Brevet FR2460181A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne un dispositif de détec- tion de contact servant a détecter le contact d'un outil avec une pièce lorsque l'un deux se déplace par rapport A l'autre. Un dispositif de détection de contact de la technique antérieure est constitué d'une bobine montée à l'extrémité d'une poupée porte-broche et connectée a une source de courant alterna- tif. Lorsque l'outil arrive en contact avec la pièce, le signal produit par la bobine varie, de sorte qu'un circuit en boucle formé de la broche, de l'outil, de la pièce et du bftti se ferme. Ainsi, il est fait usage de la variation du signal de sortie pour détecter l'entrée en contact de l'outil avec la pièce. Dans une machine-outil classique comportant un tel dis- positif, le signal de détection de contact émis par le dispositif détecteur sert à modifier la vitesse d'avance de la machine-outil, d'une vitesse dite rapide a une vitesse dite d'usinage, et à mesurer la distance entre une position de référence et la pièce. Toutefois lorsque le dispositif de détection de contact commet une défaillance et n'indique pas l'entrée en contact, par exemple en raison dtune panne du dispositif détecteur au d'une rupture du fil de la bobine, ceci peut entraîner des détériorations non seulement à la pièce mais aussi a l'outil, puisqu'alors la vitesse d'avance de la machine-outil n'est pas ramenée A la vitesse d'usinage de sorte que l'outil ne s'arrOte pas après être entré en contact avec la pièce. Un objet de l'invention est de proposer un dispositif de détection de contact nouveau et perfectionné permettant d'éviter d'endommager l'outil ou la pièce même en cas de panne du dispositif détecteur. Selon un autre objet de l'invention, il est proposé un dispositif détecteur du type indiqué ci-dessus qui est mis à contri- bution à chaque opération de changement d'outil et dont les défail- lances, pendant l'opération de changement d'outil, peuvent etre détectées. En bref, il est proposé selon l'invention un dispositif de détection de contact pour machine-outil comportant un bIti, un montant, un plateau porte-pièce monté sur le b8ti afin de porter une pièce à usiner, une poupée porte-broche montée coulissante sur le mont- tant, une broche montée rotative sur la poupée porte-broche, un 2 46 0 1 81 magasin de réserve d'outils contenant plusieurs outils, un moyen de changement d'outil qui effectue l'échange d'outils entre la broche et le magasin, un moyen de commande numérique produisant un déplacement relatif entre le plateau porte-piâce et la broche porte- outil et qui crée un signal de fonctionnement auxiliaire, et un moyen de commande de changement d'outil qui amène le moyen de chan- gement d'outil à effectuer une opération de changement d'outil en réponse audit signal de fonctionnement auxiliaire et qui applique un signal de fin de changement d'outil au moyen de commande numérique à la fin de l'opération de changement d'outil, ainsi que cela sera expliqué ci-après. Une bobine est montée sur la poupée porte-broche et est connectée à une source de courant alternatif qui produit un courant induit dans un premier circuit secondaire en boucle compor- tant la pièce, le plateau porte-pièce, le b2ti de la machine-outil, le montant, la poupée porte-broche, la broche porte-outil et l'outil placé dans la broche lorsque la pièce et l'outil platé dans la broche sont amenés en contact mutuel, et dans un deuxième circuit secondaire en boucle comportant le moyen de changement d'outil, l'outil placé dans la broche, la broche porte-outil et la poupée porte-broche lorsqu'une opération de changement d'outil est effectuée par le moyen de changement d'outil. Un moyen est connecté entre la source de courant alternatif et la bobine afin de détecter une variation du signal électrique produitepar l'entrée en contact de la pièce et de l'outil placé dans la broche et par l'entrée en contact du moyen de changement d'outil et de l'outil placé dans la broche et produit alors un signal de détection de contact. Il est également prévu un moyen servant a détecter qu'un signal de détection de contact n'a pas été produit alors qu'une opération de changement d'outil a été