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L'invention concerne un dispositif de commutation pour des installa- tions de chauffage par induction permettant d'effectuer une ou plusieurs trempes en un ou plusieurs endroits d'une pièce cylindrique ou tubulaire, par exemple un arbre, dans lequel la pièce d'une part et la bobine d'induction avec dispositif de refroidissement brusque ou de saisie d'autre part sont déplaçables axialement l'une par rapport à l'autre pendant le processus de trempe, alors que des contacts à poussoirs, fournissant des impulsions, permettent d'entamer ou de finir le trai- tement thermique des surfaces prédéterminées.
Pour la trempe par induction de surfaces d'éléments allongés, tels que des arbres, il existe des machines de trempe dans lesquelles la pièce est dis- posée verticalement. Le chauffage s'effectue à l'aide d'un inducteur, entourant étroitement la pièce, et qui, ensemble avec un dispositif de saisie, en général annulaire, disposé à la partie inférieure de l'inducteur et entourant -la pièce, peut être déplacé le long de celle-ci. Dans les machines conçues pour le traite- ment de pièces de petites dimensions, la pièce peut être déplacée le long de 1' inducteur et du dispositif de saisie fixes.
Si les pièces ne doivent être trempées que dans deux zones, l'inducteur ne doit être mis en circuit qu'en regard de ces zones et le dispositif de saisie doit rester en fonctionnement jusqu'au moment où le dispositif d'avancement a ame- né toutes les parties chauffées sous le dispositif de saisie.
Afin d'assurer l'ordre de succession requis des phases de traitement nécessaires, par exemple le chauffage de la pièce, le refroidissement de la pièce ou la rotation de celle-ci, on recourt à une commande suivant un programme. Dans ce genre de commande, on a prévu une broche de mise en circuit et une broche de mise hors circuit pour les divers traitements sur un cadre de bornes. Ensemble avec la partie mobile de la machine, c'est-à-dire le porte-pièce ou l'inducteur avec le dispositif de saisie, un contact à poussoir passe, pour chaque opération de traitement, le long du cadre de bornes correspondant. Lorsqu'un contact à poussoir parvient sur une broche prévue sur le cadre des bornes, le contact à poussoir amorce un processus de traitement. Le passage de ce contact à poussoir sur une seconde broche du même cadre provoque l'interruption du traitement.
Aussi longtemps que l'installation ne doit travailler que quelques types de pièces à tremper peu divergentes, il suffit d'un petit nombre de cadres de bornes. Toutefois, si la machine est appelée à travailler des types de pièces très divergentes, avec un programme de trempe compliqué, le nombre de cadres de bornes requis dépasse des limites raisonnables. De plus, il est bien souvent né- cessaire de procéder simultanément à plusieurs processus de traitement. Il est difficile, sinon impossible, d'ajouter les broches de commutation d'une manière suffisamment précise pour que tous les processus de traitement simultanés désirés soient effectivement entamés simultanément.
Conformément à l'invention, à l'aide d'un bras de commutation se dé- plaçant pas à pas sous l'effet des impulsions provenant des contacts à poussoir, on peut ajouter ou enlever des cadres de contacts, chacun des cadres de contacts pouvant être couplé au choix avec chacun des rails de contact disposés perpendi- culairement aux cadres de contacts, et un relais conjugué avec chacun des rails de contact peut entamer un processus de traitement, par exemple le chauffage, la saisie, l'avancement et la rotation de la pièce, ou provoquer la mise en circuit d'éléments de mesure.
Le dispositif de commutation conforme à l'invention réduit notablement le nombre de cadres de bornes; de plus il permet d'entamer simultanément un grand nombre de processus de traitement.
En particulier, une installation de trempe par induction équipée d' un dispositif de commutation conforme à l'invention, permet de réaliser un grand nombre de programmes de trempe très divergents sur des pièces cylindriques ou tubulaires de dimensions très divergentes.
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La description ci-après, avec référence aux dessins annexés, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant , bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 est une vue en élévation d'une machine à tremper verticale munie d'un dispositif de commutation conforme à l'invention.
La fig. 2 est une vue de profil de la machine à tremper verticale.
La fig. 3 est une représentation schématisée du dispositif de commuta- tion conforme à l'invention.
La fig. 4 montre la disposition des cadres de contacts et des rails de contact qui se croisent.
La fig. 5 montre un plateau de taquets.
La fig. 6 montre une plaque perforée pour un programme de trempe dé- terminé.
La fig. 7 montre un gabarit pour la mise en place des broches de con- tact sur un cadre de bornes.
