Brevet FR2110198A1 — publié le 19720602

La présente invention se rapporte à un dispositif de détection et de mesure de 1? résistance au meulage comprenant un transducteur sensible à la contrainte comportant des jauges de contrainte à semi conducteurs. 5 Dans une machine à meuler, notamment du type comportant un système de commande susceptible d'adaptation, il est souvent nécessaire de détecter et d'évaluer la résistance au meulage qui s'exerce ce sur sa meule. On a proposé dans l'art antérieur, un procédé pour détecter 10 et évaluer la résistance de meulage qui consistait 3 brancher un wattmètre sur le moteur d'entraînement de la meule. L'un des problêmes crue posaient ces dispositifs de détection et de l'évolution de la résistance au meulage de l'art antérieur était leur faible sensibilité. 1? Plus récemment, on a utilisé, an liaison avec un disposi tif à pont de Wheatstone, un transducteur sensible S la contrainte comprenant des jauges de contrainte à semi-conducteurs , fixées à une partie qui se déforme selon la résistance au meulage. Bien qu'il se soit avéré que le transducteur sensible à la pression, à jauges 20 à semi-conducteurs est très sensible, il présente, comme le montre la figure 1, un défaut dû au fait qu'une dérive de tension apparaît en fonction des variations de température au cours d'un intervalle de temps. Du fait des tensions engendrées, il a été impossible de mesurer exactement la résistance au meulage exercée sur la meule. 25 En conséquence, l'invention a pour objet un dispositif de détection et de mesure de la résistance au meulage nouveau et perfectionné devant être utilisé avec une machine à meuler; ce dispositif est capable d'effectuer automatiquement des réglages de zéro en relation avec les cycles de meulage de la machine à meuler et 30 d'annuler toute dérive de tension due aux variations de la température ambiante. La présente invention permet d'atteindre les objectifs précités ainsi que d'autres objectifs qui seront énumérés par la suite, à l'aide d'un dispositif de détection et de mesure de la résistance 35 au meulage de type S transducteur qui comprend un circtiit de mémoire destiné à emmagasiner les dérives en tersion présentes en dehors des opérations de meulage et des moyens pour compenser toute dérive présente au cours d'une opération de meulage, de sorte que l'on peut détecter et mesurer de façon continue une valeur 40 réelle précise de la résistance au meulage et effectuer ainsi une 71 35616 ' 2110198 opération de meulage optimale. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les 5 dessins annexés : La figure 1 représente la dérive en tension, en fonction du temps, engendrée par un transducteur sensible à la contrainte comprenant des jauges de contrainte à semi-conducteurs; La figure 2 est un diagramme fonctionnel représentant un 10 dispositif de détection et de mesure de la résistance au meulage selon l'invention, appliqué à une machine à meuler comportant un système de commande adaptif ; La figure 3 représente un dispositif à montage en pont pour mn transducteur de pression; 15 Les figures 4 et 5 représentent d'autres exemples de dis positifs de détection et de mesure de la résistance au meulage, et La figure 6 représente la dérive en tension provoquée par le dispositif de détection de la résistance au meulage selon l'invention. 20 Dans ce qui suit on se référera à titre d'exemple à une rectifieuse, étant bien entendu que ce qui est décrit peut être employé également dans le cas d'autres machines à meuler, par exemple pour les dégrossisseuses. On se référera aux dessins annexés, sur lesquels des réfë-25 rences numériques semblables désignent des éléments identiques ou correspondants sur toutes les figures ; plus particulièrement à la figure 2, est représenté un dispositif de détection de la résistance a-u meulage appliqué à une rectifieuse dans laquelle un porte-meule 1 supporte un arbre porte-meule 2 au moyen d'un palier hydrau-30 lique classique, de façon que ledit arbre soit rotatif. Le porte-meule 1 est monté coulissant sur un banc non représenté. L'arbre 2 supporte, à l'une de ses extrémités, une poulie à courroie 20 qui est reliée, par une ou plusieurs courroies 21 à une poulie 22 fixée à un arbre primaire d'un moteur électrique 4 qui est monté sur le 35 porte-meule 1. L'arbre 2 supporte, à son autre extrémité, une meule 5 qui rectifie une pièce à usiner W montée à rotation sur un plateau supporté sur le banc, non représenté. Une vis-mère 8 reçue dans un écrou 6 fixé au porte-meule 1 est monté à rotation sur la bande et l'une de ses extrémités est en liaison avec un moteur à 40 impulsions 7. 