Brevet FR2441458A1 — publié le 19800613

L'invention concerne une machine d'usinage pour l'usinage séquentiel en série de pièces,comportant un plan horizontal d'amenée et d'évacuation des pièces et une table élévatrice à guidage vertical portant sur sa face supérieure au moins une partie de la pièce à usiner ou du porte-pièces et recevant les pièces les unes après les autres, table élévatrice pouvant être abaissée sur une position d'attente située au-dessous du plan d'amenée et d'évacuation et soulevée jusqu'à une position de travail située au-dessus du plan d'amenée et d'évacuation, comportant égalent au moins deux systèmes hydrauliques d'en traînement linéaire par traction agissant de deux côtés opposés de la table élévatrice sur des organes de traction et prenant appui au-dessus de la table sur un bSti-support en forme de portique. De telles machines d'usinage sont utilisées, par exemple, en production de gronde série de carrosseries de véhicules, ou dans des secteurs industriels similaires travaillant la tôle. On procède sur ces machines d'usinage à l'assemblage par soudage par points de différentes tôles en carrosserie complètes; on réalise aussi sur ces machines, dans des proportions réduites, d'autres opérations d'usinage telles que le découpage d'ouvertures ou la réalisation d'empreintes en creux. Lors de son passage de sa position d'attente à la position de travail, la table élévatrice traverse le plan d'amenée et d'évacuation et prend en charge à ce niveau, lors de la course ascendante, une pièce positionnée en conséquence, pièce que la table dépose à nouveau lors de sa course descendante. Pour que la prise en charge et le dépôt de la pièce puissent s'effectuer avec un positionnement précis et engrendent le moins possible de bruit, le déplacement de la table élévatrice au niveau du plan d'amenée et d'évacuation est à décélérer presque jusqu'à l'arrêt. Le système entraînant par traction la table élévatrice doit donc offrir la possibilité de cette quasi-immobilisation intermédiaire.Pour que les machines d'usinage du type concerné puissent conserver leur souplesse l'ernploi (la position du plan d'amenée et d'évacuation par rapport à la position d'attente ou de travail doit pouvoir être modifiée et adaptée au cas d'emploi), la hauteur du point de quasi-imrnobilisation précité oit pouvoir, de plus, être réglée par rapport aux fins de course de la table élévatrice. On s'efforce, par ailleurs, de donner à la courbe caractéristique du mouvement une allure sinusoidale avec accélérations et décélérations douces pour réduire les bruits et les vibrations de la pièce accompagnant les courses. Les vibrations de pièce peuvent conduire à des écarts de position incontrôlés, donc à des tolérances de fabrication exagérées. D'autre part, le moteur d'avance doit être d'une construction aussi simple que possible permettre un changent aussi rapide que possible de son équipement et, en cas d'avaries, être échangé le plus rapidement possible contre un moteur identique. Cette liste de critères pose le problème que l'invention a à résoudre. L'invention résoud ce problème en prévoyart que des moteurs linéaires électro-hydrauliques du type connu en soi soient utilisés comme moteurs de traction. Les moteurs linéaires tlectro-hydrauliques connus conseillés pour cet emploi sont des organes d'entrainement linéaire coura,zts qui ont fait leur preuve et que L'on peut commander à volonté quant à leur loi cinamatiqu . Ils peuvent être changés facilement et rapidement, en cas d'avaries, contre des moteurs neufs du même type, d'où une perte de temps réduite. Lorsque l'on utilise des moteurs pas à pas come moteurs d'avance sur les moteurs linéaires électro-hydrauliques, un contrôle de position réelle de la table élévatrice peut être effectué par un comptage approprié des pas du moteur pas à pas.Lorsque l'on utilise un recteur à courant continu à vitesse réglable (type de moteur également aiproprié), la position réelle de la table élévatrice doit être déterminée par un système électrique de mesure de déplacement, qui peut être une échelle linéaire solidaire du bâti et mesurant la course ou un transmettejr rotatif monté sur le moteur. On peut *r.visager comme solution possible que la position réelle, lorsque des moteurs à courant continu sont utilisés, soit obtenue par un disque à impulsions solidaire en rotation du moteur et par le comptage de ces impulsions. