Brocheuse à broches multiples

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Christian ROTURIER, se rapporte à une brocheuse à broches multiples destinée notamment au brochage d'un réseau régulier de trous ménagés dans une plaque, comme c'est Le cas des plaques entretoises pour échangeurs de chaleur, ou plus généralement au brochage multiple simultané de pièces en grandes séries.

On connait déjà de telles brocheuses comprenant des moyens de traction et des moyens d'accompagnement des brochea qui coopèrent respectivement avec les extrémités opposées de celles-ci pour assurer leur passage au travers des trous des pièces à brocher, d'un côté à l'autre de celles-ci.

Avec les brocheuses connues ainsi constituées, il est néceosaire après chaque passe de brochage, dans le cas d'une plaque à troua par exemple, de l'effacer pour ramener les broches en position de départ, puis de repositionner la plaque pour la passe suivante. Cette manutention nuit évidemment à la capacité de production de la machine.

La présente invention a pour objet un agencement de brocheuse permettant d'en accroître la capacité de production en éliminant notamment l'inconvénient précité.

A cet effet, la brocheuse à broches multiples selon l'invention, du genre prédéfini, est caractérisée en ce que les moyens de traction et les moyens d'accompagnement sont prévus pour deux groupes semblables de broches destinés à travailler simultanément en sens inverse, et qu'il leur est associé de chaque côté du plan de positionnement des pièces un dispositif de manutention destiné à transférer en le retournant chaque groupe de broches des moyens de traction aux moyens d'accompagnement voisins en fin de passe, de sorte que les broches de chaque groupe opèrent par passes travaillantes successives de sens inverse, dans l'intervalle desquelles il suffit de repositionner les pièces selon les brochageedéairés.

Le dispositif de manutention peut,bien entendu être tel qu'il conserve l'orientation angulaire des broches autour de leur axe si nécessaire, par exemple être à pinces de forme appropriée.

L'invention peut bien entendu aussi s'appliquer à n'importe quel genre de brochage d'intérieur par un nombre quelconque de broches en circulation, avec ou sans orientation des usinages, même asymétriques.

Une forme de réalisation d'une telle brocheuse est d'ailleurs ci-après décrite, à titre d'exemple, dans le cadre d'une brocheuse horizontale et en référence au dessin annexé, dans lequel :

• - la figure 1 est une vue en plan de la brocheuse,
• - la figure 2 est une vue en élévation avec coupe partielle de la machine de la figure 1 et variante de position du dispositif de manutention,
• - la figure 3 est une vue en plan à plus grande échelle d'un dispositif de manutention des broches entre les moyens adjacents de traction et d'accompagnement des deux groupes de broches,
• - la figure 4 est une vue en élévation du dispositif de manutention de la figure 3 suivant la flèche IV, dans une autre position de translation de la pince de manutention,
• - la figure 5 est une vue en coupe verticale du dispositif de manutention des figures 3 et 4, prise transversalement aux broches,
• - les figures 6 à 13 sont des vues en plan illustratives des différentes phases de fonctionnement du dispositif de manutention des broches en fin de passe et avant la suivante,
• - la figure 14 est une vue de détail des têtes de verrouillage de traction,
• - la figure 15 est une vue de détail d'un mécanisme de commande des têtes de verrouillage de traction.

La brocheuse représentée comprend un bâti inférieur constituant un bac 1 de récupération de l'huile d'arrosage, qui est pourvu à sa partie supérieure de chemins de roulement 2 pour un portique 3 de suspension de la pièce à usiner, telle qu'une plaque 4 présentant un réseau régulier de trous multiples à brocher, dont on n'a représenté qu'une partie d'entre eux en 5.

Le portique 3 comporte deux palans électriques 6 adaptés pour être liés à la plaque 4 qu'ils c. auchent, par engagement d'un axe de liaison 7 traversant un trou de celle-ci et des oeillets inférieurs correspondants de chaque brin de suspension.

Le portique présente aussi, juste au-dessus du niveau du poste de brochage B que l'un verra plus loin en détail, deux règles longitudinales 8 entre lesquelles est engagée la plaque 4 et qui présentent chacune au moins deux vés de support de goupillée 9 servant à assurer le blocage à hauteur choisie de la plaque 4 sur le portique, par engagement de ces goupilles dans deux trous de la rangée de trous adéquate existant sur la plaque 4, les goupilles venant reposer sur lesdits vés.

