Brevet FR2499888A1 — publié le 19820820

La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de la plage de travail d'un vérin de serrage à double action pour actionner des dispositifs de support, de centrage et de serrage de machines-outils, en particulier des mandrins de serrage interchangeables équipant des tours, en tenant compte d'une course de serrage ultérieur et en commandant l'entrainement pour effectuer l'usinage des pièces considérées; l'inven- tion concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Des dispositifs développant une force de serrage, notamment les mandrins à mêchoires mus par une force, sont habituellement actionnés par un vérin pneumatique ou hydraulique monté à l'extrémité de l'arbre de la machineoutil. Les dispositifs et le vérin de serrage sont mutuellement assujettis par une tige ou un tube de traction. Le piston du vérin de serrage effectue, lors de l'ouverture et de la fermeture du dispositif de serrage, une course qui est proportionnelle au déplace- ment des organes de serrage. Les limites extrêmes de la course globale de chaque dispositif de serrage considéré sont prédéterminées par la plage maximale de jeu des déplacements dudit dispositif, ou bien par la course maximale possible du piston à l'intérieur du vérin de serrage. Dans le cas o une pièce à usiner est serrée presque à la fin de la course des organes de serrage, il est à craindre que la force de serrage nécessaire à l'usinage de ladite pièce ne soit pas totalement appli- quée du fait que le dispositif de serrage a déjà atteint les limites de sa course totale, ou bien qu'il est en train d'atteindre ces limites par suite d'une " morsure " des organes de serrage dans la pièce a usiner, voire d'une déformation de ladite pièce lors- a qu'elle est serrée. Dans de tels cas, le contrôle classi- que de la force hydraulique ou pneumatique de serrage donne l'illusion que la force de serrage est suffisante, ce qui n'est pas le cas en vérité. Pour pallier cette lacune au niveau de la sécuri- té, il est connu de contrôler la position du piston du vérin de serrage, qui est censée représenter la position des organes de serrage. A cet effet, dans une forme de à ce que les mAchoires de serrage 2b puissent effectuer encore une course supplémentaire lorsqu'elles sont appli- quées contre la pièce à usiner. Il en résulte par consé- quent une course de travail A, due à une diminution de part et d'autre de la course totale H par ce qu'on appellera une " course de serrage ultérieur "N. Pour actionner le dispositif de serrage 2, un vérin de serrage 3, tournant en même temps que l'arbre Pour que le mouvement rotatif de la tige de ma- noeuvre 7 ne soit pas transmis à la partie mobile de l'appareil de mesure 6, l'extrémité de ladite tige 7 supporte un roulement à billes 9 dont la bague externe est maintenue fermement en place dans une douille coulissante 10. Cette douille coulissante 10 est empê- chée de tourner par un goujon 10a qui pénètre dans la gorge longitudinale lia d'une enveloppe 11. La douille possède en outre une queue 12 qui, faisant saillie à l'intérieur de l'appareil de mesure 6, transmet à ce dernier le mouvement et 'la position du piston 3a. Après que le dispositif de serrage 2 ( revêtant la forme illustr*e d'un mandrin 1 _xnhnirpg] Q __,_ _ -= interrupteurs de fin de course en fonction de la course totale modifiée du dispositif de serrage considéré. C'est une intervention qui requiert du soin et un certain temps, d'autant plus que, dans les machines-outils modernes, le vérin de serrage, enfermé dans un coffrage, est souvent d'un accès difficile. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un procédé de détermination de la course de travail d'un vérin de serrage à double action destiné à commander des dispositifs de support, de centrage et de serrage équipant des machines-outils, ainsi qu'un dispositif correspondant pour la mise en oeuvre de ce procédé, procédé et dispositif grâce auxquels il devient superflu de remplacer des cames ou d'ajuster des interrup- teurs de fin de course. Selon les caractéristiques essentielles du procédé de l'invention, la course totale du vérin de serrage est contrôlée par un appareil de mesure de la longueur, qui délivre des impulsions électriques à un appareil de commande; la course totale du dispositif considéré de support, de centrage et de serrage est détectée et ses limites extrêmes, comprises dans la course totale du vérin de serrage, sont mémorisées dans ledit appareil de commande; et, en prenant en considération une course de serrage ultérieur associée au dispositif considéré, on détermine la course de travail dudit vérin de serrage pour ledit dispositif considéré de support, de centrage et