WO2008080240A1 - Machine de rectifiage de bagues de roulements - Google Patents

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WO2008080240A1
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grinding
grinding machine
machine according
bearing
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Gianfranco Passoni
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ROBOTIC CONSULTING SARL
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    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/18—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor involving centreless means for supporting, guiding, floating or rotating work
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B19/06—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for grinding races, e.g. roller races
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    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
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    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/061—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically

Definitions

  • the present invention relates to a machine for grinding bearing rings comprising a frame, an automatic feeding device, a grinding unit, an automatic unloading device for ground bearing rings, an electrical cabinet and a control console, said unit grinding machine comprising a rotary spindle equipped with a magnetizable sleeve for supporting a ring during machining and two adjustable abutments for automatically positioning the ring in rotation on said sleeve.
  • Bearing ring grinding machines either ball bearings or roller bearings, must work fully automatically and are therefore often dedicated exclusively to this function.
  • Their tooling is adapted to the dimensions of the bearings concerned and each bearing template corresponds to a specific tooling.
  • the key parameters for the grinding of the bearing rings are the cycle time, the precision of the machining and the duration of the grinding wheel between two successive cuts.
  • the cycle time is often of the order of 7 to 9 seconds.
  • the tolerance is of the order of 3.5 to 5 microns and the cutting of the grinding wheel must be carried out regularly after the machining of six to twelve rings, in particular during the grinding of the outer rings for which the grinding wheel is necessarily small since it must go inside the ring during the operation and that its diameter is smaller than the inside diameter of the outer ring.
  • about 50 to 80% of the bearings commonly used in the automotive and appliance industry have diameters between 40 and 80 or 90 mm.
  • most of the grinding wheels of the outer rings have diameters between 30 and 70 mm.
  • No. 5,148,638 also relates to a grinding machine for a ball bearing path comprising several grinding stations and a loader for conveying rings to these stations.
  • the rings are positioned in cylindrical housings of a movable transport bar to bring the parts positioned in front of the grinding tools.
  • Japanese Abstract JP 05004143 discloses a magnetic workpiece fixture and the publication Database XP-002453046 is directed to a rolling mill grinding magazine in which the workpieces are positioned on a magnetic medium.
  • the present invention proposes to provide a machine for grinding bearing rings more efficient than those of the prior art known, which is dedicated, which has an unmatched cycle time, which offers a quality of machining guaranteeing tolerances of the order of the micron, and which rectifies between sixty and a hundred rings between two successive cuts of the grinding wheel.
  • the feed device comprises a magnetic feed surface of the grinding rings to be grinded, arranged in the plane of said magnetizable sleeve.
  • a sliding carriage arranged to, in a first step, release the passage of a bearing ring to grind to the magnetizable sleeve of the rotary spindle, for, in a second step, maintain (a ring bearing against two shoes of stop during their machining and for, thirdly, transfer the ground ring from the bearing position against the abutment shoes to the automatic unloading device.
  • the magnetic feed surface of the grinding rings is a conveyor belt located in a magnetic field.
  • said conveyor ribbon may be a magnetic tape or a magnetizable tape.
  • the sliding carriage carries a stop which is arranged to hold a ring of bearing to grind in a loader during grinding of a previous bearing ring.
  • Said stop is advantageously arranged to release the passage of a bearing ring waiting in the magazine to the two abutments.
  • the two support stops, adjustable in position, are integral with the sliding carriage.
  • the sliding carriage comprises a base on which is mounted a support on which are fixed the two bearing abutments, this support being mounted on two resilient arms which form two sides of an elastically deformable parallelogram.
  • Said sliding carriage also comprises a hydropneumatic damper arranged to cooperate with said support and its resilient arms in order to damp the relative displacement of a bearing ring to grind and the grinding wheel.
  • Said pneumatic damper can be mounted on the base of the sliding carriage by means of a support.
  • the unloading device of a ground race comprises a movable carriage on which is mounted a cylindrical box in which is mounted a magnetic field generator, this box being closed by at least a first disk of closure which is mounted on a sliding axial rod passing through the cylindrical box and a fixed stop intended to cooperate with the rod for discharging a ground race.
  • the magnetic field generator may include at least one permanent magnet disposed against the inner surface of the closure disk.
  • said sliding axial rod passing through the cylindrical box is mounted axially in this cylindrical box so as to slide freely and said closure disk is integral with the end of the sliding axial rod and is arranged to separate from the cylindrical box. when said sliding axial rod abuts against the fixed stop.
  • Said closing disc may be made of a non-magnetic material.
  • Said sliding carriage can carry a measuring probe in the form of a pneumatic nozzle for measuring the outside diameter of a bearing ring to be grinded.
  • the grinding unit of the grinding machine according to the invention When the grinding unit of the grinding machine according to the invention is arranged to grind an outer race, it comprises a grinding wheel whose diameter is smaller than the inner diameter of this ring, this grinding wheel being arranged to move, less during part of the cycle of loading, machining and unloading of this ring, at the same time as the ring to grind.
  • the grinding unit of the grinding machine according to the invention When the grinding unit of the grinding machine according to the invention is arranged to grind an inner race, it comprises a grinding wheel whose diameter is greater than the outer diameter of this ring, this grinding wheel being arranged to move, less during part of the cycle of loading, machining and unloading of this ring, at the same time as the ring to grind.
  • FIGS. 1A and 1B are perspective views showing a bearing ring grinding machine according to the invention, FIG. 1B being a detail view of a part of FIG. 1A,
  • FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G and 2H show the grinding machine of the grinding machine according to the invention in successive phases of work
  • FIGS. 3A, 3B and 3C show the unloading device during three successive phases of operation
  • Figure 4 shows a perspective view of a portion of the sliding carriage of the grinding unit of the machine according to the invention.
