Brevet FR2155791A1 — publié le 19730525

L'invention a pour objet un appareillage pour la commande d'une machine-outil. Les machines-outils ont d'abord été commandées à la main, c1est-à-dire que l'ouvrier disposait de commandes actionnables par des volants, boutons, etc., par lesquelles il commandait les différents facteurs conditionnant le fonctionnement de la machine-outil, par exemple les déplacements des chariots, la rotation d'une broche, une vitesse de déplacement ou de rotation, etc., et cela en suivant à la vue le déroulement des opérations de la machine-outil. On a cherché à automatiser certaines phases de fonctionnement en faisant intervenir des cames qui ont imposé des déplacements suivant des lois prédéterminées. Depuis longtemps on s'est efforcé, pour le déroulement sur une machine-outil d'une succession de phases identiques, par exemple pour la fabrication d'une série de pièces, de commander la machineoutil suivant un programme établi à l'avance, de sorte qu'un même cycle de fonctionnemellt se reproduit automatiquement d'une manière périodique. On a, dans ce but, décomposé un déplacement opératoire, par exemple suivant un des axes de travail d'une machine-outil, en des déplacewents élémentaires qui correspondent à l'exécution d'une phase de travail déterminée, l'achèvement d'une phase élémentaire provoquant une commutation électrique en dépendance d'un tableau à fiches ou d'une matrice, qui met la machine-outil dans une condition correspondant à l'exécution de la phase élémentaire suivante. Pour la définition des déplacements élémentaires, on a proposé d'équiper les machines-outils avec des règles à rainures comprenant des toucheaux placés en des positions pour lesquelles ils coopèrent avec des poussoirs d'interrupteurs électriques commandant les commutations, la combinaison de règles à rainures à toucheaux prépositionnés avec un tableau à fiches ou une matrice permettant de programmer une machine-outil pour lui faire effectuer une succession d'opérations souhaitées pour la fabrication d'une pièce prédéterminée. La préparation d'une règle à rainure avec des toucheaux exige un temps relativement considérable et est d'une exécution difficile en raison de la précision de positionnement qu'il convient d'obtenir pour les toucheaux dan les rainures. En outre, les toucheaux occupent nécessairement une longueur non négligeable dans leurs rainures de sorte que, dès qu'on désire obtenir des déplacements élémentaires d'une longueur inférieure à celle des toucheaux, il faut prévoir une multiplicité de rainures ce qui amène rapidement à des règles à rainures de largeur considérable et en conséquence très encombrantes. Or, en raison de la difficulté de préparation d'une règle à toucheaux, on tend à stocker les règles prévues pour une fabrication déterminée pour pouvoir faire face dans le futur à une fabrication identique. Le stockage de règles à rainures devient alors difficile et rapidement prohibitif en raison de leur encombrement et également de leur prix. On connais aussi des machines-outils à commande numérique, indispensables pour l'exécution de certaines pièces et avantageuses dans d'autres cas. De telles machines sont cependant pour de très nombreuses applications inaccessibles pour l'industriel en raison des servitudes qu'elles impliquent, non seulement en matériel mais surtout en personnel et aussi par suite de leur prix très élevé. L'appareillage de commande de machines-outils selon l'invention a pour but de permettre le fonctionnement automatique de machines-outils suivant un programme établi à l'avance qui, bien que ne faisant pas appel à la technique de l'ordinateur, comme une machine à commande numérique, est d'une application particulièrement avantageuse pour la fabrication répétitive de pièces, notamment pour des petites et moyennes séries, les fabrications pouvant être effectuées en des périodes plus ou moins éloignées les unes des autres, par exemple pour l'exécution de commandes échelonnées dans le temps. L'appareillage selon l'invention est caractérisé par un détecteur de position qui, associé à un arbre d'entratnement prévu pour la