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PORTE-OUTIL POUR UN OUTIL ROTATIF.
L'invention concerne un porte-outil pour un outil rotatif, par exemple un porte-taraud, constitué par un bottier, un arbre d'entrée pour l'emmanchement dans une machine-outil ainsi qu'un arbre de sortie qui est ren- du solidaire de l'arbre d'entrée par un accouplement à surcharge. L'arbre de sortie peut comporter un dispositif pour emmancher l'outil.
L'invention fournit un porte-outil dans lequel l'accouplement à surcharge incorporée est du type qui débraie dès que la charge atteint une li- mite rigoureusement déterminée fixée, par la tension préalable d'un ou de plu- sieurs ressorts, la construction étant maintenue très simple et partant bon marché alors que les dimensions restent dans des limites raisonnables.
Le porte-outil conforme à l'invention présente les particularités suivantes: 1.- l'arbre de sortie est déplaçable dans la direction axiale par rapport au bottier entre deux positions extremes, dans lesquelles un organe d'accouplement, porté par un arbre auxiliaire accouplé à l'arbre de sortie et coaxial avec ce dernier, est conjugué avec l'une des deux roues d'accouple- ment, coaxiales avec l'arbre auxiliaire, que la broche d'entrée entraine dans des sens opposés alors que, dans une position moyenne, l'organe d'accouplement est débrayé de ces roues d'accouplement,
2.
- l'arbre auxiliaire est accouplé à l'arbre de sortie par un accouplement à vis et les deux arbres sont maintenus dans une position moyenne relative par un ressort interposé, le tout de façon que lors d'une surcharge de l'arbre de sortieg l'arbre auxiliaire tourne par rapport audit arbre de sor- tie, et se déplace en même temps axialement, ce qui libère l'organe d'accouple- ment de la roue d'accouplement conjuguée, et
30 - entre l'arbre auxiliaire et l'arbre de sortie se trouve un dispositif de verrouillage, qui empêche l'arbre auxiliaire, sorti de sa posi-
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tion moyenne par rapport à l'arbre de sortie, de reprendre cette position moyenne, ce dispositif de verrouillage étant conjugué avec le bord ininterrompu du bottier, bord qui,
pendant le déplacement axial de la broche de sortie d'une position extrême dans l'autre par rapport au boîtier, met le dispositif de verrouillage hors fonctionnement.
Par "accouplement à vis" il y a lieu d'entendre un accouplement qui permet une rotation des deux parties qu'il accouple et dans lequel les deux parties accouplées ou au moins l'une d'elles ont une forme ou un profil tels qu'une rotation relative des parties accouplées provoque en même temps un déplacement axial relatif desdites parties. De préférence, dans le porte-outil conforme à l'invention, l'accouplement à vis est constitué par une ou plusieurs broches radiales, portées par l'un des arbres ; broches comportent un galet rotatif conjugué avec le bord d'un creux en hélice, ménagé dans l'autre arbre. Le galet empêche le frottement qui affecterait le fonctionnement de l'accouplement entre l'arbre auxiliaire et l'arbre de sortie.
Dans une forme de réalisation avantageuse du porte-outil conforme à l'invention, l'organe d'accouplement est constitué par un cliquet disposé dans une rainure radiale de l'arbre auxiliaire, et dépassant latéralement cet arbre, le tout de façon que l'axe de rotation du cliquet soit perpendiculaire à la direction de l'arbre auxiliaire. Afin d'éviter que lors du dégagement du cliquet d'une roue d'accouplement, la force nécessaire à ce dégagement devienne grande par suite du frottement entre le cliquet et la roue d'accouplement, l'extrémité du cliquet prévue pour agir sur une roue d'accouplement, comporte, de préférence, un galet.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, 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 coupe longitudinale du porte-outil.
La fig. 2 montre à plus grande échelle, une partie de la coupe longitudinale dans un plan perpendiculaire à celui de la fig. 1.
La figo 3 est une coupe transversale par le plan III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est un développement de la périphérie de l'arbre de sortie.
La fig. 5 est un développement de la périphérie de l'arbre auxiliaire; les deux développements sont effectués à l'endroit de l'accouplement à vis entre les deux arbres et approximativement à la hauteur du plan IVIV sur la fig. 1.
