CH688715A5 - Grinding machine for finishing moulded workpieces, e.g. watch cases - Google Patents

Description

  
 



  La présente invention concerne une machine à meuler, en particulier une machine à meuler par contournage comportant cinq axes de positionnement. 



  Les machines à meuler comportant quatre axes de positionnement de la pièce à usiner sont connues de la technique, elles ne permettent toutefois pas d'usiner facilement par meulage certaines pièces, par exemple des boîtiers de montre, comportant des surfaces gauches. Un cinquième axe permet de faciliter grandement un tel usinage. Pour permettre de garantir la précision d'usinage, aussi bien en meulage qu'en finition, des précautions particulières sont à prendre pour la commande de cet axe afin qu'aucun jeu ne soit possible entre le mouvement du moteur commandant ledit axe et la pièce à usiner. Un dispositif de coulisse sensitive peut avantageusement être ajouté à la machine à meuler afin d'éviter des chocs lors de l'application de la pièce à usiner sur la meule et de stopper la machine en cas de fausse manÖuvre. 



  Dans ce qui précède, dans la description qui suit ainsi que dans les revendications, il est fait mention d'une machine à meuler; sous cette expression on doit comprendre toute machine comportant des moyens de présentation d'une pièce à usiner en face d'au moins une portion d'une surface abrasive en mouvement, par exemple une meule en rotation, un disque abrasif fixé à un plateau en rotation ou une bande abrasive en mouvement. L'opération d'usinage peut être un meulage ou une finition, dépendant du grain de la meule ou du disque ou ruban abrasif utilisé. La machine peut ne comporter qu'une seule meule, un seul disque abrasif, une seule bande abrasive, ou alors elle peut en comporter plusieurs du même type ou de types différents. 



  Un but de l'invention est donc de proposer une machine à meuler équipée d'un cinquième axe. 



  Un autre but de l'invention est de proposer une machine à meuler munie de moyens permettant de minimiser le jeu de la commande de ce cinquième axe. 



  Et dans une forme d'exécution de l'invention, il est de proposé une machine à meuler équipée d'une coulisse sensitive permettant de minimiser les chocs entre la meule et la pièce à usiner et d'augmenter la sécurité en cas de faussemanÖuvre. 



  Une machine à meuler, telle que décrite dans la revendication 1 permet d'atteindre les buts mentionnés. 



  L'invention est décrite en détail ci-dessous en se référant au dessin en annexe comportant les figures où: 
 
   la fig. 1 représente une vue générale schématique d'une machine à meuler munie d'un cinquième axe selon l'invention, 
   la fig. 2 représente une vue en coupe des bras portant les quatrième et cinquième axes selon l'invention. 
   la fig. 3 représente une vue par dessus d'une coulisse sensitive, et 
   la fig. 4 représente une vue en coupe latérale de la même coulisse. 
 



  La machine à meuler 1 de la fig. 1 est constituée notamment d'une glissière 10 montée sur un bâti (non représenté). Des moyens de glissière et de coulisse connus de la technique, (non représentés) supportent le chariot 11, lequel peut ainsi se déplacer selon l'axe de balayage X ainsi que selon l'axe de fonçage Y orthogonal à l'axe X. La portion supérieure du chariot 11 sert avantageusement de glissière à un autre chariot 12, lequel peut aussi coulisser selon l'axe Y et fait partie d'une coulisse sensitive qui sera décrite ultérieurement. La portion supérieure du chariot 12 supporte un plateau rotatif  13, apte à pivoter autour de l'axe A, orthogonal aux deux axes précédents. Un bloc 2 supportant le quatrième axe B et le cinquième axe C est fixé, de préférence de manière amovible, par n'importe quel moyen idoine connu, sur la face supérieure du plateau rotatif 13.

  L'axe B est un axe de pivotement perpendiculaire à l'axe A, alors que l'axe C qui est aussi un axe de pivotement est perpendiculaire à l'axe B. On remarque sur la figure et comme il sera expliqué plus en détail en regard de la fig. 2, que l'axe C est pris en bout de l'axe B. La pièce à usiner 14 est fixée sur une extrémité de l'axe C, pour être présentée aux moyens de meulage ou de polissage 3 constitués ici par exemple d'une meule 30 en rotation. 



