Brevet FR2453004A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne un procédé d'usinage pour une polisseuse et la machine-outil destinée à mettre en oeuvre un tel procédé. D'une manière générale, les polisseuses connues sont constituées par une tete de polissage montée coudissante sur un pont, enjambant une table de travail ou sont disposées les pierres à polir et mobile transversalement aux déplacements de la tete au moyen de deux rails de guidage disposés longitudinalement, de part et d'autre de ladite table. Un tel agencement permet à la tete de polissage de balayer la surface délimitée eno tre les deux rails de guidage. Cette tete de polissage comprend généralement un arbre porte-outils animé d'un mouvement rotatif afin que les outils abrasifs, portés par ledit arbre, puissent par rotation et par frottement user les aspérités se présentant à la surface de la pierre à polir.Afin d'obtenir une modulation dans la force de cette usure, l'outil est souvent mobile le long d'un axe orthogonal au plan de la table de travail et un ressort de rappel corrige les déplacements de l'outil en fonction de l'amplitude plus ou moins importante des aspérités à rectifier. La présente invention a pour objet un perfectionnement à ce type de machine-outil Elle propose un procédé d'usinage permettant à une polisseuse classique d'assumer un enchainement automatique et continu des différentes séquences de travail destinées à donner à des roches dures telles que le marbre ou le granit l'aspect uni et brillant du poli. Ces séquences de travail consistent à employer successivement des outils dont le calibre des grains abrasifs est différent afin de parfaire le poli de la surface usinée. Ce procédé permet également une correction des déplacements verticaux de l'outil moins hasardeuse que celle obtenue par les allongements d'un ressort de rappel, ce qui présente l'avantage de limiter les passages de l'outil sur les surfaces à rectifier et, en conséquence, les temps d'exécution de polissage. Suivant l'invention, le procédé d'usinage consiste - d'une part, à fixer une hauteur de référence à respecter entre un plan ~ horizontol. invariable et la surface de l'outil-polissoir en contact avec la pierre traitée, - d'autre part, à détecter les dénivellations appa ravissant sur la surface de la pierre traitée et à créer instantanément une réaction secondaire destinée à corriger les susdites dénivellations, - et enfin, à opérer le changement automatique de l'outil usinant soit en fonction de l'usure de ce dernier, soit en fonction de la nouvelle séquence de travail à exécuter. Un tel procédé permet, sans intervention humaine en cours de travail, d'accomplir toutes les opérations de polissage et offre en outre l'intérêt de limiter les passages de l'outil sur la pierre puisque la correction des dénivellations s'opère maintenant de manière rationnelle. En effet, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ce procédé consiste à détecter lo hauteur d'usure dudit outil-polissoir. Ainsi, lorsqu'une hauteur d'usure Ah de la meule de l'outil est décelée, on comprend alors que la hauteur de référence entre un plan horizontal invariable et la surface de l'outil-polissoir en contact avec la pierre n'est plus respectée de sorte que cette hauteur de référence appelée E devient E = E - zh. Pour retrouver cette hauteur E, il suffit donc de descendre l'outil-polissoir d'une longueur h. Une autre caractéristique de l'invention est remarquable par le fait que la susdite réaction secondaire destinée à corriger les dénivellations consiste à modifier la vitesse d'avancement de l'outil-polissoir. De ce fait, lorsque, par exemple, une aspérité provoque une dénivellation#d, la vitesse d'avancement V de l'outil-polissoir sera ralentie à une vitesse V' de manière à ce que cette réduction soit proportionnelle à l'amplitude de la dénivellation d'où AV = V - V' = k. Ad. Cette caractéristique est particulièrement intéressante dans le sens où elle permet de travailler à pression constante et d'éviter, comme c'est le cas des polisseuses classiques,l'usinage d'une partie en retrait de la surface polie désirée de la pierre. Afin d'obtenir un poli