Brevet FR2028363A1 — publié le 19701009

La présente invention concerne un dispositif pour la commande des courses et des vitesses d'avance de chaque outil d'une machine-outil. Dans des aléseuses ou des tours à tourelles connus, trois interrupteurs de fin de course électriques ainsi que des soupapes de réglage de débit - dont le nombre correspond à celui des outils utilisés - commandent les courses à vitesse rapide ou les courses de travail qui sont en règle générale différentes pour chacun des outils ou pour chacune des positions de la tourelle d'alésage, ainsi que les différentes vitesses d'avan ce. Il faut en outre des commutateurs sélecteurs coûteux pour que le retour dans chaque position de la tourelle puisse être effectué à vitesse rapide ou à la vitesse de travail.Le dispositif de commande connu pour une machine fonctionnant de façon automatique est important et coateux mais, surtout, la préparation de la machine lors d'un changement du type des pièces à usiner prend beaucoup de temps, de sorte que l'utilisation de ces machines automatiques est seulement rentable lorsque les séries de pièces sont importantes. L'objet de l'invention est un dispositif de commande qui nécessite des temps de préparation très courts lorsqutune nouvelle série de pièces doit être usinée, de sorte que ce dispositif assure également une utilisation rentable de la machine lorsque les séries sont très petites. Le dispositif de commande doit être si simple que son réglage pour l'usinage de pièces d'une autre conformation puisse également être effectué par des personnes non spécialisées. Il doit permettre une commande à programme, par exemple au moyen de cartes perforées, son prix doit être relativement faible et il doit assurer les opérations de couplage avec une grande précision. L'invention est essentiellement caractérisée en ce que : a) Le dispositif comprend un bloc de commande interchangeable qui est muni, pour chaque outil, d'éléments de commande coopérant avec des organes de couplage pour le réglage des courses, ainsi que d'éléments d'actionnement d'un régulateur de débit monté dans le circuit d'alimentation d'un vérin de travail pour l'avance en vue du réglage de la vitesse d'avance. b) Les outils et le bloc de commande sont entraSnésde telle sorte que les organes de commande et d'actionnement associés à outil se trouvant en position de travail peuvent agir sur les organes de couplage et le régulateur de débit. On prévoit de préférence plusieurs blocs de commande, ce qui permet d'ajuster les organes de commande et d'actionnement d'un des blocs en fonction de la conformation des pièces de la série devant être traitée par la suite, pendant que la machine équipée d'un autre bloc de commande - termine une série de pièces. Les blocs de commande peuvent être remplacés très facilement, de sorte que la préparation et le temps d'arrêt de la machine ne prennent que très peu de temps en cas de changement de la conformation des pièces à usiner. Conformément à l'invention, le régulateur de débit, monté dans le circuit hydraulique ou pneumatique, se compose de plusieurs limiteurs de débit à réglage fixe qui sont montés en parallèle et qui sont chacun associés à une soupape d'arrêt commandée de façon sélective par l'intermédiaire des éléments d'actionnement du bloc de commande, en vue du réglage du débit désiré à chaque fois. Ce régulateur de débit à commande digitale permet, avec un faible nombre de limiteurs, d'obtenir un échelonnement relativement fin du débit réglable, ainsi qu'une plage de réglage importante, lorsque les orifices des limiteurs sont échelonnés, en ce qui concerne le débit du fluide qu'ils laissent passer, suivant une série géométrique ou suivant une série de nombres binaires.Les limiteurs sont individuellement réglables et sont ajustés une fois pour toutes à une valeur déterminée lors de la mise en service de la machine. Il est particulièrement avantageux de réunir chaque fois un limiteur et la soupape d'arrêt associée en un ensemble, et de monter les ensembles les uns à côté des autres sur une plaque de base, de façon à permettre un remplacement facile. Cette plaque de base porte également une partie du carter qui contient un régulateur de pression. Un tel régulateur de débit permet un réglage très précis des débits et assure la réproductibilité de ces derniers. Un tel agencement supprime les erreurs de mesure provoquées par les tolérances inévitables des éléments de commande et de réglage qui sont normalement nécessaires, tels que des potentiomètres, ainsi que les influences des variations de la température et de la tension d'alimentation. Le régulateur fonctionne correctement jusqu'aulx débits les plus faibles. On peut en modifier facilement la plage de réglage par