Le porte-outil comporte un boitier 1 auquel est fixée une tige latérale 2. Pendant l'emploi du porte-outil, cette tige est maintenue par une colonne ou une autre partie fixe de la machine-outil qu'équipe le porteoutil, de sorte que le bottier reste fixe. Le porte-outil comporte un arbre d'entrée 3, muni d'un cône de Morse pour l'emmanchement dans la machineoutil. Ce cône de Morse fait corps avec une roue d'accouplement 4 en forme de cuvette comportant un engrenage conique 5. Dans le creux central de la roue d'accouplement 4, peut se disposer la tête d'un arbre auxiliaire dépla- çable dans la direction axiale ; arbre auxiliaire est constitué par deux parties 6 et 7.
La partie 6 est accouplée, par l'intermédiaire d'un accouplement à vis dont il sera question par la suite, à un arbre 8, en grande partie creux et coaxial avec l'arbre auxiliaire, arbre 8 qui constitue l'arbre de sortie du porte-outil. La tête de la partie 6 comporte une rainure radiale 9 dans laquelle est disposé un cliquet 10.
Le cliquet 10 est supporté par une broche 11 perpendiculaire à la direction de l'arbre auxiliaire, dans les deux cuvettes 13 munies de billes 12 et qui sont vissées latéralement dans la tête de la partie 6. L'extrémité 14 du cliquet qui dépasse la partie 6, est munie d'une bague rotative
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15. Le bord intérieur de la roue d'accouplement 4 comporte un creux 16, qui, dans la position la plus élevée de l'arbre auxiliaire, peut loger l'extrémité du cliquet 10 munie de la bague 15. Lorsque le cliquet se trouve dans ce creux, le mouvement du cône de Morse 3 est transmis directement à l'arbre auxiliaire 6, 70
La roue d'accouplement 4 est supportée vers le haut par un roulement à billes 17 qui est appliqué contre le bord inférieur d'un couvercle 18 qui ferme la partie supérieure du boîtier 1.
Les dents de l'engrenage 4 sont conjuguées avec trois engrenages coniques, disposés autour de l'arbre auxiliaire, engrenages dont l'un est représenté en coupe à gauche sur la figo 1. Ces engrenages sont portés par des broches 20 qui sont dirigées vers l'axe de l'arbre auxiliaire et qui sont logées dans des ouvertures 21 ménagées dans une bague indépendante 22,coaxiale avec l'arbre auxiliaire. La rotation de cette bague est empêchée par une broche 230
Sous la bague 22 se trouve un engrenage 24 en forme d'anneau, qui, tout comme l'engrenage 4, comporte une denture conique 25 qui le conjugue, à la partie inférieure de la bague 22, avec les engrenages 19. Lorsque la broche d'entrée et le cône de Morse 3 tournent dans un sens déterminé, les engrenages 4 et 24 tournent dans des sens opposés.
L'engrenage d'accouplement 24 est supporté par un roulement à billes 26 qui repose sur un bord 28 prévu à l'intérieur du boîtier 1. A l'aide de disques rotatifs 29 disposés à côté des engrenages 19 sur les broches 20, disques qui passent sur un bord 30 de l'engrenage 4 et sur un bord 31 de l'engrenage 24, on maintient les écartements relatifs désirés, dans la direction axiale, entre les deux engrenages 4 et 24 et la bague 22. Tout comme l'engrenage 4, l'engrenage 24 comporte, à son bord intérieur, un creux 27 dans lequel un mouvement axial de l'arbre auxiliaire permet d'amener l'extrémité du cliquet 10, ce qui permet d'établir un accouplement moteur entre l'engrenage 24 et l'arbre auxiliaire.
L'arbre auxiliaire 6 peut se déplacer longitudinalement, ensemble avec l'arbre de sortie 8, dans le boîtier 1 entre deux positions extrêmes, qui sont déterminées par la conjugaison d'une butée 32, respectivement 33, de l'arbre de sortie 8 avec une fermeture inférieure 34 du boîtier 1.
Normalement, un ressort hélicoïdal 35, entourant l'arbre 7, ressort qui repose d'une part, contre la fermeture inférieure 34 et d'autre part, contre un roulement à billes monté sur l'axe, maintient le tout dans la position supérieure. Dans cette position, la bague 15 du cliquet 10 se trouve dans le creux ménagé dans le bord intérieur de l'engrenage 4, de sorte que lors de la rotation du cône 3, l'arbre auxiliaire 6 et l'arbre de sortie sont entrainés dans le même senso
L'arbre auxiliaire 6 et l'arbre de sortie 8 sont accouplés par un accouplement à vis qui est constitué par une broche 37, traversant perpendiculairement la partie 6, broche qui porte, aux extrémités dépassant la partie 6, les roulements à billes 40, 41.
