées et les changements de vitesse de machines-outils. En pareil cas, la réduction de la pression d'application a pour conséquence que tous les paliers sont notablement ménagés.
A titre d'application du dispositif d'entrainement à roues à friction conforme aux explications qui précèdent, on citera ci-dessous quelques exemples qui se rapportent à des presses à friction et à des changements de vitesse.
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Pour actionner les presses à friction on a généralement utilisé jusqu'ici un disque ou plateau horizontal monté entre deux disques ou plateaux verticaux et relié à la vis de la presse, ce disque pouvant être mis en contact alternativement avec les disques verticaux, de façon qu'il soit possible de faire entrainer ce disque horizontal alternativement dans un sens et dans l'autre par l'un et l'autre des disques verti- caux.
Toutefois, le dispositif usuel d'entrainement par cour- roie des arbres horizontaux de ces disques verticaux avat l'inconvénient d'exiger une multiplication multiple, ainsi que d'entrainer par exemple une augmentation de la pression des tourillons, l'usure des courroies, des pertes d'énergie, un grand encombrement, etc.
Le dispositif d'entrainement conforme à l'invention uti- lisé pour les presses à friction, permet de supprimer ces in- convénients. L'invention consiste essentiellement en ce que le dispositif d'entrainement est constitué par un dispositif à roues à friction du type à roues planes, calculé suivant le procédé qui vient d'être décrit, par roue entrainée action- nant directement la vis de la presse.
La roue motrice, qui est munie de préférence d'une gar- niture élastique, est montée avantageusement directemcnt sur l'arbre du moteur.
Une variante de l'invention comprend deux roues motrices tournant dans des sens opposés et pouvant être mises en prise alternativement avec la roue entrainée.
La rotation de la roue entrainée, dans des sens alterna- tivement opposés, peut aussi être obtenue au moyen d'une seu- le roue motrice tournant toujours dans le même sens, lorsque cette roue motrice est montée dans une gorge pratiquée dans la roue entrainée et concentriquement à l'axe, la roue motri- ce pouvant être mise alternativement en prise avec les deux
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surfaces intérieures de cette gorge. Cette gorge peut être pratiquée dans la face inférieure de la roue entrainée ou dans la face frontale de cette roue. Dans le premier cas, on utilise une roue motrice à arbre vertical et une roue motri- ce à arbre horizontal dans le deuxième cas.
Dans une autre variante de l'invention, la roue entrai- née, qui est reliée à la vis de la presse, est entrainée par deux roues motrices entrainées par le moteur de la presse et tournant dans des sens opposés, ces roues pouvant être appli- quées alternativement à volonté contre la roue entrainée. Le cas échéant les deux roues motrices qui tournent dans des sens opposés peuvent tourner à des vitesses différentes.
Lorsqu'il n'y a qu'une roue motrice montée sur un arbre basculant, il convient de monter cette roue et le moteur d'entrainement sur une bascule, le cas échéant avec les au- tres roues du mécanisme.
Le mouvement de bascule imprimé à l'arbre de la roue mo- trice et le réglage de la pression d'application sont effec- tués de préférence au moyen d'un cylindre contenant un piston à pression et commandé avantageusement à distance.
Des exemples de réalisation du dispositif d'entrainement qui fait l'objet de l'invention, sont représentés dans les dessins ci-joints.
La figure 49., est une élévation de profil, partie en cati- pe, d'un exemple de réalisation.
La figure 3 est une coupe horizontale du dispositif de la figure 2.
La figure 4 est une élévation partielle de profil, par- tie en coupe, d'un autre exemple de réalisation.
La figure 5 est un plan schématique d'un troisième exem- ple de réalisation.
Dans les figures 2 et 3, la roue à friction 2, qui est reliée à l'arbre vertical du moteur d'entrainement et munie
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d'une garniture élastique, est montée dans une gorge concen- trique pratiquée dans la face inférieure de la roue 3 qui ac- tionne la vis 7, la roue à friction 2 pouvant être amenée al- ternativement, par un mouvement de bascule, en prise avec l'une ou l'autre des surfaces intérieures 4 et 5 de la gorge.