de serrage, course au-delà de laquelle l'entraînement présidant à l'usinage de la pièce concernée est bloqué par ledit appareil de commande. L'avantage de la présente invention réside dans le fait que l'ajustement ou l'inversion du contrôle de la course de serrage d'un dispositif déterminé de support, de centrage et de serrage peut avoir lieu à partir d'un pupitre de commande, de sorte qu'il n'est plus nécessaire d'intervenir sur le vérin de serrage essentiellement dissimulé par un capot. L'appareil de commande utilisé peut être conçu de manière que, dans les limites de la plage de-travail du vérin de serrage réglée en fonction du dispositif considéré, soient déter- minés un ou plusieurs points auxquels des signaux supplé- mentaires sont délivrés pour la commande ou le contrôle du dispositif de support, de centrage et de serrage, sans qu'il faille monter à cet effet des interrupteurs et cames supplémentaires sur ledit vérin de serrage. La durée nécessaire à l'inversion du contrôle de la course de serrage, par exemple après le montage d'un nouveau dispositif de serrage dont la course totale est plus grande ou plus petite, est considérablement moindre, étant donné qu'il n'est nécessaire d'intervenir ni sur ledit dispositif lui-même, ni. sur le vérin de serrage. Enfin, l'inversion est notablement plus simple car, à la différence des dispositifs connus jusqu'à présent, il n'est pas nécessaire de régler des interrupteurs de fin de course en fonction de leur point d'enclenchement devant être pris en considération de manière précise, ni de remplacer ou de décaler des cames, autant de sources d'erreur nombreuses qui peuvent entraîner un grand risque d'accident. Le déroulement-du procédé selon l'invention peut être entièrement automatique; dans ce cas, selon une autre caractéristique de l'invention, après chaque monta- ge considéré d'un dispositif de support, de centrage -et de serrage sur le vérin de serrage, ledit dispositif peut effectuer une course à vide avant qu'une pièce à usiner soit serrée; dans ce cas, les positions extrê- mes du piston dudit vérin, correspondant à la course totale dudit dispositif, sont mémorisées dans l'appareil de commande, puis la course de travail dudit vérin de serrage est déterminée dans cet appareil de commande par une incorporation, dans ledit appareil, de la course de serrage ultérieur nécessaire pour le dispositif concerné. Cette course de serrage ultérieur peut être, soit intro- duite de l'extérieur dans l'appareil de commande, soit mémorisée dans cet appareil, en fonction du dispositif considéré de support, de centrage et de serrage. Les avantages supplémentaires que comporte ce déroulement entièrement automatique du procédé de l'inven- tion résident dans le fait que de quelconques erreurs sont exclues lors de l'ajustement ou de l'inversion du contrôle de la course de serrage, étant donné que la course totale de chaque dispositif considéré est mesurée et assurée automatiquement, ce qui peut être considéré comme une amélioration notable de la fiabilité de fonctionnement. De surcroît, la longue durée de cet ajus- tement ou de cette inversion disparaît, car il suffit d'un seul et unique déclenchement du processus de serrage et de desserrage pour saisir automatiquement la plage de travail considérée du dispositif de support, de centrage et de serrage, ce qui doit de toute façon avoir lieu au début de chaque opération pour contrôler le fonctionne- ment du dispositif considéré. Par ailleurs, des valeurs fixes de la course de serrage ultérieur sont mémorisées dans l'appareil de commande. Lors de chaque déclenchement de l'appareil de commande, les valeurs mémorisées dans ce dernier pour déterminer la plage de travail sont effacées. Après chaque enclenchement de cet appareil de commande, le dispositif de support, de centrage et de serrage doit effectuer une course à vide, par une alimentation des mémoires de l'appareil de comr,2, pour déterminer la plage de travail du vérin de serrage, avant que les méca- nismes d'entraînement npermettant d'usiner la pièce consi- dérée soient enclenchés par ledit appareil de commande. La détermination automatique de la plage de travail considérée n'a lieu que lorsque les mémoires de l'appareil de commande ne sont pas encore occupées. L' effacement de ces mémoires ne se produit qu'avec le déclenchement de l'appareil de commande. Ainsi, pendant l'intégralité d'une période de travail, il n'y a pas lieu de déterminer à nouveau inutilement la plage de travail déjà réglée. Au cas o la détermination de la plage de travail du dispositif considéré de support, de centrage et de serrage viendrait à être oubliée après l'enclenchement de l'appareil de commande, alors que ledit