  Le type d'usinage que permet une telle machine est essentiellement un meulage ou un polissage par contournage. Chacun des axes décrits ci-dessus est de préférence motorisé, étant de préférence muni d'une commande numérique. La pièce à usiner 14 peut être fixe relativement à la surface de contact de la meule 30, orientée selon n'importe quel angle de l'espace, le chariot 11 servant alors à amener la pièce en contact avec le disque. L'un quelconque des axes de pivotement A, B ou C peut aussi servir d'axe d'indexation permettant alors de façonner des plans selon des angles déterminés. Lors de l'usinage, la pièce 14 peut aussi être mobile relativement à la surface de contact du disque, I'un des axes de pivotement étant utilisé pour usiner une surface courbe, deux ou les trois axes de pivotement pouvant aussi être utilisés pour usiner une surface gauche.

  L'amplitude du mouvement angulaire des axes A, B et C est de préférence limitée, de préférence directement par le programme numérique de commande ou alors l'un ou plusieurs de ces axes peuvent être munis de butées de fin de course mécaniques ou électromécaniques. 



  Le détail vu en coupe d'une forme d'exécution préférentielle du bloc 2 supportant les axes B et C est représenté à la fig. 2. Comme indiqué précédemment, le bloc 2 est disposé sur le plateau rotatif 13, par un moyen de fixation 20, de type connu, permettant de fixer ou de retirer l'ensemble du bloc 2 du plateau 13, afin le cas échéant de le remplacer par un autre dispositif de porte-pièce. Le bloc 2 est constitué essentiellement d'un bâti 21 dont une partie, ici la partie inférieure, reçoit un moteur d'entraînement 40 de l'axe B réfé rencé de manière générale en 4. Une poulie 41 est montée sur l'arbre de sortie du moteur 40 et entraîne une courroie crantée 42, qui entraîne à son tour une poulie 43 solidaire d'un arbre tubulaire creux 44 et montée à une extrémité dudit arbre. Cet arbre tubulaire creux 44 est monté ici dans la partie supérieure du bloc 2, dans des moyens de roulement 45.

   L'arbre tubulaire creux 44 correspond donc à l'axe de pivotement B. Sur l'autre extrémité de l'arbre tubulaire creux 44, un support 50 de l'axe C est monté de manière fixe, de manière à pivoter ensemble avec l'axe B. Sur l'extrémité de l'arbre 44 supportant la poulie 43, on trouve la partie d'entraînement de l'axe C, constituée d'un moteur 51 suivi de préférence d'un réducteur 52; ces deux éléments sont montés coaxialement à l'arbre 44 et pivotent avec ce dernier. Le réducteur 52, connu de la technique, est du type permettant d'éliminer le jeu angulaire entre l'arbre de transmission 53 et l'arbre du moteur 51. Le réducteur 52 possède un rapport de réduction de vitesse déterminé, par exemple 1:100, tout autre rapport pouvant être choisi selon les besoins. L'arbre de transmission 53 du réducteur 52 pivote librement coaxialement à l'arbre 44, étant logé dans la partie creuse de celui-ci.

  L'extrémité de l'arbre 53 porte une première roue d'engrenage conique 54 qui engrène avec une deuxième roue d'engrenage conique 55 montée sur un arbre 56 pivotant dans un logement du support 50. L'arbre 56, correspondant à I'axe C est monté perpendiculairement à l'arbre 53. Un dispositif de fixation 57 d'un porte-pièce, de technique connue est monté à l'intérieur de l'arbre 56. On peut remarquer sur la figure que l'axe C coupe généralement l'axe A; d'autre part le porte-pièce, respectivement la pièce à usiner est montée sur une extrémité de l'arbre 56 très proche de l'axe B, ce qui permet que la pièce à usiner, montée sur l'axe C, soit très proche aussi bien de l'axe A, que de l'axe B, limitant de ce fait le porte-à-faux sur chacun de ces axes et par conséquent la déformation des arbres 44 et 56.

  Un tel positionnement de la pièce à usiner permet en outre de limiter l'amplitude du mouvement de la pièce lors de son usinage, ce qui contribue à accroître la précision d'usinage. 



  Il est important que le mouvement donné par l'axe C, respectivement l'arbre 56 à la pièce corresponde exactement à celui qui est commandé par le moteur 51, ceci dans les deux sens de rotation. Pour ceci, une première précaution consiste à installer un réducteur 52 sans jeu angulaire entre le moteur 51 et l'arbre 53. Afin d'éliminer le jeu de transmission angulaire possible entre  les arbres 53 et 56, I'arbre 53 est monté de manière à pouvoir très légèrement coulisser axialement par rapport à l'arbre creux 44. Un douille 58, entourant l'arbre 53 vers son extrémité proche de la roue d'engrenage 54, vient en appui par une pluralité de ressorts contre l'extrémité de l'arbre tubulaire creux 44.

