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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS SERVANT A COMMANDER DES OPERATIONS.
L'invention concerne des appareils servant à commander une opéra- tion en fonction des dimensions extérieures ou intérieures d'un objet ou d'un organe. Comme exemples de telles opérations, on peut citer l'arrêt d'u- ne rectifieuse lorsque la pièce à rectifier atteint un diamètre déterminé d'avance, ainsi que le triage et le classement de pièces finies en catégo- ries déterminées, par exemple suivant la quantité dont leurs dimensions s'écartent des dimensions de finissage nominales, tout en étant comprises dans une tolérance de fabrication unilatérale, ou encore, suivant qu'elles dépassent ou n'atteignent pas la valeur nominale dans le cas d'une tolé- rance bilatérale.
L'invention a pour objet des appareils pour commander une opé- ration en fonction des dimensions extérieures ou intérieures d'un objet ou d'un organe, où cet objet ou organe est utilisé pour déterminer les condi- tions régnant dans un canal d'écoulement, déterminant ainsi le mouvement d'un corps dont la position commande à son tour l'opération par l'inter- médiaire'de moyens électriques.
De préférence, l'objet ou organe détermine la pression régnant dans le canal,d'écoulement, le corps précité étant de préférence un liquide formant une colonne à laquelle la dite pression est appliquée, l'opération étant commandée par la hauteur de la colonne liquide.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'appareil commandant l'opération comprend une colonne liquide associée à un canal d'écoulement, dans lequel des variations différentes de pression sont pro- duites par le fait que des objets ou organes semblables entre eux mais de dimensions légèrement différentes, y sont associés, et un dispositif à cellule photosensible est destiné à amorcer une opération selon le niveau de la colonne liquide au moment considéré..
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La colonne liquide peut être fournie par un manomètre agissant à la manière d'un dispositif que l'on peut dénommer "dispositif multiplica- teur de mouvement à fluide",l'invention permettant d'établir, pour les ap- plications telles que celles mentionnées ci-dessus, un appareil de commande extrêmement sensible et d'un fonctionnement précis, la précision de la com- mande n'étant pas affectée par les variations usuelles de la sensibilité des éléments électriques de cet appareil.
L'appareil convient, entre autres, pour commander des opérations du genre précité, afin de permettre une fa- brication, à l'échelle industrielle, de pièces rectifiées au dixième, ou moins, des tolérances de rectification normales dans l'industrie ou le triage par dimensions.et la classification d'éléments finis dont les dimensions ne diffèrent entre elles que de quantités de cet ordre. Lorsque l'appareil sert à commander une opération de rectification, la précision réalisable à l'aide de la présente invention n'est limitée en réalité que par les va- riations de l'élévation de température de la pièce, due à l'opération de rectification.
Si on le désire, la colonne manométrique peut être disposée de façon à empêcher la lumière de frapper la cellule photosensible lorsque la colonne s'interpose entre la source lumineuse et cette cellule, ou bien, selon une variante, cette colonne ainsi interposée, peut concentrer sur cet- te cellule un faisceau lumineux de la source précitée. Dans le premier cas, le fluide manométrique peut être un liquide colloïdal convenablement choisi aux fins indiquées - le graphique colloïdal dans l'eau donne des résultats satisfaisants - tandis que, dans le second cas , ce peut être un liquide tel qu'une teinture à l'aniline qui, lorsque la colonne s'interpose entre la source lumineuse et la cellule, forme une lentille cylindrique et con- centre un faisceau lumineux sur la cellule.
Dans les deux cas, la paroi en verre du tube manométrique est aussi mince qu'il'est pratiquement possible de l'être, afin de réduire les pertes de lumières dues au verre.
On décrira ci-après des exemples d'exécution de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lequels :
Les Figs. 1 et 2 représentent schématiquement un appareil confor- me à l'invention pour l'arrêt automatique d'une rectifieuse ou machine ana- logue, lorsque la surface de révolution externe d'une pièce en cours de rec- tification atteint le diamètre requis.
La Fig. 3 est un plan, partie en coupe, à plus grande échelle, d'une des cellules photosensibles associées à la colonne manométrique de la Fig. 1.
La Fig. 4 est un détail d'une variante d'une partie de l'appareil de la Fig. 1.
