Brevet FR2382311A1 — publié le 19780929

L'invention se rapporte à un dispositif de commande de l'outil d'une machine à reproduire comprenant un palpeur d'exploration d'un gabarit fixe. Ce dispositif convient à toutes les machines-outils répétitrices ou à reproduire. Dans les machines à reproduire connues, un palpeur fixé à un porte-outil explore un gabarit fixe et l'outil d'usinage de la pièce se déplace en fonction de la course du palpeur. Il existe à cette fin des commandes électroniques dans lesquelles le palpeur qui explore le gabarit est mobile dans un plan circulaire et, en fonction de ses déplacements à la surface du gabarit, renvoie des signaux électriques à la commande du porte-outil mobile afin de modifier la position de l'outil par rapport à la pièce en fonction du contour du gabarit exploré par le palpeur. La forme du palpeur doit être exactement conforme à cellé de la surface de travail de l'outil afin que les déplacements de ce dernier correspondent rigoureusement avec ceux du palpeur.Le palpeur étant relié au porte-outil à une distanxe fixe de l'outil, il ne peut être ammené au contact du gabarit de forme que par enclenchement des moteurs de commande du porte-outil pour déclencher le début d'une passe de travail. Le palpeur risque facilement une rupture lorsqu'il est mal posé ou lorsque la mise en marche est trop rapide. Il faut aussi que le gabarit soit protégé contre les copeaux qui volent autour de lui, ce qui souvent gêne à la vue sur l'outil et la pièce et même sur le gabarit et le palpeur. Les commandes électriques connues sont très sensibles à l'exploration , mais elles fonctionnent de façon satisfaisante à condition de prendre suffisamment de précautions pour protéger le gabarit de copie contre l'encrassement, toutefois ces commandes sont très coûteuses. L'invention a par contre pour objet un dispositif de commande de la reproduction de machines-outils, qui peut se monter sur la machine commandée elle-même si la place est disponible ou qui peut se monter aussi indépendamment de la machine en un emplacement protégé, ce dispositif pouvant être facilement protégé contre ltencrassement et le risque de dégats causés par une main d'oeuvre non qualifiée étant réduit à un minimum. Selon une particularité essentielle du dispositif de commande de l'outil d'une machine à reproduire à palpeur explorant un gabarit fixe selon l'invention, le palpeur est appliqué automatiquement contre le gabarit, il est monté indépendamment et à distance du porte-outil et ses mouvements décomposés suivant les axes de coordonnées sont transmis électriquement au porte-outil. Le gabarit et le palpeur d'exploration pouvant être disposés conformément à l'invention de manière à être totalement séparés du porte-outil , il est possible de protéger le dispositif de commande de manière absolue contre les souillures sans gêner à l'observation de l'outil et de la pièce. Le dispositif de commande selon l'invention peut se monter aussi sans problème à posteriori sur les machines existantes, son prix est modique et en particulier il est plus fiable et plus insensible que les commandes électroniques connues. Un gabarit en matière ferro-magnétique et un palpeur fixé à une table composée et comportant un aimant permanent garantissent que ce palpeur demeure toujours appliqué étroitement contre la surface explorée du gabarit et donc que le contour de ce dernier est suivi avec précision. L'aimant permanent en forme de barre ou cylindrique étant rotatif autour de son axe de symétrie longitudinal sur la table composée et comportant de préférence une commande en rotation, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le palpeur roule sur le contour du gabarit en élevant la précision d'exploration, car aucun glissement ne peut apparaître entre le gabarit fixe et le palpeur se déplaçant sur ce dernier. Il faut entendre par aimant que le palpeur comporte toute forme d'aimant qui émet ses lignes magnétiques de champ essentiellement sur l'une des faces extrêmes uniquement et de préférence uniquement à l'extrémité supérieure. Bien que l'invention se mette en oeuvre de préférence avec un aimant permanent, il est aussi éventuellement possible d'utiliser un électro-aimant. Des curvimètres affectés a chaque chariot, par exemple des potentiomètres individuels bobinés en hélice, détectent les mouvements que le palpeur, en se déplaçant sur le gabarit, impose à la table composée qui peut aussi être montée éventuellement en plus sur un chariot mobile perpendiculairement à son plan de déplacements, de manière a permettre l'ex- ploration dans trois dimensions, ces curvimètres transformant ces déplacements en signaux électriques transmis aux moteurs de commande ou servo-moteurs du porte-outil, de manière que ces moteurs réajustent la position des chariots de support de l'outil en fonction des déplacements du palpeur. L'outil prend appui de préférence de son coté sur une table composée similaire et éventuellement sur un troisième chariot autorisant les mouvements suivant une troisième dimension. Des curvimètres, par exemple des potentiomètres bobinés en hélice, sont aussi affectés à ces chariots et sont reliés électriquement d'une part aux curvimètres du support du palpeur et d'autre part aux servo-moteurs correspondants de chaque chariot du