r la simple addition ou suppression d'ensembles contenant chacun un limiteur et une soupape d'arrêt. L'un des ensembles peut comprendre un clapet de retenue à la place du limiteur. Cet ensemble assure le passage du courant de fluide provoquant le retour rapide d'un outil à sa position de départ. On obtient la marche rapide pour l'avancement d'une façon simple par le fait qu'un distributeur, pouvant autre actionné par le bloc de commande et monté dans le circuit d'alimentation, court-circuite le régulateur de débit. Le bloc de commande comprend avantageusement des éléments d'actionnement des soupapes d'arrêt du régulateur de dé~ bit qui se présentent sous forme de tiges qui peuvent entre réglées axialement par vissage, de sorte que chaque tige ouvre ou ferme une soupape d'arrEt, suivant son réglage. Le réglage des différentes tiges détermine la vitesse d'avance. Afin de faciliter la programmation - par exemple, lorsque la vitesse d'avance nécessaire est encore inconnue lors de l'usinage de la première pièce d'une série - le régulateur de débit comprend des poussoirs qui peuvent autre réglés manuellement et contre lesquels viennent s'ap pliquer les tiges.Le réglage du poussoir est obtenu par la manoeuvre d'un bouton moleté auquel est relié un excentrique. Lorsque l'outil en question a terminé son travail, on effectue la programmation des vitesses d'avance, réglées manuellement sur le régulateur de débit, par le réglage et l'immobilisation des tiges correspondantes sur le bloc de commande. Lorsque les outils sont montés sur une tourelle, le bloc de commande se présente sous forme d'un cylindre que l'on glisse sur un arbre d'entratnement où il est maintenu en position de façon positive et bloqué axialement au moyen d'une butée et un écrou. Cet arbre est entraîné par le mécanisme d'entrainement de la tourelle. Afin que la zone de travail puisse être adaptée à des pièces de longueur différente, on prévoit un vérin qui peut être déplacé et on dispose les éléments de couplage sur un bras qui peut être déplacé par rapport au porte-pièce. Un mode de réalisation de l'invention est représenté, à titre d'exemple non limitatif, aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan schématique d'une machine-outil comportant un dispositif de commande selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une coupe longitudinale d'un bloc de commande - la figure 4 représente la moitié de la coupe trans versale suivant la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 représente la moitié de la coupe suivant la ligne V-V de la figure 3 - la figure 6 est une coupe partielle suivant la ligne VI-VI de la figure 4 - la figure 7 est un schéma illustrant le fonctionnement du dispositif de commande - la figure 8 est une élévation à plus grande échelle, partie en coupe, d'une partie de la machine représentée à la figure 1 ; - la figure 9 est une élévation d'un bras portant les organes de couplage, dans le sens de la flèche IX de la figure 8. La figure 1 représente, à titre d'exemple, un tour à tourelle comprenant une poupée 1 qui est munie d'une broche 3 portant une pièce 2 devant être usinée. Un chariot portant une tourelle 7 équipé d'outils peut coulisser dans un sens ou dans l'autre sur les barres 4, 5 sous l'effet d'un vérin 8. Le chariot porte-tourelle 6 comprend un bloc de commande 9 dont les éléments de commande 10, 11 et les éléments d'actionnement 12 coopèrent avec des organes de couplage 13 montés sur un bras 14. Les organes de couplage 13 se présentent, par exemple, sous forme d'un interrupteur de fin de course électrique 15 et d'un distributeur à deux voies 16. L'interrupteur de fin de course est avantageusement un détecteur de proximité fonctionnant sans contact.Lorsque la tourelle 7 comporte, par exemple, six outils, le bloc de commande comprend également six jeux d'éléments de commande 10, 11 et d'actionnement 12, chaque jeu étant associé à l'un des outils. Le mécanisme d'entrarnement de la tourelle 7 est accouplé à celui du bloc de commande 9, de sorte que lorsqu'un outil déterminé se trouve en position de travail, les éléments de commande 10, 11 et d'actionnement 12 associés peuvent agir sur les organes de couplage 13, respectivement sur un régulateur de débit 17. La figure 1 montre que le mécanisme d'entraSnement de dela tourelle 7 entraîne directement le bloc de commande~9 #9 par l'intermédiaire de roues coniques 18. Le bloc de commande 9 se présente avantageusement sous forme d'un cylindre que l'on glisse sur un arbre d'entraînement 20 jusqu'à une butée 19. Un écrou 21 permet d'immobiliser le bloc de commande dans le sens axial. Pour assurer l'entraînement du bloc par l'arbre 20, on peut prévoir, par exemple, un axe 22, agissant en m#me temps comme élément