  • the grinding machine 10 shown comprises a frame 11 comprising a lower part 11a and an upper part 11b, an electrical cabinet 12, a grinding unit 13 mounted on a plate in the upper part 11b of the frame 11 and associated with an automatic feeding device 14 in rings for grinding, an automatic unloading device 15 of the ground rings, shown in Figures 3A to 3C, and a control console 16 attached to a movable arm 16a and provided a display screen and a keyboard.
  • the upper part 11b of the frame 11 is preferably glazed and provides access to the grinding unit 13.
  • the electrical cabinet 12 contains all the electrical components for the supply and control of the machine.
  • the space delimited by the lower part of the frame 11a contains the hydraulic elements and the lubrication means necessary during the machining of the parts.
  • the grinding unit 13 will be different from one machine to another. Since the concept of the invention consists of producing a dedicated machine, that is to say perfectly adapted to the product to be machined so that it has the maximum productivity, it is envisaged to distinguish, for the same type of bearings, the grinding machines of the inner rings and the grinding machines of the outer rings.
  • the two machines keep a maximum of common elements, notably the frame, the electrical cabinet, the hydraulic components and the means of lubrication as well as the machine of supply of rings and the device for evacuating the ground rings.
  • the grinding unit itself will comprise a maximum of identical components, but some components will necessarily be separate because they must correspond to specific functions respectively to the inner rings of bearings and to outer rings of bearings.
  • the automatic feeding device 14 comprises transfer means 14a for conveying bearing rings from a storage unit (not shown) to the grinding unit 13.
  • These transfer means 14a mainly comprise a magnetic feed surface under the embodiment of a conveyor belt 14b comprising a substantially linear sector and a sector curved at an angle of about 90 ° disposed in the extension of the linear sector.
  • a charger 14c Downstream of the curved sector and in its extension, is a charger 14c which receives bearing rings 100 which, in the example described and shown, are outer rings of bearings.
  • Said feeder 14c comprises a bottom plate and two lateral slides which hold the superposed rings and which slide downwards by gravity, as will be described later.
  • Said conveyor ribbon 14b is located in a magnetic field or is itself magnetic or magnetizable, so that the rings to be machined are held on its surface by magnetic effect.
  • This magnetic field is for example created by one or more ramps of permanent magnets which are mounted below the ribbon. It could also be electromagnets actuated to adapt the power of the magnetic field depending on the nature and composition of the material of the parts to be treated.
  • the descent of the rings in the loader is in this case due to the gravity. In other embodiments, the descent could be assisted by a finger or a rod that slides the rings on the bottom plate of the magnetizable metal charger.
  • the grinding unit 13 illustrated in greater detail in FIG. 1B, comprises a vertical fixed plate 13a on which the loader 14c is mounted and a sliding carriage 20 which is arranged to move horizontally in the direction of the double arrow.
  • the sliding carriage 20 has a stop 21 which moves with it and which serves to retain in the loader 14c the lower ring 100 applied against the bottom plate and between the two side slides of the loader.
  • the fixed plate 13a has a passage opening of a spindle 22 driven in rotation, which carries a magnetizable sleeve 23 on which is disposed a ring 100 during the grinding operation.
  • This spindle is of the so-called “centerless” type, that is to say without central holding of the ring which is centered automatically while taking support, during machining on two bearing stops 24 and 25, adjustable in position according to the diameter of the rings to grind.
  • a ring 100 to grind is pressed against the magnetizable sleeve 23 of the pin 22 and driven with it.
  • a machining wheel 26, driven by a motor carried by a support 27 to three-dimensional displacement known per se is brought inside the ring, in contact with its inner surface.
  • the grinding wheel When the ring 100 is an inner ring and the raceway of the balls or cylinders of the bearing is outside, the grinding wheel is brought into contact with its outer surface. It is obvious that, in the first case, the diameter of the grinding wheel is necessarily lower than that of the ring and that, in the second case, the diameter of the grinding wheel can be much greater than that of the ring and that, in this case, In fact, the wear of the grinding wheel is slower.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E 2F, 2G and 2H show the different grinding phases of the bearing rings 100.
  • FIG. 2A shows a front view of the loader 14c, for example containing three bearing rings 100, when no ring is in the machining phase and the machine can be considered to be in the starting phase.
  • FIG. 2B shows the following phase during which the sliding carriage 20 has moved to the right in the figure, as shown by the arrow B, until the end of its travel, by driving with it the stop 21.
  • the movement of the stop 21 frees the bearing ring 100 to be grinded which is arranged at the bottom of the loader 14c and which slides by gravity on the sliding carriage 20.
  • the sliding carriage 20 moves towards the left, in the direction of the arrow C ( Figure 2C), so that the two bearing abutments 24 and 25 are brought into contact with the bearing ring 100 to grind ( Figure 2D).
  • a measuring probe 30 such as a pneumatic measuring nozzle, shown schematically, measures the outer dimension of the ring 100 during machining, knowing that the depth of the rectification varies according to the outer dimension of the ring. .
  • the position of the slide carriage 20 remains stable throughout the machining phase. Only the support of the grinding wheel moves relative to the ring during the machining phase. During the next phase represented by FIG.
  • the sliding carriage 20 moves again in the direction of the arrow B, which has the effect of pulling the stop 21 to the right in the figure, and allowing the descent of the next race ring 100 to grind. Simultaneously the bearing ring 100, whose grinding has just been completed, is transferred towards the automatic unloading device.
  • the rectified race ring 100 is taken over by the automatic unloading device.
  • the sliding carriage 20 can start again in the direction of the arrow C for the support of a new bearing ring 100 by the bearing stops 24 and 25 and its setting. place on the magnetizable sleeve 23 for machining.
  • the complete cycle from the beginning of the loading to the end of the unloading lasts about 4.5 seconds, which is possible only because the dive of the grinding wheel inside the ring starts before the final setting up of this ring .
  • the grinding wheel accompanies the ring during its displacement both before machining and after this operation during the transfer to the unloading device.