Les bagues extérieures de ces roulements à billes se trouvent dans les rainures hélicoïdales 42 respectivement 43, qui sont ménagées sur la périphérie de l'arbre de sortie 8. Le tout est agencé de façon que (fige 4), le pas des hélices des moitiés supérieures des rainures 42 et 43 soit plus grand que celui des hélices des moitiés inférieures. A l'état non chargé, les roulements à billes 40 et 41 occupent la partie centrale des deux rainureso En outre, la partie 7 de l'arbre auxiliaire et l'arbre de sortie 3 sont accouplés élastiquement par un ressort hélicoïdal 44, qui entoure la partie 7 à l'intérieur de la broche 8.
Ce ressort repose dans une direction sur une bague indépendante 45, qui peut s'appliquer tant contre un bord 46 de l'arbre 8 que contre un bord 47 de l'arbre 7. Dans l'au- tre direction, le ressort repose sur une bague indépendante 48, qui peut s'appliquer sur un bord 49 d'un bouchon 51 vissé sur l'extrémité 50 de la partie 7, et sur le bord d'un écrou 52 qui est vissé à l'intérieur de la broche de sortie 8.
Le bouchon 51 et l'écrou 2 peuvent se déplacer dans la direction axiale, l'un par rapport à l'autre, mais une clavette 53 empêche la rotation relative de ces deux organeso Donc, lorsqu'on déplace le bouchon 51 en le vissant plus ou moins loin sur l'extrémité de la partie 7, on déplace en même temps l'écrou 520
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Lors d'une rotation relative de la partie 6 et de l'arbre de sortie 8, rotation qui se produit lors d'une surcharge, par suite de l'accouplement à vis avec l'arbre 8, la partie 6 se déplace dans la direction axiale par rapport à cet arbre.
Ce déplacement axial quel que soit son sens est contre-carré par le ressort 44. Par suite de l'inclinaison différente de la partie supérieure et de la partie inférieure des rainures 42 et 43, suivant le sens de rotation, le déplacement relatif de l'arbre 6 et de l'arbre 8 se produira pour une autre charge. Les deux parties 6 et 7 de l'arbre auxiliaire sont assemblées, de façon qu'elles puissent tourner, à l'aide d'une vis 54 dont la tête élargie repose sur le fond d'une ouverture centrale 55 ménagée dans la partie 6 et dont la partie filetée est vissée dans la partie 7. Dans l'ouverture 55 peut se déplacer un poinçon 56 qu'un ressort hélicoïdal 57 maintient contre le côté inférieur du cliquet 10. Ce poinçon fait en sorte que le cliquet soit normalement maintenu dans la position horizontale.
Lorsque le cliquet se déplace hors de cette position, il est soumis à la poussée du ressort 57, car dans ce cas, suivant le sens de rotation du cliquet, seul le côté de droite 58 ou bien le côté de gauche 59 du poinçon repose sur le cliquet.
Dans une rainure radiale 60 ménagée dans la partie supérieure de la broche de sortie 8, se trouve un cliquet 61, qui peut tourner autour d'une broche 62, perpendiculaire à la direction de l'arbre 8. Ce cliquet comporte sa partie inférieure, un ergot 63, qui dépasse la périphérie de l'arbre 8.
Un ressort 64 pousse le cliquet et l'ergot 63 vers l'extérieur, de sorte que l'extrémité supérieure 65 du cliquet repose sur la périphérie de la partie 6 qui se trouve à l'intérieur de l'extrémité supérieure de l'arbre 8..La périphérie de l'arbre 6 comporte, à la hauteur de l'extrémité supérieure du cliquet 61, deux creux 66 et 67 qui dans la position moyenne relative de l'arbre 6 et de l'arbre 8 sont décalés dans la direction axiale et dans la direction périphérique, par rapport au point d'articulation de l'extrémité du cliquet 65. Dans ladite-position moyenne, les roulements à billes 40 et 41 se trouvent au milieu des rainures 42 et 43.
L'extrémité inférieure de l'arbre de sortie 8 est conique intérieurement et dans ce creux, reposent trois blochets métalliques 70 uniformément répartis sur la circonférence et maintenus par un bloc de caoutchouc 71. Sur l'extrémité de l'arbre 8 est vissé un bouchon 72, à ouverture centrale 73. Entre les blochets 70 et la tête du bouchon 72 se trouve un bague 74 du roulement à billes. Le déplacement du bouchon 72 amène plus ou moins profondément les blochets 70 dans la partie conique dela broche 8, de sorte que ces blochets se rapprochent plus ou moins.Ces blochets permettent de fixer dans l'extrémité inférieure du porte-outil un outil, par exemple un taraud ou une mèche.