Le portique 3 peut être déplacé sur le chemin de roulement 2 de part et d'autre du poste de brochage B, par l'intermédiaire d'un moteur électrique schématisé en 10 et en- trainant un pignon 10a qui coopère avec une crémaillère 10b fixée à la base du portique, lequel roule sur les chemins 2 par des galets 11.

Le poste de brochage B a ses broches disposées à une hauteur telle que l'on puisse brocher les trous d'au moins la moitié inférieure de la plaque 4 dans ses diverses positions de suspension en hauteur sur le portique, deux galets 12 étant prévus sous le portique, dont l'un freiné et l'autre motorisé, afin de faire pivoter la plaque de 180° après le brochage d'une moitié de sa _burface, pour changer les points d'attache des brins de suspension 7 des palans en vue de procéder au brochage de l'autre moitié de sa surface. Il va de que le chemin de rroulement du portique est tel que la plus grande rangée horizontale de trous de la plaque 4 peut être déplacée horizontalement d'une amplitude suffisante pour en boucher les trous d'extréité, les positions extrêmes li- la plaque dans le sens vertical et horizontal étant imdiquees en trait mixte à la figure 2.

Le poste de bruchige B comprend deux tables 13 dis- de part et d'autre du plan d'évolution de la plaque 4 et supportant chacune, côte à côte, un dispositif de traction d'un groupe de broches B1 uu 82 et un dispositif d'accompagnement 15 de l'autre groupe de broches 82 ou Bl, chaque groupe comprenant ici deux broches, mais il va de soi que ce nombre est indifférent quant à l'invention, dès lors que les groupes sont identiques.

Chaque dispositif de fraction 14 comprend un châssis to porteur d'un vérin hydi aulique 17 dont la tige de piston 18 est solidaire d'un bloc de traction 19 monté coulissant sur deux. tiges latérales de guidage 20 solidaires du châssis.

Le bloc de traction présente sur sa face avant deux têtes de verrouillage 21 des extrémités des broches destinées y être engagées de façon libérable. De telles têtes de verrouillage sont connues en soi et définies notamment par la norme irariçaise C.N.O.M.O. 26-b5-50 et 51 ou allemande DIN 1418. Elles comportent notamment, comme on peut le voir aux figures 3 et 14, un logement de réception 22 de l'extrémité de broche qui est pourvue d'une gorge de retenue 23 avec laquelle coopèrent des doigts radiaux de verrouillage 24 montés libres dans une fente correspondante du logement 22 et entourés d'un poussoir 25 mobile axialement par rapport à ce dernier. Le poussoir présente un logement 27 à rampe d'actionnemeat 28 des doigts 24 correspondante, de sorte que, selon sa position axiale par rapport au logement, il permet l'engagement, le veirouillage et ensuite le deverrouillage de l'extrémité de broche.

Dans le cas présent, la position axiale des deux poussoirs 25 est commandée en fin de course avant et arrière du bloc de traction 19 par l'intermédiaire d'un dispositif 29 monté dans un boîtier 29a fixé sous le bloc de traction (voir figures 5 et 15). Ce dispositif 29 comprend une paire de fourchettes 29b respectivement engagées dans une gorge externe 25a de chacun des poussoirs et liées à une tige de butée 29e montée coulissante dans le boîtier 29a où elle forme en partie crémafllère et engrène avec un pignon 29d monté tournant dans ce dernier. Une autre tige de butée 29f, taillée en crémaillère, engrène avec le pignon 29d et est montée coulissante dans le boîtier 29a. La tige 29e est normalement proéminente vers l'avant, sous l'action d'un ressort de compression 26, et elle coopère avec la plaque avant du.châssis 16 en fin de courbe avant du bloc 19, pour provoquer le recul des poussoirs 25 en comprimant le ressort 26 (autorisation d'engagement des broches dans les têtes de verrouillage correspondantes 21), tandis que la tige 29f est normalement proéminente vers l'arrière et coopère, en fin de course arrière du bloc 19, avec une plaque de butée 29g supportée par le châssis 16 pour y provoquer également un recul des poussoirs 25 comprimant le ressort 26 (déverrouillage des extrémités de broche maintenues dans les têtes de verrouillage correspondantes 21).

