Brevet FR2517428A1 — publié le 19830603

Machine d'équilibrage d_ am La présente invention concerne des machines d'équilibrage dynamique, et notamment une machine d'équilibrage dynami- que dans laquelle est incorporée une unité de correction to- talement automatique à usage universel. On connaît et on utilise largement une machine d'équilibrage dynamique dans laquelle la pièce à contrôler est supportée, pour tourillonner sur elles, entre deux unités de palier montées élastiquement, la pièce tournant à grande vitesse. Des moyens sont prévus pour analyser les oscillations provo- quées dans les unités de palier, calculant ainsi les valeurs des déséquilibres localx et leurs positions angulaires respec- tives Ces valeurs et ces postions sont habituellement indi- quées sur un affichage visuel. On a également proposé une machine d'équilibrage dynamique dans laquelle est incorporée une unité de correction totale- ment automatique ou semi-automatique Toutefois toutes ces machines n'ont Èté concues qu'i des fins limitées ou pour une utilisation exclusive avec des pièces particulières En outre, ces machines antérieures utilisent habituellement un outil de coupe ou de perçage mécanique pour corriger la pièce. Il en résulte de rigoureuses limitations en ce qui concerne les emplacements, les géométries et les valeurs pouvant être corrigés, et il est difficile d'atteindre un fini de surface acceptable ern effectuant une correction continue Ces condi- tions rigoureuses ont rendu la machine excessivement complexe et coûteuse, et dans la plupart des cas, difficile à utiliser. La présente invention vise à procurer une machine d'équili- brage dynamique améliorée d'usage universel, la machine com- portant de nouveaux moyens de correction complètement automa- tiques intégrés avec un mécanisme de contrôle de déséquilibre, et étant capable de surmonter les difficultés rencontrées jusqu'ici. En conséquence, la présente invention propose une machine d'équilibrage dynamique qui comporte: deux paliers oscillants pour supporter élastiquement une pièce pouvant tourner autour d'un axe horizontal; des moyens pour faire tourner la pièce autour de cet axe; des moyens sensibles à la rotation et aux oscillations de la pièce en rotation autour de cet axe pour calculer les valeurs et les positions des déséquilibres locaux de la pièce; des moyens pour fixer l'axe de rotation de la pièce en alignement avec l'axe horizontal pour permettre à la pièce de tourner sans oscillations; des moyens de correc- tion comportant des moyens d'outils non mécaniques pouvant être positionnés de façon à pouvoir usiner les régions respec- tives des positions calculées pour corriger la pièce; des mo- yens d'entraînement sensibles aux moyens de calcul pour dé- placer les moyens d'outils et les positionner successivement de façon à pouvoir usiner lesdites régions de la pièce alors que celle-ci est entraînée en rotation par les moyens de rota- tion autour de cet axe; et des moyens de réglage sensibles aux moyens de calcul pour régler les paramètres de l'usinage par ces moyens d'outils disposés de façon à pouvoir usiner chacune de ces régions et éliminer ainsi pàr compen- sation l'une respective des valeurs calculées, corrigeant ain- si la pièce. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une 251742 &' réalisation de l'invention, en liaison avec le dessin sur lequel la figure unique représente schématiquement une mise en oeuvre de l'invention. Sur la figure unique, on voit une machine d'équilibrage dy- namique 1 selon la présente invention, dans laquelle est in- corporée une unité de correction automatique 2 utilisant l'usinage par décharges électriques; Dans la machine 1, une pièce cylindrique 3 à contrôler et à corriger est portée horizontalement par deux arbres supports coaxiaux 4 et 5 qui lui sont fixés pour être également coaxiaux avec elle Les arbres 4 et 5 s'étendent horizontalement et passent librement à