Brevet FR2483293A1 — publié le 19811204

Appareil de positionnement angulaire d'une pièce tournante La présente invention concerne un mécanisme des- tiné à orienter une pièce tournante, par exemple une tab- le tournante, etc., dans une position angulaire prédéter- minée. Dans une machine-outil, il est fréquemment né- cessaire de positionner avec précision une table tournante dans une position d'orientation angulaire prédéterminée. Ce positionnement précis est nécessaire dans différents buts. Par exemple, lors de l'exécution d'un travail de tournage et d'un travail de perçage en ligne, le positionnement angulaire précis de la table tournante est nécessaire dans une opération automatique. Pour obtenir un positionnement angulaire pré- cis de la table tournante, il est souhaitable d'utiliser un dispositif d'entraînement asservi séparé en plus d'un dispositif d'entraînement principal. A cet effet, un dis- positif d'entraînement asservi séparé est prévu unique- ment pour effectuer le positionnement angulaire de la ta- ble tournante. Un mécanisme d'entraînement indépendant est prévu pour faire tourner la table tournante dans une opération d'usinage et ce mécanisme d'entraînement indé- pendant est rendu inopérant quand le mouvement de posi- tionnement est effectué par le dispositif d'entraînement asservi. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique No 3 483 767 décrit un tel mécanisme séparé d'entraînement asservi des- tiné à positionner avec exactitude une broche tournante; mais ce dispositif antérieur est désavantageux en ce qu'il lui faut un teme relativement long pour orienter angulai- rement la broche tournante dans une position angulaire prédéterminée. Le Brevet Japonais NO 53-95 379 décrit un autre dispositif antérieur comportant deux détecteurs, à savoir un détecteur approximatif et un détecteur précis. Ce dispositif antérieur permet de raccourcir.-le temps ne- cessaire pour positionner angulairement la pièce tournan- te, mais son dispositif de commande devient très complexe. Un objet de l'invention est donc de proposer un appareil de positionnement angulaire d'une pièce tournante qui élimine les problèmes précités et qui permet d'obte- nir un très court temps total pour le positionnement an- gulaire de la pièce tournante. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil de positionnement angulaire d'une pièce tournan- te dans lequel un dispositif d'entraînement asservi pour le positionnement angulaire ou pour une opération de po- sitionnement peut être réglé sur une position de référen- ce angulaire prédéterminée pendant qu'un travail est ef- fectué, contribuant ainsi à raccourcir le temps total de positionnement angulaire de la pièce tournante. Un autre objet encore de l'invention est de pro- poser un appareil de positionnement angulaire d'une pièoe tournante dans lequel la position de référence angulaire exacte est établie sur le côté de la masse la plus faible, c'est-à-dire sur le côté du moteur asservi, permettant à la pièce tournante de plus grande masse de dépasser une position angulaire prédéterminée à l'interruption de sa rotation. Selon un aspect, l'invention concerne donc un ap- pareil de positionnement angulaire d'une pièce tournante et qui comporte: un premier dispositif d'entraînement pou- vant être accouplé pour faire tourner la pièce tournante dans une opération de travail; un dispositif de transmis- sion de force motrice destiné à accoupler le premier dis- positif d'entraînement avec la pièce tournante pour la faire tourner dans une opération de travail; un second dispositif d'entraînement pouvant être accouplé pour fai- re tourner la pièce tournante dans un mouvement de posi- tionnement angulaire; un dispositif d'accouplement pouvant être actionné pour accoupler le second dispositif d'en- tra;nement avec la pièce tournante pour la faire tourner pendant que le premier dispositif d'entraînement est des- accouplé de la pièce tournante, ce dispositif d'accouple- ment comprenant deux éléments d'embrayage complémentaires agencés pour être en prise à une seule position prédéter- minée et étant normalement rappelés en position dégagée l'un de l'autre; un premier détecteur qui détecte une po- sition de référence angulaire prédéterminée de l'un des éléments d'embrayage qui est positionné sur le côté du second dispositif d'entraînement et qui produit un signal à cette détection; un dispositif de commande réagissant au signal du premier détecteur en commandant le mouvement du second dispositif d'entraînement afin d'arrêter celui précité des éléments d'embrayage dans la position de ré- férence angulaire prédéterminée; et un second détecteur qui détecte une position angulaire prédéterminée de la pièce tournante et qui permet à l'autre élément d'embray- age d'engager l'élément d'embrayage précité dans la seule position prédéterminée à la détection de la position an- gulaire prédéterminée de la pièce tournante, le second détecteur réagissant au mouvement de rotation de la pièce tournante quand cette dernière est mise en rotation par le premier dispositif d'entraînement. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre faite en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: La Figure 1 est une représentation schématique d'un appareil de positionnement angulaire d'une pièce tournante selon l'invention, la Figure 2 est une représentation schématique d'une table tournante faisant apparaître une relation entre une seule position de référence prédéterminée E1 de la table et des positions possibles de prise E - E i 7 d'embrayagesà une seule position utilisés. la Figure 3 est un diagramme montrant les rela- tions de fonctionnement entre une table tournante, un em- brayage à une seule position et un second détecteur asso- cié avec le mouvement de rotation de la table tournante, et la Figure 4 est un schéma simplifié d'un dis- positif de commande utilisé selon l'invention. L'invention sera donc maintenant décriteen dé- tail en regard des dessins. Tout d'abord, sur la Figure 1 la référence numérique 10 désigne une table tournant au- tour de sa broche ou arbre principal 12. Un pignon 14 est fixé sur la broche 12 et il engrène avec les pignons 16 et 18. La référence 20 désigne globalement un dispositif d'entraînement principal pour les opérations de travail. Le dispositif d'entraînement principal 20 com- porte un moteur 22, un dispositif 24 de transmission de force motrice, des pignons coniques 26 et un embrayage 28 à une position monté sur un arbre 30 qui le traverse. Autrement dit, l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie de l'embrayage 28 forment ensemble une seule pièce. L'embrayage 28 à une position comporte un élément d'em- brayage 29 côté sortie fixé sur l'arbre 30 et un élément d'embrayage 31 côté entrée monté pour tourner sur l'arbre et pouvant être en prise avec l'élément 29 côté sortie et dans une seule position angulaire. Le pignon 16 est fixé sur l'arbre 30, à son extrémité supérieure. Le dis- positif 24 de transmission de force motrice contient des engrenages de passage à grande et petite vitesse et un embrayage (non-représentés). La référence 32 désigne globalement un dispo-- sitif d'entraînement asservi destiné au positionnement angulaire de la table tournante 10. Ce dispositif 32 d'entraînement asservi comporte ou résolveur un servomoteur 34, un détecteur d'angle/J 6 accouplé avec le servomoteur 34, un mécanisme 38 d'élimination de jeu d'en- grenage monté sur un arbre 40 accouplé avec le servomoteur 34 et un embrayage à une position 42. Ce dernier comporte un élément d'embrayage 41 côté entrée, fixé sur un arbre d'entrée 44 et un élément d'embrayage 43 côté sortie fixé sur un arbre de sortie 46. Les éléments d'embrayage 41 et 43 sont agencés pour être en prise dans une seule position angulaire. Le pignon 18 est fixé sur l'arbre de sortie 46, à son ex- propre à coopérer avec une trémité supérieure tandis qu'une roue dentée 48 /vis sans fin est fixée sur l'arbre d'entrée 44, et engrène avec une vis sas finpreyue vis sans fin 50/à une extrémité de l'arbre 40. Une roue dentée 52 similaire est accouplée avec l'élément d'embrayage3l du côté d'entrée de l'embrayage 28 à une position. Cette roue dentée 52 engrène avec une vis sans fin une extrémité d'un arbre 56 s'étendant à partir du mécanisme 38 d'élimination de jeu d'engrenage. Un commutateur de détection 58 est monté sur un carter, non représenté, de l'appareil et il est agencé pour être fermé à chaque tour de l'arbre d'entrée 44. Le commutateur 58 a pour fonction de détecter une position de référence angulaire prédéterminée des éléments d'em- brayage 31 et 41 et en conséquence, d'arrêter le servo- moteur 34 et de le maintenir-dans cette position. Quand le commutateur 58 est fermé, le résolveur 36 est ramené dans sa position initiale. Dans le mode de réalisation illustré, deux em- brayages 28 et 42 à une position sont utilisés et par conséquent, la table tournante 10 est mise en rotation par deux moyens différents pour son positionnement angu- laire asservi. La raison pour laquelle deux