dispositif n'effectue aucune course à vide, il ne peut pas se produire malgré tcut de conditions de fonctionnement incertaines ou dangereuses. Dans ce cas, la position d'ouverture et la position de serrage consecutive résul- tant du serrage de la première pièce à usiner seraient considérées par l'appareil de commande com-ue une déter- mination effective, mais involontaire ce la plage de travail. Dans tous les case une fois défalquées les courses N de serrage ultérieur, le dispositif se trouve- rait,certes, dans une plage inadmissible seulement en apparence et le mécanisme d'entraînement en rotation assurant l'usinage de la pièce ne serait pas enclenche. Une correction de cet état est alors aisément possible par un déclenchement de l'appareil de commande, suivi d'un nouvel enclenchement et d'une course a vide. Cela rend ainsi impossible une fausse manoeuvre entraînant des conditions de fonctionnement dangereuses. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte, conformément à l'art antérieur, un vérin de serrage qui est relié par l'intermédiaire d'une tige d'actionnement au dispositif de support, de centrage et de serrage, et dont la position considérée de son piston peut être détectée par un dispositif de contrô- le qui délivre des signaux électriques de commande des mécanismes d'entraînement permettant l'usinage des pièces. Conformément à l'invention, le perfectionnement de ce dispositif réside dans le fait que le dispositif de contrôle consiste en un appareil électrique de mesure de la longueur, qui, relié mécaniquement au piston du vérin de serrage, est raccordé, pour traiter les signaux élec- triques qu'il émet continûment en fonction de chaque posi- tion considérée dudit piston, à un appareil de commande équipé de mémoires destinées à recevoir les valeurs des signaux émis par ledit appareil de mesure de la longueur, et correspondant à chaque fois aux limites extrêmes de la course totale dudit dispositif de support, de centrage et de serrage, ainsi que de la plage de travail du vérin de serrage. L'appareil mesurant la longueur peut, par exemple, consister en un potentiomètre linéaire engendrant des signaux analogiques ou en un appareil de mesure incré- mentiel engendrant des signaux numériques. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale du dispo- sitif équipé d'un mandrin à mâchoires; et la figure 2 est une coupe correspondant à la figure 1, dans laquelle ledit mandrin à mâchoires est remplacé par une broche de serrage. Sur la figure 1, on voit l'arbre 1 d'un tour illustré partiellement. Un dispositif de serrage 2, fixé au collet antérieur dudit arbre, consiste dans l'exemple de réalisation illustré en un mandrin à mâchoires. La figure illustre un corps 2a de ce mandrin et une mâchoire de serrage 2b comprenant un mors de base et un mors rapporté. L'entraînement des mâchoires de serrage 2b est assuré par un vérin 2c du mandrin, qui est mobile axialement dans le corps 2a de ce dernier et qui est en prise par l'intermédiaire d'un mécanisme à clavette avec les mors de base desdites mâchoires de serrage 2b. Une course totale H du dispositif de serrage 2, résultant de la forme de réalisation de ce dernier, est mentionnée sur la figure au-dessous de ce dispositif. Lorsqu'une pièce à usiner est serrée entre les mâchoires 2b, pour garantir l'application, aussi bien de l'extérieur que de l'intérieur, de la force de rete- nue nécessaire à cet usinage considéré, il doit être exclu que le vérin 2c du mandrin se trouve à la limite e, 0{ 4- a -,- té, il est connu de contrôler la position du piston du vérin de serrage, qui est censée représenter la position des organes de serrage. A cet effet, dans une forme de à ce que les mâchoires de serrage 2b puissent effectuer encore une course supplémentaire lorsqu'elles sont appli- quées contre la pièce à usiner. Il en résulte par consé- quent une course de travail A, due à une diminution de part et d'autre de la course totale H par ce qu'on appellera une " course de serrage ultérieur " N. Pour actionner le dispositif de serrage 2, un vérin de serrage 3, tournant en même temps que l'arbre 1, est fixé à un collet postérieur la de cet arbre 1 et un piston 3a dudit vérin est relié au vérin 2c du mandrin par sa tige 3b et par une tige d'actionnement 4. Le vérin de serrage 3 consiste en un vérin à double action, par exemple un vérin hydraulique,qui est alimenté en fluide sous pression par un carter de transfert 5. Ce dernier comprend un arbre tournant en même temps que l'arbre 1 et le vérin 3 et dans lequel sont ménagés les alésages correspondants débouchant dans ledit vérin 3, ainsi qu'une enveloppe fixe qui, calée sur l'arbre rotatif, comporte des raccords communiquant avec une