La roue 3 est reliée au moyen des tiges de guidage 6, à un volant 8 monté à l'extrémité supérieure de la vis 7 et tour- nant avec cette vis, en même temps qu'il monte et descend avec elle le long des tiges de guidage. Le moteur 1 est mon- té sur un support 9 basculant autour de l'axe 10 dont une extrémité, celle qui est opposée à l'axe 10, est reliée à la tige 12 du piston du cylindre à pression 11. En actionnant le piston de ce cylindre au moyen d'air comprimé, on peut ap- pliquer la roue motrice 2 alternativement sur la surface 4 ou la surface 5 de la gorge de la roue 3. L'entrée de l'air comprimé dans le cylindre Il peut être commandée comme d'ha- bitude au moyen du bras 14 et la roue 2 peut ainsi être ame- née à la position voulue, ou bien on peut régler suivant les besoins la pression de cette roue sur la paroi intérieure de la gorge.
Dans le type de la figure 4, la gorge dans laquelle est montée la roue motrice portée par un arbre horizontal, est pratiquée dans la paroi antérieure de la roue 3. Le moteur 1, qui est monté sur un support 9' basculant autour de l'axe 10', peut être mis en prise alternativement, par la mise en action du cylindre à air comprimé 11', avec les surfaces à friction 4' et 3' de la surface antérieure de la roue 3, ce qui permet de faire tourner cette roue 3 dans l'un ou l'autre sens.
Il est évident que la roue qui actionne la vis peut aussi être entrainée par plusieurs roues à friction disposées de façon à tourner dans le même sens, par exemple pour aug- menter leur action, ou tournant en sens inverses et mises en action alternativement, comme dans la figure 5.
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Dans ce dernier cas, le moteur 1 est monté sur le sup- port basculant 9 déjà mentionné, son arbre étant relié à la roue à friction 3 qui, lorsqu'elle est en prise avec la face antérieure de la roue 3 qui actionne la vis, fait tourner celle-ci dans un sens. Le support basculant 9 porte en outre une deuxième roue à friction 15, dont l'arbre peut être relié à celui du moteur, c'est-à-dire à la roue à friction 2, au moyen des roues de renvoi 16 et 17, de telle manière que la roue à friction 15 tourne dans le sens opposé à celui de la roue à friction 2. En faisant basculer le support 9 dans l'un ou l'autre sens, on met la roue 3 en prise avec l'une des roues à friction 2 et 15, de façon à faire tourner ainsi cet- te roue 3 dans l'un ou l'autre sens, selon les exigences du travail de la presse.
Lorsque le support basculant 9 occupe sa position médiane, la roue 3 n'est en prise avec aucune des deux roues à friction.
Lorsqu'il s'agit d'un changement de vitesse à roues à friction, constitué essentiellement, suivant l'invention, par une roue entrainée faite en forme de roue étagée dont le nom- bre d'étages correspond à celui des différentes roues motri- ces, chacune de celles-ci pouvant être accouplée à volonté avec l'arbre moteur au moyen d'un accouplement coulissant axialement, mais ne pouvant pas tourner, sur l'arbre moteur, ainsi que par un coussinet excentrique monté sur l'arbre mo- teur de façon à pouvoir tourner et coulisser axialement, ce coussinet assurant, dans une position, le montage co-axial de toutes les roues motrices, pour permettre le déplacement axial de l'accouplement, tandis que, dans l'autre position, toutes les roues motrices, à l'exception de celle qui est re- liée à l'arbre moteur par l'accouplement,
sont maintenues ex- centriquement écartées de l'arbre moteur, à une distance dé- terminée des étages correspondants de la roue étagée, et par un dispositif approprié assurant l'application sous pression
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de la roue motrice accouplée avec l'arbre moteur, avec la pression voulue, sur l'étage correspondant de la roue étagée entrainée, le dispositif d'entrainement est également calculé suivant le procédé décrit.
Dans l'un des modes de réalisation du mécanisme, l'arbre moteur porte deux coussinets excentriques au lieu d'un seul, l'un de ces coussinets étant monté fixé sur cet arbre, tandis que le deuxième est monté sur le premier coussinet de façon à pouvoir tourner et coulisser axialement.
Le coussinet excentrique monté coulissant axialement et tournant est avantageusement muni d'une poignée servant à la manoeuvrer.
