La présente invention a pour objet un dispositif de commande hydraulique permettant d'actionner, dans un ensemble mobile en rotation autour d'un axe, un piston se déplaçant en translation dans une chambre de cylindre, avec un bâti fixe muni d'organes d'alimentation en fluide sous pression et un organe intermédiaire qui présente une face axiale dans laquelle débouchent des conduits de transmission de pression, qui effectue une course axiale en translation pour raccorder lesdits conduits à des passages correspondants débouchant dans une face axiale du cylindre, et qui est maintenu normalement dans une position axiale écartée du cylindre.
Un dispositif de ce genre est décrit notamment dans la demande de brevet européen no 0 220 134 et la présente invention constitue un perfectionnement de ce dispositif connu par la publication sus-indiquée.
La création d'un dispositif qui, comme celui de la demande précitée, prévoit une alimentation du cylindre sur sa face axiale grâce à un organe intermédiaire mobile axialement facilite dans une très grande mesure l'utilisation du vérin hydraulique tournant dans des machines-outils dont les broches fonctionnent aux vitesses maximales que l'on atteint à l'heure actuelle et qui sont de l'ordre de dix mille tours par minute. La possiblité de commander le déplacement de l'organe intermédiaire par une pression d'huile agissant dans une chambre auxiliaire sur un piston qui déplace cet organe intermédiaire permet d'avoir une commande particulière pour cet organe et, par conséquent, de l'amener durant une courte période dans sa position de fin de course avancée et de le reculer ensuite, de façon à ménager un espace suffisant entre le cylindre et la partie non tournante du dispositif.
Cette disposition s'est révélée extrêmement avantageuse en évitant le brûlage de l'huile résiduelle et en permettant son évacuation immédiate.
Le but de la présente invention est de perfectionner encore les moyens prévus dans un dispositif du genre mentionné au début pour ajuster la position de fin de course avancée de l'organe intermédiaire afin de permettre des vitesses de rotation aussi élevées que possible. Les expériences ont montré qu'avec la disposition perfectionnée selon la présente invention, on pouvait atteindre des vitesses de l'ordre de douze mille tours par minute sur des machines ayant des diamètres de broche de l'ordre de 40 à 50 mm.
Dans ce but, le dispositif de commande selon l'invention, déjà mentionné au début, est caractérisé en ce que ce dispositif comporte des moyens de butée ajustables permettant de régler à une valeur prédéterminée la position avancée en fin de course dudit organe intermédiaire, de manière que, dans cette position, il subsiste un jeu prédéterminé entre lesdites faces axiales de l'organe intermédiaire et du cylindre.
On va décrire ci-après, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention en se référant au dessin annexé, dont
la fig. 1 est une vue en coupe axiale du dispositif, et
la fig. 2 une vue en coupe schématique selon la ligne II-II de la fig. 1 montrant le cylindre sans les accumulateurs.
Le dispositif représenté au dessin comporte un bâti général 1 de forme cylindrique. Ce bâti est destiné à être monté comme appareil auxiliaire sur une machine-outil. Une pince de serrage (non représentée) sera commandée par un tube 2 qui se déplace normalement en rotation entraîné par la broche, mais qui, de plus, peut se déplacer axialement lorsqu'il est entraîné par un piston 3 qui coulisse dans une chambre cylindrique 4 ménagée à l'intérieur d'un cylindre 5. La chambre 4 du cylindre 5 est fermée par un couvercle 6 et l'ensemble rotatif constitué par le tube 2, le piston 3, le cylindre 5 et le couvercle 6 est supporté par des roulements à billes 7 à l'intérieur du bâti 1, dont les divers éléments n'ont pas besoin d'être décrits ici.
La pièce qui forme le cylindre 5 comporte, autour de la paroi cylindrique 5a qui limite la chambre 4, une série de forures qui représentent, d'une part, trois accumulateurs 8 (voir aussi fig. 2) et, d'autre part, trois logements de ressorts 9. Les logements de ressorts 9 contiennent des ressorts 10 qui coopèrent avec des boulons 11 dont les extrémités extérieures sont liées à un anneau de mise en pression 12. Par l'intermédiaire de l'anneau 12, l'énergie accumulée dans les ressorts 10 maintient sous pression l'huile contenue dans la chambre 4 sur le côté chargé du piston 3 grâce à l'action des pistons auxiliaires 13, de sorte que les fuites éventuelles sont automatiquement compensées.
Lors d'un déplacement du piston 3 à l'intérieur de la chambre 4, il est nécessaire d'évacuer l'huile contenue dans cette chambre sur une des faces du piston et d'alimenter la partie de la chambre qui est située de l'autre côté en huile sous pression. Ces opérations s'effectuent à travers deux soupapes 14 et 15 (voir aussi fig. 2) en utilisant un organe intermédiaire 16 qui est un anneau métallique monté sur une portée de l'ensemble rotatif 2, 3, 5, 6, mais qui, lui, n'est susceptible de se déplacer que dans le sens axial. Cet organe 16 présente une face axiale plane 17 qui est située en regard d'une face axiale plane 18 du cylindre 5. Dans la face axiale 17 sont ménagées deux gorges circulaires étroites, de diamètres différents, désignées par 19 et 20 et qui communiquent chacune avec l'un de deux raccords 21 fixés le long de la périphérie de l'anneau 16.
