Brevet FR2163626A1 — publié le 19730727

La présente invention concerne d'une manière générale la commande numérique des machines-outils, et plus particulièrement une machine-outil comportant un circuit de commande des fonctions auxiliaires pour réduire à un minimum les périodes improductives. Dans les machines-outils à commande numérique, les opérations d'usinage sont généralement programmées sous la forme de combinaisons de mouvements d'avance des organes mobiles de la machine, tels que table rotative, chariots, tettes d'usinage, etc., et de fonctions auxiliaires commandant les changements d'outils, les indexations de la table, la rotation de la broche, etc.. Certaines de ces fonctions auxiliaires, telles que l'ouverture et la fermeture de l'arrosage, le blocage et le déblocage d'une vis d'avance, etc., peuvent s'effectuer en un temps court car relativement peu d'organes sont mis en mouvement, alors que d'autres fonctions, telles que les changements d'outils, les indexations de tables, etc., sont plus longues et nécessitent des séquences d'opérations.L'interruption du fonctionnement de la machine pour l'exécution des fonctions auxiliaires longues entrain une baisse de productivité. La présente invention a donc pour objet une machineoutil à commande numérique dont la productivité est améliorée par la réduction des périodes improductives pendant lesquelles l'usinage est interrompu. Plus précisément, une telle machine comprend un dispositif de commande des fonctions auxiliaires qui en accomplit certaines sans interruption de l'usinage. lie circuit de commande fait démarrer chaque fonction auxiliaire à un instant qui est déterminé par des informations numériques codées sur la bande de programme (perforée ou magnétique). La machine-outil à commande numérique de la présente invention comprend un dispositif d'avance déplaçant un outil dans trois directions perpendiculaires par rapport à la pièce, un changeur automatique d'outil, un dispositif de commande numérique actionnant automatiquement le dispositif d'avance d'après des informations programmées, et un dispositif de commande des fonctions auxiliaires telles que les changements d'outils. li'in- vent ion concerne plus particulièrement le dispositif de commande des fonctions auxiliaires qui comprend un premier circuit relais déclenchant les fonctions auxiliaires à la fin d'une opération du dispositif d'avance, et un second circuit relais déclenchant les fonctions auxiliaires au moment du lancement d'une opération du dispositif d'avance.Un circuit d'ordres actionne sélectivement le premier ou le second circuits relais d'après les informations programmées, un circuit de commande mis en oeuvre par des contacts des premier et second circuits relais déclenche une série de cycles opératoires des fonctions auxiliaires. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, chaque fonction auxiliaire est lancée en totalité ou en partie en même temps que le mouvement d'avance de l'outil et des organes mobiles de la machine, sous réserve que cela n'entrarne pas de risques d'interférence entre un outil, la pièce et les organes mobiles, et que la précision d'usinage ne soit pas affectée. L'invention permet donc d'effectuer une partie d'une fonction auxiliaire en même temps que se déroule le mouvement d'avance d'un organe mobile, le reste de la fonction auxiliaire étant effectué à la fin du mouvement d'avance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit et des dessins sur lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique du système de l'invention utilisé pour la commande d'une machine-outil à tourelle; - la figure 2 représente un circuit logique d'identification des fonctions auxiliaires; - la figure 3 représente un circuit de commande de l'indexation de la tourelle; - la figure 4 représente un circuit de commande de l'indexation de la table; - la figure 5 représente une autre forme du système de l'invention adapté à la commande d'une machine à changeur automatique d'outils. La figure 1 représente une machine-outil 10 