Brevet FR2443901A1 — publié le 19800711

Les machines à roder équipées de rodoirs expansibles comprennent des moyens pour faire tourner le rodoir et le déplacer axialement ainsi qu'un dispositif pour commander l'expansion du rodoir. Les rodoirs expansibles comportent le plus souvent des pier- res abrasives ou des diamants, disposés suivant les génératrices d'un cylindre et pouvant se déplacer radialement sous l'effet d'un c8ne fixé à une tige d'expansion, elle-mame mobile axialement dans le rodoir Divers moyens peuvent autre utilisés pour déplacer la tige d'expansion; le plus souvent cette tige est solidarisée avec la tige de piston d'un vérin hydraulique. La demanderesse a ainsi décrit dans sa demande de brevet français n0 78 16680 un dispositif pour commander ltexpansion d'un rodoir à l'aide d'un cône solidaire en translation d'une tige dlex- pansion solidaire elle-mEme d'un piston de vérin hydraulique, qui est à commande numérique. Mais ce dispositif nécessite de prévoir un vérin hydraulique de type spécial, à savoir un vérin différer~ tiel. La présente invention, due à la collaboration de M. Pierre André LARGETEAU,a pour objet un dispositif du type ci-dessus, qui est également à commande numérique, mais qui peut être utilisé avec un vérin hydraulique de type usuel, quelque soit le diamètre de ce vérin. Ce dispositif peut, par suite, autre réalisé sous la forme d'un module adaptable à toutes les machines à roder dans lesquelles la tige d'expansion est commandée par un vérin hydraulique. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de déplacement qui comporte un élément mobile en translation et auquel est asservi le piston du vérin hydraulique, et un moteur pas-à-pas à commande numérique programmée, pour déplacer l'élément mobile du capteur. Lorsque le moteur entre en action, il déplace le capteur, ce qui engendre un signal assurant à son tour le déplacement du pis ton du vérin, ce qui ramène le capteur vers sa position initiale; le piston s'arrête quand une nouvelle position d'équilibre est atteinte. L'élément mobile du capteur de déplacement est, de préféren ce, solidaire en translation dtune vis à billes liée en rotation à l'arbre de sortie du moteur, mais pouvant se déplacer librement dans sa direction axiale. Par ailleurs, le corps du capteur et le moteur sont avantageusement montés sur un meme support pouvant entre solidarisé avec le corps du vérin hydraulique d'expansion. On a décrit ci-aprèst à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du dispositif de commande selon l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 est un schéma de l'ensemble du dispositif, La Figure 2 montre une tête de machine à roder sur laquelle le dispositif peut etre monté, La Figure 3 est un détail d'une variante, La Figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation pratique, La Figure 5 en est une coupe suivant V-V de la Figure 4. Tel qu'il est représenté au dessin, le dispositif de commande d'expansion du rodoir d'une machine à roder est monté, à titre d'exemple, sur une machine à roder comprenant un cylindre de battement 1 dans lequel est monté coulissant un piston 2 sur la partie inférieure duquel est fixé le corps 3 d'une tête de rodage. Une broche 4, reliée à une broche 4', montée à rotation dans le piston, est supportée dans le corps 3 par l'intermédiaire de roulements 5. Un rodoir 6 est fixé à l'extrémité inférieure de la broche 4 par un écrou 7. Dans la broche 4 peut coulisser une broche auxiliaire 8 dans l'extrémité inférieure de laquelle est vissée une tige d'expansion conique 9. La broche 8 est traversée par un axe 10 qui est engagé dans des lumières longitudinales 4a de la broche 4, La broche auxiliaire 8 est ainsi entraînée en rotation par la broche 4, mais peut coulisser axialement par rapport à celle-ci. Les extrémités de l'axe 10 sont engagées dans un manchon 11; celui-ci est disposé entre deux butées à aiguilles 12a et 12b logées dans une tige de piston 13 qui est montée coulissante dans le corps 3, lté- tanchéité hydraulique entre ces deux pièces étant réalisée par un joint 14.La tige 13 est solidaire du piston 15 d'un vérin de commande d'expansion 16 fixé au corps 3 de la tette de rodage, En fonctionnement, le cylindre 1, par l'intermédiaire du piston 2, imprime à la téte de rodage un mouvement de battement et la broche 4 est entraînée en rotation, Quand le piston 15 se déplace, il communique son mouvement à la broche auxiliaire 8 par l'intermédiaire de l'axe 10 et cette broche entrasse la tige d'empan sion 9. Le dispositif de commande d'expansion se présente sous la forme d'un module qui est fixé