Brevet FR2675908A1 — publié le 19921030

DISPOSITIF DE DETECTION DE PRESENCE DE PIECES SUR DES MACHINES DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif de détection de pièces sur des machines pour lesquelles l'accostage de la pièce à détecter ou à positionner est réalisé par des moyens automatiques. Elle s'applique notamment à la détection de pièces sur machines-outils. L'automatisation du chargement et du déchargement des pièces ainsi que du transfert de celles-ci d'un poste d'usinage à un autre rend indispensable l'utilisation de détecteurs de présence de pièces sur les machines notamment sur les machines-outils telles que les tours parallèles ou à commande numérique, sur les fraiseuses et sur les perceuses. Il existe actuellement trois catégories de détecteurs de présence de pièces utilisés fréquemment en robotique dans les automatismes. Il s'agit de - détecteurs inductifs à courants de Foucault, - détecteurs capacitifs, - détecteurs optiques. Les détecteurs inductifs à courants de Foucault sont les plus utilisés (70 % des équipements installés). Ils se prêtent bien à cette fonction sous réserve que l'objet à détecter soit métallique. Leur portée varie en général de 1 à 15 mm et peut atteindre 60 mm dans certains cas. L'utilisation de tels détecteurs est donc limitée à la détection d'objets métalliques. Les détecteurs capacitifs présentent le même aspect extérieur que les détecteurs inductifs et s'en distinguent par leur aptitude à être utilisés non seulement sur des conducteurs, mais aussi sur des diélectriques. Ces détecteurs sont aussi bien sensibles aux variations de la permittivité que de la conductivité d'un matériau. Deux utilisations sont possibles - l'objet électriquement relié à la masse constitue une des armatures du condensateur, l'autre armature est la face sensible du détecteur, - l'objet s'interpose entre les deux armatures du condensateur formé d'une part par le détecteur et d'autre part par la masse environnante. Dans le cas de détecteurs optiques, l'objet mobile intercepte un faisceau lumineux entre un émetteur et un récepteur, ces derniers étant soit séparés, soit groupés dans un même boîtier. On distingue deux catégories de détecteurs - les détecteurs à transmission simple composés d'un émetteur et d'un récepteur et que l'on désigne par le terme de barrage optique ; leur portée varie de quelques centimètres à plusieurs dizaines de mètres, - les détecteurs à réflexion utilisent le pouvoir réflecteur de l'objet détecté ; ils sont souvent utilisés avec un réflecteur passif. Ils se présentent sous forme monobloc, ce qui facilite leur utilisation. La portée de ces détecteurs varie de quelques centimètres à quelques mètres et dépend de la qualité du réflecteur.Les émetteurs destinés à ces dispositifs utilisent des lampes basse tension dont l'alimentation est soit continue, soit modulée, ce qui permet de synchroniser les circuits émetteurs et récepteurs et de les rendre insensibles aux perturbations lumineuses. Les fibres optiques permettent la miniaturisation des éléments émetteurs et récepteurs du détecteur optique, ce qui autorise les applications dans des endroits difficilement accessibles. Il s'avère que lorsqu'on utilise de tels dispositifs de détection de présence de pièces dans une boîte à gants et plus particulièrement sur les montages d'usinage et de manutention, de type classique, on rencontre les inconvénients suivants - les raccords électriques sont nécessaires pour ces dispositifs de détection et sont par conséquent soumis à des torsions pour suivre le mouvement des pièces tournantes de la machine, par exemple de la broche sur un tour - l'encombrement est généralement important par rapport à l'espace disponible, - il est nécessaire de faire passer les fils électriques de ces détecteurs dans les circuits de vide des broches, - il est nécessaire d'utiliser autant de détecteurs que de points de mesure, - le réglage de la distance de détection est difficile à cause des prégants et des gants, - la maintenance est impossible en boîtes à gants, - on ne dispose d'aucune information sur l'étanchéité du montage. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. L'invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résout le problème consistant à créer un dispositif de détection de présence de pièces ni électrique, ni optique. Ce détecteur est pneumatique. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ce que le détecteur proprement dit présente un encombrement très faible, il n'a aucun raccord électrique, il est unique pour plusieurs points de mesure et permet la détection de pièces de nature quelconque, métallique ou plastique. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens pneumatiques comportent un circuit de pression d'un gaz destiné à envoyer un gaz sous pression dans une zone de détection destinée à recevoir une pièce, de sorte que lorsqu'une pièce est dans cette zone, elle ferme le circuit de pression et la détection a lieu. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un seul circuit de pression permettant de réaliser la détection de différentes pièces situées dans des zones de détection prédéterminées destinées à recevoir ces pièces. