Brevet FR2106355A1 — publié le 19720505

L'invention concerne un dispositif pour aligner llaxe d'un arbre, tel que la broche de travail d'une machine-outil, sur une arête de dièdre ou un sommet de trièdre appartenant à une pièce en cours d'usinage, avec des surfaces de portage à appliquer contre les surfaces de la pièce qui forment ladite arête ou ledit sommet de référence, de telle sorte que l'arête ou sommet de la pièce coïncide avec l'intersection, linéaire ou ponctuelle, des surfaces de portée du dispositif d'alignement, ledit dispositif étant muni de surfaces de référence pour le toucheau d'un palpeur de contrôle de centrage monté sur l'arbre tournant. On s'efforce, dans certains cas, de centrer un arbre, par exemple la broche de travail d'une machine, sur l'arête d'une pièce à usiner parce qu'après l'avoir ainsi alignée, on peut utiliser le dispositif de mesure de la machine, qui est couplé au porte-broche correspondant, pour définir des points rapportés à ladite arête de la pièce, au lieu de tracer ces points sur la pièce, opération qui représenterait un supplément de travail et de complication. Un dispositif connu du genre défini au préambule est repré senté sur les fig. 1 et 2, et on le décriraen détail plus loin. Ce dispositif connu présente, pour le toucheau d'un palpeur, deux surfaces de référence planes et parallèles à un plan de symétrie qui passe par l'intersection des surfaces de portage du dispositif. Quand on a appliqué les surfaces de portage du dispositif connu sur les faces de la pièce qui forment l'arête de référence, on peut aligner l'arbre, tel qu'une broche de travail, sur l'arê- te de référence de la pièce à usiner en relevant, avec un palpeur de centrage monté sur la broche de travail, la position des deux surfaces de référence. Un tel palpeur de centrage présente normalement un toucheau et un comparateur dont le cadran indique les déplacements du toucheau.Quand on utilise le dispositif connu,le palpeur étant placé entre les deux surfaces sur lesquelles il doit venir porter, et qu'on fait tourner la broche de travail avec le palpeur de centrage qu'elle porte, les indications du comparateur, au moment où le toucheau vient en contact avec l'une ou l'autre des deux surfaces de référence, sont différentes tant que l'axe de ladite broche de travail ne se trouve pas dans le plan de symétrie entre les deux surfaces de référence. Il faut en ce cas déplacer la broche de travail par rapport au dispositif jusqu'à ce que soient égales les indications données par le compa rateur quand le toucheau rencontre l'une ou l'autre des deux surfaces de référence opposées. Le dispositif connu présente cependant les inconvénients suivants 1. Puisque l'indication du comparateur varie constamment entre zéro et une ou deux valeurs maxima lorsquton tourne la broche de travail, on ne peut procéder à une comparaison des maxima que si la rotation de la broche est lente. Cela veut dire qu'il faut pratiquement tourner la broche à la main et il en résulte que l'opération de centrage exige un temps relativement long. 2. Du fait que la rotation est lente, il ne peut pas s'établir de film d'huile de graissage dans les paliers de la broche de travail, en sorte que celle-ci a du jeu dans ses paliers et qu'un alignement précis est impossible. Un tel jeu n'existe pas lorsque la broche de travail tourne rapidement du fait qu'il s'e'ta- blit alors dans les paliers un film d'hu#ile de graissage qui soutient l'arbre de tous les côtés. C'est ce dernier régime qui correspond aux conditions normales de travail: il devrait donc être également établi lorsqu'on procède à l'alignement de la broche de travail. 3. Lorsqu'en fonctionnement normal l'arbre de travail tourne rapidement, il se produit naturellement de légers ébranlements dont l'origine est dans les petits défauts de précision qui existent toujours sur la broche de travail ou sur ses paliers. Dans le présent cas d'application, ces légers ébranlements ne sont pas un inconvénient, mais ils sont au contraire souhaitables dans la mesure où ils ont pour conséquence de réduire les frottements entre les divers organes de transmission du mécanisme du comparateur. Lorsque, au contraire, comme c'est le cas quand on utilise le dispositif connu, il faut tourner la broche de travail lentement à la main, il ne se produit pas de tels ébranlements et l'indication du comparateur est plus ou moins discontinue. La précision de l'alignement en souffre également. 