du genre fraiseuse qui est équipée d'une tourelle de changement d'outils. Un moteur 12 monté sur la colonne de la machine déplace verticalement un chariot 11. Un chariot horizontal 13 et une table 15 sont respectivement déplacés par des moteurs 14 et 16. La tourelle 17 qui peut être indexée entre plusieurs positions sur le chariot vertical 11 porte un certain nombre d'outils. L'outil qui est position d'usinage est mis en rotation par un moteur 18 pour effectuer une opération sur une pièce qui est bridée sur la table 15. Les moteurs 12, 14 et 16 sont commandés par un circuit d'alimentation 4 qui reçoit des signaux pulsés d'une unité de commande principale 3 en réponse à des ordres programmés. lies ordres programmés sont enregistrés en séquence sur une bande qui est lue par un lecteur 1. Entre le lecteur de bande 1 et l'unité de commande principale 3 est interposé un décodeur 2 qui sépare les ordres relatifs à des fonctions auxiliaires, telles que changement d'outils, arrêt de la broche, indexation de la table, etc., pour les transmettre à un circuit de commande 5 réservé aux fonctions auxiliaires.On notera que le lecteur de bande 1, le décodeur 2, l'unité de commande principale 3 et le circuit d'alimentation 4 sont des organes classiques vendus par exemple par Fujitsu Ltd., Tokyo, Japon sous la désignation de "Funuc Model 240". Par contre, le circuit de commande 5 quLexécute les fonctions auxiliaires de changement d'outils, d'arrdt de la broche principale et d'indexation de la table, est nouveau et va astre décrit en détail. Dans la description qui suit et sur les figures 2, 3 et 4, les différents contacts sont désignés par la mtme référence que le relais dont ils font partie avec un suffixe permettant de les distinguer individuellement. lies contacts normalement ouverts sont représentés symboliquement par deux traits parallèles espacés et les contacts normalement fermés sont représentés par le meme symbole barré d'un trait en diagonale. lies deux lignes L1 et B2 sont reliées à une source d'alimentation classique non représentée. La partie supérieure de la figure 2 représente schématiquement un circuit de commande de relais dans lequel l'ou- verture ou la fermeture de contacts M1, M2, M4, ..., M80, et MF d'après les sorties du décodeur 2, commande la mise au travail ou la mise au repos de relais ORME, CRM2, CRM4, ..., CRM80, et CRMF connectés en série avec leurs interrupteurs respectifs entre les lignes L1 et Lui2. Un contact DEN se ferme à la fin de l'alimentation du ou des moteurs d'avance de la machine pour mettre au travail un relais associé CRDEN. La partie inférieure du circuit de la figure 2 représente un circuit de sélection de mode pour le déclenchement des fonctions auxiliaires d'après l'état des relais de la partie supérieure de la figure. Par exemple, lorsque les contacts M1, M4, M10 et MF sont fermés en réponse à un ordre de la bande, les relais associés CRM1, CRM4, CRM10 et CRMF sont collés et leurs contacts respectifs CRM1-D, CRM4-2, CRM10-2 et CRNF-i sont fermés. Dans ces conditions, le relais CRM15 est mis au travail pour interrompre la rotation de la broche principale.Bien que le relais CRM05 puisse également interrompre la rotation de la broche principale, sa mise au travail nécessite que le contact DEN soit préalablement fermé par le signa de fin de distribution des impulsions d'avance. Ainsi, les relais CRM15 et CRM05 commandent la même fonction, mais à des moments différents. Les relais CRM06, CRM16 et CRM26 commendent tous trois la fonction de changement d'outil, mais le relais CRM06 qui est en série avec le contact CRDEN-2 ne peut être mis au travail tant que le relais GREEN n'a pas été collé par le signal de fin de distribution des impulsions d'avance qui est transmis de l'unité de commande principale 3 au circuit de commande 5 des fonctions auxiliaires. lies relais CRM71, CRM81 et CRM91 commandent le lancement d'une opération d'indexation de la table. Comme le relais CRM06, le relais CRM71 qui est en série avec le contact CRDEN-3 ne peut être mis