parfait, l'outil-polissoir est soumis à deux rotations, l'une de ces rotations étant excentrée de l'axe de symétrie dudit outil. La présente invention propose également une machineoutil du type polisseuse, destinée à mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus. D'une part, cette machine-outil comportant un chariotsupport monté coulissant sur un pont mobile selon un axe transversol à l'axe des déplacements dudit chariot se caractérise par le fait que le susdit chariot comprend - des moyens d'entrainements rotatifs de l'outilpolissoir, - des moyens de préhension mécanique,et inversement, de 1 'outil-polissoir, - des moyens d'entraînement rectiligne vertical dudit outil-polissoir, - des moyens de détection d'une dénivellation apparais- sont sur la surface de la pierre traitée, - des moyens de correction de ladite dénivellation, - et des moyens de détection de l'usure de l'outilpolissoir. D'autre part, cette machine-outil comportant aussi une table de travail où sont alignées les pierres à polir se caractérise par le fait que la susdite table comprend - des codeurs, de préférence électroniques, agencés de manière réglable sur ladite table pour calibrer les pierres à travailler, - et un magasin d'outils-polissoirs assurant l'approvisionnement de ladite machine-outil. L'ensemble de ces moyens arrangés sur le chariot-support et sur la table de travail vise à rendre automatiques toutes les opérations de polissage afin d'éviter au maximum les interventions humaines. A cet effet, l'invention donne un dispositif permettant d'automatiser le fonctionnement de cette machine-outil. Celuici est constitué d'un calculateur électronique doté de mémoires et qui adapte son programme. en fonction des informations reçues par lesdits moyens de détection de la hauteur d'us-urede.l'outil-po- lissoir, lesdits moyens de détection d'une dénivellation et lesdits codeurs électroniques, pour coordonner lesdits moyens d'entrainements rotatifs de l'outilet les moyens d'entratnement rectiligne vertical de préhension mécanique de l'outil-polissoir avec les déplacements du chariot-support. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description qui suit donnant, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, un mode de réalisation d'une machine-outil conforme à l'invention et destinée à mettre en oeuvre le procédé décrit cidessus. Sur ces dessins - La figure 1 est une vue en coupe schématique de la tête d'une polisseuse conforme à l'invention. - La figure 2 est une vue en perspective de trois-quart de dessus et partiellement écorchée de cette tête de polissage. - La figure 3 est une vue de dessus de la même tête. Ainsi qu'il est indiqué ci-dessus, les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement la tête de polissage d'une machine conçue classiquement, comme cela a été mentionné au début du présent mémoire. En effet, cette tête est constituée par un chariot-support 1 profilé en forme de I pour coulisser (flèche C, figure 3), par des moyens d'entratnement appropriés, sur deux rails 2a et 2b s'étendant parallèlement au-dessus de la zone de travail où sont disposées les pierres à traiter. Ces rails sont fixés à leurs extrémités à deux montants non représentés et dont les bases sont rendues mobiles sur deux guides longitudinaux, situés de part et d'autre de la table de travail. On notera la présence de galets de roulement 3 destinés à réduire les forces de frottement lors des déplacements du chariot 1 le long des rails 2a et 2b. Ce chariot 1 est garni intérieurement d'un fourreau excentré 4 monté rotatif au moyen de roulements 5 équipant l'intérieur dudit chariot et le fourreau 4 est associé à une roue dentée 6 engrenée à une vis sans fin 7 entraînée par un moteur 8. Cette roue dentée définit donc pour le fourreau 4 un mouvement de rotation illustré par la flèche R1 (figure 2). Dans ce four reau 4 vient se loger une pièce cylindrique 9 servant de guide aux déplacements rectilignes verticaux à une autre pièce cylindrique 10, comme le montre la flèche V (figures t et 2). Bien évidemment, pour rattraper l'excentricité provoquée par la rotation du fourreau 4, le guide 9 est en libre rotation dans le dit