4. Un autre inconvénient du dispos,itif connu réside dans le fait qu'on ne peut aligner l'axe d'un arbre que sur une arête, mais non su#r un sommet de la pièce à usiner. Ce dernier cas est cependant souvaent~souhaitable pour autant qu'on puisse alors, pour certains points à positionner sur la pièce à usiner, reporter à la fois deux coordonnées au moyen des dispositifs de mesure dont est généralement munie une machine à broche de travail. Le problème à la base de l'invention consiste à organiser un dispositif du genre décrit au préambule de façon à éviter les inconvénients signalés ci-dessus et en sorte que l'alignement puisse s'effectuer avec un arbre ou une broche de travail tournant rapidement. Ce problème est résolu dans le dispositif suivant l'invention par le fait qu'on utilise, comme surface de référence à explorer par le toucheau du palpeur, une surface cylindrique portée par une pièce du dispositif d'alignement, l'axe du cylindre passant par l'intersection, linéaire ou ponctuelle, des surfaces de portage. La solution suivant l'invention permet,au toucheau du palpeur de centrage qui tourne avec-l'arbre, de rester constamment en contact avec la surface de référen#ce cylindrique prévue sur le dispositif. De ce fait, l'indication de comparateur du-palpeur de centrage n'oscille plus entre zéro et un ou deux maxima, mais entre un maximum et un minimum. Lorsque, au moyen du dispositif suivant l'invention, on a centré dans le sens désiré l'arbre sur l'arête de la pièce, le minimum et le maximum signalés ci-dessus sont égaux. Pour les égaliser, il faut donc chercher à--déplacer l'arbre par rapport au dispositif, de telle sorte que l'indica- tion du comparateur ne varie plus quand l'arbre tourne.Une telle égalisation est également possible avec un arbre animé d'une rotation rapide (par exemple une broche de travail tournant rapide ment). Par là, non seulement il est possible d'effectuer plus rapidement l'alignement de l'arbre sur l'arête considérée de la pièce, mais de plus on a éliminé également tous les autres inconvénients déjà signalés qui étaient liés à une rotation lente de l'arbre. Le dispositif d'alignement suivant l'invention peut de plus être utilisé pour aligner l'axe de l'arbre sur un sommet de la pièce. Le perfectionnement nécessaire à cet effet consiste simplement dans le fait qu'il est prévu sur le dispositif une troisième surface de portage qui définit, avec les deux autres surfaces de portage précédemment signalées, un point dtintersection et qui est destinée à s'appliquer sur une troisième face de la pièce à usiner qui, avec les deux faces envisagées précédemment, forme sur la pièce un sommet de trièdre, et que l'axe de la surface cylindrique passe par le point d'intersection des trois surfaces de portage. La surface cylindrique prévue comme surface de référence à explorer par le palpeur peut par exemple être constituée par un tourillon cylindrique prévu sur le dispositif. Une autre possibilité consiste dans le fait que la surface cylindrique prévue comme surface de référence à explorer par le palpeur est constituée par la surface intérieure d'une douille prévue sur le dispositif. Enfin, il y a encore une troisième possibilité consistant dans le fait que ladite surface cylindrique prévue comme surface de référence à explorer par le palpeur est constituée par la face intérieure d'un alésage cylindrique prévu sur le dispositif. La troisième surface de portage peut être prévue sur une pièce du dispositif qui est démontable ou mobile par rapport au reste du dispositif, en sorte que l'on puisse à volonté, en faisant pivoter ladite pièce à la façon d'un volet, mettre la troisième surface de portage dans la position où elle forme un point d'intersection avec les premières surfaces pour l'alignement de l'arbre sur un sommet ou l'effacer pour l'alignement sur une arête. Un mode de réalisation pratique du dispositif suivant l'invention, pour des pièces à usiner comportant des faces orthogonales l'une à l'autre, peut consister dans le fait que ce dispositif comporte deux pièces paralélépipédiques dont la première est appliquée par l'une de ses petites faces contre une grande face de la seconde, en sorte que ces deux pièces forment un dièdre droit , tandis que la troisième pièce qui porte la troisième surface de portage est articulée à la première pièce par un axe sur lequel elle peut pivoter et qui est parallèle à l'arête du dièdre défini par les surfaces de portage des deux autres pièces, la face latérale de la troisième pièce qui constitue la troisième surface de portage venant, quand on B rabaten dehors de la position où elle définit un point d'intersection avec les deux premières, se placer essentiellement dans le prolongement de la surface latérale correspondante de la première pièce, et que la surface cylindrique de référence explorée par le palpeur est portée par la grande face de la seconde pièce. Si le dispositif ne doit servir qu'à aligner l'axe de l'arbre sur une arête de la pièce à usiner, le dispositif peut être réalisé en une seule pièce monobloc. Si par contre le dispositif doit servir à volonté à aligner l'axe de l'arbre, soit sur une arête , soit sur un sommet appartenant à une pièce à usiner, le dispositif peut être réalisé en une seule pièce à l'exception de la pièce mobile ou démontable qui porte la troisième surface de portage. Enfin, un perfectionnement très avantageux de l'invention réside dans le fait que l'une au moins des zones