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple d'exécution illustré par des figures. Celles-ci représentent . Figures 1 et 2, en élévation (Figure 1) et en projection horizontale (Figure 2) une machine d'usinage conforme :'-#i' l'invention. Figures 3 et 4, sous forme de diagramme, la variation, en fonction du temps, de la course (Figure 3) et de la vitesse (Figure 4) de la table élévatrice. Figure 5, en coupe longitudinale, un moteur linéaire électro-hydraulique utilisé comme organe de traction. . Figure 6, un schéma-bloc du dispositif d'entrainement de la table élévatrice. La machine d'usinage représentée sur les Figures 1 et 2 présente une table élévatrice 1 pouvant se déplacer verticalement dans les deux sens avec une course maximale H. Cette table élévatrice est guidée dans des glissières 5 montées dans un bAti-support en forme de portique. Pour compenser le poids propre de la table élévatrice, des vérins pneumîtiques compensateurs sont disposés dans les angles du bssti-sunport, vérins raccordés par des tirants à la table élévatrice. De la même manière, des systèmes d'entraînement par traction 4 sont logés au-dessus des tirants 6 dans les quatre angles de la table élévatrice, systèmes dont il sera encore question plus loin. Pour la détection des grippages de la table élévatrice dans le système Àe glissières, un niveau d'eau électronique 8 est monté sur cette table, niveau par l'intermédiaire duquel un signal peut entre retransmis aux moteurs de traction en cas de danger, la table élévatrice est aussitôt arrêtée et l'incident signalisé au personnel de sercice par un signal d'alarme approprié. La table élévatrice peut être soulevée d'une position d'attente hl (position basse) indiquée en trait plein sur la Figure 1, vers une position de travail h2 indiquée en trait mixte, la table élévatrice traversant dans ce mouvement le plan d'amenée et d'évacuation représenté par la ligne 7 sur la Figure. Lors de la course ascendante, une pièce à usiner est prise en charge, puis est déposée par la table lors de la course descendante de cette dernière. La position en hauteur du plan d'amenée et d'évacuation 7 relativement aux positions d'attente et de travail (courses intermédiaires a, b) peut varier avec le cas d'emploi. Sur les diagrammes des Figures 3 et 4, est représentée la cinématique de la table élévatrice dans le cadre du cycle de travail. Sur l'axe horizontal, ont été portés les temps, et sur l'axe vertical, la course s (Figure 3) et la vitesse de déplacement v de la table (Figure 4). En partant de la position d'attente, la table subit d'abord une accélération, puis avant même d'avoir atteint le plan d'amenée et d'évacuation 7, une décélération ramenant sa vitesse à une valeur très réduite. Après chargement de la pièce, la table est à nouveau accélérée en direction de sa position de travail h2, puis décélérée jusqu'à l'arrêt au~fur et à mesure qu'elle s'approche de la position de travail.Lors de la course descendante, les accélérations et décélérations correspondantes interviennent dans l'ordre inverse, la pièce usinée étant déposée sur un dispositif tenu à disposition à cet endroit lors du franchissement à vitesse très réduite du plan d'amenée et d'évacuation 7. Pour réaliser de la façon la plus simple possible cette loi cinématique, est prévu un moteur linéaire électro-hydraulique 4 représenté en coupe sur la Figure 5. Ce moteur présente un piston 10 pouvant coulisser de façon étanche dans un cylindre 9, piston dont la face supérieure peut être soumise à la pression d'une huile de pression par l'orifice 12 et dont la face inférieure peut être également mise en pression par un orifice 13. A la partie supérieure du moteur hydraulique, est prévu un tiroir de commande pivotant entraîné par un moteur électrique 16, tiroir fonctionnant en association avec des encoches pratiquées dans le corps et qui peut coulisser axialement entre certaines limites.Le tiroir-de commande 14 est par ailleurs, raccordé à une tige filetée 15 montée dans un écrou usiné dans le piston 10, tige filetée logée à l'intérieur de la tige de piston 11 alésée. Le fonctionnement du moteur linéaire électrohydraulique est le suivant : à partir d'une position initiale où le piston est assuré sur une position définie par la fermeture des orifices 12 et 13, un pivotement du tiroir de commande 14 et de la tige filetée 15 sous l'impulsion du moteur électrique 16 déclenche un mouvement de translation du piston 10 et de la tige de piston 11. Lors d'un tel pivotement, la tige 15 se visse dans l'écrou en correspondance avec son sens de rotation et il en résulte un déplacement relatif du tiroir de commande 14 en direction axiale. Il en résulte que les sections d'ouverture à l'intérieur du tiroir sont alors misesen communication de façon identique avec les ouvertures 12 et 13 de telle sorte que le piston 10 puisse suivre la tige se vissant en lui.Lorsque la tige 15 se visse vers le haut, l'huile de pression gagne par l'ouverture 12 la face supérieure du piston, cependant que l'orifice 13 est mis en communication avec le circuit de retour d'huile ; le piston 10 se déplace de ce fait vers le bas, entraînant la tige 15 dévissée jusqu'à ce que les sections d'ouverture soient à nouveau obturées. Chaque tour du moteur électrique 16 engendre, en fonction du sens du pas de la tige filetée 15 et en fonction de la valeur de ce pas, un déplacement axial du piston 10 et de sa tige 11. Le sens de rotation du moteur électrique détermine le sens de la course et la vitesse de rotation de ce moteur la vitesse de translation. L'énergie est fournie par l'huile de pression à disposition dans une unité