Brevet FR2506649A1 — publié le 19821203

Dispositif de caluPrensation automatigue de flexion d'un coulant de machine-outil. ta présente invention a pour objet un dispositif de compensation automatique de flexion d'un coulant de machine-outil. Dans une machine-outil notamment une fraiseuse aléseuse, il est prévu dans certains cas une tête d'utinage dans laquelle est monté coulissant horizontalement un coulant muni d'une broche porte-outil. Toutefois lors du mouvement de sortie du coulant en dehors de la tête d'usinage, le centre de gravité de la tête d'usinage se déplace en provoquant un basculement de la tete dû à l'élasticité de ses appuis sur des éléments de guidage et à la déformation desdits éléments de guidage. De plus, le coulant bascule du fait de l'élasticité de ses appuis sur la tête d'usinage. Enfin, le coulant fléchit sous son propre poids en raison du déplacement de ses appuis. Il résulte de ces différents éléments que l'extrémité du coulant portant la broche porte-outil ne décrit pas une droite parallèle à la table porte-pièce mais une courbe dont la concavité est dirigée vers le bas et il en résulte une. perte de précision. Il est connu de corriger ces déformations et de combattre cette perte de précision en aménageant à la partie avant ou arrière du coulant un dispositif destiné à faire varier en hauteur l'un des points d'appui du coulant. Le dispositif suivant la présente invention a pour objet d'automatiser ce dispositif de compensation de flexion du coulant. Conformément à la présente invention on utilise un dispositif de compensation de la flexion d'un coulant de machineoutil muni à l'une de ses extrémités d'une broche d'usinage et guidé longitudinalemen. dans une tête d'usinage à ses deux extrémités par des patins fixes et des patins mobiles, caractérisé en ce qu'au moins un patin mobile est en appui contre la face supérieure du coulant sous l'action d'un organe élastique et en ce qu au moins un autre patin mobile est en appui contre la face inférieure du coulant sous l'action d'un moyen de déplacement suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du coulant contre l'action de l'organe élastique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le patin en appui contre la face inférieure du coulant présente la forme d'un coin dont une face inclinée est en contact avec une face inclinée correspondante de la tête d'usinage dont l'axe est diposé suivant l'axe longitudinal du coulant, de telle sorte qu'a un déplacement longitudinal du patin correspond un déplacement perpen- diculaire å l'axe longitudinal. Le déplacement longitudinal du patin est commandé par des moyens comportant au moins un organe moteur et un organe indicateur de position. Par ailleurs, le déplacement longitudinal du coulant est obtenu par des moyens comportant au moins un indicateur de position. Les informations délivrées par l'indicateur de position du coulant sont transmises à un organe de commande électronique par exemple un automate programmable ou une commande numérique par calculateur. Compte tenu de ces informations et à l'aide de données mémorisées cet organe de commande électronique calcule la position du patin mobile en forme de coin correspondant a la compensation de la flexion du coulant et transmet aux organes de commande de l'organe moteur les ordres de déplacement jusqu'à ce que les informations transmises par l'indicateur de position du patin lui indiquent que le positionnement correct dudit patin est réalisé. Par ailleurs, l'organe de commande électronique calcule et délivre des informations qui sont transmises aux moyens de déplacement de la téta d'usinage dans le sens vertical afin de corriger ce déplacement. Ainsi par le moyen de patins en forme de coin le dispositif replace l'axe de la broche dans un plan horizontal et par le moyen de la correction du déplacement vertical de la tête d'usinage le dispositif rétablit la cote verticale du centre de la broche porte-outil, réalisant ainsi une compensation automatique de la flexion du coulant. Les données mémorisées dans l'organe de commande électronique qui sont utilisées pour les calculs des corrections peuvent être aisément changes, soit par leur introduction sous forme d'informations codées sur une bande, soit par une sélection dans un ensemble de données mémorisées. Il est ainsi possible d'adapter le dispositif aux cas d'usinage où il est nécessaire de monter un accessoire amovible à l'extrémité du coulant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une fraiseuse aléseuse comportant le dispositif de compensation de flexion d'un coulant suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif suivant l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe partielle à plus grande échelle d'un patin mobile et de son moyen d'entrainament ; - la figure 4 est une vue en bout à grande échelle de la tête d'usinage de la fraiseuse aléseuse