  L'autre extrémité de la douille 58 presse axialement la portion centrale de la roue d'engrenage 54 par l'intermédiaire d'une couronne à billes, de manière à ce que les deux roues d'engrenage 54 et 55 restent continuellement engagées mutuellement à fond. Par les deux précautions mentionnées, la transmission du mouvement depuis le moteur 51 à l'arbre 56 est absolument synchrone, sans décalage angulaire, bien que cette transmission comporte une réduction de vitesse et un renvoi à 90 DEG . Les moyens décrits pour éliminer le jeu de transmission entre les deux roues dentées 54 et 55 peuvent être différents de ceux décrits ici, par exemple une douille semblable à la douille 58 peut être montée sur l'arbre 56 afin de presser la roue dentée 55 contre la roue dentée 54. 



  Une machine à meuler comme décrite ici permet donc, par la combinaison des mouvements de l'axe C avec un ou plusieurs des axes A et B, voire X et Y, d'obtenir des surfaces polies gauches. Pour ceci, le moteur 51 commandant l'axe C est de préférence à commande numérique, (CNC) de même qu'un autre ou tous les autres moteurs commandant les autres axes, ceci dépendant essentiellement de la difficulté d'usinage d'une pièce déterminée. Pour une machine universelle devant être utilisée pour l'usinage de pièces assez différentes les unes des autres, tous les moteurs d'entraînement des divers axes seront de préférence à commande numérique. 



  Afin d'éviter les chocs lors de la présentation de la pièce à usiner 14 contre la meule 30, la machine à meuler est de préférence munie d'une coulisse sensitive 6 comme représentée aux fig. 3 et 4. Une pièce parallélipipédique 60 est fixée en une position centrale du chariot 11. La pièce parallélipipédique 60 est percée de deux trous cylindriques 61 parallèles à l'axe Y. Des bagues à roulements 61A sont logées dans lesdits trous cylindriques. Le chariot 12 est composé d'un plateau 62 comprenant les moyens de fixation du plateau rotatif 13 de la fig. 1. Les extrémités avant et arrière du plateau 62 sont munies de pièces support 63, supportant chacune les extrémités de deux barres cylindriques 64 disposées sous le plateau 62 et engagées de manière  coulissante dans les bagues à roulements 61A.

  Ainsi, le chariot 12 peut se déplacer librement selon la direction Y, dans un sens ou dans l'autre, par rapport au chariot 11. 



  Si les fig. 3 et 4 sont orientées de telle manière que les moyens de meulage 3 (cf fig. 1) sont disposés sur la partie droite desdites figures, les extrémités des barres 64 situées du côté opposé à celui proche des moyens de meulage, respectivement sur le côté gauche des fig. 3 et 4, sont percées chacune d'un logement 65 sous la forme d'un trou borgne. Deux vis de réglage 66, disposées dans un support 69 attenant au chariot 11, sont disposées chacune en face d'un logement 65 et compriment partiellement chacune une extrémité d'un ressort de compression 67, de type à boudin, dont l'autre extrémité est disposée dans le logement 65 correspondant. Ainsi, par l'effet des ressorts 67, le chariot 12 est poussé en direction des moyens de meulage, soit vers la droite des figures. Les vis de réglage 66 agissent sur chacun des ressorts 67 afin de modifier leur force d'appui.

  Lorsque l'objet à usiner entre en contact avec la meule, la force de réaction est transmise au chariot 12 qui peut se déplacer vers l'arrière, respectivement vers la gauche des figures, ainsi la force avec laquelle l'objet peut presser sur la meule est limitée et dépend premièrement des caractéristiques des ressorts 67 ainsi que du réglage donné par les vis de réglage 66. De préférence la course en avant du chariot 12 doit être limitée de manière ajustable; pour ceci on peut prévoir une vis micrométrique 68, fixée dans le support 63 en arrière du plateau 62 et dont la pointe de touche 68A peut venir en contact avec une portion de la face arrière du bloc 60. Il est ainsi possible d'ajuster avec précision la position en avant du plateau 62, respectivement de la pièce à usiner contre la meule, ce qui permet un réglage fin de la profondeur d'usinage.

   De préférence, un détecteur 69A est disposé entre une partie fixe de la coulisse sensitive et une partie mobile de la même coulisse. Ce détecteur 69A, de type fin de course ou de tout autre type approprié permet de détecter un mouvement vers l'arrière de trop forte amplitude du 30 plateau 62, un tel mouvement pouvant provenir d'une erreur de programmation ou d'un mauvais positionnement de la pièce à usiner sur le porte-pièce. Dans un tel cas, le détecteur 69A agit sur le programme afin de bloquer l'avance du chariot 11 supportant la coulisse sensitive vers les moyens de meulage 3 ou coupe directement l'alimentation électrique de la machine. De préférence, la  position arrière maximum détectée par le détecteur 69A est ajustable. Cette dernière fonction augmente notablement la sécurité en cas de fausse manÖuvre.