sur le cylindre 16. Il comprend un support 17 sur lequel est monté un moteur pas-à-pas 18 à impulsions. Sur l'arbre de sortie 19 de ce moteur est clavetée coulissante une vis à billes 20 sur laquelle est monté un écrou 21; cet écrou est porté par un bras ou potence 22 solidaire de la tige 13, donc du piston 15. Le noyau 23 d'un capteur de déplacement est solidaire d'un coulisseau 24 qui est monté sur la vis 20 et empoché de tourner par rapport à celle-ci; le corps 25 de ce capteur est fixe et porté par le support 17. Le capteur 23-25 commande par l'intermédiaire d'une chaî- ne électronique d'asservissement décrite plus loin une servo-valve 26 qui est interposée entre une conduite d'alimentation 27, une conduite de retour 28 et des conduites 29 reliées au vérin 16, de façon que le piston 15 se déplace dans le sens opposé à celui du déplacement du noyau 23 du capteur, Lorsque le moteur pas-à-pas 18 est mis en action, la vis 20, entraînée en rotation dans l'écrou fixe 21, se déplace axialement dans un sens, en entraînant le noyau 23 du capteur. Le signal d'erreur fourni par la chaîne électronique d'asservissement actionne la servo-valve de sorte que le piston 15 se déplace dans le sens opposé en entraînant la tige d'expansion 9.L'écrou 21 se déplace axialement en meme temps, en entraînant la vis 20 et le coulisseau 24, ce qui ramene le capteur 23 vers sa position d'équilibre et annule le signal d'erreur, On voit ainsi que, tant que le moteur pas-à-pas 18 est excité, le piston 15 du vérin d'expansion se déplace et que, à l'ar- ret du moteur, le piston prend une nouvelle position dtéquilibre. Suivant le sens de rotation du moteur, on obtient l'expansion ou le dégonflage du rodoir; la vitesse de cette expansion ou de ce dégonflage dépend de la fréquence des impulsions appliquées au moteur, Le moteur pas-à-pas 18 est commandé par l'intermédiaire d'un amplificateur 30e par un dispositif de commande numérique 31, de type connu en soi, comportant trois entrées 32, 33 et 34 auxquelles sont fournis des signaux représentant respectivement la cote à atteindre, le couple fourni au rodoir, et une compensation rendue nécessaire par l'usure du rodoir; ces signaux modifient, en temps réel, le programme de base délivré en continu par le dispo sitif. Le moteur 18 peut être un moteur à impulsions auquel le dispositif 31 délivre des impulsions, programmées en nombre et en fréquence; mais on ne peut btre certain que le moteur a bien reçu et exécuté les ordres transmis. La commande numérique peut également travailler en boucle fermée, un codeur disposé en bout d'arbre du moteur délivrant au dispositif un signal qui le renseigne sur la bonne exécution de ses ordres; il est alors possible d'utiliser non un moteur pas-à-pas à impulsions, mais un moteur à courant continu. lie capteur 23-25 est connecté à l'une des entrées d'un comparateur 35 alors que l'autre entrée reçoit un signal de consigne 36 dont la valeur peut etre modifiée par une résistance variable 37. La sortie du comparateur 35 est connectée en parallèle à l'une des entrées de deux comparateurs 38 et 39. L'autre entrée du comparateur 38 reçoit en 40 un signal représentant un seuil "maxi" alors que l'autre entrée du comparateur 39 reçoit en 41 un signal représentant un seuil "mini". Les sorties des comparateurs 38 et 39 sont connectées aux deux entrées d'une porte "ou" 42 dont la sortie est connectée à un dispositif avertisseur de défaut 43. Le capteur de déplacement 23-25 fournit un signal, positif ou négatif, dont l'amplitude est proportionnelle au déplacement de son noyau 23. Quand ce signal est différent du signal de consigne, il apparaît un signal d'erreur dont l'amplitude, en fonctionnement normal, se situe entre les deux seuils "mini" et "mati", Si cette amplitude est inférieure au seuil "mini" ou supérieure au seuil maxi, le dispositif avertisseur 43 signale le défaut et commande l'arrat de la commande numérique 31. Cela peut se produire, en particulier, lorsque l'écart entre la position du noyau mobile 23 et celle du piston 15 devient trop important, par exemple par suite de l'absence de déplacement du piston due à un manque de pression hydraulique sur celui-ci. La sortie du comparateur 35 est également connectée, par l'intermédiaire d'un amplificateur différentiel 44 à l'entrée d'un circuit d'alternative 45 qui est commandé par une minuterie préréglée 46 enclenchée au début du cycle. Les deux sorties du circuit 45 sont connectées aux entrées d'un circuit "ou"47, l'une, directement et l'autre par l'intermédiaire d'un circuit 48 dénommé "diseur", La sortie du circuit 47 est connectée à