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Dispositif pour la trempe en série ---------------------------------- '(Inventeurs : Dr.Ing. Gerhard SEULEN et Ing. Hermann KUHLBARS) --------------------------------------------------------------
Lorsqu'il y a lieu d'exécuter une fabrication courante par induction électrique, on rencontre toujours des difficul- tés en raison de la nécessité dans laquelle on se trouve de placer les pièces d'ouvrage fixées d'une manière centrée avec précision dans l'inducteur. Il s'ensuit des temps morts pour l'inducteur. Or, ces temps morts sont indésirables parce qu'on ne gagne pas à arrêter l'installation génératrice d'élec- tricité pendant ce temps et lorsque, malgré cela, on se décide à un arret, il en résulte des difficultés qui sont inhérentes à la grande fréquence de commutation de fortes énergies.
Afin de maintenir aussi faibles que possible les temps morts de la génératrice ou de les éviter complètement, on a déjà proposé de relier plusieurs inducteurs travaillant alter: nativement à une installation génératrice.
La présente invention a trait à un dispositif de ce type à l'aide duquel la trempe en série de pièces d'ouvrage allongées est effectuée suivant un procédé continu. Le dispositif conforme à l'invention est caractérisé par la disposition d'au moins deux postes de trempe constitués chacun par un inducteur, conjugué à un dispositif de saisissement et à un dispositif d'avancement.
Une commutation à dépendance mutuelle de l'énergie de chauffage etde la commande du mouvement d'avancement est effectuée impérativement à partir d'organes de commutation réglables, de telle manière qu'à chaque fois un poste de trempe se trouve en avancement et effectue la trempe avec raccordement de l'inducteur à la source d'énergie, tandis que l'autre poste de trempe effectue un mouvement de recul accélé- ré avec l'inducteur privé de courant après avoir observé un tempsd'arrêt. Le temps d'arrêt est utilisé pour effectuer le changement de pièce d'ouvrage du dispositif de trempe en question. Iwais il est également possible de faire effectuer le mouvement de recul à la même vitesse que l'opération de trempe, le changement de la pièce d'ouvrage se faisant alors pendant ce mouvement.
Par un dispositif de ce type, des temps de marche à vide pour la génératrice sont- évités et une mise hors circuit de la génératrice est superflue. Etant donné que le jeu de travail peut être commandé automatiquement, le dispositif travaille d'une façon complètement automatique pour la trempe en série et le personnel de service n'a uniquement à s'occuper que du changement des pièces d'ouvrage.
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L'invention va être expliquée avec plus ae detail dans ce qui suit à l'aide de quelques exemples ae realisation aans lesquels la commande de l'avancement se fait par voie électro-mécanique ou hydraulique. En outre, quelques autres details de l'invention seront décrits.
La fig. 1 au aessin annexé montre un dispositif comportant deux postes de trempe qui sont disposés dans un châssis 1 en forme de caisse. Pour montrer les détails, le châssis 1 est partiellement coupé. Le dispositif est conçu pour le traitement de boulons comportant des alésages du type des boulons à piston ou analogues Les deux inducteurs 3' et 3" sont disposés sur la paroi dorsale du dispositif. Letransformateur commun est place directement derrière les inducteurs.
Les pièces d'ouvrage (dans le cas présent les boulons de piston 2) sont posés sur des mandrins 4' et 4". On peutfaire monter et descendre les mandrins au moyen des broches 5' et 5".
Ils reçoivent leur commande par les pignons hélicoïdaux 6', 6" au moyen du pignon 7. Une garniture tubulaire 8' et respecti- vement 8", qui s'élève et s'abaisse avec la tête de la broche, empêche une pénétration de l'eau de saisissement clans la boîte à mécanisme 9 du dispositif. Les broches mêmes s'abaissant dans leur position extrême dans des pots 10', 10", qui sont remplis d'huile et desquels les broches reçoivent de l'huile pour la lubrification.
Les broches travaillent à contre-temps. La commande de ce jeu de travail s'effectue d'une manière complètement automatique par l'intermédiaire de commutateurs de fin de course réglables 11 et 12 en liaison avec un plateau 13 actionnant ces commutateurs; ce plateau est disposé sur l'une des broches et participe à son mouvement de montée et de descente.
