Brevet FR2620364A1 — publié le 19890317

UNITE POUR USINAGES MECANIQUES AVEC ASSERVISSEMENT DE POSITION ET DE VITESSE. On connaît déjà des unités simples automatiques dites machines transfert destinées à effectuer des usinages mécaniques comportant enlèvement de copeaux. Lesdites unités comprennent en général un mandrin porte-outil tournant, guidé et pouvant se déplacer axialement avec un manchon pour les courses d'avance et de retour, les déplacements axiaux du mandrin étant commandés par des moyens alimentés par un fluide moteur. Les unités de ce type sont quelquefois munies de moyens d'asservissement présentés sous la forme de servocommandes électrohydrauliques, destinées à-commander les différentes positions du mandrin et qui, de toute facon, imposent des exigences complexes, difficilement acceptables pour la majeure partie des utilisateurs de ce type de machine. Les servocommandes utilisées, quelle que soit leur structure, ont un système de commande qui agit uniquement sur l'alimentation hydraulique des moyens de commande et de positionnement de l'unité, avec l'intervention de servovalves. En outre, lesdits dispositifs d'asservissement électrohydrauliques sont généralement formés par des groupes autonomes qui doivent être montés sur l'extérieur du corps de l'unité travaillante dans des conditions qui ne sont pas toujours commodes et qui impliquent par ailleurs une augmentation de l'encombrement de l'unité, qui est quelquefois indésirable. Le but de la présente invention est au contraire de proposer une unité travaillante unique et/ou destinée à l'équipement de machines transfert, qui comporte une structure de commande simplifiée, fiable, commode d'accès et qui comprenne un module de commande programmable apte à régir les vitesses des courses rapides, lentes et très lentes, ainsi que les vitesses de rotation du mandrin, et qui ne perde pas les données entrées. A cet effet, l'invention concerne une unité pour usinages mécaniques comportant enlèvement de copeaux qui comprend un mandrin porte-outil monté tournant dans un manchon qui peut se déplacer axialement avec ce mandrin, sans tourner, sous l'action d'un actionneur alimenté par un fluide de pression, caractérisée par des moyens d'asservissement disposés dans le corps de l'unité et qui comprennent un arrêt positif actionné mécaniquement et servant à définir et délimiter l'avance axiale de l'ensemble manchon-mandrin et un groupe de commande des vitesses de déplacement axial de l'ensemble manchon- mandrin, qui commande ces vitesses en fonction des positions axiales du mandrin, pour l'exécution de cycles d'usinage à des vitesses variées, et par le fait que ledit groupe de commande comprend un module de positionnement programmable qui est associé, d'une part, à l'ensemble manchon-mandrin à travers un transducteur de position analogique et, d'autre part et par l'intermédiaire d'un amplificateur de signaux, à une électrovalve proportionnelle intercalée dans le circuit de fuite qui commande les déplacements axiaux de l'ensemble manchon- mandrin. Un mode de réalisation de l'invention sera à présent décrit à titre d'exemple non limitatif en regard des dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est un schéma-bloc d'une unité; Les figures 2 et 3 représentent deux vues différentes en perspective d'un exemple d'une unité conforme à l'invention; La figure 4 est une coupe longitudinale d'une unité avec le mandrin reculé en position de repos; - La figure 5 montre une coupe longitudinale analogue de l'unité, avec le mandrin avancé contre l'arrêt positif; La figure 6 est une coupe transversale de l'unité selon les flèches V-V de la figure 5; La figure 7 est une coupe longitudinale partielle selon les flèches VI-VI de la figure 6; et La figure 8 est une vue schématique du panneau avant du module de commande. L'unité selon l'invention, qui peut être utilisée de façon autonome, ou être montée à plusieurs exemplaires, avec d'autre unités, sur des machines transfert destinées à des usinages automatiques combinés, comprend un mandrin porte-outil 1' monté rotatif dans un manchon 1 qui peut se déplacer axialement sans tourner dans un corps support 2. La rotation du mandrin-outil i' est commandée par un moteur électrique 3 au moyen d'une transmission à courroie 4. Les déplacements axiaux du manchon 1 sont déterminés par un piston 5 prévu sur le manchon et qui se déplace dans une chambre 6 ménagée dans le corps support 1 et alimentée par un fluide moteur. L'unité est équipée de moyens d'asservissement qui comprennent un arrêt positif 8 destiné à limiter mécaniquement les déplacements axiaux travaillants du mandrin 1' par l'intermédiaire du manchon 1 correspondant, et un groupe de commande 9, qui commande sélectivement les vitesses d'avance et/ou de retour du mandrin en fonction de certaines de ses positions axiales. Dans la forme de réalisation représentée, l'arrêt positif 8 est constitué par un bague d'arrêt 10 disposée concentriquement à l'extérieur du manchon i du mandrin et qui peut être positionnée axialement dans une chambre 11 prévue dans le corps support 2 de l'unité. Plus précisément, la bague d'arrêt 10 présente une surface frontale de butée 112 destinée à coopérer avec une bride de butée 111 prévue pour cela sur le manchon 1 du mandrin. Ladite bague