l'électro-valve 26. lie "diseur" 48 comporte un générateur de signal de forme sinusoidale, triangulaire ou rectangulaire, propre à moduler le signal d'erreur amplifié. Si le temps pendant lequel le signal d'erreur est fourni, c'est-à-dire le temps de cycle de rodage, est plus court que celui affiché par la minuterie 46, le signal d'erreur amplifié est direct tement appliqué à la servo-valve, sans tre module. Par contre, Si le temps du cycle de rodage dépasse celui affiché par la minuterie, le signal d'erreur amplifié est modulé par le "diseur" 48 Cette modulation a pour effet, au cours du cycle suivant, de faire vibrer les pierres du rodoir et ainsi de les nettoyer en faisant tomber les particules qui tendent à lustrer les pierres. Elle facilite également le passage du lubrifiant entre les pierres et la pièce à roder. Pour permettre un contrôle de la pièce sans contrainte, il est nécessaire de délester rapidement le rodoir au cours du tra vais, Pour cela, on peut agir sur la commande numérique, mais cela complique le programme et augmente le prix de cette commande numérique. On peut également agir sur la servo-valve comme le montre la Figure 3. A cette figure, une résistance 49 peut être insérée entre la porte "ou" 47 et la bobine de la servo-valve 26, par un contact 50 d'un relais 51. Pour contrôler la pièce, il suffit de mettre sous tension le relai 51. La chute de tension produite par la résistance 49 a pour effet de diminuer la tension appliquée à la servo-valve et la pression dans le vérin d'expansion 16. Il y a ainsi délestage du rodoir, ce qui permet le contrôle de la pièce à roder sans la contrainte du rodoir qui8 en position de travail, tend à expandre la pièce dans les parties de faible épaisseur, ce qui fausse par excès le diamètre à contrôler. Si on le désire, on peut prévoir une butée réglable 52 pour limiter la course du piston 15, donc l'expansion du rodoir. A la Figure 1, cette butée est vissée sur le corps 16 du vérin et est rencontrée en fin de travail par la potence 22. Cette butée permet de ne pas utiliser une commande numérique travaillant en boucle fermée, avec un codeur entraîné par l'arbre de sortie du moteur 18. On peut raccorder un manomètre différentiel 53 sur les conduites d'alimentation 29 du vérin d'expansion 16. Ce manomètre permet de contrôler la pression de travail du rodoir et de réaliser un asservissement de pression en appliquant au dispositif de commande numérique 31 un signal 33a représentatif de cette pression. Les Figures 4 et 5 montrent un mode de réalisation pratique du module selon l'invention. Le moteur 18 est fixé, par l'intermédiaire d'un centrage 54, sur un corps 55 rendu solidaire d'une plaque de base 56 par des vis de fixation 57, à tête fraisée. Cette plaque de base est fixée sur le cylindre 16 du vérin d'expansion de la machine à roder à l'aide de vis 58. Un entraîneur 59 est fixé en bout d'arbre du moteur 18 et bloqué par une vis radiale 60. La vis à billes 20 est collée coaxialement sur une coulisse 61 pouvant se déplacer sur l'entraîneur 59 et immobilisée angulairement par rapport à celuiwei par une clavette 62 se déplaçant dans une fente 61a de la coulisse 61. L'écrou 21 de la vis à billes est fixé sur une bride 63 par un alésage serré par une vis; cette bride est elle-meme solidaire de de la potence 22, non représentée aux figures 4 et 5. Sur la bride sont également fixés d'une part un protecteur 64 pour la vis à billes 20, qui est disposé coaxialement à celle-ci, et d'autre part une réglette 65, de section polygonale, disposée perpendiculairement à la surface de la bride.Cette réglette supporte deux index réglables 66a et 66b qui viennent collaborer avec deux détecteurs de position 67a et 67b fixés à demeure sur le corps 55 L'un de ces détecteurs contrôle le dégonflage total du rodoir et llautre fournit un signal "outil use La coulisse 61 est solidaire en translation d'un coulisseau 68 par l'intermédiaire de deux butées à aiguilles 69 maintenues dans le coulisseau par une rondelle de calage 70 serrée par un bouchon fileté 71. Une potence 72 est fixée sur le coulisseau 68. Une tige 73 est fixée sur cette potence à l'aide d'une vis de blocage 74 et porte à son extrémité libre le noyau mobile 23 du capteur de déplacement. Le coulisseau 68 est guidé axialement dans le corps 55 et la potence 72 coulisse dans une rainure 55a de ce corps, ce qui assure l'immobilisation en rotation du coulisseau par rapport au corps. Le corps 25 du capteur de déplacement est fixé sur le corps 55 par une vis de serrage 55b. Il est donc solidaire du cylindre 16 du vérin, par l'intermédiaire du corps 55 et de la