Brevet FR2482504A1 — publié le 19811120

La présente invention concerne de façon générale les machines-outils telles que les presses à poinçonner à tourelleset plus précisément un procédé et un appareil de compensation des déformations des bâtis des machines afin que celles-ci conservent une précision 'levée d'usinage et que leurs outils aient une grande longévité. Dans les machines-outils telles que les presses à poinçonner, de la chaleur est inévitablement produite du fait des frottements et par effet Joule, dans diverses par- ties de la machine telles que les paliers, les embrayages et les freins, et les moteurs électriques,lorsqu'ils fonc- tionnent. Cette chaleur se dégage non seulement avec des degrés variables dans les différentes parties mais se ré- partit aussi inégalement si bien que les bâtis des machines- outils s'échauffent de façon non uniforme. Ainsi, les bâtis des machinesoutils se déforment plus ou moins sous l'action de la chaleur dégagée pendant le fonctionnement, si bien qu'ils fléchissent en s'écartant des conditions voulues de travail;.Ainsi, dans les machines-outils, le problème posé est celui de laréduction possible de la précision d'usinage et de la durée de vie des outils à la suite des déformations des bâtis sous l'action de la chaleur dégagée pendant le fonctionnement. Par exemple, dans une presse à poinçonner à tourelles ayant des paires d'outils supérieurs et inférieurs de poin- çonnage, l'échauffement peut provoquer la déformation des bâtis supérieur et inférieur d'une manière telle que les outils supérieurs et inférieurs de poinçonnage ne sont plus alignés. Evidemment, lorsque ces outils supérieurs et infé- rieurs ne sont plus parfaitement alignés les uns par rapport aux autres, la presse à poinçonner ne peut pas effectuer des poinçonnages précis et les outils supérieurs et inférieurs peuvent se casser ou s'user prématurément. Certaines machines-outils sont montées ou terminées par exécution des réglages après une mise initiale en tempé- rature obtenue par fonctionnement à vide pendant plusieurs heures, afin que les inconvénients précités n'apparaissent pas. Cependant, les machines-outils ne. peuvent pas être dans les conditions voulues, decette manière, à moins qu'elles se soient échauffées sous une forme qui correspond au montage final. En fait, la chaleur dégagée dans les machines-outils change toujours suivant les conditions de fonctionnement, et il faut aussi beaucoup de temps, surtout en hiver, pour que les machines-outils atteignent leur température normale de fonctionnement. Ainsi, on ne peut pas maintenir les machines- outils dans les conditions voulues par réglage final après mise en température initiale, et il est souhaitable que la chaleur dégagée dans les machines-outils au cours du fonc- tionnement soit maîtrisée. L'invention concerne un procédé et un appareil de compensation des déformations des machines-outils dues à l'échauffement, afin que ces machines restent dans des con- ditions voulues. Elle concerne aussi un procédé et un appareil de compensation de l'échauffement de diverses parties de ma- chine-outil lors du fonctionnement afin que les déformations des bâtis soient compensées. Elle concerne aussi un procédé et un appareil destinésà empêcher la réduction de la précision d'usinage et de la durée de vie des outils à la suite des déformations des bâtis des machines-outils, par échauffement au cours du fonctionnement. Selon l'invention, les échauffements dans des par- ties opposées ou symétriques d'une machine-outil sont main- tenus égaux, ou une différence entre les échauffements est maintenue à une valeur déterminée, par détection de l'échauf- fement ou de la température dans des parties opposées ou symétriques, puis par chauffage ou refroidissement de ces parties en fonction de l'échauffement ou de la température détecté. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une élévation latérale d'une presse à poinçonner à tourelle réalisée selon l'invention - la figure 2 est une vue en plan de la presse de la figure 1; et - la figure 3 est un schéma d'un circuit de commande destiné à la mise en oeuvre de l'invention et convenant à la presse à poinçonner à tourelle des figures 1 et 2. On décrit l'invention en référence aux figures 1 et 2, à titre purement illustratif dans le cas d'une presse à poinçonner à tourellesqui porte la référence générale 1l Cependant, il faut noter que l'invention n'est pas limitée à cette application à un type particulier de presse à poinçonner mais convient non seulement à tous les types con- nus de presses convenables mais aussi à des machines-outils autres que les presses. La presse 1 à poinçonner à tourellescomporte une base 3, une colonne 5 fixée verticalement à une extrémité de la base 3, et une poutre suspendue 7 solidaire de la partie suprieure de la colonne 5 et disposée en porte-à- faux afin qu'elle soit parallèle à la base 3, et elle com- porte des bâtis latéraux droit et gauche 9 et 11. En outre, la presse 1 comporte un vérin 13, une tourelle supérieure et une tourelle inférieure 17 ayant des arbres 19 et 21 respectivement et portant plusieurs outils supérieurs 23 et inférieurs 25 de poinçonnage respectivement, ayant des dimensions et des configurations variables. Le vérin 13 est mobile verticalement dans la partie sensiblement mé- diane de la poutre 7 afin qu'il se déplace verticalement sous la commande d'un dispositif décrit dans la suite du présent mémoire et qu'il déplace les outils supérieurs et inférieurs 23 et 25 lors du poinçonnage d'une pièce W qui a été placée entre eux. La tourelle supérieure 15 est mon- tée de manière qu'elle soit suspendue à la poutre 7, l'ar- bre 19 étant vertical, la tourelle pouvant tourner en par- tie sous le vérin 13 alors que la tourelle inférieure 17 peut tourner sur la base 3 juste au-dessous de la tourelle supérieure 15 et coaxialement à celle-ci. En outre, les deux tourelles 15 et 17 sont disposées de manière que des paires d'outils supérieurs et inférieurs 23 et 25 de poin- çonnage, de même dimension et de même configuration, soient alignées verticalement l'une sur l'autre et, dans cette dis- position, elles sont commandées simultanément afin qu'elles placent une paire voulue d'outils 23, 25 sous le vérin 11. Comme l'indique la figure 2, les paires d'outils supérieurs et inférieurs 23, 25 sont par exemple montées sur les tou- relles 15 et 17 afin qu'ils soient disposés en cercle à la périphérie des tourelles, avec un espacement radial égal par rapport aux axes des arbres 19 et 21 des deux tourelles 13 et 15. Un arbre excentrique 27 est supporté entre les bâ- tis droit et gauche 9 et 11 afin qu'il tourne par rapport à la poutre 7 par l'intermédiaire de paliers convenables, afin qu'il déplace verticalement le vérin 13. L'arbre excentri- que 27, à l'extrémité qui dépasse du bâti droit 9, est raccordé à un volant 29 dont la partie interne porte un embrayage, et il comporte, à son autre extrémité, un dispo- sitif 31 de freinage. Le volant 29 porte, à sa partie inter- ne, un dispositif d'embrayage (non représenté), et il est entraîné par une courroie 34 et un moteur électrique 35 monté sur la poutre 7. Ainsi, le volant 29 reste entraîné par le moteur excentré 35 par l'intermédiaire de la courroie 33 et il fait tourner l'arbre excentrique 27 afin que le vérin 13 se déplace verticalement lorsque l'embrayage in- corporé au volant 29 est commandé. En outre, l'arbre ex- centrique 27 est arrêté et cesse d'entraîner le vérin B lorsque l'embrayage est débrayé afin que l'arbre 27 soit déconnecté du volant 29, et le dispositif 31 de freinage est simultanément mis en action. La presse. à poinçonner à tourelles comporte, pour l'avance et le positionnement de la pièce W à poinçonner, un premier chariot 37 qui est mobile en translation par rapport aux tourelles