Brevet FR2482886A1 — publié le 19811127

La présente invention concerne de façon générale les brides tournantes montées sur les machines-outils en vue du maintien de pièces à usiner et, plus particulièrement, une bride tournante à contrôle de la position de son organe de serrage de pièce. On sait que pour la fixation des pièces à usiner sur les machines-outils, on utilise couramment des brides tournantes agissant sous l'effet d'un fluide sous pression. De telles machines-outils sont notamment montées en chaîne-transfert en vue de la réalisation automatique de pièces par opérations séquentielles d'usinage et de transfert. Dans le cas de machines-outils à commande manuelle du cycle d'opérations, il est aisé de vérifier la position et le fonctionnement correct d'une bride. Cependant, dans le cas de pièces de grandes dimensions nécessitant une multiplicité de brides, cette vérification n'est pas possible compte-tenu du temps nécessaire et des cadences imposées. Or, une seule bride en position défectueuse peut entraîner la destruction de la pièce ou de l'outil. Cet inconvéndent est encore plus grave dans le cas d'une chaîne-transfert, qui se trouve ainsi arrêtée en cas de panne -d7un seul de ses oostes. La cause de ces troubles possibles réside dans le fait qu'avec les brides tournantes actuelles, il n'existe aucune information sur leur position ou leur état au cours de leur fonctionnement. Une telle information est cependant de première importance du fait que, si le processus commence par exemple avant que la pièce ne soit fixée, pièce, outil et machine peuvent être détériorées, de la même façon que s'il y a lieu d'enlever la pièce alors que la bride n'a pas tourné. La présente invention vise à remédier à ces incon vénients, en fournissant une bride tournante comprenant un ensemble de détection de la position axiale et angulaire de son organe de serrage, donnant à chaque instant ou au début de chaque phase opératoire d'information concernant la condition ou l'état dudit organe. Conformément à l'invention, la bride comporte intérieurement un ensemble magnétique de contrôle de position du piston, associé à un détecteur d'effort de serrage disposé dans le bras de serrage, l-adite bride étant connectée à un circuit logique compris dans un circuit d'exploitation des signaux issus de l'ensemble de contrôle et du détecteur d'effort, ledit circuit étant relié aux organes de commande de la machine-outil. De cette façon, les éléments détecteurs de position étant placés à l'intérieur du corps de la bride, et le détecteur d 'effort de serrage étant placé dans le bras, ces différents organes sont protégés d'une détérioration éventuelle par les pièces à usiner ou par les outils d'usinage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une bride du type hydraulique, illustrant le principe général de fonctionnement de l'ensemble de détection selon l'invention ; - la figure 2 représente un graphique de la variation de la densité d'un flux magnétique en fonction de la dimension de I'entrefer existant dans le circuit magnétique; - la figure 3 représente un schéma synoptique des circuits d'exploitation des signaux issus de l'ensemble de détection ;; - la figure 4 représente un schéma synoptique d'un circuit logique applicable aux circuits de la figure 3 - la figure 5 représente une vue schématique partiellement en coupe, d'une forme qénérale de réalisation possible d'une bride selon l'invention ; et - la figure 6 représente une vue schématique d'une forme de réalisation avantageuse d'un bras de serrage d'une bride conforme à l'invention. Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments. En se référant à la figure 1, une bride selon l'invention comprend, de façon connue en soi, un corps avec une embase 1 et formant un cylindre 2 dans lequel est ajusté un piston 3, dont la tige 4 est solidaire d'un bras de serrage convenable (non représenté). Des joints appropriés 5 assurent l'étanchéité de l'ensemble piston-cylindre. La tige 4 se déplace dans le sens de la flêche S pour le serrage de la pièce et dans le sens de la flêche L pour la libération de cette dernière. Conformément à l'invention, l'ensemble détecteur est monté à l'intérieur de la bride, par exemple dans l'embase 1. A cet effet, celle-ci est munie d'une douille axiale intérieure 6 dans laquelle est ajustée une broche centrale 7 mobile axialement avec le piston et dont une extrémité 8 est engagée dans un évidement 9 de la tige 4 . L'autre extrémité 10 de la broche 7 est associée à l'ensemble détee- teur basé sur l'effet Hall, de référence générale 11 fixe par rapport à 1'embase I, et comporte un aimant permanent 12 auquel elle est solidarisée par l'intermédiaire d'un élément condenseur de champ magnétique 13. Des conducteurs électriques 14, associés aux détecteurs 11, sont reliés à un connecteur extérieur convenable 15. Tous les organes mentionnés ci-dessus, à savoir, embase 1, cylindre 