Brevet FR2582243A1 — publié le 19861128

Détecteur d'anomalie d'un outil. La présente invention concerne un dispositif pour détecter ou prévoir les anomalies d'un outil monté sur un adapteur d'une broche d'une machineoutil ou d'un centre d'usinage. Le modèle d'utilité japonais 59.132710, publié mais non examiné, décrit un dispositif qui présente un but similaire. Un plongeur soumis à l'action d'un ressort est disposé entre une broche d'une machine- outil et un mandrin porte-foret qui est monté à rota- tion sur la broche. Le mandrin porte-foret comporte un évidement dans lequel la pointe du plongeur est susceptible d'être engagée. Lorsque la résistance appliquée au foret monté dans le mandrin porte-foret dépasse une valeur prédéterminée, le plongeur sort de l'évidement du mandrin porte-foret, désaccouplant le mandrin porte-foret de la broche. Dans le même temps, un commutateur de couple est mis en service. Ceci empêche le foret de se casser. D'autres dispositifs sont également connus et sont adaptés pour détecter électriquement les vibrations ou le bruit qui apparaissent dès que le foret casse, produisant une alarme ou arrêtant la machine-outil. Du fait que le dispositif décrit dans la publication japonaise 59.132710 est conçu pour une détection électrique, cela nécessite un circuit électrique comprenant une bague à contact glissant pour produire un signal électrique à partir de la partie en rotation. Le commutateur de couple peut également être défaillant en raison des vibrations lors du montage de l'adapteur. Il existe d'autres dispositifs connus qui nécessitent qu'une partie du circuit électrique soit montée sur ou près de la partie en rotation. Le circuit électrique présente des difficultés pour son aménagement correct. Le dispositif peut être défail- lant et mal fonctionner en raison du bruit. Un autre problème est le temps nécessaire pour enlever l'outil cassé et ceci rend impossible un changement automati- que d'un adapteur. Un but de la présente invention est de proposer un détecteur d'anomalie d'un outil qui remédie aux inconvénients précités. L'invention a pour objet un détecteur d'anoma- lies sur un outil, destiné à être utilisé sur une machine-outil comprenant un bâti principal, une broche, un adapteur monté de façon séparable dans la broche, un corps tubulaire fixé à l'adapteur et un arbre de montage d'outil monté rotatif dans le corps tubulaire pour porter un outil, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: une bague montée sur le corps tubulaire de façon à permettre audit corps tubulaire de tourner; une tige creuse montée dans ladite bague vers la périphérie extérieure de ladite bague, de façon à s'étendre parallèlement audit adapteur, ladite tige creuse étant adaptée à être reçue par ledit bâti principal; un accouplement pour accoupler ledit arbre de montage d'outil avec ledit corps tubulaire jusqu'à ce que la résistance appliquée audit arbre dépasse une valeur prédéterminée, l'alésa- ge de ladite tige creuse étant raccordé à une source d'air comprimé lorsque ladite tige creuse est reçue dans la bâti principal de la machineoutil, ladite bague comportant un passage radial pour l'air comprimé, ledit corps tubulaire comportant un passage d'échappement qui communique avec ledit passage radial de la bague, ledit arbre de montage d'outil présentant un passage qui le traverse diamétralement, ledit passage d'échappement dudit corps tubulaire étant mis en communication avec l'air extérieur, par l'intermédiaire du passage dans l'arbre, dans une condition de fonctionnement, et étant fermé par ledit arbre dans l'autre condition de fonctionnement; et un détecteur de pression monté sur une canalisation raccordée à ladite source d'air comprimé pour détecter toute augmentation brusque de la pression d'air dans ladite canalisation. Tant que l'usinage est normalement effectué par un outil monté à l'extrémité infériéure de l'arbre porte-outil disposé dans le corps tubulaire, ce dernier et l'arbie porte-outil sont entraînés en rotation ensemble, maintenant une position relative entre eux. Dans cet état, le passage d'évacuation à l'extrémité frontale du corps tubulaire communique avec l'extérieur par le passage s'étendant transver- salement à travers l'arbre porte-outil. De ce fait, de l'air comprimé amené à travers la tige creuse est évacué à l'extérieur à travers le passage d'éva- cuation ménagé dans le corps tubulaire. Ainsi, la pression d'air dans la ligne d'alimentation d'air est maintenue constante. Lorsqu'une grande résistance anormale est appliquée à l'arbre porte-outil pour quelque