Brevet FR2530169A1 — publié le 19840120

Montaae pour identifier la séparation intervenant lors du sciaae de pièces à travailler. L'invention concerne un montage pour iden- tifier la séparation intervenant lors du sdiage de pièces à travaillers. Pour identifier la séparation intervenant lors du sciage de pièces à travailler, il est connu de disposer s ur le trajet du chariot de scie une came de commutation qui est réglée manuellement sur la profondeur de coupe désirée et qui, lorsqu'elle est actionnée par le chariot de scie avançant, com- mute ce dernier de l'avance de travail au retour ra- pide et déclenche les autres dispositions nécessai- res, notamment le dégagement du morceau scié et le dé- gagement de la lame de scie, afin que cette dernière ne vienne pas encore en contact avec la surface de coupe de la pièce à travailler,lors du retour L'in- convénient de cette technique connueréside essentiel- lement dans la nécessité de régler manuellement la ca- me de commutation à la profondeur de coupe nécessai- re Il entre beaucoup plus dans le domaine de l'expé- rience pratique de déterminer de façon correcte cette profondeur de coupe: si la profondeur de coupe est dimensionnée trop faible, on ne dispose pas de suf- fisamment de temps pour réaliser les déplacements nécessaires pour le dégagement, avant cjue la lame de scie 2-53 0169 revienne à nouveau en contact avec le matériau lors du retour rapide; si au contraire, on dimensionne une profondeur de coupe trop importante, la scie tra- vaille inutilement longtemps à vide, de sorte que le rendement est notablement réduit Mais même dans le cas d'une grande expérience du personnel, on ne pou- vait pas éviter des dispersions importantes si bien que, surtout dans le cas d'un matériau devant être scié, possédant une section transversale de dimen- sions très faibles, la prévision de production est affectée d'incertitudes importantes. On connaît déjà un dispositif hydraulique à l'aidé duquel on peut identifier de façon fiable la séparation de la matière première et déclencherla com- mutation du système d'entraînement d'avance depuis l'avance de travail sur le retour rapide, ainsi que le dégagement du morceau de matériau scié et le déga- gement de la lame de scie Ce dispositif hydraulique connu est constitué essentiellement par un dispositif de serrage hydraulique prévu pour le morceau devant être scié et qui n'exerce plus aucune force dès que ce morceau est scié, si bien que le dispositif de serrage peut le dégager du matériauwbrut; la chute de pression cor- respondante est utilisée en tant que signal aussi bien pour réaliser le dégagement de la lame de scie que la commutation du système d'entraînement d'avan- ce de la manière désirée Ce dispositif résout le problème posé et fonctionne également de façon satis- faisante, mais est très coûteux et nécessite beau- coup d'entretien et présente comme inconvénient le fait qu'une installation hydraulique est nécessaire dans tous les cas, même si cette installation n'était pas par ailleurs nécessaire pour la machine, ce qui im- plique, surtout dans le cas de sciesassez petites, une dépense non admissible du point de vue économique. C'est pourquoi l'invention a pour bût de four- nir un montage pour identifier la séparation lors du sciage de piècesà travailler et qui peut être réali- sé avec une dépense aussi faible que possible et qui, parmi toutes les conditions de fonctionnement, veille de façon fiable à ce que l'avance du chariot de scie soit commutée à l'instant optimal après la séparation de la matière première,-de l'avance de travail au re- tour rapide. Pour résoudre ce problème, l'invention part de la considération selon laquelle l'état de fonction- nement de la scie change nécessairement après la sépa- ration du matériau devant être scié. Des considérations analogues ont déjà été for- mulées-er rapport avec l'identification d'un dégât sur une fraise et notamment laàconsidération consistant à saisir, après l'apparition d'un dégât sur une fraise, la composante alternative d'un signal qui est représentatif de l'état de fonctionnement de la fraise (demande de brevet allemand publiée sous le N O 30 17 020) Pour saisir l'état de fonctionne- ment, on y a prévu soit un capteur de vibrations, soit un détecteur de charge. Lors du passage au fonctionnement à vide, du type qui intervient après la séparation de la matière première lors du sciage, on pourrait supposer qu'il se présenté un phénomène comparable qui pourrait être exploité en tant que signal Il s'est avéré de façon étonnan- te qu'avec