Cet anneau est supporté par trois tiges 22 qui traversent des forures du bâti 1. Ces tiges sont sollicitées par des ressorts 23 agissant sur des écrous 24 vissés à l'extrémité des tiges, par l'intermédiaire de cales d'espacement 25 qui constituent la particularité essentielle du dispositif décrit maintenant. Normalement, l'anneau 16 est maintenu sous l'action des ressorts 23 dans une position de fin de course reculée, de sorte que l'on a entre les faces axiales planes 17 et 18 un espace suffisant pour que toute l'huile résiduelle qui pourrait subsister entre ces deux pièces soit éjectée ou s'écoule sans risquer de se surchauffer.
Cependant, au moment où un mouvement doit être imprimé au piston 3, pour effectuer soit une ouverture de la pince commandée par le piston, soit une fermeture, l'organe 16 est amené en position de fin de course avancée et l'un des raccords 21 est connecté à une source d'huile sous pression, tandis que l'autre est connecté à un écoulement de l'huile à la pression 0. Pour effectuer cette opération, le dispositif décrit comporte encore un piston d'organe intermédiaire 26, de forme annulaire, qui est logé dans une chambre annulaire 27 ménagée dans le bâti 1, cette chambre étant raccordée, comme on le voit en 28, à une source d'huile sous pression. La pression d'huile dans la chambre 27 déplace donc le piston vers la droite à la fig. 1 et l'organe 13 en direction du cylindre.
Cette course peut être réglée avec une grande précision grâce au choix des organes intercalaires 25 et on l'ajuste de façon que, lorsque les organes intercalaires sont appuyés contre la face arrière du bâti 1, la distance entre les deux faces axiales planes 17 et 18 soit par exemple de 0,004 mm. On se rend compte que, par le choix de cales 25 convenables, il est possible de donner à ce jeu, minimum en position active, la valeur que l'on veut.
Revenant à la fig. 2, on voit à cette figure, schématiquement représentée, la manière dont les orifices d'entrée et de sortie des soupapes 14 et 15 se relient à des lumières 29a, 29b, 30a, 30b. Ces lumières sont fraisées en arcs de cercle dans la face 18 du cylindre 5, de façon à avoir une section suffisante eu égard à la faible largeur des gorges 19 et 20. Chacune des lumières communique avec une forure rectiligne ménagée à l'intérieur de la masse du cylindre 5. Si la gorge 20 est reliée à l'alimentation en huile sous pression, c'est l'entrée de la soupape 14 qui sera alimentée en huile sous pression, tandis que la sortie de la soupape 15 recevra, elle, la pression de l'huile.
Vu la constitution de ces soupapes telle qu'elle est représentée à la fig. 1, la soupape 15 transmettra l'huile sous pression à la partie gauche de la chambre 4, tandis que la soupape 14 laissera au contraire la partie droite de la chambre 4 avec laquelle elle communique se décharger par la gorge 19. Le choix d'une forme de lumière s'étendant en arc de cercle sur une certaine longueur des gorges 19 et 20 permet de diminuer la largeur des gorges et donc la réaction due à la pression d'huile sur l'organe intermédiaire 16, tout en assurant un débit d'huile suffisant pour obtenir un déplacement du piston qui soit rapide et ait l'amplitude désirée.
The present invention relates to a hydraulic control device making it possible to actuate, in an assembly movable in rotation about an axis, a piston moving in translation in a cylinder chamber, with a fixed frame provided with organs of pressurized fluid supply and an intermediate member which has an axial face into which pressure transmission conduits open, which performs an axial travel in translation to connect said conduits to corresponding passages opening into an axial face of the cylinder, and which is normally maintained in an axial position away from the cylinder.
A device of this kind is described in particular in European patent application No. 0 220 134 and the present invention constitutes an improvement of this device known from the above-mentioned publication.
The creation of a device which, like that of the aforementioned application, provides for a supply of the cylinder on its axial face by means of an axially movable intermediate member greatly facilitates the use of the hydraulic jack rotating in machine tools including the spindles operate at the maximum speeds that are reached at present and which are of the order of ten thousand revolutions per minute. The possibility of controlling the displacement of the intermediate member by an oil pressure acting in an auxiliary chamber on a piston which displaces this intermediate member makes it possible to have a particular command for this member and, consequently, to bring it during a short period in its advanced end position and then move it back, so as to leave sufficient space between the cylinder and the non-rotating part of the device.
This arrangement has proved to be extremely advantageous in avoiding the burning of the residual oil and in allowing its immediate evacuation.
The object of the present invention is to further improve the means provided in a device of the kind mentioned at the start for adjusting the advanced end-of-travel position of the intermediate member so as to allow rotation speeds as high as possible. Experiments have shown that with the improved arrangement according to the present invention, speeds of the order of twelve thousand revolutions per minute can be achieved on machines having spindle diameters of the order of 40 to 50 mm.