raison que ce soit, l'arbre porte-outil est débrayé par rapport à la rotation du corps tubulaire. Dès lors, le passage d'évacuation du corps tubulaire est bloqué par l'arbre porte-outil, de façon que la pression d'air augmente soudainement dans la ligne d'alimentation d'air. Le détecteur de pression détecte l'augmenta- tion soudaine de pression, et arrête la rotation de la broche. Cela permet de prendre les mesures appropriées avant que l'outil ne se casse ou ne soit endommagé. La production de produits défectueux due à un mauvais usinage ou à une rupture de l'outil est ainsi éliminée. Lors des fonctionnements non surveillés, il est possi- ble de continuer les opérations grâce à un remplace- ment automatique de l'adapteur. Le dispositif selon l'invention ne nécessite auxun système électrique sur ou près d'une partie quelconque en rotation ou soumise à des vibrations. Les seuls éléments électriques nécessaires sont un détecteur de pression et un circuit de commande connecté au détecteur de pression. Il en résulte que sont éliminés des défauts dus aux vibrations et les mauvais fonctionnements provoqués par les bruits électriques. Selon la présente invention, lorsque l'adap- teur est monté dans la broche, la tige creuse couplée à l'adapteur et parallèlement à ce dernier est reçue dans une douille fixée au corps de machine, de façon que la tige creuse communique avec le passage d'air ménagé dans la douille. De ce fait, une liaison du circuit d'air automatique et sûre est réalisée. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit faite en référence aux dessins. La figure 1 est une section verticale du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue partielle agrandie de l'accouplement, La figure 3 et la figure 4 sont des sections représentant les positions relatives entre le corps tubulaire et l'arbre porte-outil. En se référant aux dessins, la référence 1 désigne le corps principal d'une machine-outil, par exemple une machine-outil ou centre d'usinage à commande numérique. Il comprend une broche 2 munie d'un trou conique pour recevoir de façon amobible un adapteur conique 3. L'adapteur 3 est automatique- ment prélevé d'un magasin à outils au moyen d'un bras de robot ou autre changeur d'outil automatique (non représenté) et il est monté de façon amovible dans la broche 2. Un corps tubulaire 4 est fixé concentriquement à une partie élargie 7 de l'adapteur 3. Un arbre-porte outil 5 est monté dans le corps tubulaire 4, la partie frontale étant supportée concentriquement et en rotation par une paire de roulements 6, tandis que l'extrémité frontale est située en avant de l'extrémité frontale du corps tubulaire 4. Le corps tubulaire 4 est muni d'un passage d'évacuation 8 ménagé dans sa partie frontale. Le passage 8 s'étend radialement à partir d'un côté du corps tubulaire 4, à travers son alésage, et débouche à son extrémité frontale. L'arbre porte- outil 5 comprend un passage 9 s'étendant de part en part diamétralement. Le passage 9 communique avec le passage d'évacuation 8 lorsque l'arbre porte- outil 5 est dans une position correcte par rapport au corps tubulaire 4 (figure 3). Un accouplement 11 est prévu pour accoupler l'arbre porte-outil 5 au corps tubulaire 4. L'accouple- ment 11 comprend une bille 12, une collerette 13 formée d'une seule pièce avec l'arbre porte-outil 5, un presseur de bille 18, un ressort 14 pour pousser le presseur de bille 18 et la bille 12 contre la colle- rette 13, et un support de ressort 15. Comme cela est représenté sur la figure 1, lacol- lerette 13 est munie d'un évidement annulaire 16 pour recevoir partiellement la bille 12 le corps tubulaire comprend, dans sa paroi interne, une rainure axiale 17 pour recevoir partiellement la bille 12. Le presseur de bille 18 est monté de façon coulissante sur l'arbre porteoutil 5, comprend une surface inclinée à son extrémité frontale et presse la bille 12 dans l'évidement 16 de la collerette 13 et, à l'extérieur, dans la rainure axiale 17 du corps tubulaire 4. La collerette 13 est supportée par le roulement frontal 6. La partie arrière du support de ressort 15 est supportée dans le corps tubulaire 4, par un anneau de support 21. L'anneau de support 21 comprend une paire de projections 22 s'étendant vers les côtés opposés et adaptées pour être reçues dans des orifices de guidage ménagés axialement dans le corps tubulaire 4 de manière à pouvoir être déplacées axialement, mais à ne pas pouvoir tourner par rapport au corps tubulaire 4. Les projections 22 sont engagées dans des embrèvements 26 ménagés dans une bague filetée 