Brevet FR2565875A1 — publié le 19851220

La présente invention est du domaine de la commande des machines opératrices et elle a plus particulièrement pour objet un dispositif de commande du type analogique destiné à faire effectuer à un organe opérateur un trajet prédéterminé. On connaît d'une part et de façon assez ancienne les machines de copiage dites encore machines à reproduire comportant un palpeur destiné à être appliqué sur un modèle, et un outil, ou d'une manière générale un organe opérateur relié au palpeur ; de telles machines ont été largement utilisées dans la sculpture sur bois, sur pierre, dans la gravure et dans l'usinage des métaux, etc... ; plus récemment la relation mécanique entre le palpeur et l'outil a été dans de nombreux cas remplacée par une relation plus complexe mettant en oeuvre un calcul numérique intermédiaire. Les machines de copiage, dès lors qu'elles ont un certain degré d'automatisme, et à fortiori lorsqu'elles mettent en oeuvre des calculs numériques, sont des machines relativement complexes, lourdes et coûteuses. On connait par ailleurs, à titre de curiosité mécanique, la propriété particulière d'un système gyroscopique qui consiste à suivre un profil quelconque au moyen d'un doigt prolongeant l'arbre du gyroscope ; ce montage, ainsi que le phénomène qu'il illustre, est connu sous le nom de polytrope de Sire ; à la connaissance de la Demanderesse, ce phénomène n'a jamais trouvé d'utilisation notamment dans le travail des matériaux. L'idée-mère de la présente invention réside dans l'application de cette propriété et des propriétés générales des systèmes gyroscopiques au guidage inertiel d'un outil entendant par ce dernier terme tout organe opérateur destiné à opérer sur la matière un certain travail. Selon la présente invention, un dispositif de commande de la position d'un organe opérateur en vue de faire effectuer à celui-ci un trajet prédéterminé, est caractérisé d'une manière générale en ce qu'il incorpore un arbre supportant coaxialement un volant d'inertie, ledit arbre étant monté rotatif dans une cage suspendue à la Cardan pour pouvoir se mouvoir angulairement, une extrémité d'un prolongement dudit arbre étant destinée à, et conformée pour, prendre appui sur le bord d'une surface définissant ledit trajet ; de préférence; ledit organe opérateur est relié positivement à l'axe du volant de façon à suivre angulairement les mouvements de l'axe ; on qualifie de positive, dans cette définition, la relation qui fait correspondre à l'orientation de l'axe du volant une position et une orientation déterminées de l'organe opérateur. On distinguera, sans que cette distinction soit limitative de la portée de l'invention trois cas d'application. Dans un premier cas d'application, la conformation de l'extrémité de l'arbre du gyroscope est celle d'un outil de révolution procédant par enlèvement de matière, ledit outil constituant ledit organe opérateur. On doit comprendre que l'outil étant généralement soumis à usure, il est en fait et de préférence, rapporté à l'extrémité de l'arbre ; l'outil peut être par exemple du genre meule, fraise, etc... ; de preférence encore le diamètre de l'outil sera faible par rapport à celui du volant. Un tel montage sera par exemple applicable à l'ébavurage de pièces métalliques, en matière plastique, ou encore au bordage de plaques de verre chantournées, etc... On notera que, dans ce cas d'application, c'est le bord lui-même de la pièce à travailler qui constitue le guide du doigt du gyroscope et que les moyens d'entrainement du volant sont en même temps les moyens moteurs de l'outil ; ces moyens sont avantageusement, comme cela est bien connu en soi, des moyens électriques. Dans un deuxième cas d'application dans lequel la pièce à travailler constitue encore le guide, l#entratnement de l'outil est effectué par un moteur, de préférence électrique, distinct des moyens d'entraînement du volant, l'axe du moteur étant de préférence dans le prolongement de l'axe du volant ; cette disposition a l'avantage de rendre indépendante la vitesse du volant de celle de l'outil, laquelle pourra être par exemple très élevée. On notera que le phénomène du-polytrope a encore lieu dans ce cas où le doigt n'est plus le prolongement même de l'arbre du gyroscope Un tel montage sera notamment applicable pour des utilisations analogues à celles du montage précédant mais qui présenteraient en outre certaines difficultés liées à la résistance de la matière par exemple. On notera que dans ce cas d'application, le stator du moteur d'entratnement de l'outil est solidaire de la cage supportant le volant. Dans un troisième cas d'appli- cation, l'organe opérateur est encore solidaire de la cage mais il n'est plus du genre outil ayant une relation mécanique avec la matière et il est dès lors nécessaire d'utiliser un gabarit sur le bord duquel viendra en contact le doigt d'arbre du gyroscope. Dans un tel montage l'organe opérateur sera par exemple un pistolet à peinture, un chalumeau de découpage ou de soudage, etc... La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaitront à la description qui va