Brevet FR2467433A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne un procédé de dé- tection de la position d'une pointe ou d'un bord d'outil par rapport à un chariot porte-outil d'une machine-ou- til à commande numérique, en particulier d'un tour, dans la mémoire de données de laquelle sont conservées les coordonnées d'un point de référence de chariot fi- xe, pouvant être atteint par le chariot porte-outil, et dans laquelle un point de mesure également fixe est déterminé par un dispositif de visée, par l'intermé- diaire duquel l'outil fixé au chariot porte-outil est observé par l'utilisateur, qui introduit ensuite une instruction dans la commande en vue de la mise en mé- moire de données de mesure. Les commandes de machines-outils à commande nu- mérique ont entre autres pour objet de calculer à l'ai- de de points cibles programmés sur une pièce d'ouvrage ces distances que doit parcourir un chariot porte-outil afin d'amener la pointe ou le bord déterminant pour un usinage d'un outil fixé sur le chariot porte-outil aux points cibles. Dans la plupart des cas, un grand nom- bre d'outils est associé au chariot porte-outil, dont plusieurs peuvent être fixés au chariot porte-outil, par exemple du fait qu'ils sont serrés dans des dispo- sitifs de blocage d'une tourelle disposée sur le cha- riot porte-outil. Une hypothèse pour les calculs de distance néces- saires est que la position de chariot porte-outil doit être connue avec précision à chaque instant. C'est la raison pour laquelle est prévu pour chaque axe, le long duquel le chariot porte-outil doit se déplacer, un système de mesure de distance, par exemple sous la forme d'une échelle graduée avec tête de lecture asso- ciée, qui délivre, lors de chaque déplacement de cha- riot le long de l'axe concerné, des impulsions à un compteur. Afin d'étalonner les différents systèmes de mesure de distance, le chariot porte-outil est déplacé 2 2467433 en un point de référence de chariot fixe, o les comp- teurs sont mis à zéro, lorsque le point de référence du chariot est identique au point zéro de la machine, ou les compteurs sont amenés à un état de comptage dé- -5 terminé, qui correspond aux coordonnées du point de ré- férence du chariot par rapport à un point zéro de la machine s'écartant de celui-ci. Les problèmes, qui sont associés à la détermination des positions du cha- riot, peuvent ainsi être considérés comme résolus. Mais le calcul des distances de chariot néces- saires à l'usinage d'une pièce d'ouvrage suppose égale- ment que la position de la pointe ou du bord détermi- nant de chaque outil utilisé lors de l'usinage soit connue par rapport au chariot porte-outil et soit con- servée dans la mémoire de données de la machine-outil. Cette position peut être fixée soit une fois pour tou- tes, soit être mesurée après la fixation de chaque ou- til différent sur le chariot. Le principe cité en premier lieu est habituelle- ment mis en pratique de telle sorte que les outils ne sont pas directement bloqués-dans des dispositifs de serrage sur le chariot porte-outil, mais dans des por- te-outils, qui sont amenés tout d'abord dans un appa- reil de réglage d'outil séparé de la machine, o la 2-5 pointe ou le bord d'outil déterminant pour l'usinage est ajustée dans une position prédéterminée avec pré- cision par rapport au porte-outil. Des dispositifs de préréglage habituels comportent un microscope qui est placé sur un chariot à deux mouvements rectangulaires avec un système de-mesure pour chaque axe. Le support d'outil avec l'outil ajusté est ensuite fixé dans une position prédéterminée avec précision sur le chariot porte-outil. La position de la pointe ou du bord d'ou- til par rapport à un point de référence d'outil sur le chariot est alors connue et peut être introduite en tant que donnée fixe dans la mémoire de données de la 3 2467433 la machine-outil ou être prise en considération dans le programme d'usinage. L'ajustement des outils à l'exté- rieur de la machine-outil présente sans doute l'avan- tage qu'il peut être effectué dans le temps parallèle- ment à des opérations d'usinage, donc durant les temps principaux d'usinage de la machine; l'inconvénient est cependant le coût considérable des nombreux porte-ou- tils nécessaires et surtout l'appareil de préréglage coûteux. En outre, des inexactitudes peuvent se pro- duire du fait que le porte-outil n'est pas placé, par suite d'une inattention ou d'usure, exactement dans sa position prédéterminée par rapport au chariot porte- outil. Afin d'économiser les coûts des porte-outils et d'exclure des erreurs par fixation inexacte de ceux-ci sur le chariot, les outils sont fixés de diverses ma- nières directement dans des dispositifs de serrage sur le chariot porteoutil et ensuite la position de la pointe ou du bord de l'outil est détectée par rapport à un point de référence d'outil sur le chariot. Ceci s'effectue dans un procédé connu du type décrit dans le préambule par le fait qu'un projecteur est amené par pivotement dans la zone d'action de la machine-outil et le chariot porte-outil est déplacé au point de référen- ce fixe du chariot. Le projecteur possède un disque gradué sur lequel on peut voir la pointe de l'outil, dans la mesure o l'outil a été fixé sur le chariot avec une erreur de réglage n'excédant pas une erreur déter- minée fonction de la grandeur du disque gradué. Les erreurs de réglage de tous les outils fixés sur le cha- riot sont lues par l'utilisateur en succession sur le disque gradué et introduites dans la commande de la ma- chine-outil. Cependant, aussi bien lors de la lecture que lors de l'introduction dans la mémoire, des erreurs peuvent apparaître qui ne sont remarquées, le cas échéant, qu'après un usinage défectueux d'une pièce d'ouvrage. 