réalisation d'un déplacement de la machine-outil #e#mprend des toucheaux ou analogues disposés suivant une multiplicité de pistes circulaires coaxiales audit arbre Alors que la disposition classique de toucheaux suivant des pistes rectilignes amenait à des règles à rainures encombrantes et d' une préparation difficile, le détecteur de position selon l'invention permet, sous un très faible encombrement, de détecter des positions multiples et avec une précision extrême. En outre, la préparation du détecteur de position, c'est-à-dire l'ajustement des toucheaux ou analogues dans les pistes circulaires, devient une opération simple et réalisable rapidement. L'invention vise en particulier une forme de réalisation suivant laquelle le détecteur de position comprend un premier tambour à pistes circulaires ou rainures et un second tambour rotatif à pistes circulaires ou rainures, entraînés par l'arbre d'entrainement à des vitesses différentes, l'un des tambours étant avantageusement calé sur l'arbre et l'autre entraîné avec interposition d'un démultiplicateur. La combinaison des circuits électriques commandés par les toucheaux du premier tambour avec des circuits électriques commandés par les toucheaux du second tambour, par l'intermédiaire d'un tableau à fiches ou matrice, permet alors l'exécution d'ordres en très grand nombre et avec une précision extrême à partir d'un détecteur de position d'encombrement réduit. Pour l'adaptation d'une machine-outil à la fabrication d'une pièce déterminée, il suffit de monter sur les divers arbres d'entraînement de la machine un couple de tambours préparés à l'avance. Lesdits tambours peuvent être stockés dans des tiroirs qui comprennent avantageusement des cartes ou analogues pour l'adaptation du tableau à fiches ou matrice que comprend la machine-outil ou pour l'introduction dans un programmateur associé à la machine. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de détection de position - la figure 2 est analogue à la figure 1, mais pour une autre forme de réalisation - la figure 3 est une vue schématique d'un appareillage selon l'invention - la figure 4 est une vue en élévation d'un toucheau - la figure 5 est une vue à 900 de la précédente - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, mais pour une autre forme de réalisation - la figure 7 est une vue schématique d'un dispositif de détection de position pour une variante - la figure 8 est une vue de face d'un organe faisant partie dudit dispositif de détection - la figure 9 est une vue de face d'un autre organe faisant partie dudit dispositif de détection - la figure 10 est une vue en coupe d'un dispositif de détection, représenté suivant deux conditions différentes, respectivement sur la partie supérieure et sur la partie inférieure de la figure - la figure 11 est une vue en coupe d'un dispositif de détection de position pour une autre réalisation - la figure 12 est une vue frontale schématique d'un tambour à grande vitesse faisant partie du dispositif selon la figure il - la figure 13 est une vue en coupe suivant la ligne 13-13 de la figure 12 - la figure 14 est une vue analogue à la figure 12, mais pour une autre condition ; - la figure 15 est une vue perspective schématique d'un bactiroir. On se réfère d'abord à la figure 1. L'arbre 10 est propre, sous l'effet de l'entratnement par un moyen moteur 11, par exemple un moteur électrique, à assurer le déplacement, par coopération d'un filet d'une vis 12 avec un écrou 13, d'un chariot ou autre ensemble mobile de machine-outil, comme une aléseuse-fraiseuse, par exemple suivant des directions en X, en Y ou en Z, ou bien un mouvement radial d'un plateau à surfacer ou un mouvement circulaire d'une table. A l'extrémité 14 de l'arbre 10, opposée à ltextrémité 15 accouplée au moyen moteur, est monté un plateau 16 à manivelle, par l'intermédiaire d'un embrochage à tubes 17, 18, le plateau 16 étant embrayable avec le tube 17, lui-même entra#né par 11 arbre 10. Sur le tube 18 solidaire du plateau 16 est monté un disque 19 à jante inclinée 20 pour la commande d'un témoin 21 révélant la condition embrayée ou non embrayée du