embrayages à une position sont prévus est l'élimination d'un jeu possible du dispositif d'entraînement asservi 32. Il im- porte en outre d'orienter les deux embrayages 28 et 42 à une position pour qu'ils aient la même phase. Autre- ment dit, les deux embrayages 28 et 42 sont disposés pour. être en prise exactement dans la même position angulaire. Les embrayages 28 et 42 à une position sont agencés pour être excités électriquement et engagés méca- niquement dans une seule position angulaire lorsqu'ils sont excités. Quand l'embrayage 28 est en prise, le servo- moteur 34 fait tourner Marbre 30. Afin d'éviter que la rotation de l'arbre 30 soit transmise au moteur 22, l'em- brayage, non représenté, du dispositif 24 de transmission de force motrice est débrayé pendant l'opération d'en- trainement asservi. Le présent mode de réalisation comporte deux embrayage à une position, mais il est bien entendu possi- ble de n'utiliser qu'un seul embrayage 42 pour le posi- tionnement angulaire de la table tournante 10. Dans ce mode de réalisation, le rapport de transmission entre le pignon 14 et les pignons 16 et 18 est établi à 7: 1, et par conséquent, quand la table tournante 10 effectue un tour complet, les embrayages 28 et 42 à une seule position ont sept chances d'engagement s'ils sont actionnés ou excités électriquement. Si les embrayages 28 et 42 à une position pouvaient embrayer sept fois pendant un tour complet de la table tournante 10, l'orientation angulaire de la table tournante 10 en cha- que point d'engagement des embrayages 28 et 42 serait différente. Afin d'éviter ceci, un commutateur de détec- tion 60 est prévu sur le carter près de la broche 12 afin de n'autoriser les embrayages 28 et 42 à embrayer qu'une fois pendant un tour complet de la table 10. Plus particulièrement, le commutateur de détec- tion 60 est agencé pour être fermé par un taquet 62,mon- té sur la broche 12,une fois seulement par tour complet de cette broche et il est maintenu fermé pendant une pé- riode limitée pendant que la rotation de la broche 12 se poursuit. Quand le commutateur de détection 60 est fermé, il émet un signal "Fermé" par une unité de coamndé 64 vers les embrayages 28 et 42 à une position pour les actionner leur permettant d'entrer en prise dans une seule posi- tion angulaire prédéterminée E1 de la table tournante 10, comme le montre la Figure 2. Sur cette figure, "P" est un marquage de position de référence sur le côté du carter. Il y a lieu maintenant de se reporter à la Fi- gure 3 pour mieux comprendre ces séquences d'engagement d'embrayage. Ce diagramme montre clairement que lorsque la table tournante 10 et le commutateur 60 (plus exactement le taquet 62 qui lui est associé) effectuent un tour com- plet, les éléments d'embrayage 29 et 43 effectuent sept tours tandis que les éléments d'embrayage 31 et 41 res- tent fixes. %uand le commutateur 60 est fermé dans la posi- tion E1 de la table tournante 10, les éléments d'embray- age 29 et 31 et les éléments d'embrayage 41 et 43 peuvent s'engager, car dans cette position seulement, les em- brayages 28 et 42 à une position sont actionnés. Il est bien évident que des rapports de trans- mission autres que 7: 1 entre le pignon 14 et les pig- nons 16 et 18 du présent mode de réalisation peuvent être adoptés. La Figure 4 est un schéma simplifié du disposi- tif de commande, montrant que l'unité de commande 64 est reliée au moteur 22 par un circuit d'attaque de moteur 66, aux commutateurs 58 et 60, aux embrayages 28 et 42 et à l'embrayage non représenté, du dispositif de trans- mission 24 pour les commander. L'unité de commande 64 est également connectée à un dispositif 68 de commande numérique (NC) et des signaux sont fréquemment transmis entre eux. En fait,ces deux unités ne sont pas séparées, mais sont étroitement interconnectées. Les signaux -provenant du résolveur 36 sont appliqués à un circuit 70 d'attaque de servomoteur dans lequel ces signaux sont comparés avec des signaux provenant de l'unité 68 de commande numérique, et le cir- cuit 70 d'attaque de servomoteur produit un signal d'atta- que qui commande le servomoteur 34. = Le fonctionnement du dispositif selon l'inven- tion sera maintenant décrit. (1) Pendant une opération de tournage, la table tournante 10 est mise en rotation par le moteur 22, par l'intermédiaire du dispositif de transmission 24. (2) Quand l'opération de tournage est terminée, le moteur 22 est arrêté. (3) Ensuite, le servomoteur 34 est mis en rota- tion pour le positionnement angulaire des