supérieure et inférieure 15 et 17 et un second chariot 39 qui peut coulisser sur le premier cha- riot 37 et qui porte plusieurs dispositifs 41 de serrage de la pièce W. Le premier chariot 37 peut coulisser sur des rails 43 qui sont fixés à la partie supérieure de la base 3 si bien qu'il peut se déplacer horizontalement en trans- lation par rapport aux tourelles inférieure et supérieure 15 et 17 lorsqu'il est entraîné. Le second chariot 39 qui porte les dispositifs 41 de serrage est monté sur le pre- mier chariot 37 afin qu'il puisse se déplacer horizontale- ment en direction perpendiculaire à celle des rails 27, sous la commande d'un moteur excentré 43. En outre, une table fixe 45 est disposéesur la base 3 afin que la pièce W puisse y être glissée, et en outre, deux tables mobiles 47 et 49 peuvent être fixées au premier chariot 37 afin qu'elles maintiennent les extrémités de la pièce W qui dépassent. Dans l'arrangement décrit, la pièce W qui est ser- rée par les dispositifs 41 peut avancer entre les tourelles supérieure et inférieure 15 et 17, juste au-dessous du vérin 13, lors du déplacement du premier et du second chariot 37 et 39. Avant la mise en position de la pièce W entre les deux tourelles 15 et 17 juste au-dessous du vérin 13, ou dès cet- te mise en position, une paire choisie d'outils supérieur et inférieur 23 et 25 de poinçonnage est placée juste au- dessous du vérin 13 par les tourelles 15 et 17, et la pièce W est alors poinçonnée par ces outils 23 et 25 lorsque le vérin 13 s'abaisse et repousse l'outil supérieur 23. En outre, un certain nombre de trous de dimension et de con- figuration variables sont poinçonnés automatiquement et de façon continue dans la pièce W par déplacement des tourel- les 15 et 17 et des deux chariots 37 et 39 par une commande numérique préalablement programmée. Dans la presse à poinçonner à tourellesdécrite précédemment, de la chaleur se dégage pendant l'opération de poinçonnage, essentiellement à cause du frottement du volant 29, de l'embrayage, de l'arbre excentrique 27 et du frein 31 mais aussi à cause de la résistance électrique du moteur électrique 35. Comme le volant 29 est toujours en- traîné en rotation par le moteur électrique 35 placé sur le bâti 9, la quantité de chaleur qui se dégage dans celui- ci est supérieure à celle qui se dégage dans le bâti gauche 11, bien qu'elle atteigne les deux bâtis 9 et 11. Ainsi, le bâti droit 9 se déforme par échauffement plus que le bâti gauche 11, et l'arbre 19 de la tourelle supérieure n'est plus aligné sur l'arbre 21 de la tourelle infé- rieure 17. Evidemment, lorsque les deux tourelles 15 et 17 sont déplacées et ne sont plus alignées l'une sur l'autre, les outils 23 et 25 sont aussi désalignés l'un par rapport à l'autre, si bien que la précision de poinçonnage diminue et les outils supérieur et inférieur 23 et 25 se cassent ou s'usent prématurément. Bien que la presse-l puisse être montée ou terminée en fonction des déformations thermiques des bâtis 9 et 11, un problème est posé par le changement perpétuel de la chaleur dégagée au cours des opérations de poinçonnage en fonction des conditions de poinçonnage, si bien que les déformations thermiques ne sont pas toujours les mêmes. Selon l'invention, le problème précité est résolu par maintien à des valeurs égales des échauffements des bâtis droit et gauche 9 et 11, ou par maintien à une valeur déterminée de la différence entre les échauffements des deux bâtis afin que les bâtis droit et gauche 9 et 11 se déforment également pendant les opérations de poinçonnage de la presse 1. En outre, l'un au moins des bâtis droit et gauche 9 et 11 est chauffé ou refroidi, ou le bâti droit 9 est refroidi et simultanément le bâti gauche 11 est chauffé, afin que, selon l'invention, les échauffements des bâtis droit et gauche soient égaux ou afin que la dif- férence entre ces échauffements reste constante. On considère