Chaque dispositif d'accompagnement 15 comprend, fixé sur la table correspondante, un rail de guidage 30 d'un bloc d'accompagnement 31 comprenant sur sa face avant une tête de verrouillage à ressort 32 des extrémités des broches destinées à y être engagées. Cette tête comporte ici, comme on peut le voir à la figure 5, deux logements de réception 33 de l'extrémité correspondante de broche à gorge de retenue 23, avec laquelle coopère un doigt radial de verrouillage 34 soumis à un ressort 35 le sollicitant normalement en position de verrouillage. Le doigt 34 peut être effacé par effet de rampe, sous l'action de la face conconique 36 d'extrémité de broche indiquée figure 4 (pour l'engagement du verrouillage) aussi Lien que sous l'action du flanc adjacent oblique de la gorge 23 (au déverrouillage s'effectuant par extraction de la broche).

Le bloc d'accompagnement 31 est lié à la tige de piston 31a d'un vérin à fluide sous pression dont le cylindre 31b est fixé en bout du rail 30.

Dans le cas d'orientation asymétrique de la forme des tiosn dans la plaque à usiner, il sera prévu une tête de verrouillage pour broche, montée à rotation, ceci afin de retruuver à chaque passe l'orientation correspondant à chaque face de la plaque. Cette rotation des têtes peut être obtenue à l'aide d'une douille montée en engagement hélicoidal avec le bloc et venant en butée en fin de course de recul du mouvement d'accompagnement pour prendre l'orientation angulaire de réception des broches provenant du bloc de traction adjacent, la rotation inverse de cette douille étant assurée par un ressort de rappel en une position angulaire de butée prédéterminée dès le début d'avance du bloc d'accompagnement, pour donner l'orientation de broche désirée pour la passe suivante. De plus, pour faciliter l'extraction manuelle des broches, le serrage des doigts de verrouillage peut être annulé par l'intermédiaire d'un levier coopérant avec eux.

Le châssis 16 de l'un des dispositifs de traction 14 est monté fixe sur la table 13 correspondante, tandis que l'autre est monté coulissant sur sa table, par l'intermédiaire de glissières 37 lui permettant une certaine course parallèle à la course de traction, deux vérins 38 étant interposés entre ce châssis coulissant et la table de façon à pouvoir manoeuvrer la plaque avant 16a du châssis 16 correspondant, entre une position d'ouverture par rapport à la plaque avant de l'autre châssis fixe permettant un engagement et une manoeuvre aisés entre eux de la plaque 4 à brocher, et une position de serrage de la plaque 4 entre les deux plaques avant desdits châssis pour l'opération de brochage.

Le positionnement exact de la plaque 4 pour l'opération de brochage peut alors être assuré par l'intermédiaire de pieds de centrage a pointe conique 39 portés par la plaque avant du châssis coulissant 16 et destinés à s'engager dans des trous de la plaque 4 avoisinant ceux qui vont être brochés. De tels pieds de centrage peuvent aussi être prévue rétractables et à commande par fluide sous pression, aussi bien sur le châssis fixe que le châssis coulissant 16. Ila peuvent servir à contrôler la présence plaque ou troue. Plusieurs pieds sont nécessaires et c'est la combinaison de leurs positions qui permet le positionnement précis de la plaque dans tous les cas d'espèce.

Il va de soi que les plaques avant 16a des châssis 16 comportent des troua permettant leur traversée par les deux groupes de broches.

Sur chaque table 13 est implanté un dispositif de manutention destiné à transférer, en fin de passe, le groupe de broches que porte le dispositif de traction 14 au diapo- sitif d'accompagnement adjacent 15. Ainsi qu'on le voit notamment aux figures 3 à 5, chaque dispositif de manutention comprend un socle de fixation 40 sur la table 13, ce socle portant un axe vertical fixe 41 autour duquel peut pivoter un bras 42 formant potence de suspension d'une pince de manutention du groupe de broches, désigné par 43 dans son ensemble. L'axe 41 est cannelé en 41a et porte coulissant à cannelures sur lui un pignon 44 logé dans le moyeu du bras 42 et avec lequel est en prise une crémaillère 45 montée coulissante dans le bras et liée à la tige de piston 46 d'un vérin à fluide sous pression, dont le cylindre 47 est fixé en bout d'un support tubulaire solidaire du bras 42. Le moyeu du bras 42 est surmonté d'une colonne 48 solidaire de lui et entourant l'axe 41 qu'elle dépasse en hauteur et à la partie supérieure de laquelle est fixé le cylindre 49 d'un vérin à fluide sous pression, dont la tige de piston 50 est liée à un axe intermédiaire 51 monté dans une cuvette d'appui 52 rapportée au sommet de l'axe 41.