éléments d'em- brayage 31 et 41 dans une position de référence angulaire prédéterminée. La rotation du servomoteur 34 n'est pas trans- mise à la table tournante 10 car dans cette phase, les embrayages 28 et 42 à une position sont débrayés. (4) Quand le oommutateur de détection 58 est fermé par la rotation de l'arbre d'entrée 44, le servo- moteur 34 est arrêté instantanément et il est maintenu électriquement dans cette position. Cela veut dire également que les éléments d'em- brayage 31 et 41 sont positionnés exactement dans une po- sition de référence angulaire prédéterminée. Les deux phases (3) et (4) sont généralement exécutéespendant une opération de tournage sans lui por- ter préjudice. A cet effet, le commutateur de détection 60 est agencé et commandé pour ne pas être fermé pendant l'opération de tournage, laissant débrayvésles embrayages à une position 28 et 42. (5) après l'arrivée des éléments d'embrayage 31 et 41 dans la position de référence angulaire prédéter- minée, le moteur 22 tourne pour positionner angulairement la table tournante 10 dans une position de référence pré- déterminée. Pendant cette opération, les éléments d'em- brayage 29 et 43 d'un seul côté tournent car les deux em- brayages 28 et 42 à une position restent débrayés, et les éléments d'embrayage 31 et 41 de l'autre côté sont main- tenus immobiles par le servomoteur 34 qui est bloqué élec- triquement pendant cette phase. (6) Quand le marquage E1 de position de réfé- rence sur la table tournante 10 arrive en alignement avec le marquage P de position de référence sur le carter, le commutateur de détection 60 est fermé par le taquet 62 monté sur la broche 12 et le moteur 22 est ainsi arrêté. Etant donné que la masse de la table tournante 10 est re- lativement grande, même si le moteur 22 est arrêté in- stantanément au moment o le marquage E1 de position de référence sur la table 10 arrive en alignement avec le marquage P de position de référence sur lecarter (non re- présenté), la table tournante 10 tourne en général encore un peu par la force d'inertie avant de s'arrêter complè- tement. Ainsi, la position de référence E sur la table tournante 10 dépasse en général angulairement-la position de référence P d'un angle AG avant l'airrté (7) Quand le commutateur de détection 60 est fermé, les embrayages 28 et 42 à une position sont exci- tés ou alimentés automatiquement et le servomoteur 34 commence à tourner. Il en résulte que le servomoteur 34 fait tourner les éléments d'embrayage 31 et 41. La rota- tion du servomoteur 34 est détectée continuellement par le réso1veur 36 à partir de ce début de rotation du servomoteur. Bien entendu, la position de référence angulaire prédéterminée des éléments d'embrayage 31 et 41 est pré- vue de manière à correspondre exactement à la position de référence angulaire prédéterminée P de la table tournante 10. Autrement dit, les embrayages 28 et 42 à une position sont amenés en prise exacte si la table tournante 10 s'ar- rête avec le marquage de référence E1 exactement aligné avec le marquage de référence P. Si tel est le cas, au- cune opération de positionnement angulaire par le servo- moteur n'est nécessaire. Mais comme cela a été indiqué ci-dessus, ce n' est généralement pas ainsi. Une opéra- de Dositionnefent tion précise 7par le servomoteur est donc nécessaire. (8) Si le marquage de référence E1 sur la table tournante 10 est décalé angulairement de A e par rapport au marquage de référence P, les éléments d'embrayage 29 et 43 sont décalés angulairement de 7 LÄs e par rapport à la position de référence angulaire prédéterminée des élé- ments d'embrayage 31 et 41, en raison du rapport de trans- mission entre le pignon 14 et les pignons 16 et 18. Ainsi, quand les éléments d'embrayage 31 et 41 sont décalés an- gulairement de 7 A e par le servomoteur 34, ces éléments accrochent respectivement les éléments d'embrayage 29 et 43 et par conséquent, les embrayages 28 et 42 à une posi- tion passent en prise. (9) Quand le servomoteur 34 tourne encore avec les embrayages 28et 42 à une position embrayés, il fait tourner la table 10. A ce moment, et comme cela a déjà été indiqué, la rotation de l'arbre 30 n'est pas transmise au moteur 22 car l'embrayage du dispositif de transmission 24 est débrayé par le démarrage du fonctionnement du servomoteur à la phase (7) ci-dessus. (10) Quand la table tournante 10 a tourné d'un certain angle, le commutateur de détection 60 s'ouvre et le servomoteur 34 s'arrête. A cette phase (10), le positionnement angulaire de la table