d'arrêt 10 peut se déplacer uniquement axialement, pour son positionnement dans la chambre 11 par rapport au manchon 1 du mandrin, tandis qu'elle est empêchée de tourner par une tige 12 fixée dans ladite chambre 11il parallèlement au manchon 1 et qui est engagée dans une fente 10' ménagée dans la bague d'arrêt 10. La tige 12 constitue en outre le moyen qui s'oppose à la rotation du manchon 1 du mandrin et qui assiste le guidage axial de ce dernier, le manchon étant muni, au niveau de la bride 11, d'une paire de galets 13 qui prennent appui contre les côtés opposés de la tige 12, ainsi qu'on l'a représenté en particulier sur la figure 5 du dessin. La bague d'arrêt 10 présente un filetage extérieur 14 qui coopère avec un filetage intérieur 15 d'un manchon 16 monté, libre en rotation mais immobilisé en translation, dans la chambre 11 du corps support 2. De cette façon, la rotation du manchon 16 dans un sens ou dans l'autre, se traduit par une translation et par un positionnement axial de la bague d'arrêt, parallèlement au manchon, pour définir à chaque fois la course du mandrin. Pour sa rotation, le manchon 16 est muni d'une denture extérieure 17 qui s'accouple à un pignon denté 18 (voir figures 4 et 5) qui peut être actionné manuellement. Ladite position peut être réglée par réglage fin dans un sens ou dans l'autre, de telle manière que la bague d'arrêt 10 arrête la bride 11 du manchon du mandrin pour 15. arrêter ce dernier à la fin d'une course de travail qui a été pré-établie pour un usinage particulier qui doit être exécuté avec l'unité. L'arrêt qui est ainsi obtenu est entièrement mécanique, fiable et reproductible. Il est facile à régler et a par ailleurs l'avantage d'être incorporé dans l'unité dans une position protégée et dans un état d'accouplement direct avec le mandrin qu'il s'agit d'arrêter axialement. Il est en outre prévu, en association avec l'arrêt positif 8, des moyens capables de signaler l'arrêt en butée, ou un élément de fin de course inductif d'aller du mandrin 1-1' et capables de transmettre au corps extérieur de l'unité un signal qui autorise le déroulement de certaines phases du cycle de travail de l'unité. Ces moyens comprennent, par exemple, une tige 21 pouvant coulisser dans un élément tubulaire 22 qui est monté dans le corps 2 de l'unité et qui est fixé à la bague d'arrêt et peut se déplacer avec cette bague dans la direction parallèle au mandrin (voir figures 4 et 5). La tige 21 est sollicitée par un ressort 24 de manière qu'une de ses extrémités, 21', fasse normalement saillie au-delà de la surface de butée 112 de la bague d'arrêt 10, pour pouvoir être attaquée et déplacée par la bride de butée 111 du manchon 1 du mandrin à la fin de sa course de travail. L'extrémité opposée 21" de la tige 21 agit directement ou indirectement sur un détecteur inductif 28 capable de piloter différentes autorisations uniquement lorsque le manchon 1 du mandrin s'arrête en fin de course contre la surface de butée 112 de la bague 10. En effet, ce n'est qu'à ce moment que la bride 111 du manchon bute contre l'extrémité 21' de la tige et actionne de cette façon, le moyen détecteur 28. Il est à remarquer que l'interposition d'une tige 21 entre la bride et le moyen détecteur 28 permet de transmettre toujours de la même façon audit moyen détecteur le signal de fin de course du mandrin, quelle que soit la position axiale de la bague d'arrêt 10 et, par conséquent de la tige 21. Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, l'unité est également équipée d'un groupe 9 de commande des vitesses d'avance et/ou de retour et de rotation du mandrin, pour pouvoir exécuter des cycles de travail à des vitesses diverses, même en fonction de la position axiale du mandrin. Ainsi qu'on l'a représenté sur le schéma de la figure 1, il est prévu, associé à l'ensemble manchon-mandrin 1- 1', par l'intermédiaire d'un transducteur de position analogique 31, un module de positionnement 32 qui régit, par l'intermédiaire d'un amplificateur de signaux 33, une électrovalve proportionnelle 34 intercalée dans le circuit oléodynamique qui commande les déplacements dudit ensemble manchon-mandrin. D'un autre côté, le module de positionnement 32 est connecté, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission 35, à une unité de commande de la logique de programmation 36 qui est à son tour connectée à un détecteur de fin de course de sécurité 37 coordonné à l'ensemble manchon- mandrin. Le module de positionnement 32 est un dispositif électronique équipé d'un circuit approprié pour la gestion d'un seul axe. Il est programmé par l'opérateur et, en conversation constante avec l'unité de commande 36, il reçoit une tension analogique provenant du transducteur potentiométrique, instant après instant, en fonction de la position de l'ensemble manchon-mandrin, la compare avec les données entrées, et envoie le signal de tension de référence à l'amplificateur 33 de l'électrovalve proportionnelle 34, de manière à permettre les variations de vitesse et les interventions que le programme de travail précédement entré dans le module de positionnement 32 avait établies. Dans une forme de réalisation préférée, mais non 1.0 limitative, le module de positionnement 32 permet d'imposer trois cotes ou distances pouvant être réglées sur