On comprendra qu'ainsi le vérin 46-47 constitue le moteur de pivotement du bras 42 (le pignon 44 restant fixe en rotation) tandis que le vérin 49-50 constitue le moteur de soulevement et descente du bras 42 et donc de la pince 43. Dans sa position de descente qui est celle représentée à la figure 5 le bras 42 est positionné angulairement avec précision, par engagement d'un cavalier de centrage 53 (il en porte deux opposés à 180°) sur un cran de blocage en rotation 54 fixé sur le socle 40.

La pince de manutention 43 comprend un aupport 55 fixé sous le bras 42 et portant, monté coulissant sur lui par engagement à queue d'aroude, un corps de pince 56. Ce dernier est pourvu d'une plaque d'extrémité 57 liée à la tige de pistou 5b d'un vérin à fluide sous pression dont le cylindre 59 est fixé sur le support 55, de sorte que ce vérin permet un déplacement en translation du corps de pince 56 parallèlement à l'axe des broches. Le corps de pince porte, montées tournantes entre la plaque d'extrémité 57 et une autre plaque d'extrémité 60, quatre tiges parallèles 61 en bout desquelles sont montées clavetées des mâchoires de pince 62 associées deux à deux pour pouvoir saisir chacune des deux broches de l'un ou l'autre groupe B1-D2.

Ces mâchoires sont sollicitées par paire en position de fermeture par un ressort de compression 63 interposé entre leurs branches prolongées au-delà de leur tige d'articulation respective 61. Elles peuvent être actionnées à l'ouverture par l'intermédiaire d'un vérin à fluide sous pression dont le cylindre 64 est fixé sur le corps de pince 56 et dont la tige de piston 65 porte une came 66 coopérant avec deux leviers de manoeuvre 67 des branches adjacentes de chaque paire de mâchoires, clavetés sur les deux tiges centrales d'articulation 61 de celles-ci. Ces mâclioires de ptace peuvent être prévues par ailleurs de façon à garder l'orientation angulaire des broches autour de leur axe, s'il y a lieu, par un engagement de forme correspondant entre mâchoires et broches.

Le fonctionnement d'une telle brocheuse est ci-aptès décrit en supposant la plaque à brocher 4 déjà positionnée, comme cela a été précédemment indiqué, pour un cycle de brochage.

Le cycle de brochage part d'un état initial selon lequel les deux groupes de broches Bl et B2 sont respectivement maintenus dans les têtes de verrouillage à ressort 32 des blocs d'accompagnement 31, comme l'illustre notamment la figure 1.

Par alimentation simultanée des deux cylindres 31b, les blocs d'accompagnement 31 font avancer les extrémités libres des groupes de broches Bl et B2 au travers des trous à brocher de la plaque 4 jusqu'à les engager dans les têtes de verrouillage 21 des blocs de traction 19 correspondants, qui sont en appui de butée contre des arrêtoirs 16b solidaires des plaques avant des châssis 16, tandis que les tiges 29e en butée contre ces dernières autorisent par recul des poussoirs 25 les broches à pénétrer librement dans les logements de réception 22 des têtes 21 des blocs de traction. A partir de cet état de course des dispositifs d'accompagnement, les vérins 17 des deux dispositifs de traction 14 sont alimentés pour tirer les deux groupes de broches B1 et B2 avec l'effort nécessaire au travers des trous à brocher, après que leur course initiale provoque d'abord la libération des poussoirs 25 qui, sous l'action de leur ressort 26, passent en position de mise en état de verrouillage des doigts 24 dans les gorges de retenue 23 des broches, les dispositifs d'accompagnement continuant encore à maintenir et accompagner les broches à leur autre extrémité. Cette phase de brochage est illustrée à la figure6 où les blocs de traction 19 tirent les broches suivant les fleches indiquées et ou les dispositifs de manutention des broches, dont la pince de manutention 43 est initialement en position haute au-dessus des broches, effectuent pendant le brochage un pivotement de 150 indiqué par les flèches 6g (sous l'action du vérin 4b-47) et une translation indiquée par les flèches 69 (sous l'action du vérin 58-59).