La Fig. 5 montre schématiquement l'application de l'invention à l'inspection mécanique et au triage ou à la classification de pièces fi- nies en catégories par dimensions.
Comme le montrent les Figs. 1 à 3, une pièce à travailler 10 est montée dans une rectifieuse dont la meule 11 est munie d'un dispositif d'avancement 12 par lequel elle est avancée de la position en trait plein lla à la position en trait mixte 11b, afin d'enlever de la matière de la surface de cette pièce, de sorte que celle-ci présente, après la rectifica- tion, les dimensions indiquées par le trait mixte 10b, la surface de la piè- ce avant rectification étant indiquée par le trait plein 10a. La pièce 10 est montée entre les pointes de la rectifieuse et est entraînée en rotation de la manière usuelle; une poulie 13, indiquée sur l'une des pointes est représentée schématiquement comme étant entraînée à l'aide d'une courroie 14, par une poulie motrice 15 d'un moteur électrique 16 de la machine.
Un support 17 monté sur la machine porte un palpeur sous la forme d'un levier 18 dont une extrémité est munie d'une pointe dure 19 portant contre la surface en rotation de la pièce 10 sous une légère pression exercée par un ressort 20. A mesure que le diamètre de la pièce se réduit par le meula- ge, le bout 19 du palpeur 18 suit la surface de la pièce sous l'action du ressort 20, ce levier tournant autour du pivot 21 jusqu'à ce qu'il atteigne
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la position montrée en trait mixte, ce qui a lieu lorsque la pièce atteint le diamètre nominal requis.
Un plongeur 22, monté sur le support 17, est soumis à la pres- sion d'un léger ressort 23, de sorte que son extrémité extérieure arrondie 24 est pressée contre la surface du palpeur 18 à proximité de l'extrémité de ce dernier éloignée de la pièce 10. Comme le montre le dessin, l'extrémité arrondie 24 du plongeur 22 est formée sur une tête 25 de ce dernier, laquel- le est réglable en vue d'augmenter ou de réduire la longueur effective du plongeur, dans le but de l'adapter à des besoins différents.
La partie inté- rieure 22a du plongueur 22 est supportée à coulissement dans un guide 26 en forme de manchon et présente un forage transversal 27 appelé à coïnci- der avec deux forages radiaux alignés 28, 28 prévus dans le guide, lorsque le palpeur 18 occupe la position montrée en trait plein sur la Fig. 2, c'est-à-dire avant que la pièce n'ait été rectifiée pour présenter le dia- mètre fini voulu.
Les forages 28, 28 du guide font partie d'un canal 29 pour un fluide gazeux (on choisit un gaz stable, tel que l'air) qui passe par un ajutage calibré 30 (Fig. 1) lequel dose la quantité d'air envoyée au canal 29, cependant qu'à l'autre extrémité de ce dernier l'air pénètre dans l'extrémité intérieure de l'alésage 31 du guide 26, et de là vers l'a- lésage 32 de la partie 22a du plongeur, avant de s'échapper à l'atmosphère à travers le forage transversal 27 de ce plongueur et les forages 28, 28 du manchon. La pression dans le canal 29 varie suivant le degré d'alignement du forage, 27 et des forages 28, 28, c'est-à-dire suivant la quantité d'air qui s'échappe à l'atmosphère.
L'air sous pression provenant d'une source principale, par exem- ple la conduite d'air comprimé 33 d'une usine, passe à travers un détendeur 34, et ensuite par le tuyau 35, vers l'extrémité supérieure d'un serpentin capillaire 36 qui limite la quantité d'air maximum débitée par le tuyau 35 et de l'extrémité inférieure duquel l'air s'échappe vers un tube 37. Ce dernier se dirige vers le bas jusqu'à un point situé à proximité du fond d'un vase 38 contenant de l'eau, dont le niveau est visible à travers un ni- veau d'eau 39, l'air se dirigeant vers le bas dans le tube et sortant de celui-ci en bulles, pour s'échapper à travers l'évent 40a prévu dans la paroi supérieure 40 du vase.
