Brevet FR2352635A1 — publié le 19771223

La présente invention, due a la collaboration de Monsieur Bernard GROSCLAUDE, concerne l'usinage de pièces et se rapporte plus particulièrement a la technique d'usinage par copiage de pièces dissymétriques telles que des cames ou analogues. L'usinage des cames, par copiage, est souvent réalise sur une machine-outil comportant un berceau oscillant sur lequel sont montés la came gabarit ainsi que la ou les ébauches de cames à réaliser par copiage. Les oscillations du berceau sont transversales par rapport à l'axe de montage et de rotation des ébauches elles sont obtenues par un organe d'actionnement tel qu'un vérin commandé par un palpeur maintenu contre la came gabarit. L'outil de façonnage des cames est généralement constitué par une meule par rapport à laquelle le berceau est monté oscillant. I,es machines-outils de ce type ne permettent pas de réaliser les cames avec la précision désirée du fait des accélérations transversales auxquelles est soumis le berceau oscillant. L'invention vise à remédier à l'inconvénient précité en créant un dispositif de commande pour une machine d'usinage de pièces telles que des cames, qui permette d'obtenir une précision accrue par rapport à celle à laquelle on parvient avec les dispositifs existants. Elle a donc pour objet un dispositif de commande asservie pour une machine d'usinage de pièces dissymétriques en tournage, notamment de cames, ladite machine comportant un berceau porte-pièce oscillant sur lequel sont montées à rotation une came gabarit et au moins une pièce à usiner par copiage, des moyens d'entraînement en rotation de ladite came gabarit, des moyens pour faire osciller ledit berceau en fonction des indications d'un palpeur coopérant avec ladite came gabarit en vue de mettre la pièce à usiner en contact avec une meule montée à rotation sur le bâti de la machine, lesdits moyens pour faire osciller ledit berceau étant commandés par le palpeur par l'intermédiaire d'une première boucle d'asservissement, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une seconde boucle d'asservissement destinée à moduler la vitesse angulaire desdits moyens d'entraînement en rotation en fonction de l'erreur entre la position du palpeur coopérant avec la came gabarit et la position de l'axe portant la pièce gabarit. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. l est une vue partielle en perspective d'une machine pour l'usinage de cames - la Fig. 2 est un schéma synoptique d'un dispositif de commande asservie de la machine de la Fig. 1. La machine représentée à la Fig. 1 comporte un bâti fixe 1 comportant des paliers fixes tels que 2 sur lesquels est monté oscillant un berceau porte-pièce 3. Dans le berceau 3, est monté à rotation un arbre 4 entraîné par un moteur électrique 5 à courant continu, par l'intermédiaire d'une transmission à courroie 6 et d'un double cardan 7, 8. A son extrémité opposée au cardan 8, l'arbre 4 fait saillie hors d'un palier 9 et porte un plateau 10 sur lequel est fixée une came gabarit 11. Au-delà de la came 11, le plateau 10 porte une première pointe 12 définissant une extrémité de l'axe portepièce dont,l'autre extrémité est définie par une contre-pointe 13 portée par un palier 14. Le berceau oscillant 3 est actionné par yp vérin 15 dont la tige 16 est articulée à l'extrémité libre d'une plaque 17 fixée au berceau 3 par son autre extrémité. Le vérin 15 est lui-même monté oscillant sur un support 18. Il porte à son extrémité opposée à la tige 16 une autre tige 19 de support d'un capteur de vitesse 20, fixé à la tige 19, par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 21. En regard de l'emplacement de la came gabarit 11, la machine comporte un palpeur 22 monté sur un support 23 fixé au bâti de la machine. La machine comprend enfin une meule 24 d'usinage des cames 25, montée à rotation sur le bâti de la machine. Dans l'exemple représenté, les cames 25 à usiner sont celles d'un arbre à cames 26 monté entre les pointes 12 et 13. Le dispositif de commande asservie de la machine de la Fig. 1 est représenté à la Fig. 2 sur laquelle les éléments de la machine d'usinage portent les mêmes numéros de référence que les éléments correspondants de la machine de la Fig. 1. Le dispositif de la Fig. 2 comporte une première boucle d'asservissement de la position transversale du berceau oscillant 3 aux indications du palpeur 22. Cette première boucle comporte un comparateur 30 dont un signal d'entrée est constitué par une indication de la position de la came gabarit 11 et dont un autre signal d'entrée correspond à la position de la tige 16 du vérin 15. La sortie du comparateur 30 est connectée à l'entrée d'ur. amplificateur 31 dont la sortie est connectée à une valve 32 à commande asservie d'admission de fluide dans le vérin 15, par l'intermédiaire d'un comparateur 33 dont une entrée est connectée au capteur de vitesse 20. Le dispositif suivant l'invention comporte une seconde boucle d'asservissement de la