71 35616 3 2110193 Le palier hydraulique 3 comporte plusieurs cavités réparties régulièrement autour de l'arbre porte-meule 2. Deux cavités opposées, une cavité antérieure 3a et une cavité postérieure 3b sont disposées le long d'une ligne dirigée dans le sens de la résistance au meulage. Les pressions engendrées res-5 pectivement dans les cavités antérieure et postérieure 3a et 3b sont appliquées à un premier transducteur de pression 9 et à un second transducteur de pression 10 classiques, qui les convertissent en niveaux de tension correspondants. Le transducteur de pression classique 9 comprend deux jauges 10 de contrainte à semi-conducteurs fixées sur un diaphragme déforma-ble. Si une pression est appliquée au diaphragme, les jauges de contrainte reçoivent des contraintes mécaniques qui, respectivement augmentent, et diminuent leurs résistances spécifiques; comme le montre la figure 3, les jauges de contrainte à semi-conducteurs G1 15 et G2, deux résistances fixes RI et R2 et une résistance d'équilibrage variable VR sont montées en pont de Wheatstone. Après avoir initialement équilibré le pont en ajustant la résistance variable VR, si l'on applique alors une pression au diaphragme, on détruit l'équilibre du pont. En conséquence, un niveau de tension de sortie 20 correspondant au niveau de pression peut être détecté entre les bornes de sortie X et Y. Le transducteur de pression classique 10 est réalisé de la même façon que le transducteur de pression 9. Les niveaux de tension de sortie du premier et du second transducteur de pression 9 et 10 sont amplifiés par des amplifica-25 teurs classiques respectifs 11 et 12 et leurs sorties sont respectivement reliées aux bornes d'entrée 13a et 13b d'un premier amplificateur d'entrée différentiel classique 13. Un niveau de tension de sortie proportionnel à la différence entre les niveaux de tension du premier et du second transducteur de pression 9 et 10 30 est engendré par le premier préamplificateur différentiel 13 et est appliqué à une borne d'entrée 14a d'un second préamplificateur différentiel 14. La tension de sortie du premier préamplificateur différentiel 13 est également envoyée â un circuit de mémoire 15 par un contact àe commutation S. Une borne de sortie du circuit de më-35 moire 15 est reliée à l'autre borne d'entrée 14b du second préamplificateur différentiel 14. Le circuit de mémoire 15 comporte un transistor à effet de champ Tr et une capacitance C. Le collecteur du transistor Tr est 4Q relié à une borne A à laquelle est appliquée une source de tension 71 35616 4 2110198 +V non représentée. L'émetteur du transistor Tr est mis â la masse par l'intermédiaire d'une résistance R et la base du transistor Tr est reliée au contact de commutation S. Une électrode de la capaci-tance C est reliée à la base du transistor Tr et son autre électro-5 de est mise à la masse. En conséquence, lorsque le contact de commutation S est fermé, la capacltance C se charge électriquement, jusqu'à ce que son niveau de tension soit égal au niveau de sortie du premier préamplificateur différentiel 13. Comme le niveau de tension en charge de la capacitance C est appliqué à la base du 10 transistor Tr, le courant électrique qui va du collecteur à l'émetteur sera commandé par le niveau de tension de la capacitance C. L'émetteur du transistor Tr est également relié à la borne d'entrée 14b du second préamplificateur différentiel 14. Comme il est bien connu, le niveau de tension à l'émetteur devient presqu'ëgal au 15 niveau de tension appliqué à la base. Le second préamplificateur différentiel 14 engendre un niveau de tension de sortie proportionnel à la différence entre le niveau de tension de sortie du premier préamplificateur différentiel 13 et le niveau de tension à la base du transistor Tr. Comme on le décrira plus en détail dans la suite, 20 