La commutation des inducteurs en liaison avec la commutation de commande est représentée à la fig. 2. Du réseau triphasé d'alimentation 14, la courant est conduit en passant par des coupe-circuits 15 et un relais commutateur 16 au moteur d'avancement 17. Ce moteur travaille sur le pignon représenté à la fig. 1 de l'arbre à vis sans fin qui effectue le soulèvement et l'abaissement des broches 4' et 4". Le transformateur de chaque poste de trempe de l'installation de trempe proprement dite ou le transformateur commun aux deux postes de trempe est alimenté par la génératrice à haute fréquence ou à moyenne fréquence 18. Les deux appareils de chauffage 3' et 3" sont reliés en passant par le transformateur 19.
Afin de pouvoir effectuer la commutation de l'énergie de chauffage d'un appareil de chauffage à l'autre, on a prévu les commutateurs 20 et 21. La disposition est réalisée de façon que l'appareil de chauffage à mettre hors de fonctionnement dans chaque cas ne soit court-circuité qu'après que l'appareil de chauffage à mettre de nouveau en fonctionnement est déjà raccordé. Les interrupteurs de fin de course 11 et 12 assurent cette commu- tation en passant par les bobines excitatrices appropriées 22 et 23. En même temps, les interrupteurs de fin de course effectuent l'inversion du moteur de commande 17 prévu pour le mouvement des broches,,cette inversion s'effectuant par le relais commutateur 16 avec les bobines excitatrices 24.
Les interrupteurs de fin de course 11 et 12 sont eux-mêmes actionnés par le plateau 13 animé d'un mouvement de montée et de descente (fig. 1). La ligne de commande proprement dite servant à l'actionnement des relais est raccordée entre 0 et T.
En faisant varier la position en hauteur des interrupteurs de fin de course 11 et 12, on peut régler à volonté le renverse-
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ment du sens de mouvement, ainsi que le début et la fin de l'effet de chauffage aux inducteurs.
Le .jeu de travail s'effectue de façon que dans la position supérieure d'une broche, par exemple dans la position représentée à la fig. 1 de la broche 4", un boulon à tremper soit posé sur le mandrin récepteur. Au cours du mouvement de descente de la broche, l'inducteur y afférent-est mis en circuit et en même temps le dispositif de saisissement est mis en action, de sorte que le boulon a été trempé suivant une opération continue sur toute sa longueur, lorsque la broche a atteint la position de la broche 4' représentée du côté gauche.
Etant donné que les deux broches travaillent en contre-temps, l'autre broche s'est entre-temps élevée de nouveau dans la position représentée du côté droit et la pièce d'ouvrage peut être changée .contre une nouvelle. En pratique, le changement de la pièce d'ouvrage doit déjà se faire pendant que 'la pièce d'ouvrage trempée s'élève en passant à traversl'inducteur maintenant hors circuit, afin qu'une nouvelle pièce d'ouvrage non traitée se trouve déjà dans la position de traitement sur le mandrin lorsque la broche en question recommence à descendre.
Avec des pièces d'ouvrage de faibles dimensions et des pièces d'ouvrage ne présentant pas d'appendice, donc des pièces d'ouvrage qui peuvent être tirées sans difficultés à travers l'inducteur lors du changement, le changement peut être effectué sans plus de cette manière. Avec des pièces d'ouvrage de grandes dimensions ou qui présentent des appendices quelconques, tels que brides, têtes ou analogue, le changement ne peut plus être effectué en les tirant à travers l'inducteur. Dans ce cas, il est avantageux de ne pas faire monter et descendre les pièces d'ouvrage, mais de faire monter et descendre les inducteurs et cela de telle manière qu'il soit intercalé à chaque fois dans le jeu de travail de chaque inducteur un temps d'arrêt pendant lequel le changement de la pièce d'ouvrage est effectué.
La fig. 3 représente un semblable dispositif en élévation latérale, la caisse renfermant le mécanisme étant coupée. La fig. 4 est une coupe suivant'la ligne A-A de la fig. 3.