hydraulique non représentée ; le moteur électrique le tiroir de commande 14 et la tige filetée 15 n'ont qu'une fonction de commande ou de retour. Lorsque l'on emploie comme moteur électrique un moteur pas à pas, des impulsions séquentielles peuvent être fournies en fréquence variable au moteur pas à pas en fonction d'un programme prédéterminé (par exemple sous la forme#du diagramme de la Figure 4) ; le déplacement effectué peut alors être calculé à partir du nombre de pas comptés. Lorsque l'on utilise comme moteur électrique un moteur réglable à courant continu, la position réelle de la table doit être calculée par un système électrique de mesure de déplacement, système pouvant être constitué par une échelle de mesure linéaire prévue sur le bâti ou par un compte-tours monté sur le moteur. On peut alors commander, pour des positions diverses de la table à l'intérieur de sa course, des vitesses de rotation différentes du moteur électrique. Le système global d'entraînement de la table élévatrice et son dispositif de commande sont représentés sur la Figure 6 sous forme d'un schéma-bloc. Le bloc 18 représente un programme introduit pour les points d'arrêt et la vitesse. Dans ce programme, peuvent être introduits à partir d'un pupitre de signalisation et de commande 17 certaines valeurs limites variables et certains paramètres, spécifiques au cas d'emploi. A partir du programme 18, l'automatisme 19 assurant l'asservissement de la vitesse à la position est piloté. Cet automatisme est lui-même raccordé à l'organe de pilotage 20 des moteurs d'avance, organe assurant directement le pilotate des différents moteurs 4. Aux quatre angles de la table élévatrice, sont prévus des capteurs de position réelle 22 dont les sorties sont raccordées à une unité de contrôle de positionnement et de marche synchrone, elle-même raccordée à l'automatisme 19 assurant l'asservissement des vitesses.Le niveau d'eau électronique 8 peut également être raccordé à l'unité de contrôle de positionnement et de marche synchrone. L'avantage qui s'attache à l'utilisation de moteur linéaires électro-hydrauliques comme moteurs d'avancespour la table élévatrice réside dans la simplicité de la programmation, dans une possibilité de procéder rapidement à des modifications par introduction de valeurs limites ou de paramètres modifiés, dans la possibilité d'échanger rapidement un moteur entrant en dérangement, dans le fait enfin que l'on dispose d'un organe d'entrainement éprouvé et fiable dont on peut attendre que les dérangements ne se produiront qu'en nombre très limité. Par ailleurs, la marche synchrone des différents moteurs assurant l'avance de la table élévatrice peut être sans difficulté assurée par la technique électronique. L'état de la technique ne prévoyait à cet effet que des dispositifs onéreux pour assurer mécaniquement la marche synchrone des différents moteurs. Ceci aboutissait non seulement à une augmentation des frais et à un coût très élevé de la machine d'usinage, mais aussi à la création d'une source nouvelle de dérangements. L'universalité même de la machine d'usinage était compromise par un tel dispositif mécanique de synchronisation, car les moteurs alors utilisés ne pouvaient pas si facilement être individuellement échangés contre d'autres moteurs. REVENDICATIONS 1 - Machine d'usinage pour l'usinage séquentiel en série de pièces, comportant un plan horizontal d'amenée et d'évacuation des pièces et une table élévatrice à guidage vertical portant sur sa face supérieure au moins une partie de la pièce à usiner ou du porte-pièces et recevant les pièces les unes après les autres, table élévatrice pouvant être abaissée sur une position d'attente située au-dessous du plan d'amenée et d'évacuation et soulevée jusqu'à une position de travail située au-dessus du plan d'amenée et d'évacuation, comportant également au moins deux systèmes hydrauliques d'entratnement linéaire par traction agissant de deux côtés opposés de la table élévatrice sur des organes de traction et prenant appui au-dessus de la table sur un b#ti-support en forme de portique, caractérisée par le fait que comme systèmes d'entratnement par traction (4), sont prévus des moteurs linéaires électro-hydrauliques (figure 5) d'un type connu en soi. 2 - Machine d'usinage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le moteur électrique (16) prévu sur le moteur linéaire électro-hydraulique est un moteur pas à pas. 3 - Machine d'usinage selon la revendication 1, caractérisdepar le fait que le moteur électrique (16) prévu sur le moteur linéaire électro-hydraulique est un moteur réglable pour courant continu. 4 - Machine d'usinage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que sur ou contre la table élévatrice (1), est monté un niveau d'eau électronique (8) qui, lorsqu'il y a grippage de la table élévatrice (1) dans son système de glissières de guidage (5), commande automatiquement l'ar rêt des systèmes d'entratnement (4) ou des moteurs électriques (16) des moteurs linéaires électro-hydrau ligues,