On maintient ainsi une pression constante dans le tube 37, cette pression étant celle de la colonne d'eau au-dessus de l'extrémité inférieure du tube de sorte que cette même pression existe dans la chambre à air 41 avec laquelle communiquent l'extrémité inférieure du serpentin 36 et l'extrémité supérieure du tube 37. Cette chambre, bien que formée dans la partie supérieure 40 du vase 38, est séparée de l'intérieur de celui-ci par une plaque d'obturation 42 et communique, par un passage à air 43 prévu dans la dite paroi supérieure 40, avec une autre chambre à air 44 à laquelle l'air arrive sous une pression constante, dosé par l'ajutage calibré 30 déjà cité. L'air afflue de la chambre 44 par le canal 29 aux forages 28, 28 du guide 26, comme décrit ci-dessus.
Au canal 29 est réuni, entre l'ajutage calibré 30 et les orifices d'échappement 28, 28, un tube manométrique 45, dans lequel le liquide est par conséquent soumis à la pression régnant dans ce canal, le niveau 47 baissant lorsque la pression dans le canal augmente. Comme représenté aux dessins, le tube manométrique en verre 45 s'ouvre vers la chambre à air 44, tandis que son extrémité inférieure communique avec l'intérieur du vase 38, comme montré en 46, afin que l'eau du vase puisse servir de liquide mano- métrique.
Le tube manométrique 45 est interposé entre les sources lumineu- ses supérieure et inférieure et les cellules photosensibles y associées, désignées dans l'ensemble par 48 et 49 sur la Fig. l, les unités 48 et 49 étant montées sur une tige filetée verticale 50 munie d'une manette 51 à l'aide de laquelle la position des unités montées sur le tube peut être ré- glée en hauteur. Chacune des unités 48 et 49 est constituée par un carter 52, Figo 3, dans lequel sont disposées une lampe électriqué 53 et une cel- lule photosensible 54, cette dernière étant recouverte par un cache 55 muni d'une ouverture 56 alignée sur le filament de la lampe 53 et le tube mano- métrique 45 qui traverse verticalement ce carter.
Lorsque l'eau remplit la partie du tube manométrique traversant le carter 52, cette partie du tube
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agit comme une lentille cylindrique, pour concentrer la lumière émise par la lampe 53 à travers l'ouverture 56, de façon à exciter la cellule 54 ; tou- tefois, lorsque l'eau est absente de ce tube, l'effet de lentille ne s'exer- ce plus, et la'lumière diffuse qui atteint' cette ouverture est insuffisante pour exciter la cellule.
Le courant débité par la cellule photosensible de l'unité supé- rieure 48 va par un conducteur électrique 57 à un amplificateur et un relais, respectivement 58 et 59, ce dernier commandant le courant venant du relais et allant, par un conducteur 60, à un solénoïde, un contacteur, une soupa- pe hydraulique, ou autre dispositif asservi approprié 61 qui commande le mécanisme d'avancement 12 de la meule 11. De même, le courant débité par la cellule photosensible de l'unité inférieure 49 passe par le fil 62 à l'amplificateur 63, dont la sortie alimente un relais 64 qui, à son tour, commande le courant qui parcourt un circuit 65,66, 67 comprenant le dis- positif de commande 61 du mécanisme d'avancement de la meule, ainsi que le moteur électrique 16 qui fait tourner la pièce 10.
L'appareil décrit ici fonctionne de la manière suivante : à mesu- re que la meule 11 est avancée vers la position en trait mixte llb et que les dimensions de la pièce se rapprochent sensiblement des dimensions recti- fiées représentées en 10b, le plongeur 22 se déplace vers l'extérieur du gui- de 26 sous l'action de son ressort 23,de la quantité permise par le palpeur 18 pivotant vers sa position indiquée en trait mixte et, en même temps que la pièce atteint la limite de sa tolérance "plus", le forage transversal 27 du plongeur s'écarte suffisamment de sa position d'alignement avec les fora- ges 28, 28 pour que l'échappement de l'air du canal 29 se trouve étranglé d'une quantité suffisante pour y déterminer une élévation de la pression, laquelle fait baisser le niveau du liquide dans le tube manométrique 45 jus- qu'au-dessous du niveau de l'unité 48.
De ce fait, la cellule photosensible 54 de cette unité supérieure est rendue inactive et le courant s'écoule ins- tantanément du relais 59 à travers le circuit 60 jusqu'au dispositif de com- mande 61, qu'il influence dans le sens de l'arrêt de l'avancement de la meule.