4 2467433 Afin de maintenir minimal le risque de telles erreurs, des régleurs même exercés opèrent avec précaution et par conséquent lentement lors de la lecture et de l'in- troduction au clavier des erreurs de réglage; le temps considérable ainsi pris pour la détection de la posi- tion de la pointe d'outil par rapport au chariot porte- outil est en grande partie un temps mort, et réduit donc en conséquence l'utilisation de la machine-outil. La présente invention a par conséquent pour ob- jet de perfectionner le procédé du type décrit dans le préambule, de sorte qu'il puisse être mis en oeuvre plus rapidement et avec une probabilité d'erreur consi- dérablement réduite que le procédé connu du type en question. Ce problème est, selon l'invention, résolu par le fait que les coordonnées du point de mesure sont in- troduites dans la mémoire de données en plus des coor- données du point de référence du chariot au moins pour un programme déterminé, par le fait que le chariot por- te-outil est déplacé avec l'outil ou chaque outil néces- saire pour ce programme dans cette position s'écartant du point de référence du chariot, dans laquelle la pointe d'outil coïncide avec le point de mesure, et par le fait que les données de position du chariot porte- outil dans cette position sont mises en mémoire. La mise en mémoire des coordonnées du point de mesure apparaît, dans le cas du procédé selon l'in- vention tout d'abord comme une dépense supplémentaire, cette dépense est cependant insignifiante car elle n'est pas nécessaire pour chaque outil, mais le point de mesure qu'occupe le dispositif de visée, est déter- miné en général une fois pour toutes, mais au moins pour un grand nombre de mesures. Pour l'utilisateur, il s'agit d'amener par commande manuelle simple des en- traînements le chariot porte-outil avec chaque outil distinct dans une position dans laquelle le point ou le 2467433 bord de cet outil coïncide avec le point de mesure. A cette fin, le dispositif de visée doit comporter seule- ment un réticule simple; toute mire de barres peut être omise, de sorte qu'un utilisateur un tant soit peu attentif est à l'abri d'une erreur de lecture. L'uti- lisateur doit alors seulement veiller par un enfonce- ment de touche à ce que les données de position du cha- riot porte-outil, qui sont de toute façon connues par la commande de la machine, soient mises en mémoire. Il est ainsi épargné à l'utilisateur, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, d'introduire au clavier des données quelconques; une erreur ne peut pas ainsi lui échapper. Dans le cas du procédé selon l'invention, au lieu des appareils de réglage ou de mesure externes connus dé- crits, sont utilisés les systèmes de mesure de distance de la machine elle-même, afin de détecter la position de chaque outil par rapport au chariot porte-outil. La précision et la fiabilité de cette détection correspon- dent par conséquent à la précision et à la fiabilité élevées connues dans l'état actuel de la technique des systèmes de mesure internes à la machine. Du fait du risque d'une erreur de mesure pratiquement exclu, l'uti- lisateur peut effectuer la détection de position d'un grand nombre d'outils dans le temps le plus court, sans effort particulier. Le procédé selon l'invention est expliqué ci-a- près en détail par comparaison de l'état supposé de la technique, en regard d'un dessin schématique. Sur la figure, est représentée une poupée fixe 12 d'un tour à commande numérique, dans laquelle une broche 14, sur laquelle est bloquée une pièce 16, est disposée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe, qui est désigné dans ce qui suit comme étant l'axe Z. Appartenant au tour, est en outre indiqué un banc de tour 18, sur lequel un chariot 20 est guidé déplaçable le long d'un axe X, perpendiculaire à l'axe Z. Sur le chariot porte-outil 22 est disposée une tourelle 24 qui comporte un certain nombre de dispositifs de serrage 26, un pour chaque outil 28. Un seul outil 28 associé à l'un des dispositifs de serrage 26 est représenté. A l'intérieur de la machine, un point nul de machine M sur l'axe de rotation de la broche 14 est défini comme étant l'origine d'un système de coordon- nées de cotes. Comme le point zéro de la machine M ne peut pas être atteint en fonctionnement, un point de référence de chariot R est fixé en un point aisé- ment accessible dans la plage de déplacement du cha- riot porte-outil 22 par montage d'interrupteurs non représentés. Le tour représenté est muni des systèmes de mesure de distance habituels dans le cas de machines- outils à commande numérique, auxquels peuvent appar- tenir par exemple