un mode de fonctionnement analogue à l'identification d'une rupture de dent, le problème posé ne peut pas être résolu. Pour 'saisir des oscillations, on peut uti- liser en premier lieu un capteur d'oscillations Lors du sciage de profilés ou de tubes minces et de tous les matériaux pour lesquels l'épaisseur de paroi est plus faible que l'entredent de la lame de scie, on ob- tient, dans le cas de l'utilisation d'un capteur de vibrations, également des résultats remarquables étant donné que les vibrations diminuent nettement après la séparation du matériau Dans le cas de diamètres assez importants et surtout dans le cas d'un matériau plein possédant des diamètresassez importants,cette techni- que ne fournit cependant pas de résultat,et il se pré- sente en général la situation critique lorsque simultané- ment plusieurs dents sont en prise et que se trouve donné un angle déterminé d'attaque des dents,du type apparaissant lors du sciage d'un matériau cylin- drique d'un diamètre d'environ 10 à 20 mm,avant la séparation proprement dite Même dans de telles con- ditions, les vibrations attendues diminuent très for- tement, de sorte que le capteur de vibrations délivre un signal qui ne peut plus être différencié du signal après la séparation. On a déjà indiqué qu'au lieu d'un capteur dé vibrations on a également utilisé, lors de l'identifi- cation de dégâts sur une fraise, un détecteur de charge qui saisie par exemple la consommation de puissance réelle du moteur d'entraînement ou même également la consommation de courant de ce moteur (dans une ou dans toutes les phases) Après la sépara- tion, également la charge du moteur diminue effecti- vement habituellement -très fortement, si bien que cette chu- te de puissance ou de courant pourrait être parfaite- ment utilisée comme signal d'identification pour la séparation Mais,précisément dans le cas de diamètres- assez importants de la matière première, cette technique ne fournit pas une indication suffisamment fiable La lame de scie passe fréquemment d'un côté ou de l'au- tre'de la coupe désirée lors du sciage du matériau possédant des diamètres assez importants Après la sé- paration du matériau, la lame de scie frotte fréquem- ment contre le matériau et la puissance réelle absor- bée se situe au même ordre de grandeur q ue lors-du- sciage de profilés ou de tubes minces, si bien que l'on peut observer le même phénomène que dans le cas de l'utilisation d'un capteur de vibrations: lors du sciage d'un matériau plein possédant un diamètre as- sez important (à partir d'un diamètre d'environ 500 mm), il apparait des conditions de fonctionnement qui ne- permettent aucune évaluation univoque du signal. Cependant, il s'est avéré de façon étonnan- te que le problème à la base de l'invention peut être résolu par là combination des deux techniques. C'est pourquoi, conformément à l'invention, le problème posé est résolu par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) il est prévu un capteur de vibrations; b) il est prévu un détecteur de charge; c) il est prévu un circuit comparateur, dans lequel les signaux provenant du capteur de vi- brations et du détecteur de charge sont comparés au signal de marche à vide respectif correspondant; d) au-circuit comparateur sont raccordés un dispositif d'affichage et un dispositif de tempo- risation. Ceci peut être expliqué brièvement par le fait que l'un des deux détecteurs délivre un signal utilisable lorsque les conditions critiques sont pré- sent E pour l'autre détecteur: lorsque lors de la venue en prise simultanée de plusieurs dents de scie sous un angle déterminé d'attaque des dents, les vi- brations diminuent très fortement au point que le capteur de vibrationsdélivre quasiment un signal de marche à vide, il existe encore un fort besoin de puissance de sorte que le détecteur de charge déli- vre parfaitement un signal pouvant être identifié en tant que signal de travail Si au contraire la lame de scie frotte contre le matériau après la sépara- tion du matériau plein possédant un diamètre impor- tant,au point que le détecteur de charge délivre un signal qui correspond au signal de travail lors du sciage de profilés minces, le capteur de vibrations délivre à nouveau un signal de marche à vide Dans les deux cas, la combinaison des deux signaux abou- tit par conséquent à une indication fiable bien qu'au- cun des deux signaux pris à lui seul ne puisse délivrer une indication fiable dans pratiquement les mêmes condi- tions, à savoir lors du sciage d'un matériau plein possédant un diamètre important. Selon une caractéristique de l'invention, un redresseur de Valeurs de crêtes est raccordé au détec- teur de charge. Selon une autre caractéristique, le signal fourni par le redresseur de valeurs de crêtes et le signal provenant du capteur de vibrations sont envoyés à un circuit combinatoire dont la sortie est reliée à une entrée du circuit comparateur. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que le circuit combinatoire est un circuit additionneur. Selon une autre forme de réalisation de l'in- vention, à la sortie du circuit combinatoire,est rac- cordé un second redresseur de valeurs de crêtes qui nossè- de une constante de temps de montée brève et une cons- tante de temps de retombée longue et auquel est raccor- un circuit de mémoire qui mémorise le signal de marche à vide délivré par le second recresseur de valeurs de crêtes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de mémoire est un circuit de maintien qui est constitué par un condensateur et par un commuta- teur qui est fermé lors de la marche à vide et s'ou- vre dès que le signal d'avance de travail est actif. En outre,selon une variante de l'invention, un dispositif de temporisation est un-multivibra- teur monostable pouvant être redéclenché. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins anne- xës, sur lesquels: la figure 1 est un schéma-bloc d'un montage conforme à l'invention; et - 1 la figure 2 représente le diagramme temporel de fonctionnement du montage de la figure 1. Le montage de la figure 1 reçoit trois si- gnaux d'entrée, à savoir le signal de sortie prove- nant d'un capteur de vibrations 11, par exemple une bobine oscillante encapsulée, le signal de sortie provenant d'un détecteur de charge 12, par exemple d'un détecteur de puissance ou d'un transformateur de mesure dlu-courant du moteur, et une de deux va- leurs possibles d'une tension continue provenant -du contact 13 du relais Rel 2, qui est excité par le dispositif de commande de la scie, connu et par con- séquent ici non représenté en détails, dès que l'avance du chariot scie est commutée sur l'avance de travail, ce qui s'effectue à l'instant t 1 sur le diagramme temporel de la figure 2. Le signal provenant du capteur de vibra- tions Il est amené au niveau désiré par un amplifi- cateur de mesure Vl et est représenté sur la ligne A de la figure 2 Le signal provenant du détecteur de charge 12, ici un transformateur de courant, est amené à un niveau comparable par un second amplifi- cateur de mesure V 2; le signal est représenté sur la ligne B de la figure 2 A la sortie de l'amplifi- -8 cateur de mesure V 2 est raccordé un redresseur de valeur de crête comportant une diode Dl, un condensa- teur Cl et une résistance CI La constante de temps R 1 C 1 est égale à environ une seconde, dans l'exem- ple de réalisation représentés Le signal de sortie du redresseur de valeurs de crête est représenté sur la ligne C de la figure 2 et il s'agit de la courbe en- veloppe du courant du moteur représenté sur la ligne B Le signal de sortie du redresseur de valeur -de crête et le signal de sortie de l'amplificateur V 1 sont combinés entre eux dans un circuit combinatoire 14- qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est un circuit additionneur Le signal de sortie de ce circuit combinatoire est représenté sur la ligne B de la figure 2. Le signal de sortie du circuit combinatoi- re 14 est envoyé d'une part par l'intermédiaire d'un autre amplificateur de mesure B 3 à un autre circuit redresseur D 2, R 2, R 3, C 3, qui réalise un redres- sement pondéré de la valeur de-crête, la constante de temps de charge R 2 C 2 étant maintenue à une valeur relativement brève, environ 3 ms dans l'exemple de réalisation représenté, tandis que la constante de temps de décharge R 3 C 2 est choisie relativement longue, environ 1 S dans l'exemple de réalisation représenté Cette "pondération temporelle" au moyen de la résistance supplémentaire R 2 est nécessaire afin d'obtenir la formation de la moyenne d'impul- sions aléatoires de perturbation. A la sortie du second redresseur de valeurs de crêtes D 2 est monté un circuit de maintien constitué par un condensateur de mémorisation C 3 et un commutateur 15 Comme indiqué, ce commutateur 15 est fermé lors du fonctionnement à vide-, de sorte que le signal de sortie du redresseur de valeurs de crêtes D 2 est appliqué au condensateur C 3; le commuta- teur 15 s'ouvre à l'instant tl, c'est-à-dire dès que le dispositif de commande de la scie commute l'avance du chariot sur l'avance de travail Le signal mémori- sé