travers deux ouvertures 6 et 7 formées respectivement dans des parois latérales opposées 8 et 9 d'un carter 10 constituant le bâti de la machine En outre, les arbres 4 et 5 tourillonnent dans les paliers oscil- lants 11 et 12, respectivement, qui sont supportés élasti- quement par des ressorts 13. L'arbre 5 est couplé par un joint universel 14 à un autre ar- bre coaxial 15 Celui-ci est couplé par un train de pignons 16 à l'arbre de sortie d'un moteur électrique 17 qui est ali- menté par un circuit de commande d'entraînement 18 Le moteur 17 est entraîné pour faire tourner la pièce 3 et les arbres 4 et 5 autour de leurs axes horizontaux coïncidant. S'il existe un déséquilibre dans la répartition du poids de la pièce 3, c'est-à-dire s'il v a un écart dans la géométrie de la pièce 3 par rapport au cylindre parfait recherché, les p a 1 i e r S 11 et 12 se mettent à osciller Ces oscil- lations sont détectées par des capteurs 19 et 20 disposés au voisinage d e S p a 1 i e r S l et 12 respectivement, et sont ainsi converties en signaux électriques correspondants. Une phase angulaire instantanée de rotation de la pièce 3 est détectée par un détecteur de phase 22 associé fonctionnelle- ment à l'arbre 15 et elle est transformée par ce détecteur en un signal électrique correspondant 23 Les signaux 21 a et 21 b et le signal 23 sont amenés à une unité de calcul de dé- séquilibre 24 qui est programmée pour déterminer,à partir de de ces signaux, lesquels représentent les valeurs des déséqui- libres locaux et leurs positions angulaires respectives, les quantités de métal à ajouter sur la pièce 3 ou à en enlever par l'unité de correction 2, et leurs coordonnées respectives. On peut effectuer l'addition de métal pour corriger la pièce 3 par dépôt électrolytique, dépôt par étincelage, ou par dé- pôt électrolytique ou chimique activé par laser Pour effec- tuer un enlèvement de métal pour corriger la pièce 3, on peut utiliser l'usinage électrique ou par électro-érosion L'unité de correction 2 représentée est conçue pour enlever localement du métal sur la pièce 3 par usinage par décharges électriques. L'unité de correction 2 utilise ainsi une électrode-outil d'usinage par décharges électriques 25, qui est ici fixée par l'intermédiaire d'un mandrin 26 sur un piston 27 se projetant de façon réglable d'un cylindre 28 qui est fixé sur un chariot 29 Le chariot 29 est porté sur une vismère 30 et sur une barre de guidage 31, et il est adapté pour être entraîné par la vis-mère 30 pour se déplacer horizontalement La vis-mère est adaptée pour être entraînée par un moteur pas à pas 32. L'électrode-outil 25 est électriquement raccordée par l'in- termédiaire d'une résistance 33 à la borne négative d'une source de courant continu 34, dont la borne positive est rac- cordée par un interrupteur de puissance 35 à un piston élec- triquement conducteur 36 qui est en contact de butée avec une face terminale de l'arbre 4 L'arbre 4 est électriquement con- ducteur et il est électriquement raccordé à la pièce 3 On peut voir que la source de courant continu 34, l'interrupteur de puissance 35 et la résistance 33 constituent une source de courant d'usinage par décharges électriques pour appliquer une succession d'impulsions d'usinage entre l'électrode-outil et la pièce 3. Le piston 36 se projetant d'un cylindre 37 est maintenu rétracté pendant le contrôle de la pièce 4 Le cylindre 37 est actionné par un fluide sous pression amené d'un réservoir de fluide 38 par une pompe 39 Un répartiteur 40 à deux posi- tions et quatre orifices est monté entre le réservoir de fluide 38 et le cylindre 37 et est adapté pour être commandé afin de rétracter le piston 36 dans le cylindre 37 et pour l'en faire sortir Le piston 36 est avancé pour venir en con- tact de butée avec l'arbre 4 pour la correction de la pièce 3, fermant ainsi d'une part le circuit électrique raccordant la pièce 3 à la source de courant d'usinage 33, 34, 