  • the fact of managing the displacement of the grinding wheel so as to accompany the ring makes it possible to put the grinding wheel in gentle contact with the workpiece, in this case the bearing rings 100. which avoids the damage of the grinding wheel and ensures a slow and steady erosion which prolongs the intervals between two successive grinding wheels.
  • Various additional measures have been taken in this direction. They will be explained in detail below.
  • the unloading device comprises a mobile carriage 40 on which is mounted a cylindrical box 41 in which is mounted a magnetic field generator, preferably consisting of permanent magnets.
  • the front end of this box may be closed by a first closure disc 42a made for example of a ferromagnetic material which is magnetized under the action of the magnetic field created by the permanent magnets, or of a non-magnetic material and by a second disc 42b made of a non-magnetic material, such as a synthetic material for example, which is mounted on an axial rod 43 sliding through the cylindrical box 41.
  • the permanent magnets are magnetic pads 42c glued against the inner surface of the first closure disk 42a, which generate a magnetic field sufficiently intense to maintain a race ring 100 ground against the end face of the second disk 42b.
  • the unloading device comprises a fixed stop 44 intended to cooperate with the rod 43 to unload a rectified race ring 100.
  • the mobile carriage 40 In the initial unloading phase, the mobile carriage 40 is in the advanced position shown in FIG. 3A.
  • the second disk 42b is juxtaposed with the first disk 42a so that the corrected ring 100 remains fixed by magnetic attraction against the surface of this disk.
  • the mobile carriage 40 moves back in the direction of the arrow M while driving the box 41 until the end of the rod 43 comes into contact with the fixed stop 44 .
  • the movable carriage 40 continues to move back in the direction of the arrow M by driving the box 41.
  • the rod 43 being stopped by the fixed stop 44, this has the following effect: effect of pushing the disc 42b relative to the disc 42a.
  • the disk 42b Moving away from the disk 42a, the disk 42b creates an increasing gap between the ground ring 100 carried by the disk 42b and the magnetic field source formed by the disk 42a, until the moment when the magnetic attraction becomes too weak for hold the ring. At this time the ring falls on a receiving element such as a discharge ramp or a conveyor belt 45, as shown in Figures 3A, 3B and 3C.
  • a receiving element such as a discharge ramp or a conveyor belt 45, as shown in Figures 3A, 3B and 3C.
  • the mobile carriage 40 returns to its initial position represented by FIG. 3A.
  • FIG. 4 shows in greater detail a part of the sliding carriage 20, this part comprising a base 50 fixed on the slide of the sliding carriage 20 and which carries a support 51 on which are fixed the two fixed stops 24 and 25 serving as support for a rolling ring 100 during the grinding operation, as well as the position adjusting members, respectively 24a and 25a, which are respectively associated with these stops.
  • the support 51 is mounted on two resilient arms 52 and 53 which form two sides of an elastically deformable parallelogram to dampen any shocks due to rapid movements of the components.
  • the base 50 carries a substantially vertical support 54 on which is mounted horizontally a pneumatic damper 55.
  • a second fixed support 56 integral with the slide of the carriage 20, carries a stop Adjustable prestressing device 57 which acts on the elastic arm 52.
  • the use of these resilient arms makes it possible to make the grinding wheel come into rapid contact with the workpiece, this coming into contact causing the elastic arms 52 and 53 to deform, which has the effect of damping the shock of the contact.
  • the thickness of the material to be removed during grinding is of the order of 0.10 to 0.15 mm. The wheel removes this material until the elastic arms 52 and 53 return to their original position.
  • the pressure of the grinding wheel on the workpiece during machining is substantially constant and the end of machining corresponds to the moment when the stress due to the spring effect of the elastic arms disappears.
  • the support 51 carries the pneumatic measuring probe which makes it possible to measure without contact the outside diameter of the bearing ring 100 in progress and at the end of the grinding by comparing its effective diameter with a standard part.
  • This measuring probe also makes it possible to measure the wear of the grinding wheel during the machining cycle and to compensate for this wear, if necessary, with a view to the next cutting of the grinding wheel. It has the advantage of making measurements without contact, so without risk of shock, with great precision and high security.
  • the desired object is achieved by the machine of the invention.
  • the reduced grinding cycle is related to the kinematics of the grinding wheel and the workpiece, this kinematics being made possible by the construction of the machine.
  • the precision of the grinding is obtained thanks to constant controls and measurements of the rings during machining and the machining grinding wheel in progress. and at the end of the cycle.
  • An important contribution to the reduction of the cycle time is provided by the automatic loading device of the workpieces and the automatic unloading device of the rectified parts. The simplicity of construction and operation allows for a compact machine, easy to adjust and reliable.

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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

La machine de rectifiage de bagues de roulements comporte une unité de rectifiage agencée pour offrir une qualité d'usinage garantissant des tolérances de l'ordre du micron avec une durée cycle de rectifiage réduit. A cet effet, cette unité de rectifiage (13) comporte une plaque fixe (13a) sur laquelle est monté un chargeur (14c) et un chariot coulissant (20) agencé pour se déplacer horizontalement dans le sens de la double flèche A. Un arrêt (21) du chariot coulissant (20) retient dans le chargeur (14c) la bague (100) inférieure appliquée contre la plaque (13a) et maintenue entre deux coulisses latérales. La plaque fixe (13a) présente une ouverture de passage pour une broche rotative (22) équipée d'une douille magnétisable (23) pour supporter une bague pendant l'usinage et deux butées d'appui (24, 25) réglables pour positionner automatiquement la bague en rotation sur la douille (23). Dans un premier temps, le chariot coulissant (20) libère le passage d'une bague de roulement (100) à rectifier vers la douille magnétisable (23) de la broche rotative (22), par l'intermédiaire d'un ruban transporteur magnétique (14b), pour, dans un deuxième temps, maintenir la bague (100) en appui contre les deux butées (24, 25) au cours de leur usinage et pour, dans un troisième temps, transférer la bague (100) rectifiée de la position d'appui vers un dispositif de déchargement automatique (15).