le niveau de tension de sortie du second préamplificateur différentiel 14 ne dérivera pas par suite des variations de la température ambiante, mais il sera directement proportionnel à la différence entre les niveaux de pression produits dans la cavité antérieure 3a et dans la cavité postérieure 3b, en d'autres termes, à la rësis-25 tance au meulage. Le contact de commutation S se ferme sous l'action d'un dispositif disjoncteur non représenté qui est agencé de façon à détecter le mouvement du porte-meule 1 vers une position rétractée. Lorsque le porte-meule 1 est en position rétractée, il n'existe pas 30 de résistance au meulage et, par conséquent, les niveaux de pression dans la cavité antérieure et la cavité postérieure restent égales. Cependant, les niveaux de tension de sortie du premier transducteur dë pression 9 et du second 10 deviennent différents l'un de l'autre, selon les variations des résistances des jauges 35 de contrainte à semi-conducteurs, en fonction des variations de la température ambiante. Le premier préamplificateur différentiel 13 produira, par conséquent, une dérive de tension. En conséquence, une fermeture du contact de commutation S aura pour conséquence, d'emmagasiner le niveau de dérive de tension dans la capacitance C 40 du circuit de mémoire 15. Il est clair que le moment où le contact 71 35616 5 2110198 S se ferme n'est pas limité à la période où le porte-meule 1 se rétracte, mais peut être n'importe quel moment où il ne s'exerce pas de résistance au meulage sur la meule 5. Le second préamplificateur différentiel 14 est relié à une 5 borne d'entrée 16a d'un troisième préamplificateur différentiel 16, et un circuit 17 de préréglage d'une résistance au meulage maximale est relié à son autre borne d'entrée 16b. Le troisième préamplificateur différentiel 16 engendre un niveau de tension de sortie proportionnel à la différence entre le niveau de tension de sortie du 10 second préamplificateur différentiel 14 et le niveau de tension transmis par le circuit de préréglage 17. La tension de sortie du troisième préamplificateur différentiel 16 est appliqué à un circuit de commande d'avance 18 qui commande un générateur d'impulsions 19. La fréquence des impulsions de commande d'avance qui sont engen-15 drëes par le générateur d'impulsions 19 sera donc compensée par le circuit de commande d'avance 18 selon le niveau de tension de sortie du troisième préamplificateur différentiel 16, c'est-à-dire la différence entre la résistance au meulage réelle exercée sur la meule 5 et la résistance au meulage maximale désirée réglée préalablement 20 dans le circuit 17. Il est clair que les impulsions de commande d'avance sont envoyées au moteur à impulsions 7 pour le faire tourner à une vitesse proportionnelle à leur fréquence. En conséquence le porte-meule 1 sera déplacé par le moteur à impulsions 7 et la vis-mère 8 de façon que la résistance au meulage réelle devienne 25 égale à la résistance au meulage maximale désirée. Le dispositif de détection de la résistance au meulage, réalisé selon la description ci-dessus, fonctionne de la façon suivante. Lorsque le porte-meule 1 est en position rétractée, le contact de commutation S se ferme et la dérive en tension engendrée 30 par le premier préamplificateur différentiel 13 est ainsi emmagasinée dans la capacitance C. Le niveau de tension de la capacitance C tendra à être appliqué à la base du transistor Tr, et le niveau de tension à l'émetteur deviendra égal à celui de la capacitance C. Le niveau de dérive en tension et le niveau de tension de l'émet-35 teur deviennent ainsi égaux entre eux et sont respectivement envoyés aux bornes d'entrée 14a et 14b du second préamplificateur différentiel 14. Le niveau de tension de sortie du second préamplificateur différentiel 14 s'annule donc automatiquement selon la fermeture du contact de commutation S. Une fois que l'on a enfoncé un bouton de 40 démarrage, non représenté, le porte-meule 1 se déplace vers l'avant 71 35616 6 2110198 à une vitesse d'avance rapide, et le disjoncteur est désexcité. Le contact de commutation S s'ouvre alors, mais le niveau de dérive en tension restera toujours emmagasiné dans la capacitance C. Lorsque le porte-meule 1 passe dans une