porte-outil, de manière qu'ils autorisent la marche du servo-moteur correspondant aussi longtemps que les deux curvimètres, correspondants l'un a l'autre, du support du palpeur et du support de l'outil ne sont pas en équilibre. Dès que les curvimètres ou capteurs de-déplacement tels que potentiomètres bobinés en hélice qui se correspondent et qui sont synchronisés sont rigoureusement en équilibre, le moteur correspondant de commande du chariot du porte-outil est coupé, de sorte que ce chariot est immobilisé par la suite jusqu'a ce que le chariot correspondant du support du palpeur exécute a nouveau un déplacement. En d'autres termes, la disposition selon l'invention permet aux déplacements des chariots du support du palpeur de déclancher immédiatement et sans retard des déplacements correspondants des chariots du porte-outil. Une cremaillère montée sur chaque chariot et un pignon relié au curvimètre tel qu'un potentiomètre bobiné en hélice transmettent mécaniquement a ce dernier les déplacements du chariot correspondant. Le potentiomêtre bobiné en hélice peut être monté de manièr#e à garantir ltengrènement sans jeu du pignon avec la crémaillère. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés a titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue de face schématique avec coupe partielle d'un palpeur qui, destiné à explorer un gabarit fixe, est monté sur une table composée et équipé d'un aimant permanent; la figure 2 est une vue en plan du dispositif de la figure I; et la figure 3 est une élévation du dispositif des figures 1 et 2. Le dispositif représenté constitue un groupe fonctionnel monté à distance du porte-outil sur ou à l'exté- rieur d'une machine-outil et peut par exemple être enveloppé d'un capot transparent et donc protégé contre les souillures. Un gabarit en plaque 3 est fixé de manière interchangeable par des vis 4 sur une console 2 d'un montant 1 du groupe fonctionnel. Le gabarit 3 prend appui contre une butée 5 de manière que sa position soit fixée avec précision. Un galet 7 d'exploration du contour 6 du gabarit 3 est monté de manière interchangeable sur un pivot vertical 8 d'un aimant permanent cylindrique 9, ce type de montage permettant de placer sur le palpeur un galet de conformation correspondant exactement au diamètre de l'aire de travail de chaque outil, par exemple d'une meule. Cet aimant permanent cylindrique 9 est rotatif autour de son axe de symétrie longitudinal sur un chariot 10 d'une table composée 11. Le chariot 10 comporte à la partie supérieure une table 12 supportant une portée verticale 13 sur laquelle sont montés deux roulements a billes 14 et 15. Une vis 17 fixe ces roulements 14 et 15 par l'intermédiaire d'un plateau de poussée 16 sur la portée 13. La portée 13 pénètre dans un trou borgne de l'extrémité inférieure de l'aimant permanent cylindrique 9. Un écrou à chapeau 19 vissé sur l'extrémité inférieure de l'aimant permanent 9 fixe les chemins extérieurs des roulements 14 et 15 dans le trou borgne 18. Une couronne dentée 20 avec laquelle engrène un pignon 21 est fixée sur la surface extérieure de l'aimant permanent 9, au-dessus de l'écrou à chapeau 19. Ce pignon 21 est calé sur l'arbre 22 d'un moteur électrique 23 fixé sur une console 24 fixée de son coté sur la table 12. Le moteur électrique 23 fait tourner l'aimant permanent 9 par l'intermédiaire du pignon 21 et de la couronne dentée 20 a une vitesse telle que le galet 7 roule sur le contour 6 du gabarit 3 a la vitesse voulue d'avance de l'outil non représenté, par exemple d'une meule, en explorant ce gabarit avec précision.Les lignes de champ magnétiques, qui émergent de l'extrémité supérieure 9a de l'aimant permanent 9,traversant le gabarit 3,qui est placé à proximité immédiate au-dessus de cette extrémité de cet aimant et qui est en matériau ferro-magnétique,et retournant dans l'aimant permanent 9 par le galet 7 qui est aussi en matériau ferromagnétique, ce galet 7 est toujours appliqué de manière certaine étroitement contre le contour 6 du gabarit 3 et donc le palpeur se composant de l'aimant permanent 9 et du galet 7 explore ce contour avec précision et sans jeu. L'aimant permanent 9 étant monté sur la table composée 11, il peut exécuter sans entrave les déplacements nécessaires à l'exploration du gabarit 3, l'unique commande étant le moteur électrique 23. Le chariot 10 est translatable longitudinalement sur un banc 27 par l'intermédiaire de paliers a rouleaux 25 et 26. Ce banc est fixé sur un autre chariot 28 qui lui est perpendiculaire et qui est translatable dans le sens de sa longueur sur un autre banc 31 par l'intermédiaire de paliers a rouleaux 29 et 30. Cette table composée Il peut être montée sur un autre chariot non représenté qui est translatable verticalement et qui autorise ainsi des déplacements suivant un troisième axe de coordonnées. Une crémaillère 32 fixée sr un coté du chariot 10 transmet les mouvements longitudinaux de ce dernier à un pignon 33 qui engrène avec elle et qui est fixé sur un potentiomètre 34 bobiné en hélice, c'est-à-dire sur un ozvimetre ou capteur de déplacement électrique monté sur un bras en porteà faux 35 fixé sur le banc 27. Une crémaillère 36 fixée sur un côté du chariot 28 transmet de manière analogue les mouvements longitudinaux de ce dernier à un pignon 37 qui