au travail tant que le relais CRDEN n'a pas été collé par le signal de fin de distribution des impulsions d'avance. En résumé, les relais CRM05, CRM06 et CRM71 ne peuvent être mis au travail avant la fin d'un mouvement d'avance commandé par un ou plusieurs des moteurs2, 14 et 16. Par contre, les autres relais CRM15, CRM16, CRM26, CRM81 et CRM91 sont instantanément mis au travail lorsque le lecteur de bande 1 détecte le code correspondant de fonction auxiliaire sur la bande de programme.Ainsi, les fonctions auxiliaires peuvent être lancées en même temps que les mouvements d'avance des moteurs 12, 14 et 16 qui sont commandés par des ordres numériques d'avance faisant partie du mdme bloc que les fonctions auxiliaires. lies relais CRM16, et CRM81 déclenchent continuellement les fonctions auxiliaires correspondantes, alors que les relais CRM26 et CRM91 commandent la machine-outil de façon que la partie initiale des fonctions auxiliaires soit exécutée en même temps que les mouvements d'avance, le reste des fonctions étant exécuté à la fin des mouvements d'avance. Ces fonctions auxiliaires vont être décrites en détail en regard des figures 7 et 4. lie circuit 20 (représenté schématiquement) commande la rotation de la broche principale et est connecté entre les lignes L1 et L2 en série avec des contacts normalement fermés CRM05-1 , CRM15-1, CRM06-1 , CRM16-1 et CRM26-1. lie relais CRI 0 est connecté au circuit 20 de façon à être au repos lorsqu'au moins l'un de ces contacts est ouvert. Lorsque le relais CR10 est au repos, son contact normalement fermé CR10-2 alimente une électrovanne S0L10 de façon à appliquer un frein hydraulique immobilisant la broche principale. Un autre relais CR20 commandant l'opération d'indexation de la tourelle 11 après l'immobilisation de la broche principale, est connecté à un circuit de commande 21 de l'opération d'indexation. lie circuit 21 est branché entre les lignes L1 et L2 en série avec des contacts parallèles normalement ouverts CRM06-2, CRM16-2 et CRM26-2, et avec un contact normalement fermé CR10-1 qui est disposé entre la ligne L1 et les contacts parallèles. Un autre contact normalement ouvert CRDEN-4 est connecté en série entre le contact CRM26-2 et le circuit de commande 21. Lorsque le relais CRM26 commande l'opération d'indexation de la tourelle, la broche principale est immobilisée au début des mouvements d'avance par l'ouverture du contact normalement fermé CRM26-1. Cependant, bien que le contact normalement ouvert CRM26-2 soit fermé, l'indexation de la tourelle ne peut débuter avant la fermeture du contact CRDEN-4. En d'autres termes, l'indexation de la tourelle n'est effective qu'à la fin des mouvements d'avance. Un relais CR21 associé au circuit de commande 21 ferme un contact CR21-1 lorsque l'opération d'indexation de la tourelle est confirmée. lie circuit 22 commande l'organe d'indexation de la tourelle 17 et il est connecté entre les lignes lii et L2 en série avec le contact normalement fermé CRlO-1 et avec le contact normalement ouvert CR21-1. Un relais CR22 est associé au circuit de commande 22 de façon à être collé lorsque le contact CR21-1 est ferme'. lie relais CR22 commande le retour de l'organe d'indexation (non représenté) pour préparer le système à l'opération d'indexation suivante.Un rèlais CRMEN destiné à détecter la fin des fonctions auxiliaires commandées, est connecté entre les lignes lil et L2 en série avec les contacts normalement ouverts CR22-2 et CR23-1 et avec les contacts parallèles normalement ouverts CRM06-3, CRM16-3 et CRM26-3, comme illustré sur la figure 3. Un relais CR23 est associé au circuit de commande 22 de façon à être excité à la fin du retour de l'organe d'indexation. Une électrovanne SOL20 est connectée entre les lignes lil et L2 en série avec le contact normalement ouvert CR20-1 pour commander l'indexation de la tourelle. Lorsque l'électrovanne SOL20 est excitée, l'indexation de la tourelle se déroule de la manière suivante : le verrou de positionnement angulaire (non représenté) est dégagé de