effectuée. La description suivante, conçue a titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une structure simplifiée d'une machine- outil dotée d'un dispositif de détection de contact selon l'invention; 2 460 181 la figure 2 est une vue fragmentaire agrandie montrant l'entrée en contact d'un outil placé dans la broche avec la pince d'un bras de changement d'outil; et la figure 3 montre un circuit électrique servant a détecter un fonctionnement anormal dans le dispositif de détection de contact pendant une opération de changement d'outil. On note que,d'une figurea l'autre, les parties identiques ou analogues sont désignées par de m8mesnumérosde référence. Comme on peut le voir sur la figure 1, la machine-outil comprend un b8ti 11 sur lequel une table 10 est guidée en coulisse- ment suivant la direction Z. Une pièce W est montée sur un plateau rotatif 13 porté en rotation de façon repérable par un plateau porte- pièce 14, qui est guidé sur la table 10 de manière qu'il puisse effectuer des mouvements de coulissement suivant la direction X per- pendiculaire au plan de la feuille portant la figure 1. Une poupée porte-broche 16 est guidée sur un montant 17 de la machineoutil de façon qu'elle puisse effectuer un déplacement coulissant suivant la direction Y. Une broche porte-outil 19 est montée rotative dans la poupée porte-broche 16 et porte elle-même un outil T destiné i réaliser une opération d'usinage. Des servo- moteurs 12 et 18 sont respectivement montés à l'extrémité postérieure du bâti 11 et sur le dessus du montant 17 et servent à déplacer l'un par rapport à l'autre la table 10 et la poupée 16, tandis qu'un servo- moteur 15 sert à déplacer le plateau porte-pièce 14. Sur le dessus du montant 17, est monté de façon rotative et repérable un magasin 20 de réserve d'outils, dans lequel sont conservés plusieurs outils de coupe et un outil de détection de con- tact suivant des intervalles équiangulaires. Les outils de coupe et l'outil de détection de contact sont respectivement insérés de façon amovible dans plusieurs douilles de support, qui sont montées pivo- tantes sur le magasin 20 de réserve d'outils. Chacune des douilles qui contiennent des outils déterminés et l'outil de détection de contact peut etre repérée par rotation du magasin 20 de réserve d'outils jusqu'à une position PO de changement d'outil et, en cette position, peut pivoter vers le bas jusqu'i la position angulaire horizontale dans laquelle elle est placée parallèlement à la broche porte-outil 19, ainsi que l'on peut le voir sur la figure 2. 2 246 0181 Le montant 17 porte également, à sa partie antérieure, un dispositif automatique de changement d'outil, portant un arbre 28 de façon qu'il puisse tourner et coulisser axialement. L'arbre 28 porte à l'une de ses extrémités un bras 21 de changement d'outil sur lequel sont montées pivotantes deux pinces 22 respectivement disposées & ses extrémités opposées et servant à saisir des outils. Comme cela est bien connu dans la technique, le bras 21 de change- ment d'outil a pour fonction de faire l'échange entre les outils se trouvant respectivement dans la douille qui a été amenée à la position PO de changement d'outil du magasin 20 de réserve d'outils et dans la broche 19 se trouvant à sa position supérieure prédéterminée. Une bobine annulaire 25 qui est montée sur l'extrémité antérieure de la poupée 16 est connectée à une source de courant alternatif PS afin de créer un flux magnétique autour de la poupée 19. Par conséquent, lorsque l'outil T se trouvant dans la broche 19 arrive en contact avec la pièce W, un circuit secondaire 26 en boucle se ferme via la pièce W> le plateau rotatif 13, le plateau porte-pièce 14, la table 10, le b8ti 11, le montant 17, la poupée 16 et la broche 19, si bien qu'un courant y est induit et modifie le signal de sortie existant aux bornes d'un registre RS qui est con- necté en série avec la source de courant alternatif PS et la bobine 25. Lorsque l'outil T se trouvant dans la broche 19 est saisi par la pince 22 du bras 21 de changement d'outil au cours d'une opération de changement automatique d'outil, un circuit secondaire 29 en boucle se ferme également par l'intermédiaire de l'outil T, de la pince 22, du bras 21, de l'arbre 28, du montant 17, de la poupée 16 et de la broche 19, ainsi que cela est présenté sur la figure 2, si bien qu'un courant y est induit et modifie le signal de sortie exis- tant aux bornes du registre RS. Un balai conducteur 30 est disposé à l'extrémité postérieure de la poupée 16 afin de rester en contact électrique avec la broche 19. Ainsi, le balai conducteur 30 sert àdécoupler la résistance électrique des paliers portant la broche 19 afin de diminuer et de stabiliser la résistance des circuits secon- daires 26 et 29 en boucle indépendamment de la rotation de la broche 19. 