des échelles graduées disposées le long de l'axe Z et de l'axe X. En vue de l'étalonna- ge du système de mesure de distance, le chariot porte- outil 22 peut se déplacer également au point de réfé- rence de chariot R, lorsqu'une pièce d'ouvrage 16 est bloquée, comme représenté, sur la broche 14. Sur le chariot porte-outil 22 ou la tourelle 24 de celui-ci est fixé un point de référence d'ou- til N, qui possède, par rapport au point zéro M du tour, les coordonnées d'écart ZMN et XMN, lorsque le chariot porte-outil 22 se trouve au point de référen- ce du chariot R. Ces coordonnées sont conservées dans la mémoire de données du tour. Pour l'usinage de la pièce d'ouvrage 16, est prévu de façon usuelle un programme de pièce d'ouvra- ge, dans lequel l'écart ZMW d'un point zéro de pièce d'ouvrage W se trouvant dans l'exemple représenté sur l'axe de rotation de la broche 14, par rapport au point 7 2467433 zéro M du tour, est déterminé et en outre les écarts ZGW et XGW d'un point cible G du point zéro de pièce d'ouvrage W sont déterminés. L'outil 28 possède une pointe ou bord P déter- minant pour l'enlèvement de copeaux sur la pièce d'ou- vrage 16, dont les écarts par rapport au point de ré- férence d'outil N ont les valeurs ZNP et XNP. Ces é- carts peuvent, comme décrit ci-dessus, se mesurer à l'extérieur de la machine ou être réglés à des valeurs prédéterminées. Ainsi, pareillement les coordonnées de la pointe d'outil P par rapport au point zéro M du tour sont connues, et on en tire en liaison avec les coordonnées connues du point cible G les distances ZGP et XGP, que le chariot porte-outil 22 doit parcou- rir afin que la pointe d'outil P atteigne le point cible G. A cause des inconvénients décrits de la détec- tion des écarts ZNP et XNP, selon le procédé du type en question connu et décrit, le chariot porte-outil 22 est déplacé non seulement en vue de l'étalonnage du système de mesure de distance au point de référence R du chariot, mais également en vue de la détection de la position de la pointe d'outil P par rapport au point de référence d'outil N sur le chariot porte-outil 22 en un point de référence fixe, en supposant ici que c'est le même point de référence de chariot R. En outre, un point de mesure D est déterminé de telle sorte que le dispositif de visée décrit sous la forme d'un projecteur avec disque gradué est déplacé par pivotement dans la zone d'action du tour. Ensuite, selon le procédé connu, les écarts ZDP et XDP de la pointe d'outil P du point de mesure D au disque gradué sont lus, et ces écarts sont introduits dans la mémoire de données. Selon le procédé de l'invention, par contre, le chariot porte-outil 22 est commandé par l'utilisateur 8 2467433 manuellement dans une position dans laquelle la pointe d'outil P coïncide exactement dans le dispositif de visée avec le point de mesure D. Les écarts ZDP et XDP sont alors tous les deux nuls, n'ont pas besoin et ne peuvent ainsi pas être lus par l'utilisateur. Le chariot porte-outil 22 a cependant, afin d'amener la pointe d'outil P en coïncidence avec le point de me- sure D, en partant du point de référence R du chariot parcouru exactement les distances ZDP et XDP et a ain- si donné aux systèmes de mesure de distance proprement dits de la machineoutil l'occasion de détecter ces distances ou les coordonnées de position atteintes lors de la coïncidence de la pointe d'outil P et du point de mesure D. Comme, selon l'invention, également les coordonnées ZDM et XDM du point de mesure D ont été conservées dans la mémoire de données, le calculateur de la machine a à présent la possibilité de calculer les écarts ZNP et XNP à partir des équations simples suivantes: ZNP = ZMR - ZNR - ZDP - ZDM XNP = XMR - XNR - XDP - XDM Avec les valeurs ainsi trouvées pour chaque outil, ZNP et XNP déterminent à présent pour la comman- de numérique, les distances du chariot porte-outil 22 à chaque point cible déterminé dans un programme d'u- sinage. 9 2467433 REVENDICATION Procédé de détection de la position d'une pointe ou d'un bord d'outil par rapport à un chariot porte- outil d'une machine-outil à commande numérique, en particulier d'un tour, dans la mémoire de données de laquelle sont conservées les coordonnées d'un point de référence de chariot fixe, pouvant être atteint par le chariot porte-outil, et dans laquelle un point de me- sure également fixe est déterminé par un dispositif de visée, par l'intermédiaire duquel l'outil fixé au chariot porte-outil est observé par l'utilisateur, qui introduit ensuite une instruction dans la commande en vue de la mise en mémoire de données de mesure, carac- térisé en ce que les coordonnées (ZDM et XDM) du point de mesure (D) sont emmagasinées dans la mémoire de don- nées en plus des coordonnées (ZMR et XMR) du point de référence du chariot (R) au moins pour un programme déterminé, en ce que le chariot porte-outil (22) est déplacé avec l'outil ou chaque outil (28) nécessaire pour ce programme dans cette position s'écartant du point de référence du chariot (R), dans laquelle la pointe d'outil (P) coïncide avec le point de mesure (D), et en ce que les données de position du chariot porte- outil (22) dans cette position sont mises en mémoire.