vitesse de rotation du moteur 5 à l'erreur due au décalage entre la position de la came gabarit et la position du berceau 3 détectée par le palpeur 22. Cette seconde boucle comprend un amplificateur 35 dont l'entrée est connectée à la sortie du comparateur 30 et dont la sortie est reliée à l'entrée d'un circuit 36 générateur de tension en fonction de l'erreur e apparaissant à la sortie du ctsparateur 30. La sortie du circuit 36 est connectée à une entrée d'un comparateur 37 dont l'autre entrée est connectée à un générateur de tension de référence 38 et dont la sortie est connectée à une entrée d'un comparateur 39, l'autre entrée de celui-ci étant reliée à un générateur tachymétrique 40 couplé à l'arbre du moteur 5. Enfin, la sortie du comparateur 39 est connectée au moteur 5, par l'intermédiaure d'un amplificateur 41. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant. La première boucle évoquée plus haut et comportant le palpeur 22, l'amplificateur 31 et la valve à commande asservie 32, recopie la position W de l'axe A portant la pièce gabarit 11 et la pièce à reproduire 25, en fonction de la position 'du palpeur 22 testant la pièce gabarit, et provoque des déplacements angulaires du berceau 3 (Fig. 1), la meule 24 assurant la rectification de la pièce 25. Le moteur 5 entraîne l'axe A matérialisé sur la Fig. 1 par l'arbre 4, à la vitesse angulaire w, permettant ainsi l'usinage entier de la pièce. L'erreur d'usinage est égale à W L'erreur statique est annulée par la présence du vérin 15 qui assure la fonction d'intégrateur. En revanche, l'erreur dynamique, inversement proportionnelle à la bande passante de la boucle de position, est fonction des sollicitations transversales du berceau 3 et, par conséquent de la vitesse de rotation w du moteur 5. La seconde boucle d'asservissement du dispositif de la Fig. 2 a pour fonction de moduler la vitesse w du moteur 5 en fonction de l'erreur E. Le moteur 5 tourne normalement à sa vitesse nominale X déterminée par le générateur 38 de tension de référence. Lorsque l'erreur E dépasse un seuil prédéterminé, la vitesse U du moteur decroit et plus E croît, plus la vitesse w décrbit. L'erreur E apparait à la sortie du comparateur 30. Elle est appliquée à l'amplificateur 35 et transformée par cet amplificateur en sa valeur absolue Le signal | # | est transformé en une tension U par le circuit 36. Cette tension est comparée par le comparateur 37 à la tension engendrée par le générateur 38 de tension de référence et qui correspond à la vitesse nominale du moteur 5. Le résultat de cette comparaison est à son tour appliqué au comparateur 39 qui reçoit par ailleurs un signal fonction de la vitesse du moteur 5 et provenant du tachymètre 40 Le signal de sortie du comparateur 39 est amplifié par l',amplificateur 41 et appliqué au moteur 5. La modulation de la vitesse du moteur 5 ainsi réalisée permet de diminuer les accélérations transversales du berceau 3 et par conséquent les contraintes appliquées au système. Avantageusement, la reproduction est faite à l'échelle 1. A cet effet, le rayon de courbure de l'embout du palpeur 22 est choisi égal à celui de la meule 24. Lors de la réduction du rayon de la meule par usure, il suffit de changer l'embout du palpeur et de disposer pour ce faire d'un jeu d'embouts ayant des rayons de courbures étagés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande asservie pour une machine d'usinage de pièces dissymétriques en tournage, notamment de cames, ladite machine comportant un berceau porte-pièce sur lequel sont montées à rotation une came gabarit et au moins une pièce à usiner par copiage, des moyens d'entraînement en rotation de ladite came gabarit, des moyens pour faire osciller ledit berceau en fonction des indications d'un palpeur en vue de mettre la pièce à usiner en contact avec une meule montée à rotation sur le bâti de la machine, lesdits moyens pour faire osciller ledit berceau étant commandés par le palpeur par 1 'in- termédiaire d'une première boucle d'asservissement, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une seconde boucle d'asservissement destinée à moduler la vitesse angulaire desdits moyens d'entraînement en rotation en fonction de l'erreur (c) entre la position (W')du palpeur (22) coopérant avec la came gabarit et la position (Y) de l'axe (A) portant la pièce gabarit (11). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement en rotation comportant un moteur électrique (5), ladite seconde boucle d'asservissement comprend un comparateur (30) de détermination de ladite erreur (C), un générateur de tension (36 > fonction de ladite erreur, un premier comparateur (37) de ladite tension d'erreur, avec une tension délivrée par une source de tension de référence (38) représentant la vitesse nominale du moteur (5) et un second comparateur (39) à une entrée duquel est connectée la sortie du premier comparateur et à une autre entrée duquel est connecté un générateur tachymétrîque associé audit moteur (5).