Brevet FR2625338A1 — publié le 19890630

PROCEDE POUR DEVELOPPER UNE FORCE DE SERRAGE PAR PROGRAMMATION NUMERIQUE ET SON DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE, EN PARTICULIER POUR LA POUPEE MOBILE DE MACHINES-OUTILS La présente invention concerne un procédé pour développer des forces de serrage par programmation numérique et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, en particu lier pour la poupée mobile de machines-outils. Des dispositifs susceptibles de développer une force de serrage réglable pour la poupée mobile de machines-outils sont connus, par exemple, de DE-A 1 752 599, par la notice technique de l'unité de serrage du type ESP-P de l'entreprise allemande Berg, ainsi que par la demande de brevet italienne n0 26 101 A/79 et la notice technique du dispositif de serrage de type AEC de l'entreprise italienne BARUFFALDI FRIZIONI ainsi que par la demande de brevet hongroise n0 4022/84 et la notice technique qui s'y rapporte du déposant de la présente invention. Un inconvénient commun aux solutions techniques connues consiste en ce que, dans tous les cas, la force de serrage doit être réglée sur l'unité de serrage par une intervention humaine, ce qui empêche une automatisation complète. Le but de l'invention est de proposer, en évitant les défauts mentionnés ci-dessus, un procédé et un dispositif grace auxquels on peut réaliser une programmation numérique de la force de serrage de la pointe de poupée mobile, de sorte que le réglage de la force de serrage de la pointe de la poupée mobile peut être programmé dans un programme technique, sans intervention humaine, pour les dispositifs à commande numérique NC, CNC, PLC, de machine-outil. L'invention-repose sur la prise en compte du fait que le parcours de déformation (modification de longueur) des ressorts qui créent la force de serrage est proportionnel à cette force de serrage et que cette course de déformation peut être comparé digitalement et fixé à l'avance. Sur la base de cette prise en compte, on a développé un procédé de création d'une force de serrage programmable, en particulier pour les poupées mobiles de machines-outils reliées à une unité de serrage mécanique, dans lequel on crée un déplacement proportionnel à la force élastique dans l'unité de serrage et des signaux électriques digitaux en nombre proportionnel à ce déplacement, dont la somme est stockée sous forme binaire et est comparée à un nombre binaire prédéterminéprogrammé qui représente la valeur de la force à régler sur la pointe de la poupée mobile (la force d'appui de l'outil, exercée à travers la pointe de la poupée mobile). Le fonctionnement de l'unité de serrage mécanique est commandé par le signal de commande obtenu en cas de coïncidence des deux nombres binaires. La nouveauté de la solution suivant l'invention consiste en ce que la mesure de la force de serrage de la pointe de poupée mobile est ramenée de façon indirecte à la mesure d'une course par une chaîne cinématique en utilisant des moyens digitaux, et en ce que le parcours de déformation, ou respectivement la force exercée sur la pointe de poupée mobile qui lui est proportionnelle, peut être donné par des chiffres sous forme binaire. De plus, pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci-dessus, un dispositif conforme à l'invention a été développé dans lequel l'unité de serrage mécanique qui comprend un moteur électrique et une transmission est munie d'un frein électromécanique d'immobilisation et d'une douille cannelée qui est reliée à la douille de poupée mobile au moyen d'une broche filetée, ce dispositif étant équipé de capteurs digitaux de déplacement auxquels est reliée une unité électronique de réception de signaux, de traitement de signaux et d'arrêt. Suivant un mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention, N évidements (alésages), dont le déplacement est capté par un émetteur électrique de signaux, sont prévus dans l'enveloppe périphérique de la douille cannelée. A l'instant du contact de la pointe de poupée mobile avec la pièce à usiner, l'extrémité de la broche filetée qui se déplace dans la douille cannelée est captée par un autre émetteur de signal électrique qui lui est adjoint. Dans un autre mode de réalisation préféré du dispositif conforme à l'invention, l'émetteur électrique de signaux qui est adjoint à la broche émet des signaux électriques digitaux proportionnels par leur nombre N à la grandeur du déplacement de la broche filetée suivant la direction axiale, à l'intérieur de la douille cannelée, grâce à la forme de adaptée (composée d'anneaux) de l'extrémité. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, les signaux électriques digitaux de mesure du parcours de déformation de ressorts sont dérivés d'un déplacement tournant, alors que le second mode d'exécution permet une mesure directe du parcours de déformation des ressorts grâce à une forme de réalisation adaptée de l'extrémité de la broche filetée. Le procédé selon la présente invention et le dispositif qui l'accompagne sont décrits de façon plus détaillée ciaprès, en référence aux modes de réalisation et aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente un mode de réalisation du dispo sitif conforme à l'invention avec une unité mécanique de serrage en coupe; - la figure 2 représente un schéma à blocs de l'unité électronique de traitement des signaux du dispositif suivant la figure 1 qui mesure, de façon indirecte, la course de déforma tion des ressorts; et - la figure 3 représente un schéma à blocs d'une autre unité électronique de traitement des si gnaux qui détecte directement la course de déformation des ressorts. La figure 1 permet de voir que l'unité de serrage d'un dispositif programmable conforme à l'invention comprend un mécanisme 1 muni d'une transmission qui est, d'une part reliée à la poupée mobile d'une machine-outil et, d'autre part, à un moteur électrique 3. Le mécanisme 1 est équipé d'un frein d'immobilisation 5 sur le bout d'arbre de droite 4 du moteur électrique 3. Dans le mécanisme 1 est montée à rotation une douille cannelée 6 qui est reliée au moyen d'une broche filetée 7 au fourreau de contre-pointe 8 de la poupée mobile 2, l'autre extrémité de la broche filetée 7 pénétrant dans la douille cannelée 6 et s'y appuyant par l'intermédiaire de ressorts 9.On voit, en outre, que le mécanisme 1 est équipé d'un émetteur électrique de signaux 10 qui engendre des impulsions électriques de serrage servant à des N évidements 11 prévus dans l'enveloppe externe de la douille cannelée 6 et qui permettent de satisfaire les exigences des solutions correspondantes. De plus, il est prévu un émetteur électrique de signaux 12, qui émet des signaux électriques de tension, en captant le déplacement axial de l'extrémité de la broche filetée 7. Une unité électronique 13 de traitement de signaux est montée sur le mécanisme 1 et sert à comparer la force de serrage effectuée avec une force prédéterminée programmée. Dans certains cas, la poupée mobile 2 comprend encore un autre émetteur électrique de signaux 14, dont la fonction sera indiquée ci-après. La figure 2 montre un schéma à blocs de l'unité électronique 13 de traitement de signaux qui appartient à un mode de réalisation préféré du dispositif de serrage programmable selon l'invention, où les émetteurs électriques de signaux 10 et 12 sont reliés par des circuits d'adaptation 15 à un diviseur d'impulsions 16 et à un circuit de porte 17. Le circuit de porte 17 est relié à un compteur 18 qui se connecte à un circuit de coïncidence 19. Le circuit de coïncidence 19, est relié par un circuit d'adaptation 15, aux lignes de signaux 20 du code de force programmé. Le circuit de coïncidence 19 est relié à une unité de sortie 21 et au circuit de porte 17. L'unité électronique 13 de traitement des signaux est, de plus, munie d'un dispositif de réseau 22 alimenté par une tension d'alimentation et d'une sortie de signal de force 23. La figure 3 montre un autre mode de réalisation préféré du dispositif de serrage programmable selon la présente invention et destiné à la mesure sensible en direction du parcours de déformation des ressorts au moyen d'un usinage qui crée des anneaux 24 sur l'extrémité d'enveloppe cylindrique de la broche filetée 7 en employant des émetteurs électriques de signaux 12 et un circuit d'adaptation 15. A part cette différence importante, la structure de cette unité de serrage est conforme au mode de réalisation des figures 1 et 2.L'émetteur électrique de signaux 14 représenté sur la figure 3 ne fait pas obligatoirement partie du dispositif selon la présente invention, mais il constitue un émetteur de signaux indiquant la position normale du dispositif actionné par l'unité de serrage, par exemple de la poupée mobile, dont le signal est utilisé, à réception du programme de force, pour préparer l'unité électronique 13 de traitement de signaux. Le déroulement du procédé, c'est-à-dire le mode opératoire du dispositif conforme à l'invention va maintenant être décrit. Dans le mode de réalisation suivant les figures 1 et 2 qui est le premier décrit ci-dessus, c'est-à-dire là où les signaux digitaux pour la mesure de la course de déformation des ressorts sont dérivés d'un déplacement tournant, le mécanisme 1 transmet au moyen de roues dentées le moment tournant délivré par le moteur électrique 3 à la douille cannelée tournante 6 qui est solidaire de la broche filetée 7. L'émetteur électrique 12 de signaux est monté à l'extrémité de la broche filetée 7, tandis que l'émetteur électrique 10 de signaux est monté devant les évidements 