En continuant sa rotation en l'absence de l'avancement, c'est-à-dire, pendant la période dite de "décrochage", la meule continue à enlever de la matière de la pièce, laquelle se trouve désormais en deçà de la limite de tolérance "plus" et se rapproche du diamètre rectifié nominal. Par suite de cette nou- velle réduction du diamètre de la pièce, la pression dans le canal 29 conti- nue à s'élever et le liquide manométrique est refoulé au-delà de l'unité 49, ce qui a pour effet d'établir le circuit 65,66, 67 par le relais 64, de fa- con à déclencher le moteur 16 qui commande les pointes portant la pièce, tout en actionnant en même temps le dispositif de commande 61, lequel reti- re la meule 11 de la pièce, pour l'amener dans la position indiquée par le trait plein 11a, Fig. 2.
L'appareil de commande décrit ci-dessus permet la production continue de pièces rectifiées au diamètre nominal requis dans une limité de tolérance de 0,0025 inch (0,0635 mm).
A titre de variante du système consistant à utiliser la colonne liquide dans le tube manométrique comme une lentille destinée à concentrer la lumière sur les cellules 54 des unités 48 et 49, le liquide contenu dans le manomètre et dans le vase 38 peut être de nature à empêcher la lumière des sources 53 de tomber sur les cellules 54 lorsque cette colonne est suf- fisamment élevée pour s'interposer entre les sources lumineuses et les cel- lules photosensibles. Lorsqu'on procède de cette manière, le fluide manomé- trique est choisi en conséquence, par exemple, un liquide colloïdal tel que du graphite colloïdal dans l'eau, ce qui empêche presque complètement la lumière de traverser la colonne manométrique.
Ainsi, aussitôt que la hauteur de la colonne liquide baisse suffisamment pour dégager le trajet lumineux entre la source lumineuse 53 et la cellule 54, cette dernière est excitée en vue d'actionner le relais 59 ou 54, lequel établit à son tour les cir- cuits 60 ou 65,66, 67, avec les résultats déjà décrits.
Au lieu de prévoir un seul palpeur tel que 18, venant en con- tact avec la surface de la pièce 10 en cours de rectification, on peut dis- poser deux palpeurs montés à la manière d'un calibre et destinés à entrer
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en contact avec la pièce en des points diamétralement opposés et à augmenter ou à réduire, par une-action de levier, une section de passage formant la soupape d'échappement du canal précité 29. Une telle disposition est montrée sur la Fig. 4, où deux palpeurs 68, 69 sont articulés en 70 et sont soutenus par un support 71 de façon à venir en contact avec la surface de la pièce 10 en des points diamétralement opposés.
Le palpeur 69 est muni .d'un. guide 26a en forme de manchon, qui y est fixé et dans lequel coulisse un plongeur 22, comme celui déjà décrit à propos de la Fig. 2 et destiné à commander l'éçhappement de l'air du canal 29 à travers les forages 28, 28 prévus dans ce guide, cela par le déplacement du forage transversal 27 en vue de sa coïncidence partielle avec les forages 28. Le plongeur 22 est sollicité par un ressort 23, comme ci-dessus, de sorte que son extrémité arrondie 24 est maintenue au contact de la surface du palpeur 68, et que les deux,palpeurs embrassent toujours un diamètre de la pièce compris entre les bouts 19 en matière dure prévus à leurs extrémités intérieures.
Grâce aux moyens qui viennent d'être décrits, l'avancement de la meule 11 est arrêté sous la dépendance du diamètre de la pièce 10 et non plus de son rayon, ce qui assu- re une meilleure précision et une'plus grande sensibilité, notamment en ce qui concerne l'ovalité de la pièce.
Lorsque l'invention est appliquée au triage et au classement de pièces en deux, trois, quatre catégories de dimensions ou davantage, il con- vient d'adjoindre à la colonne manométrique autant de sources lumineuses et d'unités de cellules photosensibles qu'il y a de catégories. La Fig. 5 mon- tre une telle application de l'invention à des appareils pour classer les piè- ces finies en trois catégories de dimensions différentes, par exemple des pièces ayant la dimension finie nominale et des pièces ayant des dimensions respectivement supérieures et inférieures à la dimension nominale, mais com- prises dans une tolérance de fabrication bilatérale pour cette dimension.