For this purpose, the control device according to the invention, already mentioned at the beginning, is characterized in that this device comprises adjustable stop means making it possible to adjust the advanced position at the end of travel of said intermediate member to a predetermined value, so that, in this position, there remains a predetermined clearance between said axial faces of the intermediate member and the cylinder.
An embodiment of the object of the invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawing, of which
fig. 1 is an axial section view of the device, and
fig. 2 a schematic sectional view along line II-II of FIG. 1 showing the cylinder without the accumulators.
The device shown in the drawing comprises a general frame 1 of cylindrical shape. This frame is intended to be mounted as an auxiliary device on a machine tool. A collet (not shown) will be controlled by a tube 2 which normally moves in rotation driven by the spindle, but which, moreover, can move axially when it is driven by a piston 3 which slides in a cylindrical chamber 4 formed inside a cylinder 5. The chamber 4 of the cylinder 5 is closed by a cover 6 and the rotary assembly consisting of the tube 2, the piston 3, the cylinder 5 and the cover 6 is supported by ball bearings 7 inside the frame 1, the various elements of which need not be described here.
The part which forms the cylinder 5 comprises, around the cylindrical wall 5a which limits the chamber 4, a series of holes which represent, on the one hand, three accumulators 8 (see also fig. 2) and, on the other hand, three spring housings 9. The spring housings 9 contain springs 10 which cooperate with bolts 11 whose outer ends are linked to a pressurizing ring 12. By means of the ring 12, the energy accumulated in the springs 10 maintains under pressure the oil contained in the chamber 4 on the loaded side of the piston 3 thanks to the action of the auxiliary pistons 13, so that any leaks are automatically compensated.
When the piston 3 moves inside the chamber 4, it is necessary to evacuate the oil contained in this chamber on one of the faces of the piston and to supply the part of the chamber which is located from the 'other side in pressurized oil. These operations are carried out through two valves 14 and 15 (see also fig. 2) using an intermediate member 16 which is a metal ring mounted on a bearing surface of the rotary assembly 2, 3, 5, 6, but which, it is only likely to move in the axial direction. This member 16 has a flat axial face 17 which is situated opposite a flat axial face 18 of the cylinder 5. In the axial face 17 are formed two narrow circular grooves, of different diameters, designated by 19 and 20 and which each communicate with one of two fittings 21 fixed along the periphery of the ring 16.
This ring is supported by three rods 22 which pass through holes in the frame 1. These rods are stressed by springs 23 acting on nuts 24 screwed to the end of the rods, by means of spacers 25 which constitute the essential feature of the device described now. Normally, the ring 16 is maintained under the action of the springs 23 in a retracted end position, so that there is between the planar axial faces 17 and 18 sufficient space for all the residual oil which could remain between these two parts either ejected or drips without risking overheating.
However, at the moment when a movement must be imparted to the piston 3, in order to effect either an opening of the clamp controlled by the piston, or a closing, the member 16 is brought into the advanced end-of-travel position and one of the fittings 21 is connected to a source of pressurized oil, while the other is connected to a flow of oil at pressure 0. To carry out this operation, the device described also comprises an intermediate member piston 26, of annular shape, which is housed in an annular chamber 27 formed in the frame 1, this chamber being connected, as seen in 28, to a source of oil under pressure. The oil pressure in the chamber 27 therefore moves the piston to the right in FIG. 1 and the member 13 in the direction of the cylinder.
This stroke can be adjusted with great precision thanks to the choice of the intermediate members 25 and it is adjusted so that, when the intermediate members are pressed against the rear face of the frame 1, the distance between the two plane axial faces 17 and 18 or for example 0.004 mm. We realize that, by choosing suitable shims 25, it is possible to give this game, minimum in active position, the value we want.
Returning to fig. 2, we can see in this figure, schematically represented, the way in which the inlet and outlet orifices of the valves 14 and 15 connect to ports 29a, 29b, 30a, 30b. These openings are milled in arcs of a circle in the face 18 of the cylinder 5, so as to have a sufficient section having regard to the small width of the grooves 19 and 20. Each of the openings communicates with a rectilinear bore formed inside the mass of cylinder 5. If the groove 20 is connected to the supply of pressurized oil, it is the inlet of valve 14 which will be supplied with pressurized oil, while the outlet of valve 15 will receive oil pressure.
In view of the constitution of these valves as shown in FIG. 1, the valve 15 will transmit the oil under pressure to the left part of the chamber 4, while the valve 14 will on the contrary allow the right part of the chamber 4 with which it communicates to discharge by the groove 19. The choice of a form of light extending in an arc of a circle over a certain length of the grooves 19 and 20 makes it possible to reduce the width of the grooves and therefore the reaction due to the oil pressure on the intermediate member 16, while ensuring a flow rate sufficient oil to obtain a displacement of the piston which is rapid and has the desired amplitude.