35 et à l'électrode-outil 25, et fixant d'autre part l'axe de rota- tion de la pièce 3, de sorte que cette dernière tourne main- tenant sans oscillations. Le cylindre 28 servant à positionner l'électrode-outil 25 est également actionné par Le fluide sous pression amené du ré- servoir 38 par la pompe 39 Un distributeur à trois positions et quatre orifices 41 est monté entre le cylindre 28 et le réservoir 38 et est adapté pour être commandé afin de régler la position verticale du piston 27 et de ce fait celle de l'électrode-outil 25 La position verticale du piston 27, et donc de l'électrode-outil 25, est mesurée par un codeur 42. Dans l'opération de correction, un fluide d'usinage par dé- charges électriques 43 est introduit à partir d'une source 44 dans le carter ou réservoir 10 pour y immerger partiellement la pièce 3 Un bac 45 est également prévu pour recevoir le fluide usé 43 provenant du carter 10. L'électrode-outil 25 peut être tubulaire pour constituer un alésage interne s'ouvrant vers la pièce 3 La source de fluide d'usinage 44 peut alors être raccordée directement à l'alésage pour amener un courant sous pression de fluide d'usinage di- rectement sur la pièce 3. L'unité de correction 2 est également équipée d'un circuit de commande de correction 46 qui est sensible à un signal de sortie de l'unité de calcul des déséquilibres 24 pour agir sur le moteur 17, le moteur 32, le distributeur 41 et l'interrup- teur de puissance 35. Des données pour la forme et les dimensions de la pièce 3 sont préalablement stockées dans l'unité de commande de correction 46 Ces données sont traitées dans l'unité 46 pour produire des signaux de commande individuels à appliquer au moteur 17, au moteur 32 et au distributeur 41 Ainsi, le moteur 17 est entraîné par le circuit d'entraînement 18 ali- menté par un signal correspondant pour faire tourner lente- ment la pièce jusqu'à ce que soit établie chaque position an- gulaire donnée de celle-ci Le moteur pas à pas 32 est entra;- né pour faire tourner la vis-mère 30 jusqu'à ce que l'axe de l'électrodeoutil 25 portée par elle atteigne chaque position horizontale donnée Le distributeur 41 est commandé pour ac- tionner le piston 27 dans le cylindre 28 jusqu'à ce que l'électrode-outil 25 atteigne chaque position verticale donnée pour usiner la pièce 3 au travers d'un intervalle d'usinage par décharges électriques G. La surface de la pièce 3 à corriger est préalablement divisée en une multiplicité de sections uniformes, chacune ayant in- dividuellement une petite surface donnée comparable à la sur- face de la face terminale active de l'électrode-outil 25. Chaque valeur individuelle de l'enlèvement de matière par usi- nage indiquée par l'unité de calcul des déséquilibres 24 pour une telle section donnée est représentée par le produit du nombre de décharges par l'enlèvement de matière par décharge unitaire, l'enlèvement de matière par décharge unitaire étant déterminé par l'intensité de crête et la durée de cha- que impulsion de décharge qui peut être fixée de telle sorte que seul le nombre d'impulsions de décharges soit un para- mètre variable. Les positions de toutes ces sections divisées qui exigent une correction sont, comme on l'a noté préalablement, iden- tifiées par l'unité de calcul des déséquilibres 24, en même tsmps que la valeur de la correction exigée pour chaque telle position Les signaux de position sont envoyés par l'unité 24 dans le circuit de commande de correction 46 et y sont convertis en signaux de commande d'entraînement pour le moteur 17 et pour le moteur 32 de sorte que l'électrode- outil 25 est successivement amenée en position d'usinage par décharges électriques avec ces sections de la pièce 3. A chaque stade dans lequel l'électrode-outil 25 est juxtapo- sée, à une certaine distance de celle-ci, à une section don- née, l'unité de commande 46 est actionnée pour permettre à l'interrupteur de puissance 35 de la source