Brevet FR2179870A1 — publié le 19731123

L'invention concerne des pantographes tridimensionnels et elle a pour but de réaliser un système d'automation du pantographe classique pour assurer le fonctionnement de celui-ci sans la présence constante et l'intervention permanente de l'opérateur. Les pantographes tridimensionnels de type classique présentent - sur le socle équipé de tables ou plates-formes pour la pièce à usiner et pour le modèle - un ensemble oscillant autour d'un axe horizontal. sur lequel est articulé le quadrilatère du pantographe portant le palpeur et l'outil, les articulations de ce quadrilatère étant perpendiculaires à un plan passant par l'axe horizontal mentionné ci-dessus. Ordinairement, l'opérateur manoeuvre le pantographe en provoquant, soit l'oscillation de l'ensemble autour de l'axe horizontal. soit l'orientation du pantographe autour de l'axe perpendiculaire à l'axe d'oscillation de l'ensemble (et approximativement vertical), soit encore la déformation du pantographe. En vue d'automatiser la manoeuvre du pantographe de type traditionnel ainsi défini, il est prévu, selon l'invention, d'équiper la machine de moyens pour provoquer une oscillation cyclique et automatique du pantographe entre deux positions angulaires extrêmes dont l'amplitude est réglable en fonction des caractéristiques du détail à usiner ; de moyens pour provoquer pas à pas des déformations successives du pantographe à la fin de chacune des courses d'oscillation cyclique de celui-ci, c'està-dire au moment de chaque inversion du mouvement d'oscillation du pantographe ; et de moyens pour provoquer des déplacements angulaires de l'ensemble articulé sur le socle autour d'un axe horizontal, en fonction de l'inclinaison ascendante ou descendante du profil parcouru instantanément par le palpeur pendant les courses d'oscillation angulaire du pantographe. Tous ces moyens de commande peuvent avantageusement être hydrauliques. Plus précisément. on articule, sur l'ensemble oscillant autour de l'axe horizontal, un premier système à cylindre-piston dont la partie mobile est en prise articulée avec l'une des deux barres du parallélogramme qui sont articulées coaxialement sur ledit ensemble ; ce premier système à cylindre-piston eet monté de manière articulée pour pouvoir suivre les déplacements curvilignes de l'articulation que porte ladite barre du parallélogramme ; et ce premier système hydraulique est susceptible d'être commandé en vue d'un mouvement alternatif de son piston entre des commutateurs de fin de course qui sont fixes ou qui sont même variables lors de l'usinage de pièces différentes. Les moyens qui provoquent les déformations successives du pantographe. c'est-à-dire du parallélogramme articulé, peuvent être constitués eux aussi par un deuxième système à cylindrepiston qui s'étend parallèlement à l'alignement entre le palpeur, l'outil et l'articulation de ce parallélogramme sur l'ensemble oscillant autour de l'axe horizontal ; ce deuxième système à cylindre-piston peut être du type commandé par pas successifs. de manière à produire une déformation élémentaire (dans un sens ou dans l'autre) du parallélogramme articulé à chaque inversion du mouvement d'oscillation de celui-ci, pour obtenir des avances progressives des trajectoires en arc de cercle du palpeur et, respectivement, de l'outil. Des commutateurs de fin de course appropriés (par exemple à rapprochement, de type magnétique ou autre) peuvent être prévus pour délimiter en direction radiale la zone qui peut être couverte de manière automatique et qui est délimitée, d'autre part, par l'amplitude des excursions angulaires du parallélogramme articulé. Les moyens pour faire osciller l'ensemble de pantographe autour de l'axe horizontal de l'articulation sur le socle peuvent être constitués eux aussi par un troisième système à cylindrepiston hydraulique, lequel est commandé - pour les pas dans un sens ou dans l'autre - en fonction de l'inclinaison du palpeur en conséquence des pentes du modèle autour de la zone parcourue instantanément par ce palpeur ; en cas d'inclinaisons du palpeur qui dépassent une certaine limites outre la commande appropriée de soulèvement ou d'abaissement du troisième système à cylindrepiston, il peut aussi