de centrage, qui s!engage dans un évidement 23 pratiqué dans l'arbre 20. Les éléments de commande 10, 11 et d'actionnement 12 - associés aux outils de la tourelle 7 - sont répartis uniformement sur la périphérie du cylindre. Les éléments de commande 10 se présentent chacun sous forme d'une tige 24 qui peut coulisser axialement dans un alésage 25, après le dévissage de deux vis de serrage 26. Chaque tige 24 porte une échelle 27 afin de faciliter leur réglage.Les éléments de commande 11 se présentent sous forme de taquets 28 que lton peut régler et immobiliser sur des barres 29. Les côtés transversaux du cylindre portent des réglettes 30 munies d'échelles 31 pour le réglage grossier. Le réglage fin est obtenu au moyen d'une vis moletée 32 et un filetage fin 33 permettant le déplacement axial de la barre 29. Les éléments d'actionnement 12 se présentent sous forme de tiges 35 réparties dans le sens de la longueur sur plusieurs barres 34 et pouvant coulisser à l'intérieur de celles-ci. Les tiges 35 portent à l'extrémité intérieure une plaquette 36 qui peut entre réglée dans les deux sens au moyen d'une vis 37 qui provoque donc également le déplacement de la tige associée 35 - de sorte que chacune des tiges peut actionner un poussoir 38 du régulateur de débit 17. Les barres 34 sont fixées sur le bloc de commande 9 par des vis 39. Le poussoir 38 peut également être déplacé manuellement dans le sens axial au moyen d'un bouton moleté 40 et d'un excentrique 41, une bille 42, sollicitée par un ressort assurant le maintien de l'axe 43 portant le bouton moleté 40 et l'excentrique 41 dans la position réglée. On peut déplacer en même temps -le vérin de travail, le chariot porte-tourelle et le bras 14 pour que la machine permette l'usinage de pièces ayant des longueurs différentes sans qu'il soit nécessaire de prévoir des courses d'approche trop importantes. Les détails de cet agencement ressortent plus particulièrement de la figure 8. Le vérin de travail porte à son ex trémité postérieure un appendice 44 coulissant dans un guide 45 et pouvant être serré, par des éléments non représentés, après un mouvement dans le sens axial. Ce mouvement est obtenu au moyen d'un volant de manoeuvre 46 qui est relié à une broche filetée 47, laquelle entraîne également le bras 14 qui est relié rigidement au vérin 9 par un élément de liaison 48. Le régulateur de débit 17 se compose d'ensembles 49 montés parallèlement les uns contre les autres et comprenant chacun une soupape d'arrêt 50 et un limiteur 51. Les grandeurs des orifices des limiteurs 511 à 514 sont échelonnées, en ce qui concerne le débit du fluide qu'ils laissent passer, suivant une série géométrique. C'est ainsi que les limiteurs 511 à 514 peuvent avoir les valeurs 5, 10, 20, 40. Les débits déterminent directement la vitesse d'avance du piston 52 du vérin de travail 8, donc également l'avance des outils de la tourelle 7, de sorte que ces valeurs peuvent être indiquées directement en mm/minute. Par exemple, lorsqu'on désire une avance de 55 mm par minute, il faut ouvrir les soupapes d'arrêt 501, 502 et 504.Les ensembles 49 sont juxtaposés et disposés avec un régulateur de pression 53 sur une plaque de support 54, voir notamment figure 8. La plaque de support 54 est fixe sur le chariot porte-tourelle, comme le bloc de commande 9, qui se déplace avec celui-ci. Le fonctionnement du dispositif est décrit relativement au schéma représenté à la figure 7. Le circuit d'actionnement du vérin de travail 8 comprend un montage en pont 55 auquel est raccorde le regulateur de débit 17. Ce dernier peut astre court-orcuite par un conduit 56 contenant le distributeur à deux voies 16. Le circuit principal comporte en outre un distributeur magnétique principal 57. Lorsque ce dernier et le distributeur 16 sont ouverts, un fluide, par exemple, de l'huile sous pression, s'écoule directement d'une pompe 58 à travers le conduit 56 et le distributeur 16 à l'intérieur du vérin 8, de sorte que son piston 59 est avancé. Le chariot porte-tourelle 6, donc également l'outil dans la tourelle 7, s'approchent par conséquent à grande vitesse de la pièce 2 devant être usinée. Cette marche rapide se poursuit jusqu'à ce que l'élément de commande 10, c#'est-à-dire, la tige 24, qui a été réglée à la longueur correcte, vienne en contact avec le distributeur 16 et commute celui-ci. Cette commutation interrompt l'écoulement à travers le conduit 56 de sorte que l'huile sous pression passe à travers un conduit 60 jusqutaux soupapes d'arr8t 50 qui sont ouvertes, pour traverser ensuite les limiteurs 51, le régulateur de pression 53 et le conduit 61 et pénétrer dans le vérin 8. Le débit de l'huile sous pression est donc limité par les orifices d'étranglement des limiteurs et on