2, piston 3, broche 7 sont réalisés en des matériaux ferro-magnétiques, à l'exclusion de la douille 6 réalisée en un matériau para-magnétique. La présence de l'aimant permanent 12 définit ÀU sein de la bride un flux magnétique F1 symétrique par rapport à la broche 7 dans laquelle il est concentré par l'intermédiaire du condenseur 13 réalisé par exemple en fer 'AR-CO'.' Un flux F2, également symétrique par rapport à la broche 7, constitue un flux de perte inhérent à tout système magnétique. Le rôle de l'ensemble détecteur 11 est de délivrer un signal proportionnel à la valeur du champ magnétique qui le traverse. Conformément à l'invention, .et comme ce sera expliqué plus en détail ci-après, l'ensemble détecteur 11 p-ermet d'effectuer une mesure du déplacement axial du piston par l'intermédiaire de la broche 7, cette mesure fournissant en même temps une information sur la position angulaire dudit piston, associée au déplacement axial. En se référant au graphique de la figure 2, on a porté en abscisses la valeur de l'intensité de f]ux H,liée à la dimension de l'en- trefor et, en ordonnées, la valeur de la densité de flux B. On obtient la courbe usuelle 16. Si la résistance magnétique décroît au niveau de l'ensemble détecteur 11, ce qui équivaut à un accroissement de la course X du piston (voir figure 1), la ligne de l'entrefer se déplace de a en b, ce qui conduit à une variation de densité-de flux proportionnelle, de Sa à Bb. L'ensemble 11 détecte cette variation, de manière à délivrer des signaux représentatifs de la position axiale du piston, comme expliqué ci-après en se référant aux figures 3 et 4. De façon connue en soi, le circuit de formation des signaux comprend, à partir de l'ensemble détecteur 11, un amplificateur 17 et des circuits logiques L1, L2, L3 reliés à des conditionneurs 1S, 19, 20 fournissant à leur sortie les signaux respectifs. SI, S2, 53. Ce circuit est réglé de façon telle que - si le piston dépasse une position prédéterminée vers le haut du cylindre, c'est-à-dire dans le sens de la flêche L (fig. 1), le signal S1 le confirme - si le piston dépasse une certaine limite en sens inverse, le signal S2 le confirme ; en fait, le signal S2 peut être émis sans que la pièce soit effectivement. serrée, si par exemple la vis de serrage se brise, auquel cas le piston ne serre pas malgré son déplacement convenable - si alors le piston est dans cette dernière condition, ie signal S3 confirme le fait que la bride ne ferme pas le circuit d 'effort passant par la pièce. Le signal S2 n'est délivré que si l'effort atteint le niveau prescrit. Les circuits logiques comprennent une première porte ET (21) dont les entrées reçoivent S2 et un signal représentatifde l'effort P, qui sera défini ciaprès, tandis que la sortie de la porte 21 constitue une en trée d'une seconde porte ET (22) dont l'autre entrée reçoit 53. Les signaux finaux de sortie, à savoir, A pour 51 et B pour 52, S3 et P, déterminent la signalisation finale de l'état de la bride avec A pour la position d'extraction de la pièce et B pour l'ordre de serrage. On peut grouper le logique de la manière suivante S1 = 1 : bride libérée S2 = 1 ) = S2.P : : bride serrée P=1) S3 = 1 : défaut, arrêt de la machine Avec plusieurs brides sur une même pièce, les signaux finaux A et B résultent de la combinaison logique de tous les signaux individuels : A = SllS2 51n B = (S21'S3,) (S22.S32).. 52n 53n ).P Selon une autre possibilité de mise en oeuvre des principes de base exposés ci-d-essus, et se référant à la figure 5 ne comportant que les éléments principaux pour des raisons de clarté, le cylindre 2 est relié à une valve d'alimentation en fluide 23, ellemême commandée sous l'effet du signal S1.La tige 4 du piston 3 est solidaire d'un bras 24 muni d'une vis de serrage 25. La broche 7 fixe par rapport à l'embase 1 comprend une rampe hé licoïdale 26 coopérant avec un guide 27, de façon qu'un mouvement de translation du piston se traduise également par un mouvement de rotation définissant la position du bras 24 par rapport à la pièce (non représentée). Selon la forme de réalisation générale représentée, sur la figure 5, la tige interne 28 du piston est munie à son extrémité opposée à la tige 4 d'éléments maqnétiques 29 ou 30. Les éléments se déplacent devant des détecteurs magnétiques appropriés, dont chacun est une cel lule à effet Hall, 31 ou bien éventuellement 32,33, dont le fonctionnement sera expliqué ci-après. Le signal S1 = 1 correspond à la fixation de la pièce, tandis que S1 = O correspond à sa libération. Selon une oremière forme de réalisation possible, la bride comporte les détecteurs correspondant aux signaux S1 et 52, avec un détecteur de proximité 31 en regard de l'élé- ment maqnétique 29. On obtient alors le tableau suivant S1 = O S2 = O pièce libre S1 = 1 S2 = 1 pièce fixée S1 = 1 52 = O pièce libre car non serrée. La troisième possibilité ci-dessus peut apparaître