source de fluide sous pression non illustrée. La position considérée du piston 3a à l'intérieur du vérin de serrage 3 peut être détectée par un dispositif de contrôle qui consiste en un appareil 6 électrique ou électronique de mesure de la longueur. Dans l'exemple illustré, cet appareil 6 est un potentiomètre dont la partie mobile est reliée par une tige de manoeuvre 7 au piston 3a du vérin 3. Les signaux émis par l'appareil de mesure 6, qui peuvent être des signaux analogiques ou numériques, sont appliqués à un appareil de commande 8 qui coopère avec l'ensemble de commande de la machine- outil et qui empêche par exemple un enclenchement de l'entraînement en rotation de l'arbre 1 lorsque le vérin 2c du dispositif de serrage 2 occupe une position située à l'extérieur de la course de travail A. Pour que le mouvement rotatif de la tige de ma- noeuvre 7 ne soit pas transmis à la partie mobile de l'appareil de mesure 6, l'extrémité de ladite tige 7 supporte un roulement à billes 9 dont la bague externe est maintenue fermement en place dans une douille coulissante 10. Cette douille coulissante 10 est empé- chée de tourner par un goujon 10a qui pénètre dans la gorge longitudinale lia d'une enveloppe 11. La douille possède en outre une queue 12 qui, faisant saillie à l'intérieur de l'appareil de mesure 6, transmet à ce dernier le mouvement et la position du piston 3a. Après que le dispositif de serrage 2 ( revêtant la forme illustrée d'un mandrin à mâchoires) a été monté sur l'arbre 1, la course totale H de ce dispositif 2 est transmise au vérin de serrage 3 par une ouverture et une fermeture complètes des mâchoires de serrage 2b. Au-dessous du vérin 3 sur la figure 1, la référence G indique la course totale possible du piston 3a dudit vérin 3. La course totale H du dispositif de serrage 2 à l'état assemble se trouve dans les limites de cette course totale G. Les deux limites extremes de la course totale H sont mémorisées dans l'appareil de commande 8 par l'in- termédiaire de l'appareil 6 de mesure de la longueur. En outre, ledit appareil 8 défalque de part et d'autre de la course totale II une course de serrage ultérieur N fixée à l'avance ou introduite en fonction du type du dispositif de serrage 2, de sorte que la course de travail A de ce dispositif 2 considéré à l'état assemblé est mémorisée dans ledit appareil 8. Après cette memor- sation, le piston 3a du vérin de serrage 3 ne peut plus effectuer un déplacement que dans la plage de cette course A. Si ledit piston 3a se trouve hors des limites de cette course A mémorisée, une mise en route de l'arbre 1 est empêchée par l'appareil de commande 8. Une fois achevées les opérations devant être effectuées par le mandrin à machoires selon la figure 1, ce dernier est remplacé, par exemple, par une broche de serrage illustrée sur la figure 2. Cette broche comporte un piston de serrage 2e mobile axiaiement dans un carter 2d. Un déplacement axial de. ce piston 2e provoque, par l'intermédiaire de surfaces obliques illustrées sur la figure 2, un mouvement de serrage ou de desserrage de blocs de serrage 2f coincés entre des goujons de pression 2g et une vis de traction 2h. Sur la figure 2, au-dessous du dispositif de serrage 2 conformé en une broche de serrage, sont mentionnées également une course totale H1 et une course admissible de travail Air cette dernière se distinguant de nouveau de ladite course totale H1 par deux courses de serrage ultérieur N. Là encore, par l'intermé- diaire du dispositif 6 de mesure de la longueur, la course totale H1 de la broche de serrage est transmise au vérin de serrage 3 par suite d'un cycle complet de déplacement pour ouvrir et fermer ladite broche. Sur la figure 2, l'inclusion de ladite course totale H dans la course totale G du vérin de serrage 3 montre que cette course totale H1 de la broche de serrage est non seulement plus petite que la course totale H du mandrin à mâchoires précé- demment installé, mais se trouve en outre dans une autre zone de ladite course totale G du piston 3a. En tenant compte des courses de serrage ultérieur N, non seulement les limites extrêmes de la course totale possible H de la broche de serrage, mais également la course de travail correspondante A1, sont mémorisées dans l'appareil de commande 8. Il est ainsi garanti que le vérin de serrage 3 ne pourra exclusivement se trouver que dans les limi- tes de la course de travail A1 dorénavant admissible, lorsque la machineoutil fonctionnera, une fois mémorisées les valeurs relatives à la broche de serrage montée. Un mouvement rotatif de l'arbre 1 n'est notamment autorisé par l'appareil de commande 8 que lorsque le piston 3a se trouve dans les limites de la course de travail A1 