La figure 7 illustre la position des différents dis- positits en fin de course de brochage, les blocs de traction 19 ayant conservé les broches dans leurs têtes de verrouillage 21 et les blocs d'accompagnement 31 les ayant abandonnées en fin de course par désengagement forcé (sous l'effort de traction) des doigts à ressort 34 des tes de verrouillage 32, ces blocs 31 étant renvoyés en position initiale suivant les flèches 70. Les dispositifs de manutention des broches ont achevé leur mouvement indique par les flèches 68-69 de la figure 6 et chaque pince de manutention 43 est alors descendue (sous l'action du vérin 49-50) en position de préhension des broches, s'effectuant par ouverture forcée, à l'encontre des ressorts 63, des mâchoires des pinces 62 dont les extrémités présantent à cet effet des bees divergents d'engagement des broches. Cette descente de chaque pince de préhension des broches est schématisée par la flèche 1.

On notera en outre qu'en fin de course de recul des blocs de traction 19, la tige de butée arrière 29f de chaque bloc vient rencontrer sa plaque de butée 29g ce qui provoque le recul des poussoirs 25 et le deverrouillage des extrémités de broches restant seulement supportées dans les têtes de verrouillage 21.

La figure 8 illustre la phase suivante de manutention qui est l'extraction des broches hors des blocs de traction 19, assurée par la translation de chaque pince de manutention 43, sous l'astion du venn 58-59 (flèche 72).

La figure 9 illustre la phase suivante qui est la remontée de chaque pince de manutention 43 portant son groupe de broches (action du vérin 49-50 indiquée par la flèche 73). Cette remontée précède la phase suivante illustrée à la figure 10, selon laquelle :

• - les blocs de traction 19 sont renvoyés en position avant de butée contre les arrêtoirs des plaques avant 16a sous l'action de leur vérin respectif 17 (flèche 74),
• - chaque dispositif de manutention effectue un pivotement de 180° indiqué par la flèche 75 (sous l'action du vérin 46-47) tandis que la pince de manutention 43 est soumise à une translation indiquée par la flèche 76 (sous l'action du vérin 58-59), de aorte que l'ensemble parvient à l'état illustré par la figure 11, avec lequel s'enchaîne la descente des dispositifs de manutention indiquée par les flèches 77 (sous l'action des vérins 49-50) amenant les broches en face des têtes de verrouillage de chaque bloc d'accompagnement 31 adjacent au bloc de traction 19 venant de les tirer au travers de la plaque à brocher 4, étant à voir que la rotation de manutention de 180° des broches a ici pour effet de les replacer dans leur sens normal de travail, c'est-à-dire avec leur extrémité destinée à être tirée face au bloc de traction auquel elles vont être transmises.

La figure 12 illustre la phase finale du transfert des broches aux blocs d'accompagnement 31 qui s'effectue par translation de chaque pince de manutention 43 suivant la flèche 78 (sous l'action du vérin 58-59) de sorte que les broches se retrouvent verrouillées dans les têtes de verrouillage à ressort 34 de chaque bloc 31, cette phase de transfert se terminant comme illustré par la figure 13 par la remontée des dispositifs de manutention indiquée par les flèches 79 (sous l'action des vérins 49-50). Cet état final correspond aux conditions initiales précédemment définies de début d'un cycle de brochage, étant à voir que cette manutention des broches s'effectue en même temps que le repositionnement de la plaque à brocher 4 en fin de chaque passe, qui se trouve limité au simple déplacement destiné à amener en face des broches la série de trous suivante à brocher, tandis que la brocheuse peut ainai effectuer des passes travaillantes successives de sens inverse avec les deux groupes de broches utilisés, ce dont il résulte une capacité de production qu'appréciera l'homme de l'art.

Bien entendu, de nombreuses variantes peuvent être imaginées, notamment au niveau du dispositif de manutention, sans pour autant sortir du domaine de l'invention.