Un.mandrin récepteur 26 et 27.est prévu dans chaque cas pour la pièce d'ouvrage 28 à l'extérieur de la caisse 25.
Dans l'exemple représenté, il s'agit d'un dispositif dans lequel on a prévu deux postes de trempe, de sorte que les pièces visibles à la fig. 3 existent encore une fois dans chaque cas en disposition réfléchie, comme cela ressort de la fig. 4.
L'inducteur 29, qui peut monter et descendre sur des colonnes de guidage 31 avec son transformateur 30 auquel il est raccordé, sert à la trempe. L'élévation et l'abaissement se font au moyen d'une chaîne 32, qui est munie d'un contrepoids 33 pour la compensation du poids du transformateur. La chaîne passe sur des roues à chaîne 34. La chaîne est mise en mouvement par un moteur de commande 35, et cela par l'intermédiaire d'un embrayage à roue libre 36, ainsi que d'une série de pignons de changement de vitesse 37 et 38, ces derniers servant au réglage de la vitesse d'avancement.
Le moteur 35 peut produire en même temps, par l'intermédiaire d'un mécanisme démultiplicateur 39 et de roues à chaîne, la rotation axiale du mandrin récepteur 27 et par là de la pièce d'ouvrage, bien'qu'une semblable rotation ne soit pas absolument nécessaire pour chaque opération de trempe.
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Afin d'empêcher que l'agent de saisissement (de préférence de l'eau), sortant de l'inducteur affectant la forme d'une tête de trempe, pénètre dans la boîte à mécanisme, la fente, par laquelle le raccord passe entre l'inaucteur et le transformateur, est fermée de façon étanche par une bande de caoutcnouc 40. La bande de caoutchouc est fixée à la pièce de raccordement entre l'inducteur et le transformateur, puis elle se roule en montant et descendant sur les rouleaux 41 et 42. Pour recevoir l'agent ae saisissement, le mandrin récepteur 27 est entoure par une cuvette 43.
Le jeu de travail des deux postes de trempe s'effectue en contre-temps et est commandé automatiquement au moyen d'interrupteurs ae fin de course. L'un aes interrupteurs de fin de course 44 est représenté avec la colonne de support y afférente 45, surlaquelle les interrupteurs de fin de course sont fixés de façon réglable. Pour plus de clarte, les autres interrupteurs de fin de course encore nécessaires sont supprimés. Les interrupteurs de fin ae course sont actionnés par un disque de commutation 46 qui est prévu sur le transformateur, puis qui monte et descend avec celui-ci.
On suppose ici que l'un des transformateurs se trouve avec son appareil de trempe dans la position inférieure. Le mouvement do montée de ce transformateur est maintenant amorcé.
A ce moment, l'autre appareil de trempe se trouve, avec son transformateur, dans la position supérieure et, en fait, au repos. Lorsqu'au cours de son trajet de montée, pendant lequel l'appareil de trempe raccordé exécute le chauffage et le saisissement de la pièce d'ouvrage suivant une opération continue, le transformateur a atteint la moitié de la hauteur d'élévation, il actionne l'interrupteur de fin de course 44. Cet interrupteur de fin de course met le second appareil de trempe en mouvement. Les vitesses du mouvement de montée et de descente sont accordées l'une à l'autre de façon que le mouvement de descente s'effectue à une vitesse double de celle du mouvement de montée.
En conséquence, lorsque l'appareil de trempe qui s'élève a atteint la position supérieure, le second appareil de trempe mis en mouvement de descente a aussi atteint sa po- aition inférieure. Par des interrupteurs de fin de course, le mouvement de montée et le mouvement de aescente sont arrêtés à cet instant, tandis que l'inducteur qui se trouvait en fonctionnement est mis hors circuit après qu'un court instant auparavant l'inducteur qui était jusque là sans courant a été mis sous tension. En outre, le mouvement ae montée de l'appareil de trempe se trouvant à la position inférieure est amorcé.
L'appareil de trempe, qui avait précisément terminé son mouvement de montée, reste au repo s. Ce tempsd'arrêt est utilisé pour changer la pièce d'ouvrage contre une pièce non traitée.
