Brevet FR2128883A1 — publié le 19721020

L'invention concerne une régulation à fluide sous pression pour turbine asservie à fluide sous pression, destinée à actionner un arbre de réglage ou analogue de dispositifs de réglage ou de régulation, en particulier un arbre fileté déplaçant un chariot ou 5 un organe analogue de machinés-outils. Le réglage des chariots, portant des pièces ou des outils sur les machines-outils fonctionnant automatiquement en tout ou en partie, est obtenu par des servomoteurs de types très différents selon les conditions imposées. Ces servomoteurs sont commandés par 10 des palpeurs qui sont guidés le long de gabarits ou de piècessmo-dèles, s'il s'agit de copier, ou par introduction de données numériques provenant d'une mémoire, qui est ordinairement une bande perforée, et transmises par des moyens électriques connus comme, par exemple, des tiroirs actionnés electromagnétiquement, à des 15 servomoteurs travaillant hydrostatiquement tels que des vérins ou des moteurs à pistons radiaux ou axiaux. Il est également connu de diviser la course désirée du chariot en le plus grand nombre possible de petites courses partielles ou pas et de transmettre ces pas a. un moteur électrique pas à pas. Le moteur pas à pas réagit 20 très rapidement a chaque signal de pas qu'il reçoit et le nombre des pas par unité de temps peut être très élevé. Sur ce principe sont connues des régulations dans lesquelles un moteur pas à pas transmet, par rotation, les pas à un tiroir qui commande le servomoteur. "Jn filetage solidaire du tiroir s'engage dans un filetage 25 correspondant de l'axe du servomoteur. Si le moteur pas à pas fait tourner le tiroir, celui-ci est aussi déplacé axialement par le filetage et commande ainsi le servomoteur dans l'un ou l'autre sens de rotation jusqu'à ce que le filetage, entre le tiroir et l'axe du servomoteur, ait vissé à nouveau le tiroir à sa position 30 normale par suite du mouvement de cet axe. En raison des limites bien connues des systèmes d'asservissement hydrostatiques, eu égard à leur sensibilité de réponse et, en outre, au plus faible écax't possible entre la valeur réelle et la valeur prévue, la précision, pouvant être également atteinte par 35 les systèmes connus i moteur pas à pas, à tiroir de-'commande et à moteur hydraulique, est limitée. Abstraction faite des problèmes qui sont soulevés par les forces dues aux écoulements aux parties anguleuses de commande du tiroir, des problèmes thermiques se posent par suite de la longueur du tiroir et de celle de l'axe du UC moteur du fait que ces longueurs sont influencées par les change- BAD ORIGINAL 72 08895 2128883 ments de température du courant d'huile et subissent,de ce fait, ' "^'es variations de longueur correspondantes. De plus, chaque filetage accuse un certain jeu ou une -certaine élasticité dans le cas où l'on utilise des corps à rouleaux avec ou sans précontrainte. 5 A cela s'ajoutent les incertitudes dues à la rigidité limitée du guidage axial de l'axe du moteur et du carter du moteur, en particulier aux changements de sens de marche. Tous ces points ne sont améliorés que d'une façon insignifiante en perfectionnant la précision de l'usinage. 10 Pour augmenter la sensibilité de réponse et, ainsi, la préci sion de la machine-outil ou analogue, un servomoteur hydrodynamique de très grande sensibilité à régulation aérodynamique a été réalisé conformément à l'invention. Dans ce système, une course de palpeur de 0,000 2 mm est nécessaire pour inverser le sens de dé-15 placement du chariot de la machine. Une course de palpeuf de 0,000 4- mm correspond déjà au changement ée sens, de pleine charge à pleine charge, du servomoteur. Par rapport à ce domaine de précision, les machines-outils, en usage actuellement, ont une élasticité extraordinairement grande, 20 aussi est-il indiqué de faire sortir ces machines du cadre des normes et de se limiter à une donnée de course qui soit sûre et « cela, en particulier aussi, eu égard à la stabilisation -du système d'asservissement. Par une réalisation rigide- appropriée de la machine elle-même et de ses éléments de transmission, la précision, 25 existant dans le système d'asservissement, se