246 0 181 Un circuit 31 de détection de contact est connectd au registre RS et sert a délivrer un signal TDS de détection de contact lorsque l'outil entre en contact avec la pièce W ou avec la pince 22. Sur la figure 3, est représenté un dispositif 40 de commande numérique de facture classique, qui délivre des impulsions d'avance destinées a commander le déplacement relatif de l'outil T par rapport A la pièce W et dmet des signaux de fonctionnement auxiliaires, par exemple un signal de code M du type M06, en vue d'une opération de changement automatique d'outil. Les servomoteurs 12, 15 et 18 sont connectds au dispositif 40 de commande numérique via un organe de commande 41 et répondent aux impulsions d'avance déli- vrées par le dispositif 40 de commande numérique en ajustant res- pectivement les déplacements de la table 10, du plateau 14 et de la poupée 16. Un décodeur 42 est connecte au dispositif 40 de commande numérique et applique un signal TCC d'instruction de changement d'outil A un circuit 43 de commande de changement d'outil lorsqu'il resçoit le signal M06 du dispositif de commande numérique 40. A la réception du signal TCC, le circuit 43 de commande de changement d'outil agit sur le bras 21 de changement d'outil afin de réaliser une opération de changement d'outil. A la fin de l'opération de changement automatique d'outil, le circuit 43 de commande de change- ment d'outil ddlivre un signal MFIN & destination du dispositif 40 de commande numérique de façon que celui-ci puisse passer & une opa- ration prédéterminée suivante. Un circuit de protection 44 comprend un circuit mono- stable OST, une bascule FF a deux entrées S et R et deux sorties Q et Q, deux portes ET AGl et AG2, un inverseur INV et un circuit retardateur DL. Le circuit monostable OST est connecte entre le décodeur 42 et une borne d'entrée de repositionnement R de la bas- cule FF et a pour fonction de produire un signal de repositionnnement pendant un intervalle constant lorsqu'il reçoit le signal TCC d'ins- truction de changement d'outil du décodeur 42 afin de repositionner la bascule FF. Une fois repositionnée, celle-ci délivre un signal de repositionnement RSS par sa borne Q de sortie de repositionnement. La bascule FF est connectie par sa borne d'entrée de positionnement S au circuit 31 de détection de contact de façon a Otre positionnée 2 46 0 18 1 lorsqu'elle reçoit de celui-ci le signal TDS de détection de contact. La porte ET AG. est connectée en entrée à la borne de sortie de repositionnement Q de la bascule FF et délivre un signal de défail- lance ABS dans le seul cas o elle reçoit tous les signaux RSS, TCC et MFIN. Lorsqu'un signal de défaillance ABS est délivré, une lampe d'avertissement s'allume pour informer l'opérateur de l'existence d'une défaillance. La porte ET AG2 est connectée en entrée a la sortie de la porte ET AGI, via l'inverseur INV, et au circuit 43 de commande de changement d'outil via le circuit retardateur DL afin d'empecher que le signal MFIN ne soit appliqué au dispositif 40 de commande numérique lorsqu'un signal de défaillance ABS a été produit. Par conséquent, lorsque le signal de détection de con- tact n'est pas délivré par le circuit 31 de détection de contact pendant une opération de changement automatique d'outil, la bas- cule FF reste repositionnée même si l'opération de changement auto- matique d'outil a été entièrement effectué. Ainsi, le signal de défaillance ABS est délivré après que le signal MFIN a été produit par le circuit 43 de commande de changement d'outil et la défaillance est signalée à l'opérateur par la lampe d'avertissement. La porte ET AG2 est fermée par la délivrance du signal de défaillance ABS de sorte que le signal MFIN ne peut être appliqué au dispositif de commande numérique 40. Donc, si le circuit 31 de détection de contact n'est pas en mesure de délivrer le signal TDS de détection de contact pour une raison quelconque, le dispositif de commande numérique 40 est alors emptché d'effectuer d'autres opérations, ce qui évite d'endom- mager l'outil ou la pièce. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imagi- ner, a partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. 2 4 6 0 18 1 - R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif de détection de contact pour machine-outil comportant un bâti (11), un montant (17), un plateau porte-pièce (14) monté sur le btti et destiné à porter une pièce (W) à usiner, une poupée porte-broche (16) montée coulissante sur le montant, une broche porte-outil (19) montée rotative dans la poupée, un magasin (20) de réserve d'outils qui contient plusieurs outils, un moyen de changement d'outil qui effectue l'échange d'un outil (T) se trouvant dans la broche porte-outil avec un outil se trouvant dans le magasin, un moyen de commande numérique (40) qui réalise un déplacement relatif entre le plateau porte-pièce et la broche porteoutil et qui produit un signal de fonctionnement auxiliaire, et un moyen de commande de chan- gement d'outil qui amène le moyen de changement d'outil à effectuer une opération de changement d'outil en réponse au signal de fonction- nement auxiliaire et qui applique un signal de fin de changement d'ou- til au moyen de commande numérique à la fin de l'opération de change- ment d'outil, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une source de courant alternatif (PS); une bobine (25) montée sur la poupée porte-broche et connectée à la source de courant alternatif afin de produire un courant induit dans un premier circuit secondaire en boucle comportant la pièce, le plateau porte-pièce, le bâti, le montant, la poupée porte-broche, la broche porte-outil et l'outil placé dans la broche lorsque la pièce et l'outil placé dans la broche sont amenés en contact mutuel, et, dans un deuxième circuit secondaire en boucle comportant le moyen de changement d'outil, l'outil placé dans la broche, la broche et la poupée porte-broche lorsqu'une opération de changement d'outil est effectuée par le moyen de changement d'outil un moyen (31) connecté entre la source de courant alternatif et la bobine et servant à détecter une variation du signal électrique produite par l'entrée en contact de la pièce et de l'outil placé dans la broche et par l'entrée en contact du moyen de changement d'outil et de l'outil placé dans la broche afin de délivrer un signal de détec- tion de contact; et 2460 18 1 un moyen (44) qui détecte qu'un signal de détection de contact n'a pas été produit alors qu'une opération de changement d'outil a été effectuée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen qui détecte la non-production d'un signal de détection de contact comprend une bascule (FF) connectée de façon b recevoir le signal de détection de contact afin d'Itre positionnée par ce signal, ainsi que le signal de fonctionnement auxiliaire afin d'*tre repositionnée par ce signal; une première porte (AGl) connectée a la bascule, au moyen de commande numérique et au moyen de commande de changement d'outil afin de pro- duire un signal de défaillance lorsque la bascule reste repositionnée alors que le signal de fonctionnement auxiliaire et le signal de fin de changement d'outil ont été produits; et une deuxième porte (AG2) qui répond au signal de défaillance en empf- chant l'application du signal de fin de changement d'outil au moyen de commande numérique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit monostable (OST) connecté entre le moyen de commande numérique et la borne d'entrée de repositionnement de la bascule. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième porte est connectée à la première porte par l'inter- médiaire d'un inverseur (INV) et au moyen de commande de changement d'outil par l'intermédiaire d'un circuit retardateur (DL).