24 montée coulissante sur le corps tubulaire 4. Un tube de réglage 27 susceptible de tourner sur le corps tubulaire 4 est fileté intérieurement pour recevoir la bague filetée 24. L'extrémité arrière du - tube de guidage 27 est supportée par la partie élar- gie 7 de ltdapteur 3. La rotation du tube de guidage 27 provoque un mouvement de va-et-vient de la bague filetée 24 et, de ce fait, l'anneau de support 21 et le support de ressort 15 de manière à ajuster la solli- citation du ressort 14. Ceci permet de faire varier l'amplitude de la résistance appliquée à l'arbre porte- outil 5 lorsque le détecteur d'anomalie selon la présente invention fonctionne. Une bague 28 est montée sur la partie frontale du corps tubulaire 4 par l'intermédiaire d'une paire de roulements 29 de manière à pouvoir tourner, mais non pas de façon réciproque par rapport au corps tubulaire 4. Un support 30 est formé d'une seule pièce avec la bague 28 et constitue une partie de sa périphérie. Le support 30 comprend un orifice de guidage 31 à une de ses extrémités de manière à pouvoir recevoir une tige creuse coulissante 32. L'orifice de guidage 31 est obturé à son extrémité frontale. Un ressort 33, disposé dans l'orifice de guidage 31, pousse la tige creuse 32 vers l'arrière. Le support 30 est muni d'un passage d'évacuation 34 qui fait communiquer l'alésage de la tige creuse 32 avec le passage d'évacuation 8 ménagé dans le corps tubulaire 4. Une pièce annulaire d'écartement 25 est montée sur le corps tubulaire 4 entre les roulements 29 et comprend sur ses surfaces interne et externe des rainures annulaires s'étendant circonférentiellement et qui communiquent entre elles par un passage radial 35. Une telle disposition assure que la commu- nication entre le passage radial 35 et le passage d'évacuation 8 dans le corps tubulaire 4 est toujours maintenu même lorsque le corps tubulaire 4 est en rotation par rapport au support 30. Une paire de projections 37, 38 est fixée sur la tige creuse 32 et elles sont adaptées pour être reçues dans des évidements 39, 40 ménagés dans le support 30 et la partie élargie 7, respectivement, de manière à empêcher la tige creuse 32 de tourner par rapport au support 30 même lorsque la tige creuse se déplace axialement. Une douille 41 est fixée sur le corps principal 1. Elle est adaptée pour recevoir l'extrémité arrière de la tige creuse 32 lorsque l'adapteur est monté sur la broche 2. La douille 41 comprend un passage d'air 42 de manière à communiquer avec l'alésage de la tige creuse 32. Une ligne d'alimentation en air 43 relie le passage d'air 42 à une source 44 d'air comprimé, telle qu'un compresseur d'air et un réservoir. Une ligne dérivée 45 est munie d'un détecteur de pression tel qu'un commutateur de pression qui est connecté à un amplificateur de commande 47 à partir duquel des signaux de commande du centre d'usinage sont délivrés. La ligne d'alimentation en air 43 comprend une électrovalve 48 disposée entre le passage d'air 42 et la ligne dérivée 45. Le circuit électrique est conçu de façon qu'avant que l'adapteur ne soit monté sur la broche principale 2, l'électrovalve s'ouvre direc- tement de manière à évacuer l'air comprimé hors du passage d'air 42. Le fonctionnement du mode de réalisation préféré de l'invention est décrit ci-après. Lorsque l'adapteur 3 n'est pas monté sur la broche 2, la projection 38 sur la tige creuse 32 est dans l'évidement 40 ménagé dans la partie élargie 7. Lorsque l'adapteur 3 est ajusté dans la broche 2, par exemple par un chargeur automatique d'outil, l'extrémité arrière de la tige creuse 32 s'ajuste dans la douille 41 fixée dans le corps principal 1. La tige creuse se rétracte légèrement à l'encontre de la sollicitation du ressort 33, de façon que la projec- tion 38 s'ajuste dans l'évidement 39, comme cela est représenté sur la figure 1. Ainsi, le passage d'air 42 communique avec le passage d'évacuation 8 à travers la tige creuse 32. Comme décrit ci-dessus et directement avant que l'adapteur 3 ne soit monté sur la broche 2, l'électrovalve 48 s'ouvre de telle façon que de l'air comprimé provenant de la source d'air comprimé 44 ne commence à être projeté du passage d'air 42. L'air comprimé chasse la poussière hors du passage d'air 42 et à l'arrière de la tige creuse 32 qui vient près de la douille 41. Lorsque la broche 2 commence à tourner avec l'adapteur 3, un outil (non représenté) monté sur l'arbre porte-outil 5 commence à travailler. Tant que l'usinage est réalisé dans des conditions normales, la rotation du corps tubulaire 4 est transmise à l'arbre porte-outil 5 