Le socle 1 de la machine (fig.l) comporte une colonne de guidage ver- ticale 2 sur laquelle peut coulisser un porte-pièce 3. Ce porte-pièce comporte un dispositif de serrage 4 pour une pièce 5, un moteur 6 pour le déplacement du porte-pièce sur la colonne 2 et une patte 7 munie de trois contacts à poussoirs 8, 9, 10. Pendant le déplacement du porte-pièce 3, les contacts à poussoirs 8, 9, 10 passent sur des broches de contact 14 disposées dans des cadres de bornes 11, 12, 13, broches qui servent à entamer des fonctions de commutation tributaires du trajet parcouru. Une bobine d'induction 16 est branchée sur un transformateur haute fréquence 15, fixé directement au socle 1 de la machine. Sous la bobine d'induction 16 se trouve un dispositif de saisie 17, également fixé sur le dit socle.
Tant la bobine d'induction 16 que le dispositif de saisie 17 entourent, avec un certain jeu, la pièce 5 qui les traverse.
La trempe de la pièce s'effectue de la manière suivante : la pièce 5, serrée dans le dispositif 4, traverse, du haut vers le bas, la bobine d'induction 16 et le dispositif de saisie 17. La pièce 5 est chauffée par la bobine d'induction 16 et les endroits chauffés sont ensuite saisis par l'eau de refroidissement que le dispositif de saisie 17 projette sur la pièce.
Le dispositif de commutation de la machine est constitué essentielle- ment par des poussoirs 8, 9, 10 qui passent le long des cadres de bornes 11, 12, 13 munis de broches de contact 14, et qui provoquent des fonctions de commutation tributaires du trajet, et par un commutateur sélecteur rotatif 18, à deux bancs de contacts 19 (fig. 3), de façon qu'à chaque banc de contacts 19 soit raccordé un système de rails croisés, 20 respectivement 21, qui commande, par l'intermédiai- re de plusieurs relais, le processus de trempe. Les bras de commutation 22, 23 du sélecteur rotatif 18 peuvent provoquer la mise en circuit ou la mise hors circuit suivant les impulsions de courant provenant des cadres de contacts 24 connectés aux bancs de contacts. Le nombre de cadres de contacts est adapté au nombre de fonctions successives à remplir.
Perpendiculairement aux cadres de contacts 24 sont disposés des rails de contact 25 qui provoquent, par l'intermédiaire de relaii le début et la fin des processus de traitement désirés ainsi que la connexion du sélecteur rotatif 18 dans sa position de départ. Le sélecteur rotatif 18, le sys- tème de rails croisés 20, 21 et les relais sont incorporés dans le socle 1 de la machine et sont protégés par un couvercle 26 qui permet d'y accéder.
On a prévu en particulier :
Un rail de contact 25D avec un relais D dont le contact de travail assure la rotation de la pièce; un rail de contact 25 V1 avec un relais V1, dont
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le contact de travail assure l'avancement lent de la pièce ; rail de contact 25 V2,avec un relais V2,dont le contact de travail assure l'avancement rapide de la pièce, un rail de contact 25 H avec un relais H, dont le contact de travail provoque la mise en circuit du chauffage inductif; un rail de contact 25 B, avec un relais B dont le contact de travail provoque la mise en circuit du dispositif de saisie ;
un rail de contact 25 ZB, pour un relais ZB, qui règle la durée du temps de fonctionnement du dispositif de saisie et qui, après l'écoulement du temps de saisie , fait en sorte que les bras de commutation 22, 23 du sélecteur rotatif 18 avancent d'un pas ; un rail de contact 25 ZH pour un relais ZH qui limite, à un temps réglable, la durée du chauffage et qui, après l'écoulement du temps de chauffage, fait en sorte que le bras de commutation 22, 23 du sélecteur rotatif 18 avance d'un pas ; un rail de contact 25 R pour un relais R dont le con- tact de travail assure le retour du sélecteur rotatif 18 dans sa position de dé- part. On peut, sans le moindre inconvénient, prévoir d'autres rails de contact 25 analogues. De plus, les systèmes de rails croisés 20, 21 peuvent au besoin être complétés par un autre système ou être subdivisés en d'autres systèmes.
Les bancs de contacts individuels 19 constituent, avec les systèmes de rails croisés conjugués 20, 21, des circuits électriques séparés via les relais correspondants. Les cadres de contacts 24 et les rails de contact 25 sont isolés les uns des autres à l'aide de matière isolante 27 (fig. 4). Chaque cadre de con- tacts 24 peut être relié à chaque rail de contact 25 à l'intérieur d'un système de rails croisés 21 ou 22. La connexion électrique s'effectue à l'aide de taquets de contact 28 qui peuvent être introduits dans des douilles 30 prévues au point de croisement 29 des cadres, et des rails.