se produire une commande du premier système à cylindre-piston en vue de son arrêt jusqu'à ce que cesse la cause à l'origine de cet excès d'inclinaison, correspondant par exemple à la présence d'un bord raide sur le modèle.En tout-cas - c'est-à-dire avec ou sans arrêt de l'excursion angulaire du parallélogramme articulé - il se produit un soulèvement de l'ensemble correspondant à un accroissement des pressions latérales de réaction de la surface du modèle sur le palpeur. L'abaissement résulte d'un effet antagoniste qui est obtenu sous l'action d'un ressort qui renforce l'action de la pensanteur. L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit et des dessins ciannexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à un exemple de réalisation pratique de l'invention qui n'est donné qu'à titre d'indication. La fig. 1 de ces dessins est une vue latérale, d'après la ligne I-I de la fig. 2, illustrant une partie du pantographe avec les groupes d'automation de celui-ci. La fig. 2 est une vue en plan et en coupe partielle. selon la ligne Il-Il de la fig. 1. La fig. 3 est une vue locale selon la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4. enfin, représente un champ de travail qui peut être contrôlé par le système d'automation selon l'invention. Pour se référer aux dessins ci-annexés. on a désigné par 1 le socle de l'appareil à pantographe représenté, sur la partie supérieure 1A duquel est articulé, selon un axe horizontal concrétisé par un arbre 3. un ensemble 5 qui peut donc osciller autour de cet axe horizontal. Sur l'ensemble 5, le parallélogramme déformable est articulé autour d'un axe A-A perpendiculaire à l'axe horizontal de l'arbre 3 ; cet axe A-A effectue des déplacements limités par rapport à la verticale en s'inclinant dans les deux sens. Le parallélogramme articulé est constitué par des barres 7, 9, 13 et 15 qui sont plus nettement visibles sur la fig. 2; la barre 13 présente un prolongement 13A, tandis que les barres 7 et 15 sont celles qui sont adjacentes à l'articulation autour de l'axe A-A.Par 17 est désigné le mandrin portant le palpeur 19 qui, d'après le dessin, se trouve sur le proiongement 13A de la barre 13, tandis que 21 désigne l'outil d'usinage qui, d'après le dessin, est monté sur la barre 9. Des moyens d'actionnement appropriés servent à entraîner en rotation l'outil qui est disposé de manière à se trouver sur la ligne joignant l'axe A#A et l'axe du palpeur 19. D'après l'invention, sur l'ensemble 5 oscillant autour de l'axe horizontal de l'arbre 3. ensemble qui comprend aussi le parallélogramme articulé, est monté un premier système à cylindrepiston 23, 25 qui est articulé autour de l'axe 27 sur l'ensemble 5 (voir également la fig. 3). La tige 25 est articulée en 31 par son extrémité sur la barre 15 du parallélogramme articulé. L'extension et la rétraction du système à cylindre-piston 23, 25 assurent - dans toute position angulaire de l'ensemble 5 la manoeuvre d'oscillation du parallélogramme articulé autour de l'axe A-A. Le système 23, 25 représente le premier système à cylindre-piston défini ci-dessus et il sert à imprimer des mouvements angulaires alternatifs au parallélogramme articulé autour de l'axe A-A, de sorte que la pointe 19 et, respectivement. la pointe 21 effectuent des excursions angulaires le long d'arcs de cercle concentriques au point A-A de la fig. 4, entre un arc de cercle maximal C et un arc de cercle minimal CO.Des commuta m o teurs de fin de course appropriés servent à commander l1inver- sion du mouvement produit par le système 63. Z5 selon un profil voulu du champ de travail, comme par exemple celui qui est représenté sur la fig. 4. En outre. le système 23, 25 peut être commandé dans le sens de son arrêt temporaire à partir du palpeur inclinable. Sur l'ensemble 5 est également monté#un deuxième système à cylindre-piston constitué par un cylindre- 33 et par un piston dont la tige est en prise en 35 avec le groupe 17, 19. Le système 33, 35 est monté par un pivot 37 autour de l'axe A-A sur lten- semble 5. de sorte qu'il puisse suivre les excursions du parallélogramme articulé et qu'il puisse provoquer les déformations de celui-ci. Le système à cylindre-piston 33 est commandé par pas élémentaires (dans un