maintenant, en référence aux figures, un mode de réalisation dans lequel les deux bâtis 9 et il de la presse 1 sont chauffés afin que leurs échauffements soient égaux ou que leurs différents échauffements soit déterminés. Comme l'indiquentles figures 1 et 2, plusieurs dispositifs 51 de chauffage sont montés à proximité de l'extrémité droite de l'arbre 27 sur le bâti droit 9, et plusieurs dispositifs 53 de chauffage sont montés de ma- nière analogue à proximité du dispositif 31 de freinage sur le bâti gauche 11. En outre, des dispositifs 55 et 57 de détection de température, par exemple des thermis- tances, sont montés à proximité de l'extrémité droite de l'arbre excentrique 27 et du dispositif 31 de freinage respectivement, sur les bâtis droit et gauche 9 et 11 res- pectivement afin que la température ou l'échauffement y soit détecté. En outre, un dispositif 59 de commutation par détection de température tel qu'un thermostat, est monté à proximité de l'extrémité droite de l'arbre 27 sur le bâti 9, dans un mode de réalisation avantageux, afin qu'il détecte la température ou l'échauffement du bâti droit, dans un but décrit dans la suite. Comme indiqué plus précisément sur la figure 3, les dispositifs de chauffage 51 et 53, les dispositifs et 57 de détection d'échauffement et le dispositif 59 de commutation sont incorporés à un circuit électrique de commande qui est destiné à maintenir les échauffements des bâtis droit et gauche 9 et 11 afin qu'ils soient égaux ou qu'ils présentent toujours une même différence. Plus précisément, le circuit électrique de commande de la figure 3 est réalisé de manière qu'il commande les dispositifs 51 et 53 de chauffage en fonction de la chaleur détectée par les dispositifs 55 et 57 et aussi par le dispositif 59 de commutation. Le circuit électrique de commande comporte un circuit 61 en pont qui contient les dispositifs 55 et 57 de détection, un circuit amplificateur 63, un circuit 65 de commande d'électro-aimant et un circuit 67 de chauffage comprenant les dispositifs 51 et 53 de chauffage ainsi que le dispositif 59 de commutation. Le circuit 61 en pont est raccordé à une source 69 de courant continu et comporte une résistance 71 de référence et une résistance variable 73, en plus des dispositifs 55 et 57 de détection, afin que la tension de sortie dépende de la différence entre les échauffements des bâtis droit et gauche 9 et 11, détectés par les dispositifs 55 et 57. Le circuit amplificateur 63 est relié au circuit 61 et comporte un amplificateur opé- rationnel 75, une résistance variable 77 et des résistances 79 et 81, de manière qu'il amplifie la sortie transmise par le circuit 61. Le circuit 65 d'alimentation d'électro- aimant est relié au circuit amplificateur 63, et à une source 83 de courant continu, et il comporte une résistance , une diode 87, un transistor 89 et un électro-aimant 91 de commande d'un relais qui a un contact normalement ou- vert 93 placé dans le circuit-67 de chauffage, dans un but décrit dans la suite. Le circuit 67 de chauffage est relié à une alimentation électrique 95 et il est réalisé de ma- nière générale afin que le dispositif 51 de chauffage soit relié au dispositif 59 de commutation qui est normalement fermé et que le dispositif 53 de chauffage soit relié au contact normalement ouvert 93. Dans le circuit 67, le dis- positif 59 de commutation qui est normalement fermé est disposé de manière qu'il s'ouvre automatiquement et décon- necte le dispositif 51 de chauffage lorsque l'échauffement du bâti droit 9 a atteint un degré prédéterminé. En ou- tre, le contact normalement ouvert 93 est disposé afin qu'il se ferme sous la commande de l'électro-aimant 91 du circuit 65, afin que le dispositif 53 échauffe le bâti gau- che il lorsque l'électro-aimant 91 est alimenté de la manière décrite dans la suite. Dans le circuit de commande décrit précédemment, les échauffements des bâtis droit