de parois qui sont munies de surfaces de portage est constituée, en tout ou en partie, en une matière magnétique. Grâce à cette disposition,le dispositif, une fois appliqué sur la pièce à usiner, y demeure collé si cette dernière est en une matière ferromagnétique. On comprendra mieux l'invention à partir de la description détaillée ci-après, en se référant aux dessins annexés donnés ici surtout à titre d'exemple illustratif et sans aucun caractère limitatif dans lesquels la fig. 1 représente en perspective un dispositif connu pour le centrage d'une broche de travail sur une arête de la pièce à usiner la fig. 2 est une vue du dessus du dispositif connu représenté sur la fig. 1 la fig. 3 représente en perspective un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention pour aligner l'axe d'une broche de travail à volonté sur une arête ou sur un sommet appartenant à une pièce à usiner la fig. 4 est une vue d'en haut du dispositif suivant l'invention représenté sur la fig. 3 et la fig. 5 est une vue en perspective du dispositif suivant l'invention représenté sur les fig. 3 et 4, vu obliquement du dessous On voit sur la fig. 1 une pièce à usiner 10 présentant deux faces orthogonales l'une à l'autre 12 et 14 qui forment une arête 11. Une broche de machine 26, dont on n'a représenté qu'une partie, doit être réglée sur l'arête 11 de la pièce à usiner 10, en sorte que l'axe 27 de ladite broche 26 rencontre l'arête 11. A cet effet, un contrôleur de centrage à palpeur 28 est monté sur la broche de travail. A son extrémité supérieure, le contrôleur de centrage présente un cône 29 qui est engagé dans un alésage conique (non représenté) de la broche de travail 26. A la partie inférieure du contrôleur de centrage, il y a un guidage 32 pour un chariot 34 sur lequel est articulé un palpeur 36. Le toucheau 37 du palpeur 36 a une forme sphérique. Le contrôleur de centrage à palpeur 28 est en outre muni d'un comparateur 30 qui indigueles déviations du palpeur 36. Sur la pièce à usiner 10 est posé un dispositif connu 16 muni de deux surfaces de portage 18 et 20 qui s'appliquent sur les faces correspondantes 14 et 12 de la pièce à usiner. De ce fait, l'arête 11 de la pièce à usiner et l'intersection des surfaces de portage 18 et 20 sont également appliquées l'une sur l'autre. Le dispositif connu 1-6 est en outre muni de deux surfaces de référence 22 et 24 qui sont des plans parallèles à un plan de symétrie 23. Le plan de symétrie 23 passe par l'intersection des surfaces de portage 18 et 20 et par conséquent également par l'arête Il de la pièce à usiner. Sur la fig. 2, on a représenté la trajectoire décrite par l'extrémité sphérique 37 du palpeur 36 entre les surfaces de référence 22 et 24. La touche sphérique 37 du palpeur 36 ne vient pratiquement porter, dans son mouvement d'exploration, sur les surfaces de référence 22, 24, qu'en deux points diamétralement opposés de sa trajectoire circulaire. Les inconvénients qui en résultent ont déjà été décrits dans le préambule. Sur la fig. 3, la pièce à usiner 10 et le contrôleur de centrage 28 sont les mêmes que sur la fig. 1. On a en conséquence utilisé les mêmes repères numériques. Le dispositif suivant l'invention 40 présente une pièce parallélépipédique en métal 42 dont une petite face est appliquée sur une grande face d'une seconde pièce parallélépipédique en métal 44 et qui est fixée à celle-ci (cf également fig. 5). Sur la première pièce parallélépipédique 42, une troisième pièce de métal 46 est montée pivotante sur un axe d'articulation 45. La pièce 44 présente une surface de portage 48 et la pièce 42 est munie d'une surface de portage 50 (cf également fig. 5). L'axe d'articulation 45, sur lequel pivote la troisième pièce 46, est orienté parallèlement à l'intersection 49 des surfaces de portage 48 et 50. La troisième pièce 46 peut passer par pivotement de l'une à l'autre de deux positions d'utilisation. La première position d'utilisation est représentée sur la fig. 3. Ici, la troisième pièce 46 constitue pratiquement un prolongement de la première pièce 42. Le dispositif convient en ce cas pour aligner l'axe 27 de l'arbre 26 sur l'arête 11 de la pièce à usiner 10. La seconde position d'utilisation est représentée sur la fig. 5. Ici, la troisième pièce 46 a tourné de 90C par rapport à la position re présentée sur la fig. 3 et a été rabattue contre la seconde pièce 44. La troisième pièce 46 présente une troisième surface de portage 52 qui forme, avec les surfaces de portage 48 et 50 des deux autres pièces 42 et 44, un point d'intersection 47.Dans la position d'utilisation représentée sur la fig. 5, le dispositif convient pour aligner l'axe 27 de l'arbre 26 sur un sommet de la pièce à usiner 10. Un tourillon cylindrique 54 est fixé à la grande face, tournée vers le haut, de la seconde pièce 44. L'axe 53 du cylindre constitué par le tourillon 54 passe par le point d'intersection 47 des trois surfaces de portage 48, 50 et 52 (cf fig. 4 