sens ou dans l'autre) même très petits; ces pas sont provoqués à chaque inversion du mouvement d'oscillation du parallélogramme articulé sous l'effet du système à cylindre-piston 23, 25.Il en resulte qu'à chaque inversion du mouvement du parallélogramme articulé autour de l'axe A-A, les outils 19 et, par suite, 21 se déplacent pour parcourir chacun un arc de cercle très voisin de celui qui a été parcouru lors de l'oscillation précédente. Le tout pour couvrir successivement toute la surface du champ de travail tel que représenté sur la fig. 4, toujours par des trajectoires en arc de cercle concentriques et rapprochées. L'extrémité du cylindre 33 la plus éloignée de l'appendice 13A du parallélogramme articulé peut coopérer avec des commutateurs de fin de course 39, 41 montés sur une laque 43 solidaire de l'ensemble 5 ; ces commutateurs de fin de course servent à la commande des pas élémentaires du système a cylindre-piston 13 et ils peuvent aussi servir à le commande de l'inversion du mouvement du système à cylindre-pi#ton L3-#5. Parallèlement au cylindre 33 peut être également prévue une barre 45 qui peut por ter des commutateurs de fin de course 47, 49 pour fixer le rayon maximal C et le rayon minimal C pour le début et pour la fin m o des pas élémentaires ; ces commutateurs de fin de course peuvent être du type à rapprochement, par exemple des commutateurs magnétiques. Sur le socle 1 est monté, par l'intermédiaire d'une équerre de support 51, un troisième système à cylindre-piston comportant un cylindre 53 articulé en 55 parallèlement à l'axe horizontal 3. et un piston dont la tige 57 est articulée en 59 sur une équerre 61 solidaire de l'ensemble 5. Ce système à cylindrepiston 53. 57 est destiné à provoquer, avec l'inclinaison de l'ensemble 5, le soulèvement et l'abaissement des outils 19 et 21. Le palpeur 19 est de type connu en soi, susceptible de déplacements latéraux par inclinaison et de déplacements verticaux. auxquels correspondent les commandes de pilotage des servocommandes hydrauliques. En particulier, par rapport à une situation de régime du palpeur, une augmentation de la poussée latérale (correspondant à une montée du palpeur) provoque la commande du système 53 pour obtenir précisément la montée du palpeur ; inversement, l'absence de poussée latérale (correspondant à une descente du palpeur) provoque la commande du système 53 pour obtenir une descente du palpeur. Lorsque la pousséelaté rale dépasse des limites d'étalonnage prédéterminées, le système de commande piloté par le palpeur agit également sur le système à cylindre-piston 23. 25, provoquant l'arrêt de celuici jusqu'au retour aux conditions de poussée comprises entre les limites d'étalonnage.On est ainsi assuré que le palpeur suivra un bord en relief ou en retrait (lequel correspond respectivement à l'au#mentation et à la réduction de la poussée audelà des limites d'étalonnage) et, par suite. que l'outil effectuera l'usinage correspondant. Tous les systèmes et les commandes hydrauliques qui ont été définis ci-dessus et dont les fonctions ont été indiquées sont connus en soi et déjà utilisés pour résoudre des problèmes différents de ceux qui sont envisagés selon la présente invention. Les avantages essentiels de la forme de réalisation représentée consistent principalement en ce que la position du plan porte-modèle reste inchangée sans que rien ne soit monté sur lui et sans aucune modification du champ de travail propre du parallélogramme. En dehors du dispositif décrit pour rendre automatique le parallélogramme. rien n'est modifié des caractéristiques et des performances propres de la machine tant en ce qui concerne ses capacités de travail que la précision de reproduction. En particulier, on dispose de la possibilité de réduire l'échelle, alors qu'ordinairement, avec les appareils automatisés connus, on ne peut reproduire qu'à l'échelle 1 : 1. Un autre avantage de la présente forme de réalisation consiste en ce que, dans les cas où il n'est pas nécessaire de travailler en mode automatique et où il est au contraire requis ou souhaitable de travailler manuellement, le système décrit adjoint au parallélogramme peut être facilement enlevé ou neu oralisé. ce qui permet au parallélogramme de travailler comme d'habitude en mode manuel. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède. l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse. au contraire. toutes les variantes. t~n Vz ICATIONS I. archine ; pantographe tridimensionnel comportant - sur le socle qui uip des lates-formes pour la niche d usiner et pour le modèle - un ensemble oscillant autour d'un axe horizontal, sur lequel est articulé le quadrilatère de pantographe portant le palpeur et l'outil, les articulations de ce pantographe étant perpendiculaires u un plan passant par ledit axe horizontal, ca ractérisée en ce qu'elle comprend : des moyens pour provoquer une oscillation cyclique et automatique du pantographe entre deux positions angulaires extrêmes réglables; des moyens pour provoquer pas à pas des déformations successives du pantographe à la fin de chacune des courses d'oscillation cyclique de celui ci. c'est-à-dire au moment de chaque inversion du mouvement d'oscillation du pantographe ; et des moyens pour provoquer des déplacements angulaires de l'ensemble articulé sur le socle autour d'un axe horizontal, en fonction de l'inclinaison ascendante ou descendante du profil parcouru instantanément par le palpeur pendant les courses d'oscillation angulaire du pantographe. 2. Machine ; pantographe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commande sont des systèmes hydrauliques à cylindre-piston. 3. archine à pantographe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens qui impriment une oscillation cyclique comprennent un premier système à cylindre-piston qui est articulé sur l'ensemble oscillant autour de l'axe horizontal et dont la partie mobile est en prise articulée avec l'une des deux barres du parallélogramme qui sont articulées coaxialement sur ledit ensemble ; ce premier système à cylindre-p-iston étant monté de manière articulée pour pouvoir suivre les déplacements curvilignes de l'articulation que porte ladite barre du parallélogramme ; et ce premier système hydraulique étant commandé en vue d'un mouvement Alternatif de son piston entre des commutateurs de fin de course - fixes ou même variables - pendant chaque course de travail. 4. tachine à pantographe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens qui provoquent les déforma- tions successives du pantographe. c'est-à-dire du parallélogramme articulé, sont constitués par un deuxième système à cylindrepiston qui s'étend parallèlement a l'alignement entre le palpeur. l'outil et l'articulation du parallélogramme sur l'ensem- ble oscillant autour de l'axe horizontal ; ce deuxième système à cylindre-piston pouvant être du type commandé par pas succes sirs. de manière à produire une déformation élémentaire (dans un sens ou dans l'autre) du parallélogramme articulé à chaque inversion du mouvement d'oscillation de celui-ci, pour obtenir des avances progressives des trajectoires en arc de cercle du palpeur et, respectivementi de l'outil ; des commutateurs de fin de course pouvant être prévus pour délimiter en direction radiale la zone qui peut être couverte en mode automatique. 5. Machine à pantographe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens destinés à faire osciller l'ensemble de pantographe autour de l'axe horizontal de son articulation sur le socle pour soulever et abaisser les outils comprennent un troisième système hydraulique àcylindre-piston, lequel est commandé - en vue des pas dans un sens ou dans l'autre - en fonction de l'inclinaison du palpeur résultant des inclinaisons du modèle autour de la zone parcourue instantanément par le palpeur ; un soulèvement ou un abaissement de l'ensemble correspondant respectivement à une augmentation et à une diminution des pressions latérales de réaction de la surface du modèle sur le palpeur. 6. Machine à pantographe selon la revendication 5, caractéris-ée en ce qu'en cas d'inclinaisons du palpeur dépassant une certaine limite, outre la commande appropriée de soulèvement et d'abaissement du troisième système à cylindre-piston, le premier système à cylindre-piston est également commandé dans le sens de son arrêt jusqu'à ce que cesse la cause qui est à l'origine de cet excès d'inclinaison. correspondant par exemple à la présence d'un bord raide du modèle,