à cet instant dans le condensateur C 3 représente la valeur de marche à vide de la tension de sortie du second redresseur de valeurs de crêtes, qui est représentée sur la ligne E de la figure 2; le signal aux bornes du condensateur de mémorisation C 3 est indiqué sous la forme d'une valeur constante dans le temps en F sur la figure 2 et est appliqué à une entrée d'un circuit comparateur K 1. A la sortie du circuit combinatoire 14 est en outre raccordé un diviseur de tension constitué par une résistance réglable R 4 et par une résistan- ce fixe R 5; Le point de jonction des deux résistan- ces est raccordé à l'autre entrée du comparateur K 1. La variation de cette tension est représentée sur la figure 2 par la courbe G; grâce au réglage de la ré- sistance réglable R 4 du diviseur de tension, on veil- le à ce que, comme cela peut être identifié sur la fi- gure 2 par la comparaison représentée des courbes F et G, la tension au niveau du point de jonction des deux résistances R 4, R 5,lors de lamarche à vide soit de façon sure inférieure au signal de marche à vide présent à la sortie du second redresseur de va- leurs de crêtes D 2 et qui est mémorisé dans le conden- sateur de mémorisation C 3 Ceci gàrantit que les va- riations inévitables et usuelles du signal de marche à videainsi que des impulsions parasites assez fai- bles et le bruit ne pouvant, jamais être aussi totalement évité, ne conduisent pas à- ce que la valeur instantanée du signal dépasse de fa- çon aléatoire la valeur de marche à vide mémorisée, même lorsqu'un fonctionnement en marche à vide est 1.0 encore effectivement présent. La sortie du comparateur K 1 est représentée dans la ligne H de la figure 2 A l'état de repos, la sortie-du comparateur K 1 est positive et chaque fois que la valeur de sortie instantanée du circuit combi- natoire 14 (après division de tension) dépasse la va- leur mémorisée dans le condensateur de mémorisation C 3, la sortie du comparateur K 1 commute sur la va- leur négative, comme cela est représenté sur la ligne H de la figure 2. La sortie du comparateur K 1 est reliée à l'entrée d'un multivibrateur monostable pouvant être redéclenché et comportant deux diodes D 3 et D 4, une résistance réglable R 6 et une résistance R 7 ainsi qu'un condensateur commun C 4 La constante de temps de charge R 6 C 4 est égale à environ 1,5 S dans l'exemple de réalisation représenté; la constante de temps de décharge R 7 C 4 est égale à environ 0,5 ms dans l'exemple de réalisation représenté Au conden- sateur C 4 est raccordéeune entrée d'un second compa- rateur K 2 dans lequel la tension aux bornes du con- densateur C 4 est comparée à une tension de référen- ce; la sortie du comparateur K 2 forme la sortie du multivibrateur monostable pouvait être redéclenché. La variation de la tension aux bornes du condensateur C 4 est représentéesur la ligne J de la figure 2; la sortie du comparateur K 2 est repré- sentéesur la ligne K Plus haut on a indiqué que pen- dant le sciage effectué dans des conditions de fonc- tionnement déterminées, les signaux des vibrations (que l'on peut également désigner sous le terme de signaux d'accélération) tombent à la valeur de mar- che à vide et la variation correspondante du signal est représentée à l'instant t 3 Il ressort d'une com- paraison des courbes F et G que pendant un intervalle de temps notable, la valeur instantanée de sortie de la somme des signaux à la sortie du circuit combina- toire 14 tombe au-dessous de la valeur de marche à vide (assurément relevée artificiellement l), qui est mémorisée dans le condensateur C 3, de sorte que le signal de sortie du comparateur K 1 passe au ni- veau haut logique Par conséquent, la tension aux bornes du condensateur C 4 commence également à augmenter; cependant, en raison de la constante de temps importante, elle n'atteint pas la valeur de la tension de référence à l'autre entrée du compa- rateur K 2, si bien que rien ne change à la sortie de l'ensemble du multivibrateur monostable pouvant être redéclenché (ligne K sur la figure 2); au con- traire, il apparaît à nouveau des signaux de vibra- tion ou d'accélération de sorte que le comparateur K 1 passe à nouveau eu niveau logicue bas, même pen- dant un bref intervalle-de temps, et que de ce fait le condensateur C 4 est déchargé avec la brève cons- tante de temps de décharge. Après la séparation, le signal instantané de sortie du circuit combinatoire 14 reste cependant en permanence inférieur:à la valeur de marche à vide accrue artificiellement et mémorisée dans le coniden- sateur de