Description

MACHINE DE RECTIFIAGE DE BAGUES DE ROULEMENTS
Domaine technique
La présente invention concerne une machine de rectifiage de bagues de roulements comportant un bâti, un dispositif d'alimentation automatique, une unité de rectifiage, un dispositif de déchargement automatique des bagues de roulements rectifiées, une armoire électrique et une console de commande, ladite unité de rectifiage comportant une broche rotative équipée d'une douille magnétisable pour supporter une bague pendant l'usinage et deux butées d'appui réglables pour positionner automatiquement la bague en rotation sur ladite douille.
Technique antérieure
Les machine de rectifiage de bagues de roulements, soit de roulements à billes ou de roulements à rouleaux, doivent travailler de façon entièrement automatique et sont de ce fait souvent dédiées exclusivement à cette fonction. Leur outillage est adapté aux dimensions des roulements concernés et chaque gabarit de roulement correspond à un outillage déterminé. Les paramètres déterminants pour le rectifiage des bagues de roulements sont le temps du cycle, la précision de l'usinage et la durée de la meule de rectifiage entre deux taillages successifs.
Sur les rectifieuses de ce type connues, le temps du cycle est souvent de l'ordre de 7 à 9 secondes. La tolérance est de l'ordre de 3,5 à 5 microns et le taillage de la meule de rectifiage doit être effectué régulièrement après l'usinage de six à douze bagues, notamment lors du rectifiage des bagues extérieures pour lesquelles la meule est obligatoirement petite puisqu'elle doit rentrer à l'intérieur de la bague pendant l'opération et que son diamètre est inférieur au diamètre intérieur de la bague extérieure. Or environ 50 à 80% des roulements couramment utilisés dans l'industrie automobile et l'électroménager ont des diamètres compris entre 40 et 80 ou 90 mm. De ce fait, la plupart des meules de rectifiage des bagues extérieures ont des diamètres compris entre 30 et 70 mm. Pour accroître la productivité des rectifieuses de ce type, le seul moyen efficace consiste à réduire le temps du cycle en agissant évidemment sur la durée effective de l'usinage, mais également sur le temps de chargement des bagues et d'évacuation des pièces usinées, et sur la longueur de l'intervalle de temps entre deux taillages de la meule. Ces démarches doivent être effectuées tout en respectant la qualité du produit final, c'est-à-dire en garantissant des tolérances qui correspondent aux exigences des utilisateurs.
On a constaté que les machines connues semblent avoir atteint leurs limites. Les temps de cycles restent au-delà de 7,5 secondes et toute réduction de ces temps se fait au détriment de la qualité des produits qui doivent être soumis à un contrôle individuel qui élimine les déchets, à savoir les produits hors des tolérances prédéterminées. L'usure des meules est rapide et, dans certains cas, la recherche d'une réduction des temps de cycles engendre un accroissement des vitesses de déplacements des pièces pouvant provoquer une entrée en contact trop brutale de la pièce à usiner et de la meule d'usinage à l'origine d'une usure prématurée, voire d'une dégradation de cette meule.
On connaît par la publication EP 0 131 366 une rectifieuse destinée à la rectification du diamètre intérieur d'une pièce annulaire telle qu'un chemin de roulement à billes. Dans cette rectifieuse la pièce à rectifier est maintenue en position sur un mandrin magnétique solidaire d'une tête porte-pièce mobile. La meule est par ailleurs solidaire d'un porte-meule mobile par rapport à la pièce à usiner. Ce sont là les seuls points communs entre cette machine et celle de la présente invention.
Le brevet US 5 148 638 concerne également une machine de rectifiage pour chemin de roulements à billes comportant plusieurs stations de rectifiage et un chargeur pour acheminer des bagues vers ces stations. Les bagues sont positionnées dans des logements cylindriques d'une barre de transport mobile pour amener les pièces positionnées devant les outils de rectifiage. L'abrégé japonais JP 05 004143 décrit un dispositif de fixation magnétique d'une pièce à usiner et la publication Database XP-002453046 a pour objet un chargeur de rectifieuse pour bague de roulement dans laquelle les pièces sont positionnées sur un support magnétique.
Exposé de l'invention
La présente invention se propose d'offrir une machine de rectifiage de bagues de roulements plus performante que celles de l'art antérieur connu, qui est dédiée, qui a un temps de cycle inégalé, qui offre une qualité d'usinage garantissant des tolérances de l'ordre du micron, et qui permet de rectifier entre soixante et cent bagues entre deux taillages successifs de la meule d'usinage.
Ce but est atteint par la machine de rectifiage selon l'invention telle que définie en préambule et caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation comporte une surface d'amenée magnétique des bagues de roulement à rectifier, disposée dans le plan de ladite douille magnétisable, et un chariot coulissant agencé pour, dans un premier temps, libérer le passage d'une bague de roulement à rectifier vers la douille magnétisable de la broche rotative, pour, dans un deuxième temps, maintenir (a bague en appui contre deux sabots de butée au cours de leur usinage et pour, dans un troisième temps, transférer la bague rectifiée de la position d'appui contre les sabots de butée vers le dispositif de déchargement automatique.
De façon avantageuse, la surface d'amenée magnétique des bagues de roulement à rectifier est un ruban transporteur situé dans un champ magnétique.
Selon d'autres formes de réalisation, ledit ruban transporteur peut être un ruban magnétique ou un ruban magnétisable.
Selon un mode de réalisation préféré de la machine de rectifiage de l'invention, le chariot coulissant porte un arrêt qui est agencé pour maintenir une bague de roulement à rectifier dans un chargeur pendant le rectifiage d'une bague de roulement précédente.