Dès que l'inducteur (qui s'élève maintenant) a atteint la moitié de la nauteur d'élévation, le jeu ae travail déjà décrit est de nouveau amorcé avec mouvement de descente rapide de l'autre appareil de trempe.
Le couplage nécessaire à cet effet ressort de la fig. 5.
Les deux moteurs 35, qui servent dans chaque cas au mouvement d'un appareil de trempe, peuvent être inversés quant à leur sens de rotation. Par le mécanisme intermédiaire à roue libre 36 déjà mentionné (fig. 3 et 4), on prend soin que lors de la rotation dans l'un des sens on puisse prendre le nombre de tours double sur le côté moteur par rapport à la rotat,ion en sens inverse. Un interrupteur de fin de course 44, qui est disposé à chaque fois au milieu de la colonne d'interrupteurs de fin de course, appartient à chaque moteur. En outre,
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sur chaque colonne on. a prévu pour chaque moteur un interrupteur de fin de course 46 dans la position supérieure et un interrupteur de fin de course 47 dans la position inférieure.
Lorsqu'un moteur a élevé son appareil de trempe se trouvant en fonctionnement de trempe jusque dans la position médiane, l'interrupteur de fin de course 44 est actionné. Cet interrupteur de fin de course effectue, par le relais double y afférent 48, l'amorçage du mouvement du moteur pour l'autre appareil de trempe, une inversion se produisant en même temps, de sorte que l'appareil de trempe y afférent s'abaisse à la vitesse double. Lorsque maintenant l'appareil de trempe se trouvant en f onction- nement a atteint la position supérieure extrême, le relais double 48 du moteur afférant à cet appareil est coupé par l'inter- médiaire de l'interrupteur de fin de course 46.
Il se,produit en même temps par l'interrupteur de fin de course une coupure du relais de puissance 49 qui est intercalé entre la source 50 de courant de chauffage et le transformateur 30. Au même instant, l'appareil de trempe descendant à vide à la vitesse double a atteint sa position extrême et il actionne son interrupteur de fin de course inférieure 47. Cet interrupteur de fin de course inférieur produit la commutation du relais double 48 du moteur y afférent, de sorte que le sens de rotation est maintenant inversé et que cet appareil de trempe s'élève à la moitié de la vitesse qu'il avait jusqu'ici. Un court instant avant cette opération de commutation, l'énergie de chauffage est commutée d'un transformateur à l'autre par actionnement de l'interrupteur de fin de course dans la position supérieure.
Le jeu de travail recommence au même rythme.
Des interrupteurs à bouton poussoir 51 et 52 sont montés dans la ligne de commande, ces interrupteurs servent à amorcer le jeu de travail pour la première fois et à mettre l'ensemble de l'installation hors circuit en cas de perturbations ou à la fin du travail.
Comme on peut le voir par les fig. 4 et 5, chaque disposi- tif est réalisé une fois pour les deux postes de travail, de sorte que chaque dispositif existe deux fois dans l'ensemble de l'appareil. Il est naturellement possible également de réaliser le dispositif selon l'invention de façon qu'il y 'ait trois postes de trempe ou davantage. Dans chaque cas selon les nécessités du travail, on peut travailler dans des dispositifs de ce genre, soit comme il a été décrit en liaison avec les fig. 1 et 2, sans temps d'arrêt des divers postes de trempe, ou bien, comme illustré par les figures 3 et 5, avec intercalation d'un temps d'arrêt.
Il n'est également pas nécessaire d'exécuter le mouvement de descente précisément à la vites-' se double de celle du mouvement de montée ; bien au contraire, le mouvement de descente peut aussi être exécuté à une vitesse encore plus grande. De cette manière, on obtient un temps d'arrêt prolongé de façon correspondante qui est en faveur du temps disponible pour le changement des pièces d'ouvrage.
Ceci peut être avantageux en particulier lorsqu'il s'agit de pièces d'ouvrage relativement grandes'ou lourdes.