obtient la vitesse d'avance réglée. L'outil pénètre dans la pièce 2.Le mouvement d'avance s'arrête lorsque l'élément de commande 11, c'est-à-dire le taquet 28, atteint l'interrupteur de fin de course électrique 15 qui commute le distributeur magnétique principal 57. L'huile sous pression arrive de ce fait sur la face arrière du piston 59 et pousse celui-ci vers la droite à la figure 7, de sorte que lthuile contenue dans la partie droite du vérin doit s'échapper à travers le conduit 61. Un clapet de retenue 62 remplace le limiteur 51 du dernier ensemble 49 du régulateur de débit 17.Lorsque la soupape d'arrêt 5Q5 est ouverte pendant le mouvement de retour, celui-ci s'effectue à grande vitesse ; l'huile s'écoule à travers les conduits 61 et 60, la soupape d'arrêt 505, le clapet de retenue 62 et le régulateur de pression 53 jusqu'an réservoir 63 de la pompe 58. Par contre, lorsque la soupape d'arrêt 505 est fermée, l'huile doit s'écouler à travers les soupapes d'arrêt qui sont ouvertes ainsi qu'à travers les limiteurs montés à la suite de ces soupapes, de sorte que, par suite de la limitation du débit, le mouvement de retour s'effectue à la vitesse d'avance, jusqu'à ce que la tige 24 se dégage du distributeur 16. Celui-ci ouvre alors le conduit 56 et l'huile ne traverse plus le régulateur de débit 17, de sorte que le mouvement de retour s'effectue dès ce moment à grande vitesse.Dès que le piston 59 atteint sa position de fin de course arrière, une plaquette de contact 64 - montée avec isolement - ferme un circuit de commande électrique passant par des contacts 65 montés de façon isolée dans le couvercle du vérin pour indiquer que la position de fin de course est atteinte, de sorte qutaprès une commutation de la tourelle, accompagnée d'une rotation correspondante du bloc de commande 9, une nouvelle opération peut commencer. L'approche rapide est donc limitée, quant à sa longueur, par la tige 24 qui est réglée d'avance. La vitesse d'avance pour l'usinage commence dès que cette tige pousse le distributeur 16 à la position de fermeture. Le taquet 28, qui est également immobilisé dans la position appropriée au moyen d'une vis de serrage 66 provoque la fin de la course de travail. La vitesse d'avance pour l'usinage est déterminée par les tiges 35 que l'on a déplacées vers l'extérieur au moyen des vis 37 et qui actionnent par conséquent les soupapes d'arrêt 50 associées par l'intermédiaire des poussoirs 38. Lorsque la vitesse d'avance n'est pas connue d'avance, par exemple lors de l'usinage de la première pièce d'une série, on ne fait pas une programmation préalable au moyen des tiges 35. On manoeuvre au contraire à la main les poussoirs 38 des ensembles 49 par le bouton moleté 40 et l'axe 43 portant L'excentrique 41. Une fois trouvée la vitesse d'avance correcte, on peut déterminer rapidement, d'après la position des boutons moletés 40 indiquée par la fente 67 (voir figure 8), quelles soupapes d'arrêt 50 doivent être ouvertes pour l'usinage avec cet outil. Dès que l'opération est terminée et que la tourelle 7 amène l'outil suivant en position de travail, on peut facilement régler les tiges 35 correspondantes sur le bloc de commande et on peut ramener les boutons moletés 40 à leur position de départ. Les avantages apportés par l'invention proviennent surtout du fait qu'elle permet une commande simple des courses à grande vitesse, des courses d'avance ainsi que de la vitesse d'avance de plusieurs outils. La commutation de la tourelle est couplée avec la rotation du bloc de commande, de sorte que chaque outil présente la vitesse d'avance désirée et effectue les courses d'avance et d'approche à grande vitesse réglées au préa lable. La programmation est en outre extrêmement simple et elle est effectuée en dehors de la machine, car les éléments de commande et d'actionnement peuvent être réglés au préalable, pendant que la machine effectue l'usinage d'une autre pièce à l'aide d'un autre bloc de commande.En cas de changement de la conformation des pièces à usiner, le bloc de commande préparé peut néanmoins prendre très rapidement la place de l'autre bloc de commande. Les temps de préparation et d'arrêt de la machine sont -ainsi réduits à un minimum. En outre, ce dispositif de commande non seulement travaille de façon très précise, mais est également simple et peut donc être fabriqué à un prix relativement bas. Le réglage du bloc de commande peut être effectué par une personne non spécialisée. On peut agrandir à volonté la plage de réglage du régulateur de débit par l'addition d'autres ensembles comprenant les limiteurs appropriés et le nombre des outils utilisés successivement peut également être choisi à volonté et au moyen du bloc de commande. Le fluide de travail du vérin peut