Le mode de fonctionnement du dispositif de commutation sera expliqué ci-après à l'aide d'un programme de trempe.
La trempe débute normalement dans la zone inférieure de la pièce 31 (fig. 1). Le porte-pièce 3 se trouve, dans ce cas, par exemple à l'extrémité su- périeure 32 de la colonne de guidage. Par l'actionnement d'une pédale 33 (fig.3), on ferme un circuit électrique K comportant un relais S. Le relais S actionne un dispositif d'avancement rapide du porte-pièce 3. Le relais S ferme en outre un contact de travail SI, qui bloque le relais S lui-même. Le porte-pièce 3 descend.
Lorsque, pendant cette descente, le contact à poussoir 8 passe sur la première broche de commutation 14a du premier cadre de bornes 11, le contact à poussoir 8 ferme un circuit électrique L. Une impulsion de courant alors émise provoque l'enclenchement d'un relais E dont le contact de travail e se ferme. Cette fer- meture provoque l'actionnement de l'électro-aimant de rotation 34 du sélecteur rotatif, qui amène les bras de commutation 22, 23 du sélecteur rotatif 18 sur les premiers cadres de contacts 24a, 24k. La même impulsion de courant dans le circuit électrique L fait en sorte qu'un relais G mette hors circuit, par l'ouver- ture d'un contact de repos g, le dispositif d'avancement rapide mis en circuit à l'aide de l'interrupteur à pédale 33.
Les cadres de contacts 24a, 24k, mis en circuit à l'aide des bras de commutation 22, 23 ,sont connectés une fois à l'aide d'un taquet de contact 28a au rail de contact 25 ZH du relais ZH de la limitation du temps de chauffage et en outre, à l'aide d'un taquet de contact 28b au rail de contact 25 H du chauffage ainsi qu'à l'aide d'un taquet 28c au rail de contact 25 D pour la rotation de la pièce. Les relais ZH, H, D appartenant aux rails de contact 25ZH, 25 H, 25 D met- tent en circuit la limitation du temps de chauffage, le chauffage par induction et la rotation de la pièce pendant que le porte-pièce 3 est stationnaire. Pendant qu'elle tourne, la pièce 5 est chauffée, dans cette position, sur une surface.
Après écoulement du temps imposé au relais ZH pour la limitation du temps de chauffage, le relais ZH ferme un contact de travail zh. Cela provoque le fonctionnement de l'électro-aimant de rotation 34 qui avance d'un pas les bras de commutation 22, 23 du sélecteur rotatif 18 sur les cadres de contacts suivants 24b, 241. Le chauffage inductif et la rotation de la pièce restent enclenchées
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par les taquets 28d, 28e. D'autres taquets 28f, 28g, assurent la mise en circuit des rails de contact 25B, 25V2 pour le dispositif de saisie et l'avancement ra- pide, et de ce fait par l'intermédiaire des relais correspondants V, V2,l'avance- ment rapide et le dispositif de saisie.
Pendant l'avancement rapide, la pièce 5 est encore chauffée par le chauffage inductif et le dispositif de saisie refroi- dit la partie ab chauffée de la pièce qui le traverse.
Ce processus prend fin lorsque le contact à poussoir 8 passe la se- conde broche de commutation 14b. Sous l'effet de 1'impulsions ainsi obtenue, le relais E ferme le contact de travail e 1. L'électro-aimant de rotation 34 ainsi mis en fonctionnement, amène les bras de contact 22, 23 du sélecteur relatif 18 sur les cadres de contacts suivants 24c, 24m. Le relais de chauffage h déclenche et le chauffage est arrêté. Les taquets 28h, 28i, 28k, font en sorte que le dis- positif de saisissement, l'avancement rapide et la rotation de la pièce restent en circuit. Un taquet 28 b provoque la mise en circuit du relais ZB pour le réglage du temps de saisie. Toutes les parties de la pièce chauffées jusqu'à présent sont maintenant refroidies.
Après l'écoulement du temps de saisie réglé à l'aide du relais ZB, ce relais ferme un contact de travail zb. L'électro-aimant de rotation 34 amène de ce fait les bras 22, 23 du sélecteur rotatif 18 sur les cadres de contacts sui- vants 24t, 24n. Les relais B et V2 déclenchés du dispositif de saisie et de 1' avancement rapide, arrêtent le dispositif de saisie et l'avancement rapide.