reporte à la pièce à usiner. Pour satisfaire aux conditions dont il s'agit, l'invention part d'un asservissement effectué au moyen d'une turbine à fluide sous.pression, dans laquelle le dispositif de déviation d'un jet 30 de fluide sous pression - agissant sur les roues à aubes, tournant en sens contraire et pouvant être inversées, de la turbine asservie - peut être réglé par des impulsions de fluide sous pression provenant d'un dispositif de commande à buses, dispositif dont le déviateur de commandé est réglé au moyen d'un organe de réglage 35 coulissant ou pivotant mécaniquement en fonction des écarts de réglage ou de régulation. L'invention consiste essentiellement en ce que la valeur prévue, introduite par le moteur pas à pas, et la valeur réelle de l'asservissement, donnée par la turbine asservie, sont comparées 40 entre elles dans un dispositif de comparaison de valeurs et que BAD ORIGINE COPY 72 08895 3 2128883 les écarts entre les valeurs, prévue et réelle, sont transformés en mouvements d'un organe à came dont la surface de commande est suivie par l'élément fixant la position du deviateur de commande du dispositif de commande à buses. 5 Comme dispositif de comparaison de valeurs, on emploie, de préférence, un mécanisme différentiel dans lequel la valeur prévue, donnée par le moteur pas â pas, et la valeur réelle, donnée par la turbine asservie, sont introduites de part et d'autre et dont les mouvements différentiels sont transmis à l'organe à cames. 10 L'organe à cames peut être réalisé de différentes manières. De préférence, il est constitué par un disque à cames à arête de commande ou analogue, monté: de manière à pouvoir tourner et entraîné, par exemple, par .une roue dentée du mécanisme différentiel; contre la dite arête vient s'appuyer l'une des extrémités d'un or-15 gane palpeur ou de réglage, en forme de tige, dont l'autre extrémité agit sur le deviateur du dispositif de commande à buses. Pour éliminer le plus possible les influences thermiques sur la précision de la commande, le disque a cames peut, par exemple, être porté par un tourillon qui est monté de manière -à pouvoir tourner 20 et coulisser axialement dans des roulements à-rouleaux, l'extrémité du tourillon, portant le disque à cames, étant maintenue au moyen d'un pivot contre un corps de palier fixe, tandis que l'extrémité libre de ce tourillon est maintenue au moyen d'un pivot contre un corps de palier flexible axialement. 2 5 Pour la précision de la régulation, et conformément à l'invention, il est maintenant tout à fait essentiel que la surface frontale du palier du pivot, qui est disposé à. l'extrémité du tourillon du côté du disque à camés, se trouve exactement dans le plan de la surface de commande du disque à cames; de cette manière, l'influence 30 des variations de température ci ce^t endroit est pratiquement éliminée . D'autres caractéristiques de l'invention sont détaillées, avec l'aide du dessin, dans la description qui suit. Une forme d'exécution de l'invention est montrée par le dessin 35 sur lequel: La figure 1 est une coupe longitudinale de la régulation à fluide sous pression; La figure 2 est une coupe longitudinale du mécanisme différentiel; 40 La figure 3 est une coupe transversale du mécanisme différen- COP^ 8AD ORIGINAL 72 08895 « 2128883 tiel ; La figure M- est une vue en élévation de la lame ressort de guidage ; La figure 5 est une vue en élévation de face de la surface de 5 commande du disque à cames; La figure 6 est une vue en élévation latérale du ressaut de commande ; et La figure 7 est une coupe du groupe à couteau du palpeurs de commande, comprenant une limitation de course. 