position prédéterminée oû la 5 meule 5 est très proche de la pièce à usiner W, sa vitesse d'avance passe d'une valeur d'avance rapide à une valeur de vitesse de rectification. La meule 5 avance encore et commence à rectifier la pièce à usiner W. Comme il s'exerce une résistance au meulage sur la meule 5, le niveau de pression dans la cavité antérieure 3a di-10 minue et le niveau de pression dans la cavité postérieure 3b augmente. Les niveaux de pression ainsi produits dans la cavité antérieure 3a et la cavité postérieure 3b sont alors transformées en niveaux de tension correspondants par le premier transducteur 9 et le second 10. Le premier préamplificateur différentiel 13 engendre 15 un niveau de tension de sortie en fonction de la différence entre les niveaux de tension des premier et second transducteurs de pression 9 et 10. Le niveau de tension de sortie du premier préamplificateur différentiel est cependant non seulement proportionnel à' la différence entre les niveaux de pression dans la cavité anté-20 rieure 3a et dans la cavité postérieure 3b, mais contient, de plus, le niveau de dérive de tension. Comme le niveau de tension de sortie du premier préamplificateur différentiel 13 et le niveau de tension de l'émetteur du transistor Tr qui est égal au niveau de dérive en tension emmagasiné dans la capacitance C sont appliqués aux 25 bornes d'entrée 14a et 14b, le second préamplificateur différentiel 14 annule le niveau de dérive en tension et produit un niveau de tension de sortie qui est ainsi purement proportionnel à la résistance de meulage réelle qui s'exerce sur la meule 5. La rectification se poursuit alors de telle façon que la résistance de meulage 30 réelle est maintenue é^ale à la résistance au meulage maximale admissible. Lorsque le diamètre de la pièce à usiner W devient égal à une dimension prédéterminée, le porte-meule 1 s'écarte et le contact de commutation S se ferme. Du fait de la fermeture du con-35 tact de commutation S, Le niveau de dérive en tension à ce moment sera rétabli dans la capacitance C. Comme le réglage de zéro a lieu à chaque cycle de rectification, la dérive en tension est, comme le montre la figure 6, supprimée à chaque cycle. Il est clair que le circuit de mémoire 15 peut comprendre 40 un amplificateur opérationnel classique à forte impédance d'entrée 71 35616 7 2110198 au lieu d'un transistor à effet de champ. En se référant à présent à la figure 4, cette figure représente une variante du mode d'exécution de la figure 2 dans laquelle la différence entre les niveaux de pression dans la cavité anté-5 rieure 3a et dans la cavité postérieure 3b du palier hydraulique 3 est détectée par un transducteur différentiel sensible à la pression classique 201 dans lequel sont incorporées des jauges de contrainte à semi-conducteurs. Les niveaux de pression engendrés dans la cavité antérieure 3a et dans la cavité postérieure 3b sont ap-10 pliquëe au transducteur différentiel sensible à la pression 201 et y sont convertis en un niveau de tension différentielle correspondant. Le transducteur différentiel sensible à la pression201, non représenté en détail, comporte un diaphragme et deux chambres de pression disposées de chaque côté du diaphragme. Les niveaux de 15 pression dans la cavité antérieure 3a et dans la cavité postérieure 3b sont respectivement transmis à deux chambres de pression et, de sorte que le diaphragme se déforme, selon la pression différentielle. Deux jauges de contraintes à spmi-conducteurs sont fixées sur le diaphragme et sont montées dans un circuit en pont. En conséquence, 20 le transducteur différentiel sensible à la pression 201 produit un niveau de tension de sortie correspondant au niveau de pression différentiel. Le niveau de tension de sortie du transducteur différentiel sensible à la pression 201 est amplifié par un amplificateur 202 et est envoyé, d'une part, dans le circuit de mémoire 15 au 25 moyen d'un contact de commutation S et d'autre part, au second préamplificateur différentiel 14. Comme le montre la figure 2, le second préamplificateur différentiel 14 produira un niveau de tension de sortie purement proportionnel à la résistance au meulage qui s'exerce sur la meule 5. 