son logement dans la tourelle, l'em- brayage (non représenté) de la broche principale est débrayé, les roues dentées (non représentées) qui transmettent le couple de rotation à la tourelle sont mises en prise l'une avec l'autre, puis l'organe d'actionnement est alimenté en fluide hydraulique pour faire tourner les engrenages par un mécanisme de crémaillère et de pignons bit connu des spécialistes.Une électrovanne SOL21 connectée entre les lignes lii et L2 en série avec le même contact normalement ouvert CR20-1 que l'électrovanne SOL20, commande le déverrouillage du chariot 11 lorsque le contact CR20-1 se ferme. Une électrovanne SOL22.est connectée entre les lignes lil et L2 en série avec un contact normalement ouvert CR22-3. Lorsque le contact CR22-3 se ferme, l'électrovanne S0li22 commande la séquence de retour de l'organe d'indexation qui se déroule de la manière suivante : le verrou est réengagé dans son logement, les roues dentées sont désengrènées, l'embrayage est rembrayé, puis l'organe d'indexation revient én position initiale. Cette séquence d'opérations débute à la mise au travail du relais CR22. Un contact non représenté du relais CR22 faisant partie du circuit de commande 21 est simultanément ouvert pour mettre au repos le relais CR20 dont le contact CR20-1 s'ouvre et coupe l'excitation des électrovannes SOL20 et SOL21. La tourelle 17 est ainsi bloquée en position par l'engagement du verrou dans son logement. Sur la figure 4, le circuit 31 commande l'indexation de la table porte-pièces 15 et en particulier son mouvement vertical de déblocage. lie circuit 31 est connecté entre les lignes lil et L2 en série avec trois contacts normalement ouverts CRM71-1, CRM81-1 et CRM91-1 qui sont en parallèle, comme illustré figure 4. Comme le savent les spécialistes, l'indexation de la table est une opération continue qui commence par un mouvement vertical permettant de la dégager des éléments de positionnement (par exemple des dentures à profil courbe), puis elle est mise en rotation Jusqu'à la position désirée où elle est abaissée pour réengager les éléments de positionnement.Un relais CRB1 est associé au circuit 31 de façon à être mis au travail lorsque l'un quelconque des contacts CRM71-1, CRM81-1 et CRM91-1 est fermé. lie relais CRB1 commande le mouvement vertical de la table 15. Un autre relais CRB2 est associé au circuit 32 qui commande l'indexation de la table 15, et en particulier sa rotation d'une position à l'autre. lie circuit 32 est connecté entre les lignes lil et L2 en série avec des contacts normalement ouverts CRB1-2, CRM91-3, CRDEN-1 et un autre contact normalement ouvert CRLSB1-1. Comme illustré, les contacts CRB1-2, CRM91-3 et CRDEN-1 sont connectés en série entre la ligne L1 et le contact CRLSB1-1, et d'autres contacts CRB1-1 et CRM91-2 forment une autre branche parallèle entre la ligne lil et le contact CRLSB1-1. lie contact SRLSB1-1 est fermé lorsque la table 15 est en position haute. Un relais CRB3 commandant la descente de la table 15 est associé au circuit de commande 33 qui est connecté entre les lignes L1 et L2 en série avec un contact normalement ouvert CRISB-4-1, ce dernier étant fermé lorsque la rotation d'indexation de la table 15 est terminée. Une électrovanne SOBB1 est connectée entre les lignes L1 et L2 en série avec un contact normalement ouvert CRB1-3 qui se ferme lorsque le relais CRB1 est au travail. Dans ces conditions, l'électrovanne SOLS1 est excitée et la table 15 est soulevée par des vérins. Une autre électrovanne S0liB2 est connectée entre les lignes lil et L2 en série avec un contact normalement ouvert CRB2-1 qui est fermé lorsque le relais CRB2 est au travail. Lorsque l'électrovanne SOBB2 est excitée, elle commande un autre organe d'actionnement quifait tourner la table 15. Une troisième électrovanne SOLS3 est connectée entre les lignes L1 et L2 en série avec un contact normalement ouvert CRB3-1. Lorsque le relais CRB3 est au travail, le contact CRB3-1 est fermé et l'électrovanne SOLS7 commande l'abaissement de la table 15 par les