10 Sur la figure 1, le tourillon d'un arbre de la turbine asser vie est repéré par 1, Ce tourillon est relié par des manchons 2 et 3 et par un arbre 5 à la roue planétaire 4 d'un différaitiel. Ces organes transmettent la valeur actuelle, donnée par le servomoteur à asservir, au mécanisme différentiel. La valeur prévue est 15 donnée par un moteur pas à pas 6 au mécanisme différentiel par l'intermédiaire d'un manchon 7, d'un arbre 8 et d'une roue planétaire 9. Les deux roues satellites 10 et 11 sont maintenues par les axes 12 et 13 dans les couronnes 14 et 15 qui sont reliées l'une à l'autre par un carter 16. La couronne 15 est munie d'une 20 denture extérieure 17 qui engrène avec la denture 18 drun disque à cames 19. La surface plane 20 du disque à cames 19 présente des ressauts tels que, sur 180°, soit une moitié de la surface du disque a cames 20; cette moitié soit plus haute de 0,001 mm, suivant la direction axiale, que l'autre moitié. Les deux ressauts ou l'un 2 5 d'eux forment une arête de commande 38. Le disque à cames 19 est monté avec son tourillon 21 et les deux roulements à rouleaux cylindriques 2 2 et 2 3 de manière à pouvoir tourner et coulisser dans un demi-carter 24. Le guidage axial du disque à cames est obtenu de façon réglable par une vis 25. 30 Celle-ci a son extrémité revêtue d'un pierre 26 en saphir. Contre cette pierre 26 porte un pivot 27 en métal dur du disque à cames 19 de sorte que le disque à cames est fermement guidé dans la direction de la vis 25. Du côté opposé, une vis 28 s'appuie élasti-quement, suivant la direction axiale, par une pierre 29, disposée 35 dans cette vis, contre un pivot 30 en métal dur du disque à cames 19 et fait ainsi porter le disque à cames 19 contre la vis 25. De cette manière, on parvient à ce que les variations thermiques de direction longitudinale du tourillon 21 restent sans influence sur les surfaces de commande 20, 40 Les surfaces de commande 20 sont suivies par l'aigille en sa- BAD 0WG1NM- 72 08895 2128883 phir 31 d'un organe de réglage 32 en forme de tige, qui est guidé sans frottement par une lame ressort 33. La tige de réglage 32 agit par son extrémité 34-, opposée à l'aiguille en saphir 31, sur le déviateur de commande 35 du jet d'air d'un dispositif de com-5 mande 36 à buses, ce déviateur étant constitué par deux lames opposées 44 et 45. Le déviateiir de commande 35 demeure sous l'action d'un ressort 37 agissant dans la direction de la tige de réglage 32. La surface d'appui du pivot en métal dur 27, qui porte contre la surface d'appui de la pierre 26, doit être disposée de manière 10 qu'elle se trouve exactement dans le plan de la surface.de commande 20 du disque à cames 19. Ainsi, l'influence des variations de température sur la commande à palpeur est pratiquement éliminée. En ce qui concerne la tige de réglage 32, aucune mesure particulière n'est nécessaire à son sujet, car cette tige se trouve dans le 15 courant d'air d'échappement du dispositif à buses et se trouve ainsi pratiquement maintenue à température constante. Le ressaut de commande 38, haut de 0,001 mm par rapport à la surface plane 20 du disque à cames 19, est réglé au moyen de la vis 25 de manière que, par rotation du disque à cames 19, la tige 20 de réglage 32 et, avec elle, le déviateur de commande 35 soient enfoncés d'une valeur très petite de l'ordre de 0,000 2 à 0,000 3 mm. Ce déplacement provoque la mise en marche de la turbine asservie dans un certain sens de rotation. Si le disque à came 19 est tourné dans la direction opposée, l'arête de commande 38 s'éloigne 25 de l'aiguille de saphir 31 de sorte que cette dernière peut se déplacer vers la moitié, plus basse de 0,001 mm, de la surface de commande 20. Sous l'action du ressort 37, la tige de réglage 3 2 et le déviateur de commande 35 suivent ce petit déplacement. La turbine asservie change de sens de rotation et tourne jusqu'à ce que 30 l'aiguille de saphir 31 s'immobilise au milieu de sa course. Ce ressaut 3 8 de 0,001 mm pourrait être actuellement le maximum de ce qu'il est possible de réaliser. Par ailleurs, cependant, une course de réglage de 0,000 4 mm seulement est nécessaire au déviateur de commande 35. Pour la mise en pratique de l'invention, la limi-35 tation de course, représentée par la figure 7, du déviateur de commande 35 dans la direction de la surface plane 20 représente une simplification, car elle rend sans importance la hauteur du ressaut 38 de la surface plane 20 du disque à cames 19. Une douille en métal dur 39, qui est fixée au déviateur de commande 35 et sur la» 40 quelle agit aussi la tige de réglage 32, se trouve, sous l'action T BÂD ORKSlNAt- 72 08895 2128883 du ressort 37, appuyée contre la face frontale d'une douille filetée 40 dans la mesure où elle n'est pas écartée de cette face par la tige de réglage 32. La transmission à roue à vis comprenant une vis de manoeuvre 42 et un pignon 41 permet, en combinaison avec une vis de blocage 43, un réglage particulièrement fin et sensible de la douille filetée 40. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux modes d'application et de réalisation indiqués, elle en embrasse également toutes les variantes. BAD ORIGINAL 72 08895 7 2128883 Revendications 1. Régulation à fluide sous pression pour turbine asservie à fluide sous pression destinée à actionner un arbre de réglage ou analogue pour des dispositifs de réglage ou de régulation, en parti- 5 culier un arbre fileté déplaçant un chariot ou organe analogue de machine-outil, régulation dans laquelle le dispositif de déviation d'un jet de fluide sous pression - agissant sur les roues a aubes, tournant en sens contraire et pouvant être inversées, de la turbine asservie - peut être réglé par des impulsions de fluide sous 10 pression provenant d'un dispositif de commande à buses, dont le déviateur de commande est réglé au moyen d'un organe de réglage coulissant ou pivotant mécaniquement en fonction des écarts de réglage ou de régulation, la dite régulation étant caractérisée par le fait que la valeur prévue, introduite par un moteur pas à pas, 15 et la valeur réelle de l'asservissement, donnée par la turbine asservie, sont comparées entre elles dans un dispositif de comparaison de valeurs et que les écarts entre les valeurss prévue et réelle, sont transformés en mouvements d'un organe à cames dont la surface de commande est suivie par l'organe de réglage du dévia-20 teur de commande du dispositif de commande à buses. 2. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif de comparaison de valeurs est-constitué par un mécanisme différentiel dans lequel la valeur prévue, donnée par le moteur pas à pas, est introduite par un pre- 2 5 mier arbre et la valeur réelle, donnée par la turbine asservie, par un second arbre, les différences entre les mouvements de ces arbres étant transmises à un organe à canes. 3. Régulation à fluide sous pression, selon ■revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'organe à cames est constitué par un 30 disque à çames tournant, entraîné, par exemple, par une roue dentée du mécanisme différentiel, ce disque à cames ayant une arête de commande contre laquelle vient s'appuyer une des extrémités d'une tige de commande dont l'autre extrémité agit sur le déviateur du dispositif de commande k buses. 35 4. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 1 à 3, caractérisée par le fait que le disque à cames est porté par un tourillon qui tourne et peut coulisser axialement dans des roulements à rouleaux, l'extrémité du.tourillon, portant le disque à cames, étant maintenue par ion pivot contre un corps de palier fixe, ] BAD ORIGINAL j 72 08895 8 2128883 tandis que l'extrémité libre de ce tourillon est maintenue par un pivot contre un corps de palier flexible axialement. 5. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 4, caractérisée par le fait que la surface frontale du palier du pivot 5 voisin du disque à cames se trouve dans le plan de la surface de commande du disque à cames. 6. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 4, caractérisée par le fait que les corps des paliers des pivots du tourillon du disque à cames sont réglables au moyen de vis. 10 7. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 3, caractérisée par le fait que la tige de commande est guidée sans frottement par une lame ressort. 8. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 1 ou 3, caractérisée par le fait que le déviateur de commande, qui est 15 muni de deux lames, opposées et est mobile transversalement par rapport à la direction du jet du dispositif de commande à buses, demeure sous l'action d'un ressort qui tend à appliquer ce déviateur ou une douille, liée à ce déviateur, contre une butée fixe. 9. Régulation à fluide sous pression, selon revendication 8, ca-20 ractérisée par le fait que la butée est réalisée par la face frontale d'une douille filetée réglable axialement. BAD ORIGINAL