Dans ce mode d'exécution de l'invention, la disposition du tube d'adduction d'air 35, du tube plongeant 37 et de l'ajutage calibré 30 pour le dosage de l'air à une pression constante pour le canal 29, de même que du tube manométrique 45 soumis à la pression régnant dans ce canal, peut être analogue à celle déjà décrite. Toutefois, le tube manométrique 45 se voit adjoindre trois sources lumineuses et trois unités de cellules photosensibles 73,' 74,75, si- tuées à des niveaux différents choisis en fonction des opérations que ces éléments doivent commander.
L'extrémité d'échappement d'air du canal 29 pé- nètre dans un dispositif calibreur ayant la forme d'un manchon 76 dans lequel est formé un forage radial 77 appelé à constituer un orifice d'échappement pour le canal 29 vers l'alésage 78 du manchon, le débit de cet échappement étant régi par la valeur du diamètre des pièces finies insérées dans cet alésage.
Les pièces finies qui, dans le cas représenté ici, sont consti- tuées par des arbres rectifiés, sont chargées dans une auge d'alimentation 79 légèrement inclinée vers le bas en direction d'une plateforme d'alimen- tation 80, de sorte que les pièces peuvent rouler sur cette dernière, une à la fois, une de ces pièces, 81, étant représentée en position sur la plateforme de la Fig. 5. En venant se placer sur la plateforme 80, la pièce 81 enclenche un interrupteur électrique 82 qui agit de'façon que cette piè- ce soit refoulée par un piston 83 vers l'intérieur de l'alésage 78 d'une distance suffisante pour dégager l'interruptuer 82.
Suivant la différence entre le diamètre de la pièce 81 et celui de l'alésage 78, le débit de l'air à travers l'orifice d'échappement 77 se réduira plus ou moins forte- ment augmentant ainsi la pression dans le canal 29. Tout comme dans l'ap- pareil déjà décrit avec référence aux Figs. 1 à 3, cette augmentation de la pression fait baisser le niveau du liquide dans le tube manométrique 45, de telle sorte que les unités 73 et 74 ou 73,74 et 75 interviennent suivant l'importance de la section de passage disponible pour l'échappe- ment de l'air entre la pièce et le manchon 76, c'est-à-dire suivant que les dimensions de la pièce 81 engagée dans l'alésage 78 sont inférieures, égales ou supérieures, respectivement, aux dimensions nominales.
Par l'in- termédiaire d'amplificateurs et de relais respectivement 84, 85 ou 86, 87 ou 88, 89, les unités 73 74,75 contrôlent des circuits électriques 90, 91,92 qui actionnent sélectivement le mécanisme 93a d'un piston 93 en vue
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de placer les auges réceptrices ou groupées 94,95, 96 de façon qu'une d'el- les vienne en ligne avec l'alésage 78 du manchon étalonneur 76. Entretemps, la pièce 81 enclenche un interrupteur électrique 97 agissant de façon que le dispositif d'actionnement 83a fasse avancer le piston 83 plus loin et refoule la pièce dans l'auge réceptrice respective. On comprendra que, com- me les pièces 81 sont avancées vers le dispositif étalonneur 76 par des moyens automatiques, l'ensemble du triage et de la classification est rendu automatique.
Une autre application analogue de l'invention est relative à la compensation de l'usure d'un outil, par exemple dans l'alésage au tour avec un outil à simple pointe; dans ce cas, le diamètre de forage de la pièce finie sert à déterminer la pression dans un canal tel que 29, tandis qu'une colonne manométrique soumise à cette pression commande, par l'inter- médiaire d'unités de cellules photosensibles y associées, le fonctionne- ment d'un mécanisme à rochet ou analogue, destiné à faire avancer l'outil afin de compenser son usure indiquée par le calibrage du forage de la piè- ce finie en dernier lieu par l'outil.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil pour commander une opération en fonction de dimen- sions extérieures et intérieures d'un objet ou d'un organe, caractérisé en ce que cet objet ou organe sert à déterminer les conditions régnant dans un canal et à provoquer ainsi le déplacement d'un corps dont la position comman- de à son tour l'opération par l'intermédiaire de moyens électriques.