L'embrayage de l'accouplement coulissant axialement sur l'arbre moteur avec l'une ou l'autre des roues motrices a lieu de préférence au moyen de clavettes fixées dans des rai- nures pratiquées dans le coussinet d'accouplement et s'enga- geant dans des rainures correspondantes de la roue motrice à accoupler ; pour faciliter le déplacement en vue de l'accou- plement, les clavettes peuvent être abaissées dans les rainu- res du manchon d'accouplement en surmontant la pression d'un ressort Jusqu'à ce que leur arête supérieure affleure, de fa- çon à pouvoir s'engager latéralement dans les rainures du manchon d'accouplement, leurs extrémités étant convenablement taillées en pointe ;
pendant la rotation de la roue motrice par rapport à l'accouplement, les clavettes peuvent ensuite échapper et s'engager automatiquement de nouveau dans la rai- nure de la roue motrice.
Un exemple de réalisation du mécanisme conforme à l'in- vention est représenté dans les dessins ci-joints.
La figure 6 est une élévation de profil, partie en cou- pe, des parties les plus importantes.
La figure 7 est une coupe par la ligne VII-VII de la figure 6.
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La figure 8 est une vue du montage du coussinet de com- mande de l'accouplement.
La figure 9 représente les clavettes, vues par dessous et de profil.
L'arbre de renvoi 20 porte les roues ou poulies motrices étagées 21, 22, 23, qui peuvent être mises en prise indivi- duellement et alternativement, au moyen de l'organe d'accou- plement qui sera décrit plus loin, avec les roues ou poulies étagées montées sur l'arbre entrainé 24.
Dans le cas représenté l'organe d'accouplement est cons- titué par le coussinet 25, qui peut être accouplé comme le montre la figure 7, avec l'arbre 20, dans lequel sont prati- quées des rainures de guidage de clavettes, ce coussinet étant relié aux différentes poulies motrices au moyen des clavettes 26. Les clavettes 26, qui sont représentées à une plus grande échelle dans la figure 9, sont montées élastique- ment dans le coussinet 25, dune part, avec leurs ressorts hélicoïdaux montés sur leur téton, et elles s'engagent, d'au- tre part, dans les rainures creusées dans la surface d'appli- cation des différentes roues à friction et dans lesquelles les clavettes peuvent être enfoncées latéralement par leurs extrémités arrondies ou taillées en pointe.
Le déplacement axial du coussinet 25 est effectué au moyen du coussinet 27 actionné à l'aide de la poignée 26. Les coussinets 27 sont montés sur les coussinets excentriques 29 et lorsqu'on fait tourner ceux-ci de 1800 au moyen de la poignée 28, les pou- lies qui ne sont pas accouplées avec le coussinet 25 s'écar- tent des étages correspondants de la poulie étagée jusqu'à une distance double, comme le montre la figure 8, de sorte qu'elles ne peuvent pas venir en contact. Par contre, la face antérieure de la poulie 21 accouplée avec le coussinet 25 est en contact avec la face antérieure de l'étage correspondant de la poulie étagée et elle peut être appliquée sur cette fa-
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ce, avec la pression voulue, au moyen d'un dispositif d'ap- plication non représenté sur le dessin.
En actionnant la poignée 28 et le coussinet 27 relié à cette poignée, on peut mettre en prise alternativement et suivant les besoins des différentes poulies motrices avec les différents étages de la poulie étagée.
Dans l'exemple représenté, l'arbre 20 est entrainé, par l'intermédiaire de la roue 31, par la roue à friction 32 re- liée au moteur 30.
R e v e n d i c a t ions.
1.- Procédé pour calculer les dispositifs d'entraînement à roues à friction comprenant un pignon moteur muni d'une garniture élastique telle que du papier, du cuir, du bois, etc., et une roue d'entrainement, en particulier pour des grosses ma- chines-outils, telles que les presses à excentrique, les presses à vis, les presses à friction, les tours, etc., ca- ractérisé en ce que le calcul de la pression d'application qui détermine la grandeur du moteur d'entrainement est basé non pas sur le coefficient de frottement des matières données pour la surface des roues à friction, mais sur un facteur double ou plus que double.