tournante 10 à une position de référence prédéterminée, avec les embrayages à une position entièrement engagés, est terminé après l'arrêt de la table tournante 10 dans une position angu- laire. (11) Ensuite, et en fonction d'un signal d'en- trée mémorisé provenant du dispositif de commande numéri- que, le positionnement angulaire de la table tournante 10 est effectué par l'attaque du servomoteur 34. * Comme cela a été expliqué en détail ci-dessus, et selon l'invention, un dispositif à servomoteur peut être mis en place à une position de référence angulaire prédéterminée pendant qu'une opération de tournage est encore effectuée sur une pièce à usiner. Il en résulte que le temps nécessaire pour le positionnement angulaire de la table tournante dans une position de référence pré- déterminée peut être considérablement raccourci. En outre, étant donné que la position de réfé- rence angulaire exacte-est établie sur le côté de la masse la plus faible, c'est-à-dire sur le côté du servo- moteur, l'ensemble du mécanisme peut être très simplifié. Il est bien entendu que de nombreuses modifica- tions peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. 24&3293 REVENDICATIONS 1 - Appareil de positionnement angulaire d'une pièce tournante, caractérisé en ce qu'il comporte un pre- mier dispositif d'entraînement (22) pouvant être accou- plé pour faire tourner ladite pièce tournante(10) dans une opération de travail, un dispositif (24) de transmis- sion de force motrice destiné à accoupler ledit premier dispositif d'entraînement avec ladite pièce tournante afin de la faire tourner dans une opération de travail, un second dispositif d'entraînement (34) pouvant être ac- couplé pour faire tourner ladite pièce tournante dans un mouvement de positionnement angulaire, un dispositif d'ac- couplement (42) pouvant être commandé pour accoupler le- dit second dispositif d'entraînement avec ladite pièce tournante afin de la faire tourner pendant que ledit pre- mier dispositif d'entraînement est désaccouplé de ladite pièce tournante, ledit dispositif d'accouplement compre- nant deux éléments d'embrayage complémentaires (41, 43) agencés pour pouvoir être en prise dans une seule posi- tion prédéterminée, et étant normalement rappelés en posi- tion dégagée l'un de l'autre, l'appareil comportant éga- lement un premier détecteur (58) destiné à détecter une position de référence angulaire prédéterminée de l'un (41) desdits éléments d'embrayage qui est positionné sur le côté dudit second dispositif d'entraînement, et qui produit un signal à la détection, une unité de comman- de (64) réagissant au signal dudit premier détecteur en commandant le mouvement dudit second dispositif d'en- trainement de manière à arrêter ledit élément d'embrayage (41) dans ladite position de référence angulaire prédé- terminée et un second détecteur (60) qui détecte une po- sition angulaire prédéterminée de ladite pièce tournante et qui permet à l'autre élément d'embrayage (43) d'enga- ger ledit premier élément d'embrayage (41) dans ladite seule position prédéterminée à la détection de la posi- tion angulaire prédéterminée de ladite pièce tournante, ledit second détecteur étant actionné par le mouvement de rotation de ladite pièce tournante quand cette der- nière est mise en rotation par ledit premier dispositif d'entraînement. 2 - Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte en outre un troisième détecteur (36) accouplé avec ledit second dispositif d'entraînement (34) et destiné à en détecter le mouvement, et produisant des signaux indiquant des incréments de ce mouvement. 3 - Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit troisième détecteur (36) est connec- té à ladite unité de commande (64) et est agencé pour être ramené en position initiale quand ledit premier dé- tecteur détecte la position de référence angulaire prédé- terminée dudit élément d'embrayage (41). 4 - Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (38) de rattrapage de jeu disposé entre ledit sdcond dispositif d'entraînement (34) et ledit dispositif d'accouplement (42), ledit dispositif d'accouplement consistant en une paire d'embrayages (28, 42). - Appareil selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite unité de commande (64) réagit à une entrée de données pour régler le fonctionnement dudit dispositif d'entraînement afin de faire tourner ladite pièce tournante à partir de la- dite position angulaire prédéterminée jusqu'à une autre position angulaire déterminée, spécifiée par lesdites données.