lorsque la vis de serrage 25 est endommagée ou cassée. Cette même combinaison apparat lorsque la bride rencontre un obstacle et ne peut effectuer sa course complète. Cette première forme de réalisation est la plus simple mais elle offre déjà une sécurité totale : en effet, si l'ensemble détecteur est détruit ou si le cable de connexion est endommagé, le signal S2 est toujours égal à zéro, ce qui équivaut à "pièce libre" et le cycle de travail ne peut commencer. Selon une autre forme de réalisation, la bride comprend deux détecteurs de position 32 et 33 disposés cote à cote, donnant respectivement des signaux 53 et 54. Dans ee cas, les détecteurs 32 et 33 donnent des informa tions individuelles et additives aux circuits d'exnlcitaticn, dans la mesure où l'élément magnétique 30 est au droit d'un des deux détecteurs ou des deux à a fois, les dimensions du- dit élément 30 et la distance séparant les détecteurs étant réqlées en conséquence.On obtient alors le tableau suivant S1 = 0 53 = 0 54 = 1 pièce libre S1 = 1 53 = 0 54 = 1 pièce libre Sl = 1 S3 = 1 S4 = 1 pièce fixée S1 = 1 S3 = 1 S4 = O pièce libre On obtient ainsi une indication précise sur la position du piston 53 = 0 S4 = 1 piston à fond de course (flêche L) 53 = 1 S4 = 1 piston dans la zone de serrage S3 = 1 S4 = O course insuffisante du piston. Comme mentionné plus haut, les détecteurs magnétiques peuvent être associés à un organe détecteur sensible à l'effort de pression et délivrant le signal S2. A cet effet, la mesure de l'ef- fort de serrage s'effectue grâce à une géométrie particulière donnée au bras de serrage, conformément à l'invention. En se référant à la figure 6, le bras de référence générale 24, est solidarisé à la tige 4 à l'une de ses extrémités et comporte la vis de serrage 25 à son autre extrémité. Le bras est évidé de façon à comporter deux branches élastiques 34 et 35, tandis qu'il comprend une partie relativement massive centrale 36 du côté de l'extrémité munie de la vis de serrage 25, cette partie 36 étant elle-même prolongée par une troisième branche élastique 37 reliée à l'extrémité du bras située du côté de la tige 4. Cette branche 37 est associée à des éléments détecteur 38 du tvoe réaqissant à la déformation de la pièce, tels que des marques tensiométriques ou jauges de contrainte. Ces éléments 38 sont reliés de façon connue en soi à un amplificateur de leur signal de sortie, intégré aux circuits d'exploitation décrits ci-dessus. La bride selon l'invention permet un fonctionnement parfaitement fiable et trouve son application en particulier sur les machines-outils d'une chaîne-transfert, en vue d'une fabrication de pièces usinées automatiquement sans risque de retards et de détériorations, ni des pièces elles-mêmes, ni des organes desdites machines. I1 est bien entendu que la présente invention nea été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nul lement limitatif et qu'on pourra y apporter toute modification dans le domaine des équivalences techniques sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Bride tournante pour machine-outil, du type comportant un piston mobile animé d'un mouvement de translation associé à un mouvement de rotation et relié à un bras de serrage de pièce à usiner, caractérisée par le fait qu'elle comporte intérieurement un ensemble de contrôle de position du piston associé à un détecteur d'effort de serrage disposé dans le bras de serrage, la bride étant connectéé à un circuit logique compris dans un circuit d'exploitation des signaux issus de 11 ensemble de contrôle et du détecteur d'effort, ce dernier circuit étant relié aux organes de commande de la machineoutil. 2. Bride selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le piston mobile est solidaire d'un aimant permanent définissant un flux magnétique au sein de la bride, l'en- semble de contrôle de position comprenant des détecteurs ma gnétiques fixes de variation de ce flux, coopérant avec ledit aimant. 3. Bride selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un détecteur magnétique de position du piston et un détecteur sensible à l'effort de serrage. 4. Bride selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le bras de serrage de la bride comprend une partie évidée définissant deux branches élastiques ainsi qu'une partie plus massive prolongée par une troisième branche élastique associée elle-même à au moins un détecteur d'effort du type jauge de contrainte. 5. Bride selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la broche est fixe et que la tige du piston est munie d'au moins un aimant permanent pouvant se déplacer devant au moins un détecteur magnétique. 6. Bride selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'ensemble de contrôle de position du piston comporte deux détecteurs magnétiques cotte à ciste et coopérant individuellement ou additivement avec un aimant permanent associé à la tige interne du piston.