fourreau à l'aide de roulements 5, agencés dans l'alésage intérieur de ce dernier. De plus, des glissières 11 équipent l'intérieur du guide 9 pour autoriser les déplacements rectilignes de la pièce 10 s'opérant de la manière suivante. Un capteur 12, prenant appui sur une plate-forme 9a solidaire du guide cylindrique 9, élabore les variations provo quées par les déplacements rectilignes de l'élément 10 à l'intérieur du susdit guide et, en fonction de ces variations enregistrées, actionne un vérin 13 dont le corps et la tête sont liés respectivement à un plateau 10a associé à la pièce 10, et à la plate-forme 9a. On comprend dès lors que le développement du vérin 13 entraine le déplacement vertical de la pièce 10 dans le guide 9.Notons, pour conforter l'appui du vérin 13 sur la plate-forme 9a et pour contrôler la rotation de ladite plate-forme, l'adap- tation d'un mécanisme bielle-manivelle 14 agencé entre la plateforme 9a et le chariot-support 1, et permettant de simuler le mouvement circulaire dont est sujet le guide 9 par la rotation du fourreau excentré 4. Pour mettre en oeuvre les opérations proprement dites de polissage d'une meule M sur une pierre P au moins, un arbre de transmission 15 est installé dans la pièce 10 assurant alors le rôle de botte de transmission. En effet, le plateau 10a de cette dernière supporte un moteur 16 dont l'arbre de sortie coopère solidairement avec une poulie 17 pour entraîner par une courroie 18 une autre poulie 19 qui, par association avec l'arbre 15, transmet à ce dernier un mouvement rotatif autour de son axe X2X'2 et illustré par la flèche R2 (figures 1, 2 et 3). Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, cet arbre de transmission comprend un mécanisme de préhension de l'outil porte-meule 20. Ce mécanisme est constitué d'une pince 21, mobile longitudinalement dans un conduit aménagé à l'intérieur dudit arbre. La partie basse de la pince 21 est munie de môchoi- res 22a et 22b, préformées à leurs extrémités pour s'encastrer dans des logements appropriés 23a, 23b Ainsi, lorsque la pince 21 est actionnée dans le sens indiqué par la flèche F, les mochoi- res 22a, 22b viennent se loger dans les cavités 23a et 23b, libérant l'emprise exercée sur l'outil porte-meule 20 qui, par gravi tation, se dégage de l'arbre 15. il suffit d'exécuter l'opération inverse pour engager l'outil dans l'arbre 15. Pour commander les déplacements de la pince 21 dans l'arbre 15, un vérin 24 disposé sur l'extrémité supérieure dudit arbre agit sur la pince 21 dans le sens indiqué par la flèche F alors qu'un ressort 25 rappelle la dite pince dans le sens opposé de celui de la flèche F. il va de soi, que ce dispositif de préhension méconique de l'outil porte-meule a été représenté et décrit dans sa forme la plus élémentaire, ignorant les accessoires, tels les bagues de guidage, qui seront judicieusement adaptés par un homme de métier. Il en est de même pour l'ensemble de la description portant sur la tête de polissage. En résumé, la meule M dont les grains abrasifs sont en contact direct avec la pierre P est donc animée - d'un mouvement de rotation R 1 autour de l'axe X1 X' de la roue dentée 6, - d'un mouvement de rotation R2 autour de son axe X2 2 et transmis par l'arbre 15, - et, d'un mouvement de translation verticale Vdéfini par les évolutions de la boite 10 à l'intérieur du guide 9. Bien entendu, à ces trois figures viennent se superposer les mouvements de balayage du chariot-support 1 et de la meule M associée. On observera que la partie basse de la boite de transmission 10 dessine un plateau horizontal 10b destiné à porter un repère 26 pour détecter la hauteur d'usure de la meule M. A cet effet, il comprend un organe mobile prenant appui sur la pierre P et symbolisé par la flèche A. On comprend alors, que lorsque la meule M atteint une hauteur d'usure importante, cet organe mobile informe par exemple le calculateur électronique qui commande le changement de l'outil 20. Ce changement d'outil s'opère de la manière suivante. Dans un premier temps, le chariot 1 se dirige vers un magasin de stockage d'outils-polissoirs 27 aménagé dans la table de travail, et positionne l'outil