En général, un tel outil comporte une tête carrée, et pour maintenir cette tête, on a prévu les blochets de fixation de forme carrée, qui sont disposés dans les ouvertures ménagées dans la paroi de l'arbre 8. Les deux blochets de fixation sont assemblés par une tige filetée,76, dont les extrémités comportent des filets à pas opposés. Les blochets de fixation peuvent être introduits sous forme d'ensemble avec la tige filetée 76 dans le support et lorsqu'on a introduit dans l'extrémité inférieure un outil, la tête de celui-ci peut être serrée entre les côtés en regard des blochets de fixation, en tournant la tige filetée dans le sens requis.
Le porte-outil décrit fonctionne de la manière suivante. Soit le cas, où l'on introduit dans le porte-outil un outil, par exemple un taraud et que le porte-outil soit introduit avec le cône 3 dans une machine-outil, qui, vue du dessus, fait tourner le cône vers la droite. Le ressort 35 maintient l'arbre de sortie dans la position supérieure c'est-à-dire la position dans laquelle l'extrémité 14 du cliquet 10 se trouve dans le creux 16 de l'engrenage d'accouplement 4. Par suite de cet accouplement direct du cône de Morse 3 et de l'arbre auxiliaire qui, à son tour, est accouplé à l'arbre de sortie 8, le taraud tourne vers la droite. Si, pendant le taraudage, le taraud rencontre une charge supérieure à la tension préalable du ressort 44, l'arbre 8 et le taraud retarderont par rapport à l'arbre auxiliaire constitué par les parties 6 et 7.
L'accouplement à vis, par l'intermédiaire des roule-
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ments à billes 40 et 41, déplace l'arbre auxiliaire axialement à savoir vers l'arbre de sortie 8 et les roulements à billes se déplacent dans la partie in- férieure des rainures 42 et 43. Ce déplacement axial est contrecarré par le ressort 44, car la partie 6 entraîne la bague 45, tandis que la bague 48 res- te appliquée sur le bord de l'écrou 52 qui est relié à l'arbre 8.
Par suite du déplacement axial de l'arbre 6, le cliquet 10 est dégagé de l'engrenage d'accouplement 4, ce qui supprime la liaison motrice entre le cône de Morse 3 et l'arbre auxiliaire.. Il n'est donc pas possible de soumettre le taraud, ou un autre outil introduit dans le porte-outil, à une charge plus grande que celle correspondant à la tension préalable du ressort 44, qui accouple l'arbre auxiliaire à l'arbre de sortie.
Lors d'une rotation de la partie 6 par rapport à l'arbre 8, l'extrémité 65 du cliquet 61 est parvenue dans un creux
66 ménagé dans la périphérie de la partie 6, et verrouille les arbres 6 et 8, de façon à empêcher un retour de la rotation relative et donc le déplacement axial des arbres 6 et 80
Lorsqu'on soulève le bras ou une autre partie de la machine-outil qui comporte le porte-outil, le taraud se trouvant dans la matière, le boîtier 1 mais non l'arbre de sortie 8, sera déplacé dans la direction axiale. Il se produit donc entre ces deux organes un déplacement axial relatif jusqu'à ce que la broche de sortie repose, par la butée 33, contre la fermeture inférieure 34. Pendant ce déplacement, l'ergot 63 du cliquet 61 dépasse un bord 68, dirigé vers l'intérieur, du bottier 1 qui fait tourner le cliquet 61 autour de son axe, à l'encontre du ressort 64.
L'extrémité 65 du cliquet est ainsi dégagée du creux 66 prévu dans la partie 6, de sorte que le verrouillage relatif des arbres 6 et 8 est supprimé. Sous l'influence du ressort 44, les parties 6 et 8 reprennent leur position initiale et l'arbre 6 est de nouveau déplacé axialement par rapport à l'arbre 80
Par suite du déplacement de l'arbre de sortie 8 par rapport au boîtier 1 pendant le mouvement du bras de la machine-outil, l'extrémité du cliquet 10 vient en contact avec la roue d'accouplement 24 dont le sens de rotation est opposé à celui de la roue 4. Il peut arriver que la bague 15 prévue à l'extrémité du cliquet 10, trouve immédiatement le creux 27 ménagé dans le bord intérieur de la roue 24.