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un tuyau de détection reliant chaque zone de détection au circuit de pression et des moyens de sélection du trajet du gaz vers l'une ou l'autre des zones de détection choisie, le circuit de pression étant situé à l'extérieur de cette zone. Selon une autre caractéristique le circuit de pression comporte une source de gaz sous pression, des moyens de mise en service du dispositif, des moyens de régularisation de la pression, des moyens de sélection du trajet du gaz vers l'une ou l'autre des zones de détection choisie. Selon une autre caractéristique, les moyens de mise en service comportent un ensemble d'électrovannes, les moyens de régulation comportent un transmetteur de pression différentielle, les moyens de sélection comportent un ensemble d'électrovannes. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte en outre un ensemble d'électrovannes d'annulation des pertes de charge. Selon une autre caractéristique, la source de gaz sous pression comporte une bouteille de gaz, une électrovanne d'isolement et un détendeur-régulateur de pression. Le gaz utilisé est par exemple un gaz neutre. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre qui est faite à titre illustratif et non limitatif en regard des dessins sur lesquels - la figure 1 représente le schéma de principe de l'invention, - la figure 2 représente un schéma de réalisation de l'invention dans une application particulière, - la figure 3 représente une courbe de pression du détecteur pendant un cycle de détection. Le détecteur conforme à l'invention peut s'appliquer à tout type de machine comme cela a été précédemment précisé, qu'il s'agisse de machines-outils ou non. Il s'agit toutefois de machines pour lesquelles l'accostage d'une pièce pour laquelle la détection de présence est indispensable est réalisé au moyen d'automatismes, l'accostage se faisant donc en douceur. Dans le cas des machines-outils, ce dispositif permet de réaliser la détection de présence de pièces sur - des tours parallèles ou à commande numérique, dans ce cas, il s'agit de détecter des pièces sur un mandrin tenu par les mors de celui-ci ou par le vide ; il peut s'agir également de détecter l'accostage d'outils ou autres, - des fraiseuses, perceuses, etc., dans ce cas, il s'agit de détecter la présence de pièces sur une table de travail ou sur une rampe d'alimentation. Conformément à l'invention, le dispositif de détection de présence de pièces sur machines comporte des moyens pneumatiques de détection. Le schéma de principe du dispositif de détection conforme à l'invention est donné sur la figure 1. Comme on peut le voir sur cette figure, un porte-pièce 10 est destiné à recevoir une pièce 20 dont on veut détecter la présence ou le positionnement. La région dans laquelle doit être placée la pièce 20 définit une zone de détection dans laquelle le détecteur opère. Conformément à l'invention, les moyens pneumatiques comportent un circuit de pression 30 d'un gaz destiné à envoyer ce gaz sous pression dans la zone de détection. En l'absence de pièces dans cette zone, le circuit 30 est ouvert et la pression est nulle dans ce circuit. Lorsqu'une pièce est présente, cette dernière ferme le circuit de pression, la pression augmente et il y a détection de présence. On peut voir les variations de pression au moyen de l'indicateur 34. Conformément à l'invention, le circuit de pression 30 est relié à la zone de détection par un tuyau 40, si bien que seul ce tuyau 40 se trouve dans la zone de détection et plus exactement sur le porte-pièce, le circuit de pression pouvant, lui, être complètement à l'extérieur de la machine. Un autre aspect intéressant de l'invention réside dans le fait que ce circuit de pression 30 peut être utilisé pour réaliser la détection de plusieurs pièces, un tuyau 40 étant prévu pour chacune des pièces, ces tuyaux étant tous reliés au circuit et l'ouverture du trajet de l'air vers l'un ou l'autre de ces tuyaux est réalisée par un ensemble d'électrovannes 35. On pourra voir plus en détail l'avantage que procure cette caractéristique à partir de la réalisation illustrée par la figure 2. Conformément à l'invention, le dispositif comporte une source de gaz sous pression 31, des moyens de mise en service du dispositif 32, des moyens de mesure de la pression 33. Le dispositif peut comporter également comme cela vient d'être dit des moyens de sélection de trajet du gaz vers l'une ou l'autre des zones de détection choisies dans le das où le même circuit de pression est utilisé pour détecter la présence de plusieurs pièces. La source 31 comporte une bouteille de gaz 1 suivie d'une vanne d'isolement 2 et d'un détendeur régulateur de pression 3. Les moyens de mise en service du détecteur comportent une électrovanne 32. Les moyens de mesure de la pression 33 comportent un transmetteur de pression différentielle 4 et une électrovanne d'annulation des pertes de charge 5. Le dispositif qui vient d'être décrit peut être appliqué à toutes sortes de machines-outils (ou non) sans adaptation particulière. En effet, il suffit d'adapter l'embout de détection à la machine, c'est-àdire le tuyau de détection 40. L'adaptation va donc consister en un choix particulier pour ce tuyau. On pourra choisir un tuyau PVC ou un tuyau en cuivre, ce tuyau pourra être fixe ou tournant avec le mandrin porte-pièce ou avec la pièce. La figure 2 correspond au schéma d'une application particulière du dispositif de détection conforme à l'invention. Il s'agit d'une application sur un tour bi-broche. On retrouve par conséquent sur cette figure, la source constituée de la bouteille 1, de la vanne d'isolement 2 et du détendeur régulateur de pression 3. On retrouve également l'électrovanne de mise en service du détecteur 32, les moyens de mesure 33 constitués par un transmetteur à pression différentielle 4. Le circuit de pression comporte en outre des conduites qui permettent de guider