Ledit arrêt est avantageusement agencé pour libérer le passage d'une bague de roulement en attente dans le chargeur vers les deux butées d'appui.
De préférence les deux butées d'appui, réglables en position, sont solidaires du chariot coulissant.
D'une manière préférentielle, le chariot coulissant comporte une base sur laquelle est monté un support sur lequel sont fixées les deux butées d'appui, ce support étant monté sur deux bras élastiques qui forment deux côtés d'un parallélogramme élastiquement déformable.
Ledit chariot coulissant comporte également un amortisseur hydropneumatique agencé pour coopérer avec ledit support et ses bras élastiques afin d'amortir le déplacement relatif d'une bague de roulement à rectifier et de la meule de rectifiage.
Ledit amortisseur pneumatique peut être monté sur la base du chariot coulissant par l'intermédiaire d'un support.
Dans la forme de réalisation préférée, le dispositif de déchargement d'une bague de roulement rectifiée comporte un chariot mobile sur lequel est montée une boîte cylindrique dans laquelle est monté un générateur de champ magnétique, cette boîte étant fermée par au moins un premier disque de fermeture qui est monté sur une tige axiale coulissante traversant la boîte cylindrique et une butée fixe destinée à coopérer avec la tige pour décharger une bague de roulement rectifiée.
Ledit générateur de champ magnétique peut comporter au moins un aimant permanent disposé contre la surface intérieure du disque de fermeture. De façon avantageuse, ladite tige axiale coulissante traversant la boîte cylindrique est montée axialement dans cette boîte cylindrique de manière à coulisser librement et ledit disque de fermeture est solidaire de l'extrémité de la tige axiale coulissante et est agencé pour se désolidariser de la boîte cylindrique lorsque ladite tige axiale coulissante bute contre la butée fixe.
Ledit disque de fermeture peut être réalisé en un matériau amagnétique.
Ledit chariot coulissant peut porter une sonde de mesure sous la forme d'une buse pneumatique pour mesurer le diamètre extérieur d'une bague de roulement à rectifier.
Lorsque l'unité de rectifiage de la machine de rectifiage selon l'invention est agencée pour rectifier une bague de roulement extérieure, elle comporte une meule dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de cette bague, cette meule étant agencée pour se déplacer, au moins au cours d'une partie du cycle de chargement, usinage et déchargement de cette bague, en même temps que la bague à rectifier.
Lorsque l'unité de rectifiage de la machine de rectifiage selon l'invention est agencée pour rectifier une bague de roulement intérieure, elle comporte une meule dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur de cette bague, cette meule étant agencée pour se déplacer, au moins au cours d'une partie du cycle de chargement, usinage et déchargement de cette bague, en même temps que la bague à rectifier.
Description sommaire des dessins
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'une forme de réalisation préférée de la machine de rectifiage de l'invention, en référence aux dessins annexés, donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels: les figures 1A et 1B sont des vues en perspective représentant une machine de rectifiage de bagues de roulements selon l'invention, la figure 1B étant une vue de détail d'une partie de la figure 1A,
les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G et 2H représentent la machine de rectifiage de la machine de rectifiage selon l'invention dans des phases successives de travail,
les figures 3A, 3B et 3C représentent le dispositif de déchargement pendant trois phases successives de fonctionnement, et
la figure 4 représente une vue en perspective d'une partie du chariot coulissant de l'unité de rectifiage de la machine selon l'invention.
Meilleure manière de réaliser l'invention
En référence aux figures 1A et 1B, la machine de rectifiage 10 représentée comporte un bâti 11 comprenant une partie inférieure 11a et une partie supérieure 11b, une armoire électrique 12, une unité de rectifiage 13 montée sur une platine dans la partie supérieure 11b du bâti 11 et associée à un dispositif d'alimentation automatique 14 en bagues de roulements à rectifier, un dispositif de déchargement automatique 15 des bagues rectifiées, représenté par les figures 3A à 3C, et une console de commande 16 fixée à un bras mobile 16a et pourvue d'un écran d'affichage et d'un clavier. La partie supérieure 11b du bâti 11 est de préférence vitrée et permet un accès à l'unité de rectifiage 13. L'armoire électrique 12 contient tous les composants électriques pour l'alimentation et la commande de la machine. L'espace délimité par la partie inférieure du bâti 11a contient les éléments hydrauliques et les moyens de lubrification nécessaires pendant l'usinage des pièces. Selon que les bagues à rectifier sont des bagues intérieures ou des bagues extérieures de roulements, l'unité de rectifiage 13 sera différente d'une machine à l'autre. Etant donné que le concept de l'invention consiste à réaliser une machine dédiée, c'est-à-dire parfaitement adaptée au produit à usiner pour qu'elle ait le maximum de productivité, il est envisagé de distinguer, pour un même type de roulements, les machines de rectifiage des bagues intérieures et les machines de rectifiage des bagues extérieures. Néanmoins, afin de faciliter le montage et de réduire le coût de ces machines, les deux machines gardent un maximum d'éléments communs, notamment le bâti, l'armoire électrique, les composants hydrauliques et les moyens de lubrification ainsi que la machine d'alimentation en bagues et le dispositif d'évacuation des bagues rectifiées. L'unité de rectifiage elle-même comportera un maximum de composants identiques, mais certains composants seront obligatoirement distincts parce qu'ils doivent correspondre à des fonctions spécifiques respectivement aux bagues intérieures de roulements et à des bagues extérieures de roulements.