Un taquet 28m assure la rotation de la pièce. D'autre taquets 28n, 28o enclen- chent le chauffage par l'intermédiaire du relais H et l'avancement lent par 1' intermédiaire du relais V1. L'avancement lent est maintenant nécessaire, car il faut chauffer une zone de la pièce 5 de plus petit diamètre. Le plus petit diamè- tre réduit le couplage magnétique entre la bobine d'induction et la pièce et re- quiert, de ce fait, un temps de chauffage plus long. Un autre taquet 28p ferme le relais ZH pour la limitation du temps de chauffage. Les durées des processus de chauffage et d'avancement sont ainsi limitées.
Après l'écoulement du temps de chauffage réglé du relais ZH, ce re- lais ferme son contact de travail zh. L'électro-aimant de rotation 34 amène alors les bras de contact 22, 23 du sélecteur rotatif 18 sur les cadres de contacts sui- vants 24e, 240. Le relais L pour le chauffage déclenche et coupe le chauffagenin- ductif, A l'aide des taquets 28q, 28r, l'avancement lent et la rotation de la pièce se poursuivent. D'autres taquets 28s, 28t mettent en circuit par l'intermé- diaire du relais B, le dispositif de saisie et par l'intermédiaire du relais ZB, le réglage du temps de saisie. Pendant l'avancement lent, toutes les pièces pré- cédemment chauffées sont maintenant saisies.
Après le temps de saisie réglé, le relais ZB ferme son contact de travail zb. De ce fait, l'électro-aimant de rotation 34 amène les bras de commuta- tion 22, 23 du sélecteur rotatif 18 sur les cadres de contacts suivants 24f, 24p.
Les relais B, V1 et D du dispositif de saisie, de l'avancement rapide et de la rotation de la pièce déclenchent et arrêtent ces fonctions. Un taquet 28u ferme le contact de travail rl et r2 du relais R. Le contact de travail rl provoque le fonctionnement de l'électro-aimant de rotation 34 qui amène les bras de com- mutation 22, 23 dans leur position de départ. Le contact de travail r2 ferme le circuit électrique K et provoque de ce fait, par l'intermédiaire du relais S, l'avancement rapide du porte-pièce 3. Lorsqu 'on prévoit sur le premier cadre: de bornes 11 d'autres broches de contact 14c, et 14d, on peut répéter le program- me de trempe décrit pour d'autres zones de la pièce.
La pièce étant trempée, le porte-pièce 3 se soulève à l'aide du dis- positif d'avancement rapide jusqu'à ce que le second contact à poussoir 9, fixé à la partie 7 du porte-pièce 3, passe sur une broche de commutation 14e montée sur un second cadre de bornes 12. Le dégagement du contact à poussoir 9 provoque 1' inversion de la polarité de l'enroulement du moteur d'entraînement 6. Le porte- pièce 3 s'élève jusqu'à ce que le troisième contact à poussoir 10, fixé à la par-
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tie 7 du porte-pièce 3, passe sur la broche de contact 14f prévue sur le cadre de bornes 13. Ce troisième contact à poussoir 10 étant dégagé, le porte-pièce 3 reste à la partie supérieure 32 de la colonne de guidage 2. On peut alors échan- ger la pièce 5.
L'actionnement des contacts à poussoir 33 permet de procéder à une nouvelle opération de trempe. Il va de soi que le processus de trempe peut également être entamé à partir d'une position plus basse du porte-pièce 3, et se terminer en cet endroit.
Un tel dispositif de commutation permet de réaliser facilement des pro- grammes de trempe compliqués. Les systèmes de rails croisés 20, 21 sont efficace- ment disposés de façon que tous 'les taquets 28 de tous les systèmes 21, 22 se trouvent dans un plan 35 (fig.5) et que tous les points de croisement 29, des cadres de contacts et des rails de contact avec les douilles 30 pour les taquets 28 se trouvent l'un à côté de l'autre sur des rangées verticales et horizontales- Cela offre l'avantage que l'on peut poser sur cette surface de douilles 35 une plaque perforée (fig. 6). Par les trous 36 prévus dans cette plaque (fig. 6) seules sont accessibles les douilles 30 pour l'introduction de taquets 28 qui établissent les connexions électriques requises pour les opérations de commuta- tion nécessaires pour le traitement d'une pièce 5 donnée.
Pour chaque sorte de pièce, on a prévu une plaque perforée spéciale (fig. 6). Un programme de trempe déterminé requiert donc uniquement la disposition de la plaque perforée corres- pondante sur la surface des douilles 35 et l'introduction de taquets 28 dans les douilles que la plaque perforée laisse libres (fig. 6).
Les broches du contact 14 peuvent également être ajustées sur les cadres de borbes 11, 12, 13 suivant des calibres (fig.7). L'emploi de plaques perforées (fig. 6) et de calibres (fig. 7) permet de faire effectuer des pro- grammes de trempe compliqués par de la main-d'oeuvre non qualifiée.