de la figure 1 ; - la figure 5 est un schéma de l'organe de commande électronique du dispositif suivant l'invention. A la figure 1 on a représenté une fraiseusealéseuse qui comprend un montant vertical 1 monté coulissant hori zontalement sur un bât4 2 fixé sur le sol à proximité d'une table porte-pièce 3. Sur le montant vertical 1 est montée coulissante verticalement une tête d'usinage 4 guidée par des glissières 5, 5a aménagées sur le montant l, ladite tête d'usinage comportant dans sa partie centrale un écrou à bille 7 dans lequel est engagée une vis à bille 6 montée rotative dans des paliers solidaires du montant 1 et entraînée en rotation par un organe moteur 6a fixé A la partie supérieure du montant 1. Cette disposition permet d'assurer l'antratnament vertical de la tête d'usinage au moyen de l'écrou 7 de la vis 6 et de l'organe moteur 6a. Dans la tête d'usinage 4 est monté coulissant horizontalement un coulant 8 qui comporte a l'une de ses extrémités une broche rotative porte-outil 9 entraînée en rotation par des moyens connus non représentés au dessin. Lorsque le coulant 8 se déplace horizontalement pour occuper une position 8a représentée en trait interrompu à la figure 11 le centre de gravité de la tête d'usinage 4 se déplace vers la gauche. Les appuis de la tête d'usinage 4 sur les glissières 5, Sa n'étant pas infiniment rigides, la tête d'usinage 4 tourne dans le sens trigonométrique par rapport au montant 1. Le montant 1 ayant son appui gauche sur le bati 2 surchargé par rapport à son appui droit bascule dans le même sens. Enfin, le coulant 8 n'étant plus maintenu dans la tête d'usinage 4 que par sa partie arrière bascule par déformation élastique de ses appuis sur la tête 4 et fléchit sous son propre poids. Ces mouvements et déformations sont amplifiés lorsque pour exécuter un usinage particulier un accessoire amovible est fixé a l'extrémité du coulant, tel, par exemple, que le renvoi d'équerre 10 représenté en trait interrompu à la figure 1. La tête d'usinage 4 représentée schématiquement à la figure 2 est munie du coulant 8 qui est guidé à sa partie arrière par des patins fixes 11, 12 et à sa partie avant par des patins mobiles 13 et 15. Les patins supérieurs 13 qui sont notamment au nombre de deux sont mobiles selon une direction perpendiculaire à la face supérieure 31 du coulant 8 et ils sont maintenus en appui sur ce coulant par un organe élastique 14 lui-même en appui contre une face de la téta d'usinage 4. Les deux patins inférieurs 15 présentent la forme d'un coin (figures 2 et 3) dont une face inclinée 15a est en contact avec une face inclinée correspondante 32 ménagée sur la tête d'usinage et dont l'axe est disposé suivant l'axe longitudinal du coulant 8. Les patins 15 sont mobiles longi tudinalement et positionnés par des moyens de déplacement 16, de telle sorte qu'à un déplacement longitudinal des patins correspond simultanément un déplacement perpendiculaire à la surface inférieure 33 du coulant. Par ailleurs le coulant 8 comporte un écrou dans lequel est engagée une tige filetée 17 entraînée en rotation par un organe moteur afin d'assurer le coulissement horizontal du coulant 8, ladite tige filetée 17 recevant un capteur rotatif 18 de position du coulant dans la tête d'usinage. Chaque patin inférieur 15 présente un trou taraudé 19 dans lequel est engagée une tige filetée 34 maintenue en position longitudinale dans le bâti de la tête d'usinage 4 par une butée rotative 35 montée prisonnière dans une gorge correspondante de la tête d'usinage. A l'une -de ses extrémités, la tige filetée 34 est solidaire d'un pignon 20 qui engrène avec une crémaillère rectiligne 21 guidée figures 3 et 4) par une glissière 22 fixée sur la tête d'usinage 4, La crémaillère 21 est reliée à la tige coulissante 23 d'un vérin hydraulique dont le corps 24 est solidaire de la tête d'usinage 4 au moyen d'un organe de support 25. Lors de son fonctionnement le vérin 24 entraîne par sa tige 23 la crémaillère 21 qui, par son déplacement rectiligne, entraîne en rotation le pignon 20 et la vis 34, de telle sorte que le patin 15 se déplace longitudinalement sur la surface inclinée 32.La face supérieure du patin 15 s'élève ou s'abaisse, provoquant le basculement du coulant 8 autour de son organe d'appui arrière constitué par les patins fixes 11, 12 et provoquant un déplacement vertical des patins 13 en appui contre la surface supérieure 31 du coulant sous l'action de l'organe élastique 14. Un capteur linéaire 26 fixé sur la tête d'usinage et disposé en regard de la crémaillère 21 délivre des informations sur le positionnement de la crémaillère 21 et, par conséquent, sur le basculement du coulant 8 par rapport à la tête d'usinage 4. L'organe de commande électronique du vérin 24 commandant les patins inférieurs 15 et de l'organe moteur 6a entraînant la vis 6 est représenté schématiquement à la figure 5. L'organe de