de courant d'usi- nage d'être fermé par intermittence pour l'obtention d'une succession de décharges électriques d'enlèvement de métal entre l'électrode-outil 25 et cette section de la pièce 3, tout en permettant à l'électrode-outil 25 d'être avancée de façon continue par l'intermédiaire du distributeur 41 et du cylindre 28 On compte alors le nombre de décharges électri- ques effectuées au travers de l'intervalle d'usinage G par la source de courant d'usinage 33, 34, 35 Dans ce but, un trigger de Schmitt 47 est monté dans le circuit comportant l'intervalle d'usinage G de façon à détecter les décharges électriques successives Les signaux de sortie correspondants du trigger de Schmitt 47 sont amenés par l'intermédiaire d'un diviseur 48 dans un compteur préréglé 49 ayant des niveaux de comptage variables Le circuit de commande de correction 46 agit sur le compteur préréglé 49 pour amener son niveau de comptage à une valeur correspondant à l'enlèvement de métal établi par l'unité de calculdes déséquilibres 24 pour la posi- tion de la section donnée de la pièce 3 Lorsque le nombre de décharges électriques atteint cette valeur établie du compteur 49, le circuit de commande 46 ouvre l'interrupteur de puissance 35 dans la source de courant d'usinage et en même temps arrête l'avance axiale de l'électrode- outil 25 qui a continué De cette manière, on peut éliminer toutes les portions de déséquilibre. 17428 Revendications. 1 Machine d'équilibrage dynamique ( 1), caractérisée en ce qu'elle comporte deux paliers oscillants ( 11, 12) pour supporter élastiquement une pièce ( 3) pouvant tourner autour d'un axe horizontal; des moyens ( 14-17) pour faire tourner la pièce autour de cet axe; des moyens ( 19, 20, 22, 24) sensibles à la rotation et aux oscillations de la pièce en rotation autour de cet axe pour calculer les valeurs et les positions des déséquilibres locaux de la pièce; des moyens des moyens d'outils non mécaniques ( 25) pouvant être position- nés de façon à pouvoir usiner des régions respectives des positions calculées pour corriger la pièce; des moyens d'entraînement ( 27-32) sensibles aux moyens de cal- cul pour déplacer les moyens d'outils et positionner successi- vement ceux-ci de façon à pouvoir usiner lesdites régions de la pièce, alors que celle-ci tourne autour de son axe aligné; et des moyens de réglage sensibles aux moyens de calcul ( 24) pour régler les paramètres de l'usinage par les moyens d'outils positionnés de façon à pouvoir usiner chacune desdites régions de façon à éliminer par compensation l'une respective des va- leurs calculées, corrigeant ainsi la pièce 2 achine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'outils comportent une électrode d'usinage par électro- érosion ( 25) et que les moyens de correction comportent des moyens ( 44) pour amener du fluide d'usinage ( 43) dans un intervalle (G) entre l'électrode d'usinage ( 25) et la pièce ( 3), et une source de courant d'usinage par électro-érosion ( 33, 34,35) pour faire passer un courant d'usinage par électro-érosion entre l'électrode d'usinage et la pièce pour enlever par électro-érosion de la matière sur la pièce au travers de l'intervalle en présence du fluide d'usinage, les moyens de réglage étant adaptés pour agir sur la source de courant pour régler les paramètres du courant d'usinage. 3 Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la source de courafit est une source de courant d'usinage par décharges électriques pour faire passer le courant d'usinage sous la forme d'une succession d'impulsions électriques et qu'elle comporte des moyens pour régler l'intensité de crête et la durée des décharges électriques résultant dans l'inter- valle de ces impulsions électriques, les moyens de réglage ( 46-49) comportant des moyens pour établir le nombre de décharges d'usinage électrique à effectuer pour chacune des régions en liaison avec l'une respective des valeurs calculées.