et gauche 9 et Il sont détectés par les dispositifs 55 et 57 respectivement qui sont montés sur les bâtis droit et gauche 9 et 11 respec- tivement comme décrit précédemment. Lorsque les échauffements détectés de ces bâtis 9 et 11 ne sont pas égaux ou lorsque la différence entre les échauffements détectés varie par rapport à une valeur prédéterminée, une tension de sortie est transmise au circuit 65 d'alimentation d'électro- aimant, après amplification dans le circuit 65, si bien que l'électro-aimant 91 est alimenté. Comme décrit précé- demment, le contact normalement ouvert 93 du circuit 67 est fermé afin que le dispositif 53 puisse chauffer le bâti 9 o gauche 11 dès que l'électro-aimant 91 est alimenté. Dans le mode de réalisation décrit précédemment, le dispositif 51 est destiné à échauffer le bâti droit 9 afin qu'il permette une mise en température précoce permet- tant à la presse 1 d'être dans les conditions voulues lors- que celle-ci a été montée ou réglée après mise en tempéra- ture initiale. Cependant, il faut noter que le dispositif - 51 n'est pas nécessaire lorsque la presse 1 est montée ou réglée finalement sans être mise en température puisque le bâti 11 peut être échauffé par le dispositif 53 en fonction de l'augmentation de l'échauffement du bâti droit 9, selon l'invention. Comme décrit précédemment, les bâtis droit et gauche 9 et 11 peuvent être refroidis afin que les déforma- tions thermiques soient compensées selon l'invention, bien qu'ils soient échauffés dans le mode de réalisation décrit précédemment. Par exemple, un dispositif convenable d'ab- sorption de chaleur, mettant en oeuvre par exemple l'effet Peltier, peut être utilisé à la place des dispositifs 51 et 53 de chauffage afin que les bâtis droit et gauche 9 et 11 soient refroidis. En outre, les deux bâtis 9 et 11 peu- vent être refroidis par un ou plusieurs ventilateurs, ou le bâti droit 9 peut être refroidi par un ventilateur alors que le bâti gauche 11 peut être échauffé par l'air chaud régnant autour du bâti droit 9, afin que les échauf- fements des bâtis droit et gauche 9 et 11 restent égaux ou que la différence d'échauffements garde une valeur déterminée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVEND ICAT IONS 1. Procédé de compensation des déformations des ma- chines-outils, dues à l'échauffement, caractérisé en ce qu'il comprend le maintien des échauffements de parties opposées ou symétriques de bâtis d'une machine-outil à des valeurs égales ou avec une différence prédéterminée, par détection de l'échauffement ou de la température dans des parties opposées ou symétriques, puis le chauffage ou le refroidissement de ces parties opposées ou symétriques à l'aide d'un dispositif de compensation d'échauffement, en fonction de l'échauffement détecté. 2. Procédé de compensation des déformations des bâtis de machines-outils, dues aux échauffements, caractérisé en ce qu'il comprend la détection de l'échauffement, par exem- ple de la température, dans des parties opposées ou symétri- ques d'une machine-outil, et l'échauffement ou le refroidis- sement de ces parties opposées ou symétriques par un dispositif de compen- sation en fonction de l'échauffement ou de la température détecté afin que les échauffements des parties opposées ou symétriques soient maintenus à des valeurs égales ou pré- sentent une différence déterminée. 3. Appareil de compensation des déformations des bâtis des machinesoutils, dues aux échauffements, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispo- sitif (55, 57) de détection d'échauffement et un disposi- tif (51, 53) de compensation d'échauffement, placés sur des parties opposées ou symétriques de bâtis (9, 11) d'une machine-outil (1), et un circuit (61, 63, 65, 67) de compensation destiné à commander chacun des dispositifs (51, 53) de Compensation d'échauffement en fonction de l'échauffement des parties opposées ou symétriques.