engrène avec elle et qui est relié a un potentiomètre 38 bobiné en hélice, c'est-à-dire à un curvimètre électrique monté sur un bras en porte-à-faux 39 fixé sur le banc 31. Les potentiomètres 34 et 38 sont reliés électriquement au moteur non représenté de commande de chaque chariot d'une deuxième table composée, non représentée, qui supporte l'outil commandé en fonction du contour exploré du gabarit. Les deux chariots de cette seconde table composée sont équipés par ailleurs de manière analogue aux chariots 10 et 27 d'un même potentiomètre bobine en hélice, ces potentiomètres des chariots qui se correspondent du dispositif d'exploration du gabarit et du porte-#outil étant synchronisés et reliés électriquement. Un translation du chariot 10 provoque un réglage du potentiomètre 34 qui lui est affectée et qui donc cesse d'être en équilibre avec le potentiomètre du chariot correspondant du porte-outil. Un signal de commande envoyé simultanément au moteur de ce chariot le met alors en marche et réajuste la position du chariot correspondant du porteoutil en fonction de la translation du chariot 10. Dès que les deux potentiomètres qui se correspondent ont été remis en position de synchronisation, le moteur de commande du chariot est coupé.La commande par l'intermédiaire du chariot 28 est similaire. Un potentiomètre bobiné en hélice peut être affecté a chaque chariot pour chacun des deux sens possibles de déplacement si ce montage peut faciliter la réalisation technique de la commande Les mouvements du palpeur se composant de l'aimant permanent 9 et du galet 7 se transmettent grâce au montage de l'invention sans jeu à la table composée, c'est-à- dire aux deux chariots de support de l'outil commandé et donc l'exploration du gabarit ainsi que la commande de la reproduction s'effectuent avec précision sans qu'aucun dispositif électronique compliqué ne soit nécessaire. Le dispositif de commande pouvant être conformé en groupe fonctionnel pouvant être par exemple enveloppé d'un capot transparent et monté a distance de l'outil, il ne gent pas a l'observation de l'outil et de la pièce et ne peut pas non plus s'encrasser, ce facteur étant très important, car, étant donnée la très grande précision de commande des moteurs qui provoquent les déplacements du porte-outil, il suffit de très petits grains de crasse sur le contour exploré du gabarit pour provoquer des erreurs d'usinage de la pièce. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de l'outil d'une machinere- pétitrioe ou à reproduire qui est équipée d'un palpeur d'exploration d'un gabarit fixe, caractérisé en ce que le palpeur, qui est appliqué automatiquement contrele gabarit (3), est monté indépendamment et a distance du porte-outil et ses déplacements décomposés suivant les axes de coordonnées sont transmis électriquement au porte-outil. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gabarit (3) et le palpeur ainsi que son support (11) forment un groupe fonctionnel logé dans un capot. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le gabarit (3) est en matériau ferro-magnétique et le palpeur, qui est équipé d'un aimantpermanent (9), est fixé sur une table composée (11) de support. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aimant permanent (9) est conformé en barre ou a une forme cylindrique et qu'il est rotatif autour de son axe longitudinal sur ladite table composée (11). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'un galet (7) destiné a palper le gabarit (3) est fixé de manière interchangeable a l'extrémité extérieure de l'aimant permanent (9). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le galet (7) est en matériau ferro-magnétique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 a 6, caractérisé en ce que l'aimant permanent (9) est équipé d'un palier de roulement (13, 14, 15) qui le relie a la table composée (11). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 a 7, caractérisé en ce que l'aimant permanent (9) est équipé d'une commande en rotation (20 a 23). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aimant permanent (9) supporte une couronne dentée (20) avec laquelle engrène un pignon (21) calé sur l'arbre (22) d'un moteur (23). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la table composée (11) qui forme le support du palpeur et qui comprend deux chariots (10 et 28) translatables dans deux plans perpendiculaires est montée sur un autre chariot translatable perpendiculairement à ces plans. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' a chacun desdits chariots (10, 28) correspond un chariot d'une autre table composée formant le porte-outil, ces autres chariots, qui sont équipés de leur propre commande, exécutant des mouvements correspondant a ceux des premiers, les chariots qui se correspondent étant soumis à des commandes qui les réunissent et qui les relient auKmoteurs qui assurent leurs déplacements. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une crémaillère (32, 36) ainsi qu'un élément électrique de commande tel qu'un potentiomètre bobiné en hélice (34, 38) ou un curvimètre électrique monté par l'intermédiaire d'un pignon (33, 37) sont affectés a chaque chariot (10, 28), les potentiomètres étant reliés entre eux et au moteur de commande du chariot correspondant du porte-outil.