porte-meule 20 au-dessus d'un logement vide 27a. Dans un deuxième temps, la boite de transmission 10 descend l'outil 20 dans le susdit logement et le vérin 24 est actionné pour libérer l'outil dans le logement de réception 27a. Dans un troisième temps, la botte de transmission 10 remonte et le chariot la positionne au-dessus d'un autre logement 27b habité par un outil porte-meule 20 non utilisé et identique au premier. Dans un quatrième temps, la boîte 10 descend dans le logement 27b, et le vérin 24 n'est plus actionné de sorte que le ressort 25 se détend pour que les mâchoires 22a et 22b de la pince 21 engagentle nouvel outil porte-meule 20 dans l'arbre 15. Dans un cinquième et dernier temps, la boite 10 remonte et le chariot 1 se repositionne à l'endroit initial où a été décelée l'usure de la meule du premier outil. Comme on l'a précisé au début de ce présent mémoire, la coordination des mouvements de la machine-outil ci-dessus décrite et représentée en partie est maitrisée par un calculateur électronique doté de mémoires et qui adapte son programme selon le processus suivant. On fixe une hauteur de référence E entre la surface de la meule M en contact avec la pierre P et un plan horizontal invariable, par exemple la plate-forme 9a. Cette hauteur E sera maintenue pendant toutes les opérations de polissage. Si, au cours des évolutions de la meule M, le repère 26 détecte une hauteur d'usure de la meule Ah! ne nécessitant pas son remplacement, le vérin 13 sera actionné de manière à ce que la botte 10 descende d'une longueur Ah afin de rétablir la hauteur E entre la surface de la meule M en contact avec la pierre P et la plate-forme 9a. Si, toujours au cours des évolutions de la meule M une dénivellation Ad, par exemple une aspérité, se présente sur la surface de la pierre P, la botte de transmission 10 accusera le meme déport td qui sera enregistré par le capteur 12. Ce dernier informe le calculateur qui, d'une part corrige le départ Ad en actionnant le vérin 13 de manière à ce que la batte 10 descende d'une hauteur Ad pour rétablir la hauteur de référence E et d'autre part, diminue la vitesse d'avancement V du chariot 1 de manière à ce que la nouvelle vitesse V' soit suffisamment lente pour user correctement l'aspérité ayant provoqué cette dénivellationzd. Les évolutions du chariot 1 guidées par les codeurs électroniques agencés sur la table de travail et les différentes séquences de travail ne seront pas décrites car n'apportant rien de plus à la bonne compréhension de l'invention. L'invention venant d'etre exposée et son intéret démontré par un exemple détaillé, la demanderesse s'en réserve l'exclusivité sans limitation autre que celle des termes des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'usinage permettant à une machine-outil du type polisseuse d'assumer un enchatnement automatique et continu des différentes séquences de travail destinées à donner à des pierres dures telles que le marbre ou le granit l'aspect uni et brillant du poli, CARACTERISE EN CE QU'il consiste - d'une part, à fixer une hauteur de référence à respecter entre un plan horizontal) invariable et la surface de l'outil-polissoir en contact avec la pierre traitée, - d'autre part, à détecter les dénivellations apparaissont sur la surface de la pierre traitée et à créer instantoné- ment une réaction secondaire destinée à corriger les susdites dénivellations, - et enfin, à opérer le changement automatique de l'outil usinant, soit en fonction de l'usure de ce dernier, soit en fonction de la nouvelle séquence de travail à exécuter. 2 - Procédé d'usinage selon la revendication 1, CARAC TERISE EN CE QU'il consiste à détecter la hauteur d'usure dudit outil-palissoir pour corriger la position de l'outil en fonction de la susdite hauteur de référence. 3 - Procédé d'usinage selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE EN CE QUE la susdite réaction secondaire destinée à corriger les dénivellations consiste à modifier la vitesse d'avancement dudit outil-polissoir, tout en maintenant ladite hauteur de référence. 