déterminée pour la broche de serrage. Le procédé et son dispositif associé, dont la descriotion porte sur des dispositifs de serrage, peuvent également être appliqués à des dispositifs de support et de centra- ge, tels que par exemple des lunettes mues par une force et montées stationnaires. Ainsi, la rotation du disposi- tif de serrage conjointement à l'arbre d'une machine- outil ne constitue pas une condition, étant donné qu'é- galement des dispositifs de serrage ou de centrage montés fixes peuvent être actionnés et que leur plage de travail peut être contrôlée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés sans sortir du cadre de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de la plage de travail d'un vérin de serrage à double action pour commander des dispositifs de support, de centrage et de serrage de machines-outils, en particulier des mandrins de serrage interchangeables équipant des tours, en tenant compte d'une course de serrage ultérieur et en commandant l'en- trainement pour effectuer l'usinage des pièces considé- rées, procédé caractérisé par le fait que la course totale dudit vérin de serrage est contrôlée par un appa- reil de mesure de la longueur, qui délivre des impulsions électriques à un appareil de commande; par le fait que la course totale du dispositif considéré de support, de centrage et de serrage est détectée et ses limites extré- mes, comprises dans la course totale dudit vérin de serrage, sont mémorisées dans ledit appareil de commande; et par le fait que, en prenant en considération une course de serrage ultérieur associée audit dispositif considéré, on détermine la course de travail dudit vérin de serrage pour ledit dispositif considéré de support, de centrage et de serrage, course au-delà de laquelle l'entraînement présidant à l'usinage de la pièce concernée est bloqué par ledit appareil de commande. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, après chaque montage considéré d'un dispositif de support, de centrage et de serrage sur le vérin de serrage, ledit dispositif effectue une course à vide avant qu'une pièce à usiner soit serrée et, dans ce cas, les positions extrêmes du piston dudit vérin, correspondant à la course totale dudit dispositif de support, de centrage et de serrage, sont mémorisées dans l'appareil de commande; et par le fait que la course de travail dudit vérin de serrage est déterminée dans cet appareil de commande par une incorporation, dans ledit appareil, de la course de serrage ultérieur néces- saire pour-le dispositif concerné. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que des valeurs fixes de la course de serrage ultérieur sont mémraorisées dans l'appareil de commande. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que, lors de chaque déclenchement de l'appareil de commande, les valeurs mnmo- risées dans ce dernier pour déterminer la plage de travail sont effacées; et par le fait que, après chaque enclen- chement dudit appareil de commande, le dispositif de support, de centrage et de serrage doit effectuer une course à vide, par une alimentation des mémoires de l'appareil de commande, pour déterminer la plage de travail du vérin de serrage, avant que les mécanismes d'entraînement permettant l'usinage de la pièce considé- rée soient enclenchés par ledit appareil de commande. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procèdé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, coiipor- tant un vérin de serrage qui est reliC par 15intermédiai- re d'une tige d'actionnement au dispositif de support, de centrage et de serrage, et dont la position considérée de son piston peut être détectée par un dispositif de contrôle qui délivre des signaux électriques de commande des mécanismes d'entralnement permettant l'usinage des pièces, dispositif caractérisé par le fait que ledit dispositif de contrle consiste en un appareil électrique (6) mesurant la longueur, qui, relié mécaniquement au piston (3a) du vérin de serrage, est raccordé, pour traiter les signaux électriques qu'il émet continûment en fonction de chaque position considérée dudit piston, à un appareil de commande (8) équipé de mémoires destinëes à recevoir les valeurs d'es signaux émis par ledit appareil (6) mesurant la longueur, et correspondant à chaque fois aux limites extrêmes de la course totale (H) dudit dispo- sitif (2) de support, de centrage et de serrage, ainsi que de la plage de travail dudit vérin de serrage (3). 6. Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé par le fait que l'appareil (6) mesurant la longueur consiste en un potentiomètre linéaire engendrant des signaux analogiques ou en un appareil de mesure incré- mentiel engendrant des signaux numériques.