mémorisation C 3, de sorte que la sortie du comparateur K 1 reste encore au niveau logique haut et que le condensateur C 4 peut être chargé à une valeur qui correspond à la tension de référence sur l'autre entrée du comparateur K 2, si bien que sa sortie est commutée Par conséquent une bascule bistable de type RS raccordée à la sortie du compa- rateur K 2 est positionnée de sorte que sa sortie Q passe au niveau logique haut (voir la ligne L sur la figure 2 à l'instant t 5), et ce avec un retardégal à l'intervalle de temps T après la fin du sciage à l'instant t 4, c'est-à-dire avec un retard de 1,5 s dans l'exemple de réalisation considéré Le signal de sortie de la bascule bistable de type RS, ampli- fié par l'amplificateur V 4, excite un relais Rel 1, dont le contactde travail délivre l'indication dé- sirée concernant la fin de l'opération de sciage, c'est-à-dire la séparation du matériau à travail- ler, au dispositif de commande de la scie, confor- mément par exemple à l'actionnement mentionné plus haut d'un commutateur à came, au moyen duquel la * profondeur de coupe est réglée manuellement. Le dispositif de commande de la machine nécessite à nouveau un certain temps de réaction et, après l'écoulement de ce temps de réaction, le signal d'avance mentionné plus haut est interrompu, comme le montre la ligne M sur la figure 2 De ce fait le relais Rel 2 est désexcité si bien que le com- mutateur 13 est commuté De ce fait, d'une-part le commutateur 15 est à nouveau fermé et d'autre part la bascule bistable de type RS est repositionnée à l'état initial, comme cela est représenté sur la fi- gure 2 sur les lignes L et M à l'instant t 6 Pour terminer, au début d'unnouveau processus de sciage à l'instant t 1, le relais Rel 2 est à nouveau exci- té de sorte que le commutateur 13 est à nouveau com- muté et ouvre le commutateur 15, si bien qu'une nou- velle valeur de marche à vide est mémorisée et peut être comparée à la valeur de travail à partir du dé- but du nouveau processus de sciage (instant t 2). L'intervalle de temps T peut être réglé grâce à une modification de la résistance réglable R 6 lorsque cela est désiré, ce qui n'a pas besoin d'être explicité de façon plus détaillée. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande de l'avance du chariot de-scie à l'instant optimum après la sépara- tion de la pièce à travailler pour le faire passer de l'avance de travail au retour rapide, caractérisé par la combinaison des caractéristiques: a) il est prévu un capteur de vibrations ( 11) destiné à capter les vibrations provoquées dans la pièce à travailler par l'attaque des dents de la scie; b) il est prévu un détecteur de charge ( 12) sur le moteur d'entraînement; C) il est prévu un comparateur (Kl), dans lequel les signaux du capteur de vibrations ( 11) et du détecteur de charge ( 12) sont comparés au signal de marche à vide respectif correspondant; d) au comparateur (Kl) sont raccordés un générateur de signal de sortie (RS-FF) et un disposi- tif de temporisation (R 6, R 7, C 4). 2 Montage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un redresseur de valeurs de crêtes (D 1, C 1, R 1) est raccordé au détecteur de charge ( 12). 3 Montage suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le signal (C) fourni par le redresseur de valeurs de crêtes (D 1, C 1, R 1) et le signal (A) provenant du capteur de vibrations ( 11) sont envoyés à un circuit combinatoire ( 14) dont la sortie est reliée à une entrée du circuit compara- teur (R 1). 4 Montage suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit combinatoire ( 14) est un circuit additionneur. Montage suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'à la sortie du circuit combinatoire ( 14) est raccordé un second redresseur de valeurs de crêtes (D 2, R 2, C 2) qui possède une constante (R 2 C 2) de temps de montée brève et une constante (R 3 C 2) de temps de retombée longue et auquel est raccordé un circuit de mémoire ( 15, C 3) qui mémorise le signal de marche à vide délivré par le second redresseur de valeurs de crêtes (D 2, R 2, R 3, C 2). 6 Montage suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que le circuit de mémoire est un circuit de maintien qui est constitué par un conden- sateur (C 3) et par un commutateur ( 15) qui est fermé lors de la marche à vide et s'ouvre dès que le signal (M) d'avance de travail est actif. 7 Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le dispositif de temporisation est un multivibrateur monostable (D 3, D 4, R 6, R 7, C 4, K 2) pouvant être redéclenché.