4 - Procédé d'usinage selon les revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE EN CE QUE ledit outil-polissoir est soumis simultanément à deux rotations, l'une de ces rotations étant excentrée de l'axe de symétrie dudit outil. 5 - Machine-outil comportant un chariot-support monté coulissant sur un pont mobile selon un axe transversal à l'axe des déplacements dudit chariot, et une table de travail où sont alignées les pierres à polir, cette machine-outil destinée à mettre en oeuvre le procédé suivant les revendications 1, 2, 3 et 4 prises ensemble, et CARACTERISEEPARLE FAIT QUE d'une part le susdit chariot comprend - des moyens d'entratnement rotatifs de l'outil-polissoir, - des moyens de préhension mécanique et inversement, de l'outil-polissoir, - des moyens d'entraînement rectiligne vertical dudit outil-polissoir, - des moyens de détection d'une dénivellation apparaissant sur la surface de la pierre traitée, - des moyens de correction de ladite dénivellation, - et des moyens de détection de l'usure de l'outilpolissoir, et d'autre part, la susdite table comprend - des codeurs, de préférence électroniques, agencés de manière réglable sur ladite table pour calibrer les pierres à travailler, - et un magasin de stockage d'outils-polissoirs assu rant l'approvisionnement de la machine-outil. 6 - Machine-outil selon la revendication 5, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens d'entratnements rotatifs de l'outil-polissoir comprennent un arbre moteur autour de son axe vertical. 7 - Machine-outil selon les revendications 5 et 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens de préhension méconique de l'outil-polissoir sont constitués par un système de pince mobile dans un conduit longitudinal aménagé à l'intérieur de l'arbre moteur : sur l'extrémité basse du conduit les mâchoires de la pince viennent saisir l'outil alors que sur l'extrémité haute sont agencés un vérin ou tout autre moyen équivalent pour exercer une poussée descendante sur ladite pince et un ressort pour exercer une poussée ascendante de rappel de la même pince. 8 - Machine-outil selon les revendications 5,6 et 7, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens d'entraînement rectiligne vertical de l'outil-polissoir comprennent une botte de transmission mobile selon un axe vertical dans un guide cylindrique porté par le susdit chariot. 9 - Machine-outil selon les revendications 5, 6, 7 et 8 prises ensemble, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens de détection d'une dénivellation apparaissant sur la surface de la pierre traitée sont constitués par un capteur élaborant les déplacements rectilignes observés entre la botte de transmission et son guide. 10 - Machine-outil selon les revendications 5 et 8, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens de correction d'une dénivellation apparaissant sur la surface de la pierre comprennent un vérin monté entre un plateau horizontal solidaire de la boîte de transmission et un plateau horizontal solidaire du guide de ladite botte de transmission. 11 - Machine-outil selon les revendications 5 et 8, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens de détection de l'usure de l'outil-polissoir comprennent un repère associé à la partie basse de la batte de transmission et en contact avec la surface de la pierre à polir. 12 - Machine-outil selon les revendications 5, 6 et 8, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE les susdits moyens d'entratnements rotatifs de l'arbre moteur comprennent un fourreau excentré logé entre le susdit guide et le chariot-support, et mû par un mécanisme roue dentée - vis sans fin. 13 - Dispositif permettant d'automatiser le fonctionnement de la machine-outil des revendications 5 à 12 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué d'un calculateur électronique doté de mémoires et qui adapte constamment son programme en fonction des informations reçues par lesdits moyens de détection d'une dénivellation, lesdits moyens de détection de la hauteur d'usure de l'outil-palissoir, et lesdits codeurs électroniques pour coordonner lesdits moyens d'entratnements rotatifs, d'entraînement rectiligne vertical et de préhension mécanique de l'outil-polissoir avec les déplacements du chariot-support.