11, par exemple des encoches ou des alésages, prévus dans la douille cannelée 6, lorsque le moteur électrique entraîne le mécanisme 1.Dès que la douille 8 de la poupée mobile 2 qui se déplace en direction de la pièce à usiner (non représentée) vient en contact avec cette pièce à usiner, la broche filetée 7 se déplace vers la droite dans la douille cannelée 6, à l'encontre des ressorts d'appui 9, jusqu'à ce qu'elle donne un signal de tension à l'entrée de l'unité électronique de traitement des signaux 13 à partir de l'émetteur électrique de signaux 12. Tant que le moteur électrique 3 fonctionne, du courant passe dans le bobinage d'excitation du frein d'immobilisation 5, et, par conséquent, ce frein d'immobilisation 5 reste à l'état desserré sur le bout d'arbre 4.Par contre, lorsque le moteur électrique 3 est hors circuit, le frein d'immobilisation 5 est l'état serré car, à l'état sans courant de son bobinage d'excitation, ses surfaces de friction sont pressées par des ressorts, ce qui fait que le mécanisme 1 est bloqué. Lorsque la douille 8 de la poupée mobile 2 est devant l'émetteur 14 de signaux dans sa position normale arrière, l'information qui va vers le diviseur d'impulsions 16 par le circuit d'adaptation 15, de l'émetteur électrique de signaux 10, est statique et peut avoir un niveau haut ou bas. L'information qui vient à partir de l'émetteur 12 par le circuit d'adaptation 15 en direction du circuit de porte 17 et du diviseur d'impulsions 16, ainsi que du compteur 18, a un niveau bas. La force de serrage nécessaire peut être prescrite par les lignes de signaux 20 du code de programme de force.Lorsque la douille 8 de.la poupée mobile 2 se déplace vers la pièce à usiner, l'émetteur de signaux 10 délivre au diviseur d'impulsions 16 par le circuit d'adaptation 15 des impulsions de tension qui correspondent à la répétition des évidements 11 prévus dans la douille cannelée 6 du mécanisme 1. Après le contact de la douille de poupée fixe 8 avec la pièce à usiner, l'émetteur 12 de signaux qui perçoit le déplacement de la broche filetée 7, donne une information de niveau haut par le circuit d'adaptation 15 au circuit de porte 17 ainsi qu'au diviseur d'impulsions 16 et au compteur 18, de sorte que ceux-ci sont prêts à compter. Le diviseur d'impulsions 16 divise les impulsions de l'émetteur électrique 10, à la suite de quoi, ces impulsions divisées sont enregistrées à travers le circuit de porte 17 dans le compteur 13.Dès que le circuit de coïncidence 19 observe une coïncidence entre le contenu du compteur 13 et le code de force programmée amené par les lignes de signaux 20, ce circuit crée un signal de force 23 à travers l'unité de sortie 21 et bloque le compteur 18 par le circuit de porte 17. Le signal de force 23 arrête l'avance de la douille de poupée mobile 8, c'est-à-dire la rotation du moteur électrique 3 et amène le frein d'immobilisation 5 en position serrée. Au début du déblocage de l'unité de serrage, la broche filetée 7 se déplace vers la gauche sous l'action des ressorts 9.Dès que la séparation d'avec la pièce à usiner a été réalisée, l'émetteur électrique de signaux 12 donne à nouveau une information de niveau bas, ce qui annule le contenu du diviseur d'impulsions 16 et du compteur 18, de sorte que le circuit de coïncidence 19 donne une information de bas niveau et le signal de force 23 disparaît sur l'unité de sortie 21. Le diviseur d'impulsions 16 a pour fonction d'augmenter la précision du début de la mesure du déplacement et donc de la force. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus en second, selon la figure 3, c'est-à-dire celui qui rend possible une mesure directe de la course de déformation des ressorts, le processus se déroule de la façon suivante. Selon les figures 1 et 3, le mécanisme 1 transmet, par des roues dentées, le moment tournant fourni par le moteur électrique 3, à la douille cannelée 6 qui tourne solidaire de la broche filetée 7. Des émetteurs électriques 12 de signaux sont prévus à l'extrémité, construite suivant la figure 3, de la broche filetée 7.Lorsque la douille 8 de la poupée mobile 2 se déplace à l'encontre de la pièce à usiner et vient en contact avec elle, la broche filetée 7 se déplace à l'intérieur de la douille 6 en direction des ressorts d'appui 9, vers la droite, ce qui fait que des impulsions de tension sont émises lorsque l'unité électronique de traitement des signaux 13 passe devant les émetteurs de signaux 12. Lorsque le moteur électrique 3 est en fonctionnement, du courant passe à travers le bobinage d'excitation du frein d'immobilisation 5, de sorte que ce frein 5 est desserré. Lorsque le moteur électrique 3 n'est pas alimenté, le frein d'immobilisation 5 est à l'état serré, car son bobinage d'excitation n'est pas alimenté et, par conséquent, ses