plateau 16. Sur l'arbre 10 est en outre monté par coulissement un tube 22, lequel est calé sur ledit arbre par des moyens schématisés en 23. Dudit tube est solidaire un tambour 24, lequel comporte sur sa périphérie des rainures 25, suivant des sections droites, au nombre de quatre dans l'exemple 25r-254. Sur le tube 22 est monté, à rotation, par l'intermédiaire d'un tube 26, un second tambour 27, à la périphérie duquel sont présentes des rainures circulaires, suivant des sections droites, également au nombre de quatre dans l'exemple 281-284. Dans chacune des rainures 25 ou 28 peut être positionné, angulairement autour de l'axe du tambour, au moins un toucheau, respectivement 29 pour les rainures 25 et 3t pour les rainures 28. Les toucheaux sont propres à coopérer avec des poussoirs 321-324 et 334 de microcontacts, respectivement 34 et 344 et 35 r -354. Des voyants 361-364 et 371-374 sont associés aux microcontacts 34 et 35. Sur l'arbre 10, vers son extrémité adjacente à celle d'accouplement au moyen moteur, est calée une couronne d'indication 38, dont est solidaire un tube 39 sur lequel est montée à rotation une seconde couronne d'indication 41, les couronnes 38 et 41 étant séparées par une couronne 42, fixe ou de position ajustable. Un réducteur de vitesse schématisé en 43 est interposé entre la couronne 38 et la couronne 41. Un accoupleeent 42' est prévu entre la couronne 41 et le tambour 27 pour llentraSnement de ce dernier à vitesse réduite. La périphérie 45 de la couronne 38 porte une graduation. La périphérie 46 de la couronne 41 porte également une graduation. Un ou plusieurs index sont portés par les bords 47 et 48 de la couronne fixe 42 adjacents respectivement à la couronne 38 et à la couronne 41 et sont propres à coopérer avec les graduations de celles-ci. La forme de réalisation représentée schématiquement sur la figure 2 est analogue à celle représentée sur la figure 1, mais s'en distingue par la disposition réciproque sur l'arbre 10, d'une part des tambours à toucheaux 24 et 27 constituant avec les poussoirs 32, 35 et les contacts 34, 35 le détecteur de position ou donneur d'ordres et d'autre part, le dispositif d'indication composé par les couronnes 38, 41 et 42. Alors que dans la réalisation suivant la figure 1, les tambours 24 et 27 étaient adjacents à la commande manuelle, dans la réalisation selon la figure 2, c'est le dispositif d'indication 51 qui est adjacent à la commande manuelle et le donneur d'ordres comprenant les tambours 27 et 24 est adjacent au moyen moteur.La couronne 45 est adjacente au disque 19 et le doigt 17' assure une liaison de ladite couronne avec le tube 17 alors que, dans la réalisation précédente, ledit doigt coopérait avec le tambour 24. La figure 3 est un schéma d'un appareillage qui comprend un tambour 27 à rotation lente et un tambour 24 à rotation rapide. On a schématisé par les traits 51 de la rainure 281 des moyens pour la coopération de trois toucheaux avec une seule rainure du tambour. Le détecteur de positions coopère avec un tableau à fiches 53 comprenant une première partie 54, à lignes et colonnes, associée avec un dispositif d'avance pas-à-pas 55 et une seconde partie 56, à li zones et colonnes, associée à un second dispositif a'avance pas-à-pas 57. Dans une variante, le détecteur de positions coopère avec un programmateur. Les contacts 35 correspondan au tambour à petite vitesse sont reliés à la partie 54 du tableau à fiches 53 par des circuits 584 et les contacts 34 correspondant au tambour tournant à la vitesse de l'arbre d'entraSnement sont reliés à la seconde partie 56 du tableau 53 par des circuits 59 -594. On a montré, à titre d'exemple, par des croix des parties 54 et 56, les liaisons établies par des fiches mises en place dans le tableau. Le répétiteur 55 réalise successivement la possibilité d'excitation des circuits associés à la colonne 61 puis des circuits associés à la colonne 612, etc... Le répétiteur 57 réalise successivement la possibilité d'excitation des circuits associés à la colonne 62î, puis des circuits associés à la colonne 622, etc. de la partie 56 du tableau 53. Les répétiteurs 55 et 57 sont synchronisés. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5. Un toucheau 101 propre à être positionné dans une rainure d'un tambour comprend un corps 102 et une queue 103 dont l'épaisseur, définie par la distance des faces parallèles 104 et 105, est inférieure à la largeur d' une rainure, de manière à permettre l'introduction d'une plaquette 106. Lorsque le toucheau 101 est amené dans la rainure à la position souhaitée, la progression d'une vis 106' sollicite, par la pointe 107 de cette dernière, une bille 108 au rapprochement de la plaquette 106 jusqu'à appliquer celle-ci contre la face en regard de la rainure. Le corps 102 présente des faces obliques 110, 111 et une face nattière 114. Deux autres faces obliques 115 et 116, à distance décroissante de l'axe de rotation à partir de la face faîtière 114, encadrent cette dernière. Alors que le toucheau selon les figures 4 et 5 est destiné à coopérer par voie mécanique avec un poussoir d'un micro-contact, le toucheau selon la figure 6 est propre à fonctionner par sa seule proximité, sa partie faîtière 117 étant plus éloignée de l'axe que le reste du corps 118 et ainsi plus proche de l'élément sensible à sa proximité. L'immobilisation dans la position souhaitée se fait par un moyen analogue à celui de la forme de réalisation précédente. Dans la forme de réalisation selon les figures 7 à 9, un détecteur de position comprend une multiplicité de plaquettes circulaires 121 (figure 8), dont la partie périphérique 122 présente une ou plusieurs saillies 123 propres à coopérer avec un poussoir 124. Entre les plaquettes 121 sont interposés des intercalaires 125 (figure 9), solidaires en rotation avec l'organe d'entraînement sur lequel ils sont montés, par exemple le tube 126, grâce à des encoches 127. Des moyens élastiques sont prévus pour appliquer les plaquettes 121 et les plaquettes 125 les unes contre les autres. En outre, des moyens de serrage des plaquettes les unes contre les autres sont prévus. Une ou plusieurs découpures 127' sont prévues sur la périphérie externe 122 d'une plaquette 121 pour son ajustement en position angulaire, lorsque les moyens de serrage sont libérés. L'ensemble des dispositifs de poussoirs et de contacts avec lesquels coopèrent les saillies 123 des plaquettes circulaires 121 est schématisé en 129 (figure 7). Dans la forme de réalisation suivant la figure 7, c'est la moitié gauche 131 du détecteur de position qui est entraînée à la vitesse réduite. La moitié droite 132, constituée par une multiplicité de plaquettes circulaires 133, entre lesquelles sont interposés des intercalaires 134 tournant à la vitesse de l'arbre d'entratne- ment 135, coopère par des saillies périphériques avec un dispositif de poussoirs et contacts 136. On se réfère maintenant à la figure 10. Dans cette forme de réalisation, le tambour rapide 140 du détecteur de position 141 est monté sur un tube support 142 à coulissement parallèlement à l'axe 143 de l'arbre d'entraînement 144. le tambour 140 porte un bras radial 145 par lequel il est accouplé au noyau 146 d'un électro-aimant 147, un ressort 148 agissant sur un épaulement 149 sollicitant le noyau 146 à l'introduction dans le bottier 150 de ltélectro-aimant. Dans la condition montrée sur la partie supérieure de la figure 10, le tambour 140 est opératoire, c'est-à-dire que les toucheaux 151 qu'il comporte sont propres à coopérer avec les poussoirs 152 des microcontacts. Dans la condition montrée sur la partie inférieure de la figure 11, obtenue par excitation de l'électro-aimant 147, le tambour 140 a été déplacé longitudinalement, à l'éloignement de l'autre tambour 153 et, par ce déplacement, et en raison des faces inclinées 154 et 155 que présentent les toucheaux, ceux-ci ne sont plus opératoires sur les poussoirs 152. On évite ainsi qu'au cours de la rotation de l'arbre d'entrainement 144 les toucheaux 151 viennent frotter contre les poussoirs 152 sans modifier la condition des circuits sur lesquels sont interposés les microcontacts à poussoirs 152, en raison du contrôle obtenu par l'intervention du tambour 153 avec ses toucheaux et poussoirs