et 5). La surface latérale du tourillon cylindrique 54 sert de surface de référence explorée par le toucheau cylindrique 37 du palpeur 36. Sur la fig. 4, on a représenté la trajectoire décrite par la touche cylindrique 37 du palpeur 36 en explorant la surface latérale du tourillon cylindrique 54. La touche sphérique 37 du palpeur 36 demeure pratiquement en contact permanent avec la surface latérale du tourillon cylindrique 54. Les importants avantages qui en résultent par rapport au dispositif connu (enparticulier par rapport à la fig. 2) ont été décrits dans le préambule. Pour terminer, on remarquera encore qu'on peut bien entendu utiliser, en liaison avec le dispositif suivant l'invention, d' autres appareils de contrôle de centrage que le contrôleur de centrage à palpeur 28 représenté sur les fig. 1 et 3. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour aligner l'axe d'un arbre, tel que la broche de travail d'une machine-outil, sur une arête de dièdre ou un sommet de trièdre appartenant à une pièce en cours d'usinage, avec des surfaces de portage à appliquer contre les surfaces de la pièce qui forment ladite arête ou ledit sommet de référence , de telle sorte que l'arête ou sommet de la pièce coïncide avec l'intersection, linéaire ou ponctuelle, des surfaces de portée du dispositif d'alignement, ledit dispositif étant muni de surfaces de référence pour le toucheau d'un palpeur de contrôle de centrage monté sur l'arbre tournant, carac tériséparle fait qu'on utilise, comme surface de référence à explorer par le toucheau (37) du palpeur (36), une surface cylindrique portée par une pièce (42,44) du dispositif d'alignement (40), l'axe du cylindre (53) passant par l'intersection, linéaire (49) ou ponctuelle (47), des surfaces de portage (48, 50, 52). 2. Dispositif d'alignement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif (40) comprend une troisième surface de portage (52) qui définit, avec les deux autres surfaces de portage (48,50 > , un point d'intersection et qui est destinée à rappliquer sur une troisième face de la pièce à usiner qui, avec les deux autres faces (12,14) de ladite pièce, forme sur celle-ci un sommet de trièdre. 3. Dispositif d'alignement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la surface cylindrique est constituée par un tourillon cylindrique (54) prévu sur le dispositif (40). 4. Dispositif d'alignement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite surface cylindrique est constituée par la surface intérieure d'une douille prévue sur le dispositif (40). 5. Dispositif d'alignement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite surface cylindrique est constituée par la face intérieure d'un alésage cylindrique prévu sur le dispositif (40). 6. Dispositif d'alignement suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la troisième surface de portage (52) se trouve sur une pièce (46) du dispositif (40) qui est démontable ou mobile par rapport au reste du dispositif (40), en sorte que l'on peut à volonté, en faisant pivoter ladite pièce à la façon d'un volet, mettre ladite troisième surface de portage (52) dans la position où elle forme un point d'intersection avec les premières surfaces, pour l'alignement de l'arbre (26) sur un sommet ou l'effacer pour l'alignement sur une arête. 7. Dispositif d'alignement suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit dispositif (40) comporte deux pièces parallélépipédiques (42,44) dont la première (42) est appliquée par l'une de ses petites faces contre une grande face de la seconde (44), en sorte que ces deux pièces forment un dièdre droit, tandis que ladite troisième pièce (46) qui porte la troisième surface de portage (52) est articulée à ladite première pièce (42) par un axe (45) sur lequel elle peut pivoter et qui est parallèle à l'arête (49) du dièdre défini par les surfaces de portage (48,50) des deux autres pièces (42,44), la face latérale de la troisième pièce (46) qui constitue ladite troisième surface de portage venant, quand on la rabat en dehors de la position où elle définit un point d'intersection avec les deux premières, se placer essentiellement dans le prolongement de la surface latérale correspondante de ladite première pièce (42), et aussi que la surface cylindrique de référence explorée par le palpeur est portée par la grande face de ladite seconde pièce (44). 8. Dispositif d'alignement suivant la revendication 1, carac tériséparle fait qu'il est réalisé en une seule pièce monobloc. 9. Dispositif d'alignement suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il est réalisé en une seule pièce à l'exception de la pièce mobile ou démontable (46) qui porte la troisième surface de portage (52). 10. Dispositif d'alignement suivant l'une des revendications préc#dentes, caractérisé par le fait que l'une au moins des zones de parois qui sont munies de surfaces de portage (48, 50, 52) est constituée en tout ou en partie en une matière magnétique.