En général, il n'en est pas ainsi ; cliquet 10 tourne alors autour de son axe et le poinçon 56 est déplacé à l'encontre du ressort 57. Comme la roue 24 tourne, le creux 27 parvient à un certain moment sous la bague 15 et le cliquet 10 engrène, ce qui provoque l'accouplement de la roue 24 avec l'arbre auxiliaire et donc avec l'arbre de sortie. Le taraud ou tout autre outil monté dans le porte-outil, est alors entraîné dans un sens opposé à celui qu'il avait avant la surchargeo
Une surcharge pourrait aussi se produire dans le nouveau sens de rotation de l'outil.
Lors d'une charge qui, pour ce sens de rotation, correspond à la tension préalable du ressort 44, il se produit à nouveau une rotation relative et un déplacement axial de la partie 6 et de l'arbre de sortie 8 portant l'outil, mais maintenant dans le sens opposé à celui décrit pour le cas précédente Comme, pour le nouveau sens de rotation, l'inclinaison des rainures 42 et 43 est plus grande que pour le précédent, la charge, qui, pour ce sens de rotation correspond à la tension préalable du ressort 44, est plus grande que la charge qui correspond à cette tension préalable pour l'autre sens de rotation.
Pendant ce déplacement axial de la partie 6 par rapport à la broche de sortie, maintenant dans le sens du bas vers le haut, le cliquet 10 est chassé du creux 27, ménagé dans la roue 24, de sorte que la liaison motrice avec cette roue est rompueo Le ressort 44 tentera à ramener les parties 6 et 8 dans leur position initiale mais ceci est empêché par le fait que, lors de la rotation de la partie 6 par rapport à la broche de sortie 8, le cliquet 16 est parvenu, par son extrémité 65, dans le creux 67. La liaison entre la roue d'accouplement 24 et l'arbre 6 reste donc interrompue. Cette liaison est rétablie lorsque le bras de la machine-outil est descendu, ce qui provoque la descente du boîtier 1, tandis que l'arbre de sortie 8 ne suit pas ce déplacement.
L'ergot 63 passe alors de nouveau le bord 68, ce qui provoque le soulèvement du cliquet 61 et le verrouillage de la partie 6 et de l'arbre de sortie. Sous l'influence du ressort 44, les arbres reprennent leur position initiale.. Par suite du mouvement axial du boîtier et de la broche de
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sortie, la tête de la partie 6 est ramenée de la position entre les deux roues d'accouplement 4 et 24 dans le creux 16 de la roue d'accouplement 4, de sorte que le cliquet 10 éventuellement après avoir été buté élastiquement, accouple la roue d'accouplement 4 à l'arbre auxiliaire et à l'arbre de sor- tie. L'outil tourne alors de nouveau vers la droite.
De ce qui précède il résulte que, lorsque l'outil rencontre une charge supérieure à la limite déterminée par la tension préalable du ressort 44, la liaison motrice entre l'entrée et la sortie est rompue et ne peut être rétablie que lorsque l'entrée du porte-outil, qui est accouplée à la machine-outil, est déplacée dans la direction axiale par rapport à la sortie et à l'outil.
A l'état non chargé, le ressort 35 pousse l'arbre de sortie et la butée 32 contre la fermeture inférieure 34, de sorte que l'arbre de sortie et le bottier occupent alors une position relative telle que le cliquet 10 accouple la roue d'accouplement 4 et l'arbre auxiliaire. Le ressort 35 assume la fonction suivante. Lors de la rotation de l'outil pour le sortir de la pièce, la broche de sortie et l'outil sont soulevés dès que l'outil lâche la pièce, ce qui assure une rupture rapide du contact avec la pièce. On évite ainsi que dans le cas d'un taraud par exemple, lors du retour du taraud, les derniers filets soient endommagés.
La tension préalable du ressort 44 peut se régler par un déplacement du bouchon 51. Une fenêtre 69 prévue dans la paroi de l'arbre de sortie 8, permet de lire la position du bouchon qui, à cet effet, comporte des repères sur sa périphérie. Pour l'ajustage du bouchon, celui-ci comporte un trait de scie pour un tournevis que l'on peut introduire dans l'extrémité inférieure de l'arbre de sortie après l'enlèvement de l'outil et des blochets de fixation 75, à l'aide de la tige filetée 76.