Dans le cas de plus de deux postes de trempe, le mouvement d'avancement et de recul pour les dispositifs d'avancement devra être commandé de'façon que le mouvement dans le sens de la trempe se fasse pour l'inducteur qui est précisément raccordé et qui effectue .la trempe, tandis que l'appareil de trempe suivant est à son temps d'arrêt où se trouve en recul et que.le troisième exécute son recul ou est à son arrêt.
Dans les formes de réalisation décrites de l'invention,
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des moteurs électriques servent au mouvement d'avancement et en conséquence la commande automatique du jeu de travail en contre-temps s'effectue par les moyens électriques. Etant donné qu'en vue du saisissement, on utilise en général de l'eau et qu'il faut en conséquence raccorder l'appareil à une condui- te d'eau, il peut être avantageux de renoncer à une commande électrique en faveur d'une commande par fluide comprimé ou sous pression, qui peut être raccordée à la conduite d'eau souspression nécessaire sans cela ou à un conduit d'huile correspondant.
Un semblable dispositif est expliqué avec plus de détail dans ce qui suit. De façon purement extérieure, le dispositif représenté à la fig. 6, qui est muni d'une commande hydraulique pour l'avancement, ressemble au dispositif suivant les fig. 3 et 4. La pièce d'ouvrage 53 est serrée entre deux mandrins récepteurs 54 et55. Lorsque cela est nécessaire, le mandrin récepteur peut être mis en mouvement de rotation axiale.
L'inducteur 55 et le transformateur 57 y afférent peuvent monter et descendre sur la colonne de guidage 58, la fermeture étanche de l'intérieur de la 'caisse se faisant au moyen a'une bande de caoutchouc 59 décrite en liaison avec la fig. 3.
Le mouvement de montée et de descente du transformateur et de l'inducteur de trempe y afférent s'effectue au moyen a'un plongeur 60 auquel le transformateur est suspendu au moyen d'un dispositif particulier 61. La construction partioulière au dispositif de suspension61 a pour but de diminuer la hauteur du dispositif d'ensemble. On prévoit une pompe à fluide sous pression particulière 62, qui produit la pression d'eau ou d'nuile nécessaire pour chaque dispositif. Le moteur de com- menue de cette pompe peut aussi servir en même temps à la rotation axiale du mandrin 55 et de la pièce d'ouvrage. Le dispositif suivant la fig. 6 doit présenter deux postes de trempe placés côte à côte et le plan de manoeuvre hydraulique est étudié en conséquence suivant la fig. 7.
Mais on peut aussi naturellement prévoir de façon sensée plus de deux postes de trempe de ce genre. A partir du réservoir à fluide sous pression 63, ce fluide est aspiré par le conauit 64 au moyen d'une pompe réglable 62 et il est amené au cylindre de manoeuvre 65.
De là, le fluide sous pression est amené dans la position indiquée au cylindre 60' se trouvant du côté gauche et il produit ainsi le mouvement de montée de l'inducteur y afférent. Lorsque le plongeur du côté gauche a atteint sa position supérieure, le levier 86 est actionné et par là le tiroir distributeur 67 est déplacé de telle manière que la pression amenée déplace le cylindre de manoeuvre 65 en l'amenant dans son autre position de commande, de sorte que de la pression est maintenant amenée au cylindre 60' se trouvant du côté droit pour un mouvement de montée.
Dans la position médiane, le plongeur a actionné le levier 68 au cours de son mouvement de montée, de sorte qu'une charge du cylindre de commande 70 est rendue possible en passant par un tiroir distributeur 69. Le déplacement de ce cylindre de commande a pour conséquence que les canaux allant au tiroir de vidange 71 sont découverts de telle manière que le plongeur 60 placé du côté droit puisse se vider. Ce plongeur peut en conséquence exécuter son mouvement de descente sans être gêné, puis il est en outre possible de faire effectuer ce mouvement de descente, qui se fait essentiellement sous sa propre gravité, à la vitesse choisie, du fait que l'on prévoit des sections de conduits appropriées ou bien des étranglements sont intercalés dans les conduits.
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Le cylindre de commande 70 est muni de ressorts 72, qui le font toujours jouer pour le ramener à une position médiane, de sorte que chaque jeu de travail peut être amorcé de nouveau après que les-positions extrêmes ont été atteintes.