surfaces de friction sont comprimées l'une vers l'autre par des ressorts, de sorte que le mécanisme 1 est bloqué. La poupée mobile 2 reste donc dans sa position normale arrière. L'information passant vers le circuit de porte 17 et le compteur 18 par le circuit d'adaptation 15 à partir de l'émet teur 14 est statique et de niveau haut, tandis que l'information qui vient par le circuit 15 vers le circuit de porte 17 à partir de l'émetteur de signaux 12 est de niveau bas. La force de serrage peut être prescrite par les lignes de signaux 20 du code de programme de force. Lorsque la douille 8 de la poupée mobile 2 se déplace en direction de la pièce à usiner, l'émet teur électrique de signaux 14 délivre une information de niveau bas au circuit de porte 17 et au compteur 18 par le circuit d'adaptation 15 et prépare donc le compteur' 18 à compter.Lorsque la douille 8 de la poupée mobile 2 vient en contact avec la pièce à usiner, la broche filetée 7 se déplace vers la droite devant les émetteurs de signaux 12, de sorte que ceux-ci délivrent au compteur 18, via le circuit d'adaptation 15 et le circuit de porte 17, des impulsions de tension sensibles à la direction. Dès que le circuit de coïncide relève une coïncidence entre le contenu du compteur 18 et le code de force programmé, ce circuit délivre, par l'unité de sortie 21, un signal de force 23. Au moyen de ce signal de force 23, la douille 8 de la poupée mobile, c'est-à-dire la rotation du moteur électrique 3, est arrêtée et le frein d'immobilisation est actionné. Après déblocage de l'unité de serrage, la broche filetée se déplace vers la gauche, le circuit de coïncidence 19 envoie des signaux d'information de niveau bas, de sorte que le signal de force 23 disparaît sur l'unité de sortie 21, et la douille 8 de la poupée mobile, en se déplaçant vers l'arrière, prend sa position normale arrière. L'émetteur de signaux 14 donne, à nouveau, des signaux d'information de niveau haut au circuit de porte 17 et au compteur 18, de sorte que le contenu du compteur 18 est annulé. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour développer une force de serrage par programmation numérique, en particulier pour la poupée mobile de machines-outils reliée à une unité de serrage mécanique où on réalise dans l'unité de serrage un déplacement proportionnel à la force de serrage, caractérisé en ce que l'on émet des impulsions digitales de serrage qui sont proportionnelles à ce déplacement, qui sont stockées dans un compteur sous forme de codes binaires et sont comparées dans un circuit de coïncidence avec des niveaux prédéterminés de tension sous forme de codes binaires puis l'on émet un signal de coupure au point de coïncidence des signaux électriques de tension prédéterminés et mesurés et, à l'aide de ce signal de coupure, on arrête la poursuite du déplacement de l'unité de serrage mécanique et on la maintient en position. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, avec une unité de serrage mécanique connue en soi qui comprend un moteur électrique pourvu d'un frein d'immobilisation, un mécanisme pourvu d'une transmission, une douille cannelée montée à rotation dans le mécanisme ainsi qu'une broche filetée qui peut se déplacer axialement à lten- contre de la force de réaction des ressorts logés dans la douille cannelée et qui relie la douille cannelée à la douille de la poupée mobile, caractérisé en ce qu'il comporte N évidements (11) à la périphérie extérieure de l'enveloppe de la douille cannelée (6) et en ce qu'un émetteur (10) de signaux électriques est disposé en face de cette rangée'd'évide- ments (11), près de la douille cannelée (6). 3. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, avec une unité de serrage mécanique connue en soi qui comprend un moteur électrique pourvu d'un frein d'immobilisation, un mécanisme pourvu d'une transmission, une douille cannelée montée à rotation dans le mécanisme ainsi qu'une broche filetée qui peut se déplacer axialement à lten- contre de la force de réaction des ressorts logés dans la douille cannelée et qui relie la douille cannelée à la douille de la poupée mobile, caractérisé en ce qu'à l'extrémité de la broche filetée, il comporte une surface d'enveloppe cylindrique composée de N anneaux (24) et à laquelle est adjoint au moins un émetteur électrique de signaux (12). 4.- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'aux émetteurs électriques de signaux (10, 12) est liée une unité (13) de traitement électronique de signaux qui comporte un circuit de coïncidence (19) relié à un compteur (18). 5.- Dispositif selon la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que l'unité (13) de traitement électronique de signaux comprend un diviseur d'impulsions (16) permettant la mesure indirecte de la course.