le gaz vers trois trajets possibles. Un premier trajet T1 est prévu pour aller jusque dans la zone de détection d'une première broche B1 du tour, cette zone étant définie par le mandrin porte-pièce 101. Un deuxième trajet T2 est prévu pour amener le gaz jusque dans une deuxième zone de détection définie par le mandrin porte-pièce 102 qui est fixé sur une deuxième broche B2 du tour. Un troisième trajet T3 est prévu pour amener le gaz vers une ventouse de préhension non représentée. Des électrovannes 351, 352r 353 sont disposées sur ces trajets afin d'ouvrir ou de fermer le passage au gaz et ainsi de réaliser un aiguillage vers le trajet choisi. On peut voir également sur cette figure, la tourelle porte-outils qui porte la référence 50 et les tuyaux de détection 401 et 402 sur chacune des broches Bl, B2 du tour. Le tour est placé sur un banc qui porte la référence 60. On peut voir également les éléments qui portent respectivement les références 361 et 362. Il s'agit de raccords tournants pour le vide. Ces éléments sont placés entre les tuyaux de détection 401, 402 et les électrovannes de sélection 351, 352. Entre les raccords tournants 401, 402 et ces électrovannes de sélection 351 et 352 sont disposés des éléments portant la référence 371 et 372 pour permettre de faire le vide. Le vide est réalisé après que la détection ait eu lieu pour tenir la pièce avant usinage. Les éléments 371 et 372 permettant de faire le vide comportent une pompe à vide et une électrovanne. N'importe quel gaz peut être employé, par exemple un gaz neutre. Par ailleurs, la partie détectrice est choisie naturellement antidéflagrante. Les matériaux des pièces à détecter peuvent être de nature quelconque (métallique, plastique ou autre). Le fonctionnement du détecteur est le suivant On procède d'abord à la sélection du trajet par ouverture de l'électrovanne désirée 351 ou 352 ou 353. On peut donc ainsi soit sélectionner la ventouse en ouvrant le trajet T3, soit sélectionner le tuyau de détection pour la broche B1 en ouvrant le trajet T1, soit sélectionner le tuyau de détection sur la broche B2 en ouvrant le trajet T2. Tant que le circuit de pression est ouvert, c'est-à-dire tant qu'il n'y a pas de pièces, la pression est nulle ou égale aux pertes de charge du circuit que l'on peut aisément compenser au moyen d'une électrovanne (non représentée sur cette figure) placée entre l'entrée haute pression du transmetteur de pression différentielle et son entrée basse pression. Lors de l'accostage de la pièce, la pression augmente - lorsque la pièce 20 ferme le circuit de pression, la pression est maximale ou du moins suffisante pour être mesurée par le transmetteur de pression différentielle 4, - lorsque la détection a eu lieu, on procède aux fermetures des vannes de mise en service et de sélection (35î, 352 353). On réalise ensuite le vide dans le circuit pour tenir la pièce avant usinage. La figure 3 représente la courbe de variation de pression du détecteur pendant un cycle de détection. Pendant une phase A, la pression passe de 0 à une pression Ppc qui est la pression de perte de charge du circuit ouvert. Pendant la phase suivante B, il y a détection de la présence de pièces, cette phase B se divise en deux phases pendant lesquelles la pression évolue, une première phase B1 : la pression augmente de Ppc à une pression maximum Pmax qui correspond à l'accostage- de la pièce, puis cette pression PmaX est constante dès lors qu'il y a étanchéité dans le circuit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de présence de pièce sur des machines, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pneumatiques de détection (30, 40). 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pneumatiques comportent un circuit de pression d'un gaz (30) destiné à envoyer un gaz sous pression dans une zone de détection destinée à recevoir une pièce de sorte que l'orsqutune pièce est dans cette zone, elle ferme le circuit de pression et la détection a lieu. 3. Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif comporte un seul circuit de pression (30) permettant de réaliser la détection de différentes pièces situées dans des zones de détection prédéterminées destinées à recevoir ces pièces. 4. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un tuyau (40) reliant chaque zone de détection au circuit de pression et des moyens de sélection (35) du trajet du gaz vers l'une ou l'autre des zones de détection choisie, le circuit de pression étant situé à l'extérieur de cette zone. 5. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de pression (30) comporte une source de gaz sous pression (31), des moyens de mise en service (32) du dispositif de détection, des moyens de mesure (33) de la pression, des moyens de sélection du trajet du gaz vers l'une ou l'autre des zones de détection choisie. 6. Dispositif de détection selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de mise en service (32) comportent un ensemble d'électrovannes, les moyens de mesure (33) comportent un transmetteur de pression différentielle (4), les moyens de sélection (35) comportent un ensemble d'électrovannes. 7. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble d'électrovannes d'annulation des pertes de charge (5). 8. Dispositif de détection selon la revendication 6, caractérisé en ce que la source de gaz sous pression (31) comporte une bouteille de gaz (1), une électrovanne d'isolement et un détendeur-régulateur de pression (3). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie détectrice est naturellement antidéflagrante.