par l'intermédiaire de la bille 12, de façon que l'arbre porte-outilsoit maintenu dans une position prédéterminée par rapport au corps tubulaire 4. De ce fait, comme représenté sur les figures 1 et 3, le passage d'évacuation 8 communique avec le passage 9. De l'air comprimé provenant du passage d'air 42 s'écoule à travers la tige creuse 12, la passage d'évacuation 34, le passage radial 35, le passage d'évacuation 8 et le passage 9, et est évacué dans l'air extérieur. Ainsi, la pression d'air dans la ligne d'alimentation 43 est maintenue à une valeur normale et le détecteur de pression 46 est inopérant. Lors d'une opération d'usinage, la résistance appliquée à l'arbre porteoutil 5 s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée du fait de l'usure de l'outil, d'une sélection impropre de l'outil, etc.... le positionnement relatif entre le corps tubulaire 4 et l'arbre porteoutil 5 change alors comme cela est représenté sur la figure 4. En d'autres termes, l'arbre porte-outil 5 ne suit pas la rotation du corps tubulaire 4. Comme cela ressort de la figure 4, le passage d'éva- cuation 8 du corps tubulaire 4 est bloqué par l'outil porte-outil 5. Il en résulte que la pression d'air dans la ligne d'alimentation 13 augmente rapidement, de façon brutale. Le détecteur de pression 46 détecte l'augmentation de la pression d'air et délivre un signal à l'amplificateur de commande 47 qui amplifie le signal et qui adresse un signal amplifié à la commande du centre d'usinage, qui arrête la broche 2. En même temps que l'arrêt de la broche princi- pale 2, une alarme sonore ou optique est déclenchée pour avertir de l'anomalie. L'opérateur peut vérifier l'outil et changer l'adapteur si nécessaire. Lors d'un fonctionnement nocturne et sans surveillance, le changeur automatique d'outil intervient pour remplacer l'adapteur après l'arrêt de la broche principale. Ceci réduit les temps morts du centre d'usinage. Bien que dans la réalisation préférée de l'invention, le flux d'air est bloqué en cas d'anoma- lie, il est aisé de concevoir l'inverse, c'est-àdire que la structure peut être telle que le passage d'évacuation est bloqué en fonctionnement normal et ouvert en cas d'anomalie. 11i 2582243 REVENDICATIONS 1. Dispositif détecteur d'.anomalies sur un outil, destiné à être utilisé sur une machine-outil comprenant un bâti principal, une broche, un adapteur monté de façon séparable dans la broche, un corps tubulaire fixé à l'adapteur et un arbre de montage d'outil monté rotatif dans le corps tubulaire pour porter un outil, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: une bague(28)montée sur le corps tubulaire(4)da façon à permettre audit corps tubulaire de tourner; une tige creuse 32 montée dans ladite bague(28),vers la périphérie extérieure de ladite bague, de façon à s'étendre parallèlement audit adapteur(3),ladite tige creuse étant adaptée à être reçue par ledit bâti principal(l); un accou- plement (ll) pour accoupler ledit arbre de montage d'outil (5) avec ledit corps tubulaire (4) jusqu'à ce que la résistance appliquée audit arbre (5) dépasse une valeur prédéterminée, l'alésage de ladite tige creuse (32) étant raccordé à une source d'air comprimé lorsque la dite tige creuse est reçue dans le bâti principal (1) de la machine-outil, ladite bague (28) comportant un passage radial (34) pour l'air comprimé, ledit corps tubulaire (4) comportant un passage d'échappement (8) qui communique avec ledit passage radial de la bague, ledit arbre de montage d'outil (5) présentant un passage (9) qui traverse diamétralement, ledit passage d'échappement (8)dudit corps tubulaire (4) étant mis en communica- tion avec l'air extérieur, par l'intermédiaire du passage (9) dans l'arbre (5), dans une condition de fonctionnement, et étant fermé par ledit arbre (5) dans l'autre condition de fonctionnement; et un détecteur de pression (46) monté sur une canalisation (45) raccordée à ladite source (44) d'air comprimé pour détecter toute augmentation brusque de la pression d'air dans ladite canalisation (45). 2. Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comprend de plus un ressort (33) pour solliciter la tige creuse (32) vers la machine- outil. 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'accouplement (ll) comprend: une bille (12) reçue partiellement dans une gorge axiale (17) formée dans la paroi intérieure du corps tubulaire (4); une collerette (13) formée d'une pièce sur l'arbre de montage d'outil (5); un presseur de bille (18); et un ressort (14) pour appuyer ledit presseur de bille contre ladite collerette (13).