vérins précédemment mentionnés. L'indexation de la table s'effectue de différentes manières selon que le relais choisi est CRM71, CRM81 ou CRM91. Lorsque le relais CRM71 est mis au travail, la montée de la table, sa rotation et son abaissement en position s'effectuent en séquences à la fin de la distribution des impulsions d'avance aux moteurs 12, 13 et 14. Lorsque le relais CRM8.1 est mis au travail, l'indexation de la table débute en meme temps que les mouvements d'avance et se poursuit en parallèle avec ces derniers car la mise au travail du relais CRM81 est indépendante du signal de fin de distribution des impulsions d'avance. Lorsque le relais CRM91 est mis au travail, la table 15 est soulevée au début des mouvements d'avance, puis l'opération est interrompue et l'in- dexation proprement dite n'a lieu qu'à la fin de la distribution des impulsions d'avance. lies circuits de commande 20, 21, 22, 31, 32 et 33 associés aux relais CR10, CR20, CR21, CR22, CR23, Crut, CRB2 et CRB3 n'ont pas été décrits en détail car ils sont tout à fait classiques et ne font pas partie de l'invention. La figure 5 représente une variante du système adaptée à une machine-outil qui est équipée d'un changeur d'outils à magasin 19. Les outils sont transférés de la périphérie du magasin à un bras intermédiaire 40, puis à un dispositif d'échange 41 qui coopère avec la broche 42. lie fonctionnement d'un tel changeur d'outils peut Autre décomposé en opérations élémentaires par un circuit de commande 5a de fonctions auxiliaires. Ces opérations élémentaires sont exécutées en même temps que les opérations de positionnement d'une table 15a, d'un chariot horizontal 13a et de la tête d'usinage 11a. On réduit ainsi les temps morts entre les opérations d'usinage, ce qui accroît la productivité de la machine. il va de soi que la description précédente n'est nullement limitative et qu'on pourra y apporter diverses modifications ou variantes entrant dans le cadre et dans l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine-outil comportant des dispositifs d'avance pour déplacer un outil dans trois directions perpendiculaires par rapport à une table portant une pièce à usiner, un mécanisme de changement d'outils amenan-t sélectivement divers outils en position d'usinage, un circuit de commande des fonctions auxiliaires de la machine, et un système de commande numérique des dispositifs d'avance et du circuit de commande des fonctions auxiliaires d'après des informations programmées, ladite machineoutil étant caractérisée en ce que le circuit de commande des fonctions auxiliaires comprend un premier circuit relais lançant les fonctions auxiliaires lorsque les mouvements d'avance sont terminés, un second circuit relais lançant les fonctions auxiliaires en même temps que les mouvements d'avance, un circuit discriminateur d'ordres actionnant l'un des circuits relais d'après lesdites informations programmées, et des circuits de commande associés aux deux circuits relais commandant une série de cycles opératoires des fonctions auxiliaires. 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit discriminateur d'ordres comprend des relais excités d'après lesdites informations programmées pour identifier les fonctions auxiliaires, et un relais de verrouillage validant le premier circuit relais lorsque les mouvements d'avance sont terminés. 3. Machine-outil selon la revendication 2, caractérisée en ce que les premier et second circuits relais comportent des relais d'ordre sélectivement commandés par les contacts des relais d'identification et de lancement des fonctions auxiliaires. 4. Machine-outil selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque relais d'ordre du premier circuit relais est en série avec un contact du relais de verrouillage. 5. Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un troisième circuit relais lançant une partie d'une fonction auxiliaire en même temps que les mouvements d'avance et lançant le reste de ladite fonction auxiliaire lorsque les mouvements d'avance sont terminés.