30 En se référant à la figure 5, cette figure représente encore une autre variante de la figure 2. Dans un transistor â effet de champ, le niveau de tension à l'émetteur devient presqu'ëgal au niveau de tension à la base. Cependant, comme, en réalité, le niveau de tension à l'émetteur est un peu plus faible que le niveau de ten-35 sion à la base, le second préamplificateur différentiel 14, sur la figure 2, ne peut complètement annuler le niveau de dérive de tension. Pour éviter cette situation, sur la figure 5, un second transistor à effet de champ Tr2 est monté entre le premier préamplificateur différentiel A3 et le second 14, en parallèle avec le cir-40 cuit de mémoire 15. La borne de prélèvement du second transistor 71 35616 8 2110198 Tr2 est reliée à la masse par une résistance R3 et est également reliée à la borne d'entrée 14a du second préamplificateur différentiel 14. La base du second transistor à effet de champ Tr2 est reliée au premier préamplificateur différentiel 13. Une chute du 5 niveau de dérive de tension due au transistor Tr peut donc être annulée par une chute du niveau de tension de sortie du premier préamplificateur différentiel 13 due au second transistor Tr2. Il est donc clair que l'invention permet de détecter et d'évaluer avec précision la résistance de meulage d'une machine à 10 meuler sans erreur due aux variations de température ambiante lors de l'opération de meulage. Il va de soi que l'on peut apporter à la description précédente et au dessin annexé de nombreuses modifications de détail sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention. 15 71 35616 9 2110198 REVENDICATIONS 1. Dispositif dedétection etd'évaluation de la résistance au meulage, sur machine à meuler, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif transducteur sensible aux contraintes dans lequel 5 sont incorporées des jauges à semi-conducteurs qui se déforment en fonction de la résistance au meulage qui s'exerce sur la meule de façon à engendrer une tension de sortie dont le niveau est proportionnel à ladite résistance au meulage, un contact relié audit transducteur sensible à la contrainte, ledit contact étant fermé 10 hors opération de meulage, un circuit de mémoire relié audit contact, emmagasinant le niveau de dérive en tension du transducteur sensible à la contrainte, et un préamplificateur différentiel relié audit transducteur sensible à la pression et au circuit de mémoire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que le circuit de mémoire comprend un transistor à effet de champ dont la base est reliée au contact, dont le collecteur est alimenté par une source de tension, et dont l'émetteur est relié à la masse par une résistance et est également relié au préamplificateur différentiel, ainsi qu'une capacitance dont une électrode est reliée 20 à la base et dont l'autre électrode est à la masse. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un second transistor à effet de champ dont la base est reliée au transducteur sensible à la pression, et dont le collecteur est alimenté par une tension, et dont l'émetteur 25 est relié à la masse par une résistance et est également relié au" préamplificateur différentiel. 4. Dispositif de détection et d'évaluation de la résistance au meulage, caractérisé en ce qu'il comprend un transducteur sensible à la pression dans lequel des jauges de contrainte à semi-con- 30 ducteur sont montées en pont, et qui est relié à un palier hydraulique supportant un arbre porte-meule pour engendrer une tension de sortie dont le niveau est proportionnel à la résistance au meulage, un contact relié au transducteur sensible à la pression, fermé hors meulage, un circuit de mémoire relié au contact pour emma-35 gasiner le niveau de dérive en tension du transducteur sensible à la pression, et un préamplificateur différentiel relié au transducteur sensible à la pression et au circuit de mémoire. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le transducteur sensible à la pression est relié à la cavité 40 antérieure et à la cavité postérieure du palier hydraulique et 71 35616 10 2110198 transforme la différence entre les niveaux de pression engendrés dans la cavité antérieure et dans la cavité postérieure en un niveau de tension correspondant.