Le dispositif d'alimentation automatique 14 comporte des moyens de transfert 14a pour acheminer des bagues de roulements depuis une unité de stockage (non représentée) vers l'unité de rectifiage 13. Ces moyens de transfert 14a comportent principalement une surface d'amenée magnétique sous la forme de réalisation d'un ruban transporteur 14b comprenant un secteur sensiblement linéaire et un secteur incurvé selon un angle d'environ 90° disposé dans le prolongement du secteur linéaire. En aval du secteur incurvé et dans son prolongement, se situe un chargeur 14c qui reçoit des bagues de roulements 100 qui, dans l'exemple décrit et représenté, sont des bagues extérieures de roulements. Ledit chargeur 14c comprend une plaque de fond et deux coulisses latérales qui retiennent les bagues superposées et qui coulissent par gravité vers le bas, comme cela sera décrit par la suite. Ledit ruban transporteur 14b est situé dans un champ magnétique ou est lui-même magnétique ou magnétisable, afin que les bagues à usiner soient maintenues sur sa surface par effet magnétique. Ce champ magnétique est par exemple créé par une ou plusieurs rampes d'aimants permanents qui sont montés en dessous du ruban. Il pourrait aussi s'agir d'électroaimants actionnés de manière à adapter la puissance du champ magnétique en fonction de la nature et de la composition de la matière des pièces à traiter. La descente des bagues dans le chargeur est dans ce cas due à la gravité. Dans d'autres réalisations, la descente pourrait être assistée par un doigt ou une biellette qui fait coulisser les bagues sur la plaque de fond du chargeur en métal magnétisable.
L'unité de rectifiage 13, illustrée plus en détail par la figure 1 B, comporte une plaque fixe 13a verticale, sur laquelle sont montés le chargeur 14c et un chariot coulissant 20 qui est agencé pour se déplacer horizontalement dans le sens de la double flèche A. Le chariot coulissant 20 comporte un arrêt 21 qui se déplace avec lui et qui à pour fonction de retenir dans le chargeur 14c la bague 100 inférieure appliquée contre la plaque de fond et entre les deux coulisses latérales du chargeur. La plaque fixe 13a présente une ouverture de passage d'une broche 22, entraînée en rotation, qui porte une douille magnétisable 23 sur lequel est disposée une bague 100 pendant l'opération de rectifiage. Cette broche est du type dit "centerless", c'est-à-dire sans tenue centrale de la bague qui se centre automatiquement en prenant appui, pendant l'usinage sur deux butées d'appui 24 et 25, réglables en position en fonction du diamètre des bagues à rectifier. Une bague 100 à rectifier est plaquée contre la douille magnétisable 23 de la broche 22 et entraînée avec elle. Lorsque la bague 100 est une bague extérieure, comme représentée par les figures, et que le chemin de roulement des billes ou des cylindres du roulement se situe à l'intérieur, une meule d'usinage 26, entraînée par un moteur porté par un support 27 à déplacement tridimensionnel connu en soi, est amenée à l'intérieur de la bague, en contact avec sa surface intérieure. Lorsque la bague 100 est une bague intérieure et que le chemin de roulement des billes ou des cylindres du roulement se situe à l'extérieur, la meule d'usinage est amenée en contact avec sa surface extérieure. Il est évident que, dans le premier cas, le diamètre de la meule est obligatoirement inférieur à celui de la bague et que, dans le deuxième cas, le diamètre de la meule peut être bien supérieur à celui de la bague et que, de ce fait, l'usure de la meule est moins rapide.
Les figures 2A, 2B, 2C, 2D, 2E 2F, 2G et 2H représentent les différentes phases de rectifiage des bagues de roulements 100. La figure 2A montre une vue frontale du chargeur 14c, contenant par exemple trois bagues de roulement 100, lorsque aucune bague n'est en phase d'usinage et que l'on peut considérer que la machine est en phase de démarrage.
La figure 2B représente la phase suivante au cours de laquelle le chariot coulissant 20 s'est déplacé vers la droite sur la figure, comme le montre la flèche B, jusqu'en fin de sa course, en entraînant avec lui l'arrêt 21. Le déplacement de l'arrêt 21 libère la bague de roulement 100 à rectifier qui est disposée au bas du chargeur 14c et qui glisse par gravité sur le chariot coulissant 20. Immédiatement après cette descente de la bague, le chariot coulissant 20 se déplace vers la gauche, dans le sens de la flèche C (figure 2C), de façon que les deux butées d'appui 24 et 25 soient amenées en contact avec la bague de roulement 100 à rectifier (figure 2D). On notera que les deux butées sont décalées angulairement d'un angle supérieur à 90° de façon que la résultante des forces d'entraînement qui s'appliqueront sur la surface intérieure de la bague au cours de l'usinage, maintiennent la bague en appui contre ces butées. Le déplacement du chariot coulissant se poursuit dans le sens de la flèche C jusqu'à ce que la bague 100 se positionne sur la douille magnétisable 23 lorsque le chariot 20 est arrivé en fin de course (figure 2E).
C'est à ce moment que le rectifiage de la bague 100 débute. La meule de rectifiage, qui a plongé dans l'espace intérieur de la bague 100, entre en contact avec la paroi intérieure. Simultanément, une sonde de mesure 30, telle qu'une buse de mesure pneumatique, représentée schématiquement, mesure la cote extérieure de la bague 100 en cours d'usinage, sachant que la profondeur du rectifiage varie en fonction de la cote extérieure de la bague. La position du chariot coulissant 20 reste stable pendant toute la phase d'usinage. Seul le support de la meule de rectifiage se déplace par rapport à la bague en phase d'usinage. Au cours de la phase suivante représentée par la figure 2F, le chariot coulissant 20 se déplace à nouveau dans le sens de la flèche B, ce qui a pour effet de tirer l'arrêt 21 vers la droite sur la figure, et de permettre la descente de la prochaine bague de roulement 100 à rectifier. Simultanément la bague de roulement 100, dont le rectifiage vient de s'achever, est transférée en direction du dispositif de déchargement automatique. Lorsque le chariot 20 arrive en butée (figure 2G) la bague de roulement 100 rectifiée est prise en charge par le dispositif de déchargement automatique. Lorsque la bague a été déchargée (figure 2H), le chariot coulissant 20 peut repartir dans le sens de Ia flèche C pour la prise en charge d'une nouvelle bague de roulement 100 par les butées d'appui 24 et 25 et sa mise en place sur la douille magnétisable 23 en vue de son usinage.