être faite de modes particuliers de réalisation de chacun des cas précédents, en relation avec les figures schématiques des planches annexées dans lesquelles - la fig.1 est une illustration en perspective d'un gyroscope dans sa forme applicable au polytrope, - la fig.2 est une illustration analogue du premier cas d'application, - la fig.3 est une illustration analogue du deuxième cas d'application, et - la fig.4 est une illustration analogue du troisième cas d'application. Sur la fig.1, tun gyroscope est essentiellement constitué par un volant d'inertie 1 supporté par un arbre 2 monté de façon rotative par le moyen de paliers tels que 3 dans une cage 4 en forme de cadre ; la cage est elle-meme suspendue å la Cardan par une cage intermédiaire 5 à un bâti fixe 6 ; des moyens d'entretien de la rotation du volant sont supportes par la cage 4 mais n'ont pas été représentés sur la figure ; la suspension à la Cardan de la cage 4 est réalisée par le moyen d'un couple d'articulations à axes perpendiculaires 7 et 8. Dans le cas habituel du gyroscope qui est celle de constituer une direction de référence (celle de l'axe du volant) indépendante de l'orientation du bâti support, chaque demi-arbre du gyroscope ne se prolonge pas au-delà des paliers 3.Dans le cas du polytrope de Sire, l'un au moins des demi-arbres se prolonge au-delà de son palier, l'extrémité d'un demi-arbre 2 constituant le doigt de palpage. Sur les figures suivantes, on s'est borné à représenter la cage 4 par un cube contenant le volant 1 ; on comprendra encore que cette cage incorpore les moyens d'entretien, généralement électriques, du mouvement du volant. Sur la fig.2 un outil 10 tel que meule est monté dans le prolongement direct d'un demi-arbre 2 du volant ; l'outil 10 est mis directement en contact avec le bord d'une pièce 11 qu'il s'agit par exemple d'ébavurer ou de border. Sur la fig.3, un outil 15 est monté sur l'arbre d'un moteur 16 dont le stator est relié à la cage 4 par des moyens symbolisés par 17 ; l'axe de l'outil 15 est situé sensiblement dans le prolongement de l'axe du volant bien qu'il n'ait aucune relation mécanique avec l'arbre. Dans ce cas encore l'outil 15 est en contact avec le bord à travailler d'une pièce 18. Bien que l'on ait, sur les figu res précédentes, représenté les pièces 11 et 18 comme des pièces pleines, on notera que l'invention s'applique tout aussi bien à des pièces comportant une ouverture intérieure, ou trou, en vue de travailler le bord de cette ouverture. Sur la fig.4, on a représenté un dispositif de l'invention ayant quelques rapports avec le dispositif de la figure précédente par le fait qu'un organe opérateur 20 est relié à la cage 4 par des moyens 21, mais qui en diffère par le fait que cet organe est plus destiné à suivre le rebord d'une pièce qui sert de guide, mais à opérer sur une pièce (non représentée sur la figure) avec laquelle il n'a pas de relation mécanique ; le guidage est dès lors opéré par un gabarit 22 sur le bord duquel prend appui le doigt 2 en prolongement de l'arbre du volant. L'organe opérateur 20 est par exemple un pistolet à peinture, un chalumeau oxydrique, à plasma, à laser, etc... On notera que les axes principaux du palpeur, du volant d'inertie et de l'organe opérateur peuvent occuper les uns par rapport aux autres des positions quelconques dans l'espace. Bien que l'on ait décrit et représenté des modes particuliers d'application de l'invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à ces modes d'application, mais qu'elle s'étend à tout dispositif de commande mettant en oeuvre un volant d'inertie, et celui notamment d'un polytrope de Sire en vue d'opérer un certain travail sur de la matière. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande de la position d'un organe opéra teur en vue de faire effectuer à celui-ci un trajet en général sinueux, caractérisé en ce qu'il incorpore un arbre sup portant coaxialement un volant d'inertie, ledit arbre étant monté sur une cage suspendue à la Cardan par un couple d'étriers pour pouvoir se mouvoir angulairement, une extrémité d'un prolongement dudit arbre étant desti née à, et conformée pour, prendre appui sur un bord d'une surface , ledit arbre étant destiné à guider et/ou à entraîner un organe opérateur suivant le principe du polytrope de Sire, ledit organe opérateur étant destiné à opérer sur la matière un certain travail 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe opérateur est relié positivement à l'axe du volant d'inertie de façon à suivre angulairement les mouvements de l'axe ; 3.- Dispositif selon la revendication la caractérisé en ce que la conformation de l'ex- trémité dudit arbre est celle d'un outil de révolution procédant par enlèvement de matière, ledit outil consti tuant ledit organe opérateur 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe opérateur est solidaire de la cage supportant le volant d'inertie; 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes principaux du palpeur, du volant d'inertie et de l'organe opérateur peuvent occuper les uns par rapport aux autres des posi tions quelconques dans l'espace.