   La coulisse sensitive décrite ici correspond à une forme d'exécution préférentielle d'une telle coulisse, d'autres formes d'exécution pouvant être envisagées par l'homme du métier ayant le même effet. 



  Ainsi, une machine à meuler équipée d'un cinquième axe comme décrit permet d'usiner facilement des surfaces gauches sur une pièce à usiner, la commande numérique d'un tel usinage étant fortement simplifiée. En équipant en outre la même machine d'une coulisse sensitive, les chocs lors du contact de la pièce à usiner avec la meule sont réduits et la sécurité de fonctionnement est augmentée. 

Claims (11)

1. Machine à meuler (1) équipée de quatre axes de positionnement (X, Y, A, B) de la pièce à usiner (14), le quatrième axe (B) étant un axe de pivotement ou d'indexation angulaire, caractérisée en ce qu'elle est équipée en outre d'un cinquième axe de pivotement ou d'indexation angulaire (C) constitué notamment d'un arbre (56) équipé d'un porte-pièce (57), ledit cinquième axe étant disposé à une première extrémité d'un arbre tubulaire creux (44) constituant ledit quatrième axe, le cinquième axe étant perpendiculaire au quatrième axe.

2.

Machine à meuler selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un moteur (51) pour l'entraînement du cinquième axe (C), ledit moteur étant disposé à une seconde extrémité dudit arbre tubulaire creux (44) constituant le quatrième axe (B), le stator dudit moteur étant solidaire dudit arbre tubulaire creux, le rotor dudit moteur entraînant un arbre de transmission (53), coaxial audit arbre tubulaire creux, transmettant son mouvement de rotation à l'arbre (56) du cinquième axe (C) équipé du porte-pièce (57) au moyen de deux roues dentées coniques (54, 55).

3. Machine à meuler selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un réducteur mécanique (52) sans jeu angulaire disposé entre le rotor dudit moteur (51) et l'arbre de transmission (53).

4.

Machine à meuler selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens (58) aptes à éliminer le jeu d'engrenages entre les deux roues dentées coniques (54, 55).

5. Machine à meuler selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens d'élimination du jeu d'engrenage sont constitués d'une douille (58) coaxiale à l'arbre de transmission (53), une première extrémité de la douille appuyant sur une butée de l'arbre tubulaire creux (44) par une pluralité de moyens à ressort, l'autre extrémité de ladite douille appuyant axialement par l'intermédiaire d'une bague à roulements sur la roue dentée (54) montée sur I'arbre de transmission (53) afin qu'elle reste continuellement engagée à fond avec l'autre roue dentée (55).

6.

Machine à meuler selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le moteur (51) d'entraînement du cinquième axe (C) est un moteur à commande numérique.

7. Machine à meuler selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce à usiner (14) étant placée sur le cinquième axe (C), la surface de ladite pièce en contact avec les moyens d'usinage est disposée à proximité immédiate des troisième et quatrième axes (A, B).

8. Machine à meuler selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un chariot (11) correspondant à l'axe de fonçage (Y) équipé d'une coulisse sensitive (6).

9.

Machine à meuler selon la revendication 8, caractérisée en ce que la coulisse sensitive (6) est constituée d'un plateau (62) mobile selon l'axe de fonçage (Y) par rapport au chariot (11) de déplacement selon l'axe de fonçage (Y), des moyens à ressort (67) étant prévus pour appuyer en avant ledit plateau en direction des moyens d'usinage (3), la force d'appui desdits moyens à ressort étant réglable (66).

10. Machine à meuler selon la revendication 9, caractérisée en ce que la coulisse sensitive (6) comprend en outre une vis micrométrique (68) fixée à un support (63) dudit plateau mobile (62), la pointe de touche (68A) de ladite vis micrométrique étant apte à limiter le déplacement vers l'avant dudit plateau mobile.

11.

Machine à meuler selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisée en ce que la coulisse sensitive (6) comprend en outre un détecteur de position (69A), apte à détecter une position extrême d'un mouvement vers l'arrière dudit plateau mobile (62), ledit détecteur agissant sur une commande afin de bloquer le mouvement selon l'axe de fonçage (Y) du chariot (11) portant ladite coulisse sensitive lorsque ladite position extrême est atteinte.