toute la course nominale de l'unité et auxquelles doivent se produire les variations de vitesse de déplacement du manchon-mandrin, et les trois vitesses de déplacement. Le module de positionnement 32 présente par ailleurs un panneau avant 32' (voir figure 8)y sur lequel sont prévus: - un indicateur a (affichage) à quatre chiffres, pour la visualisation des cotes; - un témoin b de signalisation de la position de recul total de l'unité, - un boutonpoussoir c servant à commander la visualisation a de l'entrée d'une première cote; - un voyant d de signalisation de la position de l'unité à la première cote; - un bouton-poussoir e destiné à commander la visualisation a de l'entrée d'une deuxième cote; - un voyant f de signalisation de la position de l'unité de la deuxième cote; - un boutonpoussoir & destiné à commander la visualisation a de l'entrée d'une troisième cote; - un voyant h de signalisation de la position de l'unité à la troisième cote; - trois potentiomètres de position i, 1, m servant à entrer respectivement la première, la deuxième et la troisième cotes; - un sélecteur à décades n pour l'entrée de la première vitesse d'avance entre la première cote et la deuxième cote entrées; - un sélecteur à décades o pour l'entrée de la vitesse d'avance entre la deuxième cote et la fin de course de travail; et - un sélecteur à décades p pour l'entrée de la vitesse d'avance à partir de la fin de course jusqu'à la troisième cote entrée. Naturellement, le module de positionnement pourra comprendre d'autres commandes et/ou contr8les en fonction des travaux à exécuter et sans sortir du domaine de l'invention. Il convient finalement de remarquer que le programme et le module de positionnement pourront comprendre en outre des composants permettant de commander et de faire varier la vitesse de rotation du mandrin chaque fois que cela sera souhaitable pour améliorer les prestations et les potentialités de travail de l'unité. R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Unité simple ou destinée à l'équipement de machine-transfert, comprenant un mandrin porte-outil monté rotatif dans un manchon qui peut se déplacer axialement, avec ledit mandrin, sans tourner sous l'action d'un actionneur alimenté par un fluide de pression, caractérisée par des moyens d'asservissement disposés dans le corps de l'unité et qui comprennent un arrêt positif (8) actionné mécaniquement et servant à définir et à délimiter l'avance axiale de l'ensemble manchon-mandrin, et un groupe (9) de commande des vitesses de déplacement axial de l'ensemble manchon-mandrin (1, 1') qui commande ces vitesses en fonction des positions axiales du mandrin, pour l'exécution de cycles d'usinage à des vitesses variées, et par le fait que le groupe de commande comprend un module de positionnement programmable (34) qui est associé, d'une part à l'ensemble manchon-mandrin, à travers un transducteur de position analogique (31) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un amplificateur de signaux (33), à une électrovalve proportionnelle (34) intercalée dans le circuit de fluide qui commande les déplacements axiaux de l'ensemble manchon-mandrin. 2) Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le module de positionnement (34) est connecté à une unité de commande de la logique de programmation (36) par l'intermédiaire d'une ligne de conversation continue (35), ladite unité de commande (36), à laquelle aboutit un détecteur de fin de course (37), étant coordonnée à l'ensemble manchon-mandrin. 3) Unité selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le module de positionnement (34) est programmé par l'opérateur et gère l'électrovalve proportionnelle (34) à la suite de l'autorisation de la commande de la logique de programmation pour faire varier les vitesses d'avance/retour de l'ensemble manchon-mandrin le long des courses de ce dernier. 4) Unité selon l'une des revendications i et 2, caractérisée en ce que le module de positionnement comprend en outre des composants pour faire varier et gérer les vitesses de rotation du mandrin. ) Unité selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit arrêt positif (8) est constitué par une bague d'arrêt (10) disposée concentriquement à l'extérieur de l'ensemble manchon- mandrin (1, 1') et qui peut être positionné axialement dans une chambre (11) prévue dans le corps de l'unité, ladite bague d'arrêt (10) ayant une surface frontale de butée (112) destinée à coopérer avec une bride de butée (111) prévue sur le manchon (1) du mandrin. 6) Unité selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite bague d'arrêt (10) peut se déplacer axialement dans ladite chambre (11) sans tourner et présente un filetage extérieur (14) qui coopère avec le filetage intérieur (15) d'un manchon (16) qui est monté pour tourner dans ladite chambre sans mouvement de translation, la rotation de ce manchon provoquant une translation et un positionnement axial de la bague de butée (10) par rapport à l'ensemble manchon-mandrin. 7) Unité selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit manchon (16) présente une denture extérieure (17) qui coopère avec un pignon denté (18) qui peut être actionné manuellement pour déterminer la rotation dudit manchon et le positionnement axial consécutif de la bague d'arrêt.