plaque de base 56. On voit de la description qui précède que le dispositif selon l'invention permet d'appliquer la commande numérique à tous les vérins hydrauliques d'expansion existant et qu'il constitue un module pouvant être monté sur un vérin quelque soit son diamètre et quels que soient les efforts d'expansion nécessaires. Par l'avance modulée qu'il permet d'obtenir, il améliore les conditions de coupe et de lubrifxation du rodoir. Etant donné la faible inrtie des éléments entraînés par le moteur pas-à-pas, sa réponse est très rapide et pratiquement instantanée; il permet ainsi d'éviter des rampes de mise en vitesse et d'obtenir des arrêts à front raide, condition indispensable pour obtenir un arrêt rapide au couple. lie dispositif selon l'invention permet également : - de commander, en temps réel, des micro-compensations locales, temporaires et indexées sur le contrôle optique de battement; - de réaliser la cote en butée positive; - de visualiser la pression de travail; - d'effectuer un rodage à pression limitée ou avec un asservissement de pression; - d'assurer un délestage rapide suivi d'un retour rapide en position, pour permettre un contrôle sans contraintes. Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour commander l'expansion d'un rodoir à l'aide d'un cône solidaire en translation d'une tige d2expansion solidaire elle-même d'un piston de vérin hydrauliquee caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de déplacement qui comporte un élément mobile en translation et auquel est asservi #e piston du vérin hydraulique, et un moteur pas-à-pas à commande numérique programmée, pour déplacer l'élément mobile du capteur, 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à impulsions;; 3. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur est un moteur à courant continu et en ce qu'un codeur disposé en bout de l'arbre du moteur fournit un signal de contrôle. 4 - Dispositif selon t çune quelconque des revendications précédentes caractéris en ce qu'il comprend deux comparateurs ac tionnant un dispositif avertisseur lorsque le signal fourni par le capteur est inférieur à un sen "mini" ou supérieur à un seuil "maxi" . 5. - Dispositif selon ~'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour moduler le signal provenant du capteur et utilisé pour commander une servo-valve assurant l'alimentation du vérin. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une minuterie enclanchée au début du cycle de rodage et mettant en action les moyens de modulation lorsqu'un temps pré-réglé est atteint. 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens commandables à volonté pour diminuer la tension appliquée à la servo-valve assurant l'alimentation du vérin. 8. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une butée réglable limitant la course du piston du vérin d'expansion. 9. - Dispositif selon l'vie quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ltélément mobile du capteur de deplacemert est solidaire en translation dXune vis à billes liée en rotation à l'arbre de sortie du moteur, mais pouvant se déplacer librement dans sa direction axiale 10. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps du capteur et le moteur pas-à-pas sont montés sur un même support pouvant être solidarisé avec le corps de vérin hydraulique d'expansion. 11. - Dispositif selon la revendication 9 ou LO, caractérisé en ce que la vis à billes est montée dans un écrou fixe en rotation et solidaire en translation du piston du vérin hydraulique, par exemple par l'intermédiaire d'une potence fixée à ce piston. 12. - Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la vis à billes est reliée à l'arbre de sortie du moteur par un entraîneur coulissant dont un élément est fixé sur l'arbre de sortie et un autre sur la vis à billes. 13. - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la liaison, en translation, entre le noyau mobile du capteur de déplacement et la vis à billes tournante mobile en translation, est assurée par l'intermédiaire de deux butées à aiguilles disposées entre la partie de l'entraîneur à coulisse solidaire de la vis à billes et un coulisseau guidé axialement dans le corps support de moteur, ledit coulisseau comportant une potence susceptible de se déplacer dans une rainure du corps support qui est reliée au noyau mobile du capteur. 14. - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'écrou de la vis à billes est solidaire d'une réglette sur laquelle peuvent coulisser et être immobilisés deux index propres à actionner deux détecteurs de position fixés à demeure sur le support du moteur pas-à-pas