Le cycle complet du début du chargement à la fin du déchargement dure environ 4,5 secondes, ce qui n'est possible que parce que la plongée de la meule à l'intérieur de la bague débute avant la mise en place finale de cette bague. En d'autres termes, la meule accompagne la bague pendant son déplacement aussi bien avant l'usinage qu'après cette opération pendant le transfert vers le dispositif de déchargement. En outre, le fait de gérer le déplacement de la meule de manière à accompagner la bague permet de procéder à une mise en contact douce et non brutale de la meule avec la pièce à usiner, en l'occurrence les bagues de roulements 100, ce qui évite l'endommagement de la meule et permet d'assurer une érosion lente et régulière qui prolonge les intervalles entre deux taillages de meule successifs. Diverses mesures supplémentaires ont été prises dans ce sens. Elles seront expliquées en détail ci-dessous.
Le dispositif de déchargement 15, représenté en partie par les figures 3A, 3B et 3C, comporte un chariot mobile 40 sur lequel est montée une boîte cylindrique 41 dans laquelle est monté un générateur de champ magnétique, de préférence constitué d'aimants permanents. L'extrémité antérieure de cette boîte peut être fermée par un premier disque de fermeture 42a réalisé par exemple en un matériau ferromagnétique qui se magnétise sous l'action du champ magnétique créé par les aimants permanents, ou en un matériau amagnétique et par un deuxième disque 42b réalisé en un matériau amagnétique, tel qu'une matière synthétique par exemple, qui est monté sur une tige axiale 43 coulissante traversant la boîte cylindrique 41. Dans l'exemple représenté, les aimants permanents sont des pastilles magnétiques 42c collées contre la surface intérieure du premier disque de fermeture 42a, qui génèrent un champ magnétique suffisamment intense pour maintenir une bague de roulement 100 rectifiée contre la face frontale du deuxième disque 42b. Par ailleurs, le dispositif de déchargement comprend une butée fixe 44 destinée à coopérer avec la tige 43 pour décharger une bague de roulement 100 rectifiée.
Dans la phase initiale de déchargement, le chariot mobile 40 est dans la position avancée représentée par la figure 3A. Le deuxième disque 42b est juxtaposé au premier disque 42a de sorte que la bague 100 rectifiée reste fixée par attraction magnétique contre la surface de ce disque. Au cours de la phase suivante, représentée par la figure 3B, le chariot mobile 40 recule dans le sens de la flèche M en entraînant la boîte 41 jusqu'à ce que l'extrémité de la tige 43 entre en contact avec la butée fixe 44. Au cours de la phase suivante, représentée par la figure 3C, le chariot mobile 40 continue à reculer dans le sens de la flèche M en entraînant la boîte 41. Toutefois, la tige 43 étant arrêtée par la butée fixe 44, cela a pour effet de repousser le disque 42b par rapport au disque 42a. En s'éloignant du disque 42a, le disque 42b crée un espace croissant entre la bague rectifiée 100 portée par le disque 42b et la source de champ magnétique formée par le disque 42a, jusqu'au moment où l'attraction magnétique devient trop faible pour retenir la bague. A ce moment la bague tombe sur un élément récepteur tel qu'une rampe d'évacuation ou un ruban transporteur 45, comme le montrent les figures 3A, 3B et 3C. L'évacuation étant achevée, le chariot mobile 40 retourne dans sa position initiale représentée par la figure 3A.
La figure 4 représente plus en détail une partie du chariot coulissant 20, cette partie comportant une base 50 fixée sur la coulisse du chariot coulissant 20 et qui porte un support 51 sur lequel sont fixées les deux butées fixes 24 et 25 servant d'appui à une bague de roulement 100 pendant l'opération de rectifiage, ainsi que les organes de réglage en position, respectivement 24a et 25a, qui sont respectivement associés à ces butées. Le support 51 est monté sur deux bras élastiques 52 et 53 qui forment deux côtés d'un parallélogramme élastiquement déformable pour amortir les éventuels chocs dus aux déplacements rapides des composants. En outre, dans ce même but d'amortir les chocs éventuels, la base 50 porte un support 54 sensiblement vertical sur lequel est monté horizontalement un amortisseur pneumatique 55. Un second support fixe 56, solidaire de la coulisse du chariot 20, porte une butée réglable de précontrainte 57 qui agit sur le bras élastique 52. Le recours à ces bras élastiques permet d'effectuer une entrée en contact rapide de la meule avec la pièce à usiner, cette entrée en contact entraînant la déformation des bras élastiques 52 et 53, ce qui a pour effet d'amortir le choc de l'entrée en contact. L'épaisseur de la matière à enlever au cours du rectifiage est de l'ordre de 0,10 à 0,15 de mm. La meule enlève cette matière jusqu'au moment où les bras élastiques 52 et 53 reprennent leur position initiale. De ce fait, la pression de la meule sur la pièce pendant l'usinage est sensiblement constante et la fin de l'usinage correspond au moment où la contrainte due à l'effet ressort des bras élastiques disparaît.
Le support 51 porte la sonde de mesure pneumatique qui permet de mesurer sans contact le diamètre extérieur de la bague de roulement 100 en cours et en fin de rectifiage en comparant son diamètre effectif à une pièce étalon. Cette sonde de mesure permet également de mesurer l'usure de la meule pendant le cycle d'usinage et de compenser cette usure, le cas échéant, en vue du prochain taillage de la meule. Elle présente l'avantage d'effectuer les mesures sans contact, donc sans risque de choc, avec une grande précision et une grande sécurité.