commande comprend un organe de calcul 29 dont l'entrée est reliée au capteur de position 18 du coulant et dont la sortie est reliée à une servo-valve 27 qui commande l'admission du fluide sous pression P au vérin à double effet 24. L'organe de calcul 29 est également relié au capteur de position 26 de la crémaillère 21, afin de contrôler la position de la crémaillère en fonction des informations reçues par la valve 27. L'organe de calcul 29 délivre à la sortie 30 des informations destinées à contrôler l'organe moteur 6a et à corriger les mouvements de la vis 6 de positionnement vertical de la tête d'usinage 4. L'organe de calcul est également relié par son entrée à un pupitre 28 qui lui envoie des informations correspondant au poids d'un accessoire amovible tel que le renvoi 10 représenté à la figure 1. La loi de correction de la flexion du coulant 8 en fonction de son poids et de sa position dans la tête d'usinage 4 peut être mémorisée sous la forme d'une fonction ou sous la forme de tableaux de valeurs numériques. Le dispositif suivant l'invention corrige donc en fonction de la position du coulant indiquée par le capteur 18 et du poids des accessoires qui y sont fixés, indiqué par les informations du pupitre 28, la position de l'axe de la broche 9. Cette correction de l'axe de la broche 9 est obtenue par l'intermédiaire des organes 26 et 27 de la boucle de positionnement qui agissent sur les patins mobiles 15 afin de rendre l'axe horizontal, et par l'organe de sortie 30 qui envoie des informations au dispositif de déplacement vertical de la tête d'usinage 4 jusqu' ce que le centre de la broche 9 retrouve sa position théorique. Bien entendu, la description n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de comprensation de la flexion d'un coulant de machine-outil, muni A l'une de ses extrémités d'une broche d'usinage et guidé longitudinalement dans une tête d'usinage à ses deux extrémités par des patins fixes et des patins mobiles caractérisé en ce qu'au moins un patin mobile (13) est en appui contre la face supérieure du coulant (8) sous l'action d'un organe élastique (14) et en ce qu'au moins un autre patin mobile (15) est en appui contre la face inférieure du coulant sous l'action d'un moyen de déplacement suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du coulant (8) contre l'action de l'organe élastique (14). 2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le patin (15), an appui contre la face inférieure du coulant (8), présente la forme d'un coin dont une face inclinée(l5a) est en contact avec une face inclinée correspondante (32) de la tête d'usinage (4) dont l'axe est disposé suivant l'axe longidutinal du coulant 8, de telle sorte qu'à un déplacement longitudinal du patin (15) correspond un déplacement perpendiculaire à l'axe longitudinal. 3. Dispositif suivant les revendications l et 2, caractérisé en ce que le patin mobile (15) en forme de coin présente un trou taraudé (19) dans lequel est engagée une tige filetée (35) immobilisée en translation par une butée (35) aménagée dans la tête d'usinage (4), ladite tige filetée (35) étant entrainée en rotation par des moyens de transmission (20, 21) et au moins un organe moteur (24) contrtlé par un organe de commande électronique(29). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent un pignon (20) solidaire de la tige filetée (34) et qui engrène avec une crémaillère rectiligne (21) montée coulissante dans une glissière de la tête d'usinage, ladite crémaillare (21) étant reliée à un organe moteur (24) 5. Dispositif suivant les revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'organe moteur est un vérin hydraulique (24). 6. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de commande du moteur comprend un organe de calcul (29) dont l'entrée est reliée à un capteur rotatif ou linéaire (18)de position du coulant (8) dans la tête d'usinage et dont la sor tie est reliée a un organe d'actionnement (27) de l'organe moteur (24) et au moins im capteur (26) de posi#tion du patin (15) en forme de coin relié a l'organe de calcul (29) afin de réaliser une boucle de positionnement. 7. Dispositif suivant les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que l'organe de calcul (29) est relié par sa sortie à un moyen de commande (30) d'une vis (6) pour la correction de la position verticale de la tête d'usinage (4) en fonction des informations émises par l'organe de calcul (29). 8. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, à son entrée, l'organe de calcul (29) est relié à un moyen (28) émettant des informations codées relatives au poids des accessoires (10) susceptibles d'être fixés à l'extrémité du coulant (8). 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que l'organe de calcul (29) contient des données mémorisées permettant de calculer les positions des patins (15) en forme de coin et de la tête d'usinage (4).