être un liquide ou un gaz. Le dispositif peut par conséquent fonctionner par voie hydraulique ou par voie pneumatique. r REVENDICATIONS 10/ Dispositif pour la commande des courses et des vitesses d'avance de chaque outil d'une machine-outil, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc de commande interchangeable qui est muni, pour chaque outil, d'éléments de commande coopérant avec des organes de couplage, pour le réglage des courses, ainsi que d'éléments d'actionnement d'un régulateur de débit monté dans le circuit d'alimentation d'un vérin de travail pour l'avance, en vue du réglage de la vitesse d'avance, et en ce que les outils et le bloc de commande sont entratnés de telle sorte que les éléments de commande et d'actionnement associés à l'outil se trouvant en position de travail peuvent agir sur les organes de couplage et le régulateur de débit. 20/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur de débit se compose de plusieurs limiteurs de débit à réglage fixe qui sont montés en parallèle et qui sont chacun associés à une soupape d'arrêt commandée de façon sélective par l'intermédiaire des éléments d'actionnement du bloc de commande, en vue du réglage du débit désiré dans chaque cas. 30/ Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices des limiteurs sont échelonnés, en ce qui concerne le débit du fluide qu'ils laissent passer, suivant une série géométrique. 40/ Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque fois un limiteur et la soupape d'arrat associés sont réunis en un ensemble et en ce que ces ensembles sont montés les uns à côté des autres sur une plaque de base, de façon à permettre un remplacement facile. 50/ Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un clapet de retenue remplace le limiteur d'un des ensembles en vue du retour à grande vitesse. 60/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le régulateur de débit peut être court-circuité, pour le mouvement d'avance à grande vitesse, au moyen d'un distributeur monté dans le circuit d'alimentation du vérin et pouvant être commandé par le bloc de commande. 70/ Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation du vérin comporte un montage en pont auquel est raccordé le régulateur de débit. 80/ Dispositif de commande selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments d'actionnement des soupapes d'arrêt du régulateur de débit, éléments qui se présentent sous forme de tiges pouvant être réglées axialement par vissage. 9 / Dispositif de commande selon les revendications 1 et 8, caractérisé en ce que le régulateur de débit présente des poussoirs réglables à la main, contre lesquels s'appliquent les tiges, et en ce que les poussoirs actionnent les soupapes d'arrêt. 100/ Dispositif de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que les poussoirs peuvent être réglés chacun à l'aide d'un bouton moleté et d'un excentrique relié rigidement à celui-ci. 110/ Dispositif de commande selon la revendication 1, destiné à une machine dont les outils sont montés sur une tourelle caractérisé en ce que le bloc de commande se présente sous forme d'un cylindre que lton glisse sur un arbre d'entrainement où il est maintenu en position de façon positive et bloqué axialement au moyen d'une butée et un écrou, l'arbre étant entraîné par le mécanisme d'entraînement de la tourelle. 120/ Dispositif de commande selon les revendications 1, 6, et 11, caractérisé en ce que l'élément de commande servant au réglage de la course devant être parcourue à grande vitesse et actionnant le distributeur court-circuitant le régulateur de débit, se présente sous forme d'une tige qui est réglable dans le sens axial et qui peut autre immobilisée à la position désirée. 130/ Dispositif de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la tige porte une échelle. 140/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de réglage servant à la fixation de la course de travail se présente sous forme d'un taquet régla -ble sur une barre dans le bloc de commande, ce taquet agissant comme un élément de couplage par l'intermédiaire d'un interrup- teur de fin de course électrique. 150/ Dispositif de commande selon la revendication 14, caractérisé en ce que la barre est guidée dans le bloc de commande et en ce que sa position peut être réglée dans le sens axial au moyen d'une vis moletée et d'un filetage fin. 160/ Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que des contacts électriques sont prévus sur le piston et sur le cylindre du vérin de travail pour arrêter le mouvement de retour à grande vitesse, 170/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vérin de travail avec le porte-outils et les éléments de couplage peuvent être déplacés par rapport au porte pièce.