Le but recherché est atteint par la machine de l'invention. Le cycle de rectifiage réduit est lié à la cinématique de la meule d'usinage et de la pièce à usiner, cette cinématique étant rendue possible grâce à la construction de la machine. D'autre part, la précision du rectifiage est obtenue grâce à des contrôles et des mesures constantes des bagues en cours de l'usinage et de la meule d'usinage en cours et en fin de cycle. Une contribution importante à la réduction du temps de cycle est apportée par le dispositif de chargement automatique des pièces à usiner et le dispositif de déchargement automatique des pièces rectifiées. La simplicité de la construction et du fonctionnement permet de réaliser une machine compacte, facile à régler et fiable.

Claims

REVENDICATIONS
1. Machine de rectifiage (10) de bagues de roulements (100), comportant un bâti (11), un dispositif d'alimentation automatique (14), une unité de rectifiage (13), un dispositif de déchargement automatique (15) des bagues de roulements rectifiées, une armoire électrique (12) et une console de commande (16), ladite unité de rectifiage (13) comportant une broche rotative (22) équipée d'une douille magnétisable (23) pour supporter une bague pendant l'usinage et deux butées d'appui (24, 25) réglables pour positionner automatiquement la bague en rotation sur ladite douille (23), caractérisée en ce que le dispositif d'alimentation (14) comporte une surface d'amenée magnétique des bagues de roulement à rectifier, disposée dans le plan de ladite douille magnétisable (23), et un chariot coulissant (20) agencé pour, dans un premier temps, libérer le passage d'une bague de roulement (100) à rectifier vers la douille magnétisable (23) de la broche rotative (22), pour, dans un deuxième temps, maintenir la bague (100) en appui contre les deux butées (24, 25) au cours de leur usinage et pour, dans un troisième temps, transférer la bague (100) rectifiée de la position d'appui contre lesdites butées (24, 25) vers le dispositif de déchargement automatique (15).
2. Machine de rectifiage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'amenée magnétique des bagues de roulement à rectifier est un ruban transporteur (14b) situé dans un champ magnétique.
3. Machine de rectifiage selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ruban transporteur (14b) est un ruban magnétique.
4. Machine de rectifiage selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit ruban transporteur (14b) est un ruban magnétisable.
5. Machine de rectifiage selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit chariot coulissant (20) porte un arrêt (21) agencé pour maintenir une bague de roulement (100) à rectifier dans un chargeur (14c) pendant le rectifiage d'une bague de roulement (100) précédente.
6. Machine de rectifiage selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit arrêt (21) est agencé pour libérer le passage d'une bague de roulement (100) en attente dans le chargeur (14c) vers les deux butées d'appui (24, 25).
7. Machine de rectifiage selon la revendication 6, caractérisée en ce que les deux butées d'appui (24, 25), réglables en position, sont solidaires du chariot coulissant (20).
8. Machine de rectifiage selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit chariot coulissant (20) comporte une base (50) sur laquelle est monté un support (51) sur lequel sont fixées les deux butées d'appui (24, 25), ce support (51) étant monté sur deux bras élastiques (52, 53) qui forment deux côtés d'un parallélogramme élastiquement déformable.
9. Machine de rectifiage selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit chariot coulissant (20) comporte un amortisseur hydropneumatique (55) agencé pour coopérer avec ledit support (51) et ses bras élastiques (52, 53) afin d'amortir le déplacement relatif d'une bague de roulement (100) à rectifier et de la meule de rectifiage (26).
10. Machine de rectifiage selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit amortisseur pneumatique est monté sur la base (50) du chariot coulissant (20) par l'intermédiaire d'un support (54).
11. Machine de rectifiage selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit dispositif de déchargement (15) d'une bague de roulement (100) rectifiée comporte un chariot mobile (40) sur lequel est montée une boîte cylindrique (41) dans laquelle est monté un générateur de champ magnétique, cette boîte étant fermée par au moins un premier disque de fermeture (42a, 42b) qui est monté sur une tige axiale coulissante (43) traversant la boîte cylindrique (41) et une butée fixe (44) destinée à coopérer avec la tige (43) pour décharger une bague de roulement (100) rectifiée.
12. Machine de rectifiage selon la revendication 11 , caractérisée en ce que ledit générateur de champ magnétique comporte au moins un aimant permanent disposé contre la surface intérieure du disque de fermeture (42a).
13. Machine de rectifiage selon la revendication 11 , caractérisée en ce que ladite tige axiale coulissante (43) traversant la boîte cylindrique (41) est montée axialement dans ladite boîte cylindrique de manière à coulisser librement.
14. Machine de rectifiage selon la revendication 11 , caractérisée en ce que ledit disque de fermeture (42a, 42b) est solidaire de l'extrémité de la tige axiale (43) coulissante et est agencé pour se désolidariser de la boîte cylindrique (41) lorsque ladite tige axiale (43) coulissante bute contre la butée fixe (44).
15. Machine de rectifiage selon la revendication 11 , caractérisée en ce que ledit disque de fermeture (42a, 42b) est réalisé en un matériau amagnétique.
16. Machine de rectifiage de bagues de roulements selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit chariot coulissant (20) porte une sonde de mesure pneumatique (30) pour mesurer le diamètre extérieur d'une bague de roulement (100) à rectifier.
17. Machine de rectifiage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'unité de rectifiage (13) est agencée pour rectifier une bague de roulement (100) extérieure, et comporte une meule (26) dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur de cette bague, cette meule étant agencée pour se déplacer, au moins au cours d'une partie du cycle de chargement, usinage et déchargement de cette bague, en même temps que la bague à rectifier.
18. Machine de rectifiage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'unité de rectifiage (13) est agencée pour rectifier une bague de roulement (100) intérieure, et comporte une meule dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur de cette bague, cette meule étant agencée pour se déplacer, au moins au cours d'une partie du cycle de chargement, usinage et déchargement de cette bague, en même temps que la bague à rectifier.
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