associés. Lorsqu'il est requis, le tambour 140 est ramené à sa condition où ses toucheaux sont opératoires soit sous l'effet du seul ressort 148 soit sous l'effet associé de l'électro-aimant 147. On se réfère maintenant aux figures 11 à 14 relatives à unè variante. Dans cette forme de réalisation, le tambour 160, (figure 11), qui ourne à la vitesse de l'arbre d'entratnement 161 et qui porte dans ses rainures 162 des toucheaux 163, coopère par ceux-ci avec des poussoirs 164, mais par l'intermédiaire de biellettes 165 à échancrure 166 (figures 12 à 14). Les biellettes 165 sont portées par des bras 167 et 168 et un électro-aimant 169 fait passer, par son noyau 170, les bras 167 et 168 de la condition montrée sur la ligure 12 à la condition montrée sur la figure 14 et vice versa. Dans la condition montrée sur la figure 12, un toucheau 163 ne modifie pas la position de la biellette 165 en raison de l'échancrure 166 que présente celle-ci au défilé du toucheau 163. Par contre, dans la conditi#on montrée sur la figure 14, c'est avec une partie surélevée 171 de la biellette 165 que coopère le toucheau 163, enfonçant ainsi au passage le poussoir 164. On a représenté sur la figure 11 des moyens de réduction de vitesse propres à l'entraînement de la couronne d'indication et du tambour tournant à vitesse réduite par rapport à l'arbre d'entraf- nement. Un premier planétaire fixe 180 d'un train épicycloSdal logé dans la couronne fixe ou ajustable 181 engrène avec un satellite 182 porté par un châssis porte-satellites 183 solidaire de la couronne 184 calée sur l'arbre d'entraînement 185. Le satellite 186 engrène avec le planétaire mené 187 que porte la couronne 188, ainsi entraînée à vitesse réduite. le mouvement de ladite couronne 188 est transmis à un tambour adjacent 189 par des broches 189'. Le mouvement de la couronne 184 entraîizee par l'arbre 185 est transmis au tambour 190 par des broches 191. L'ajustement du point d'appui du train épicycloidal permet un réglage du zéro. La couronne fixe 181 comprend sur son bord 191, schématisé sur la partie supérieure droite de la figure, un index 192 qui coopère avec une graduation 193 portée par la couronne 188 entraînée à faible vitesse. La couronne 181 porte sur son bord opposé 194 une graduation de vernier 195 qui coopère avec une graduation 196 portée par la couronne 184 entraînée à grande vitesse. On se réfère maintenant à la figure 15. L'ensemble des tambours embrechables 201, 202 est, pour son stockage, porté par une cneville 203 d'un support 204 comprenant d'autres chevilles 205, 206, 207. Celles-ci sont utilisées pour le maintien d'autres ensembles de tambours correspondant à la fabrication d'une même pièce. Le support 2C4 est logeable dans un casier 205 dtun tiroir 209 comprenant des compartiments 210 pour je logement d'autres tambours 211, par exem pie de tambours à pistes circulaires prévues rour la commande Ue vitesses de déplacement ou de rotation, par exemple de rotation de brccùe. Cn peut ainsi obtenir des conditipons de coupe optimales pour une machine-outil. Le tiroir 209 comprend également des logements 212 destinés à recevoir des cartes 215 destin ~es ~ à être introduites dans un program- mateur. Un tel tiroir garni comprend ainsi l' équipement propre EL lui seul à adapter une machine-outil à la fabrication automatique d'une pièce déterminée. Il est stockable facilement, de sorte que, E tout instant, une tachine peut être uti ] isée pour la fabrication d'une pièce qu' elle avait fabriquée antérieurement et dont les caractoris- tiques de fabrication ont été mises en rénoire sur les dispositifs à tambours décrits ci-dessus. L'adaptation de la machine consiste en l'embrochage sur les arbres que présente celle-ci des tambours détecteurs de déplaceront et des tambours de commando de vitesse. Lors de la première fabrication d'une pièce, les tambours sont préparés en ajustant les toucheaux dans les rainures circulaires. On utilise alors la commande manuelle. Après la fabrication d'une première pièce ayant permis la mise en place des toucheaux et le repérage des graduations, on exécute avantageusement une seconde pièce en commande semi-automatique. Les autres pièces sont exécutées en commando complètonent automatique. En- tous les cas, la démultiplication introduite pour l'un des tambours à toucheaux réduit dans le m#re rapport la précision du décalage du toucheau requise pour C tenir le positionnement souhaité. La précision des positionnements détectés et appliqués au donneur d'ordre est élevée. La lecture des indications numériques est considérablement facilitée et est d'une grande précision. Habituellement, la démumltiplication est choisie telle que le tambour c faible vitesse tourne non peu moins d'un tour sur le déplacement total prévu par l'arbre d'enchaînement. On arrive fré- - quemment une démultiplication de l'ordre de 1/100c ou 1/200e. La combinaison d' un tambour à mouvement rapide et cl'un tambour a mouvement leit, avec des toucheaux dans les rainures de cnacun des tambours permet une multiplicité et une diversité levée d'ordres différents sont un très faible encombrement. REVENDICATIONS I. Appareillage pour la commande automatique d'une machine-outil, comme une fraiseuse ou aléseuse ou tour, à un ou plusieurs axes de déplacement et autres mouvements, comprenant des taquets ou toucheaux réglables en position dans des rainures pour indiquer les positions d'un équipage mobile de la machine et coopérant avec des micro-contacts reliés à un tableau de connexion à un programmateur à partir duquel des ordres sont envoyés à la machine suivant une succession programmable de séquences, caractérisé en ce que les rainures et toucheaux sont présentés par au moins un cylindre ou tambour à multiplicité de rainures circulaires parallèles constituant une unité mécanique comportant des moyens pour son accouplement-et désaccouplement par embrochage et désembrochage par rapport à un arbre de la machine-outil d'où est dérivé le mouvement de l'équipage mobile dont les positions sont a indiquer. 2. Appareillage selon la revendication l, caractérisé en ce que l'indicateur de position comprend un premier tambour entraîné directement par l'arbre et un second tambour entraîné à partir du premier tambour mais par l'intermédiaire d'un démultiplicateur. 3. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux tambours forment une unité mécanique embrochable. 4. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'indication à deux couronnes dont l'une est animée du mouvement du tambour rapide et l'autre est animée du mouvement du tambour lent. 5. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux couronnes sont disposées de part et d'autre d'une couronne d'indexation. 6. Appareillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'indexation coopérant avec la couronne rapide est propre à jouer un role de vernier. 7. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour rendre inopératoires les toucheaux du tambour rapide. 8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tambour rapide est monté à coulissement longitudinal pour décaler les trajectoires de ses toucheaux par rapport aux poussoirs avec lesquels ceux-ci sont destinés à coopérer. 9. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les toucheaux coopèrent avec les poussoirs par l'intermédiaire de barrettes à deux positions dans l'une desquelles le toucheau ne déplace pas la barrette. 10. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les toucheaux sont présentés par des disques accolés. il. Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que les disques à toucheaux sont séparés par des disques intercalaires. 12. Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que les disques à toucheaux comportent une encoche sur leur périphérie pour leur positionnement. 13. Dispositif à toucheaux ou analogues à pistes circulaires parallèles faisant partie d'un appareillage selon l'une des revendications précédentes. ;4. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend deux tambours coaxiaux embrochables formant une unité mécanique. 15. Bac-tiroir contenant des dispositifs selon l'une des revendications 13 et 14, propres à assurer la commande automatique d'une machine-outil pour l'exécution d'une pièce déterminée.