Brevet FR2745212A3 — publié le 19970829

FR 2745212 A3 19970829 FR 9702331 A 19970227 l Machine-outil, notamment machine à tailler des engrenages, équipée d'une alimentation de secours L'invention concerne une machine-outil, notamment une machine à tailler des engrenages, avec plusieurs moteurs électriques d'entraînement qui sont associés chacun à un axe de déplacement de la machine et avec un convertisseur pour chaque moteur d'entraînement, qui est connecté à une source de tension continue alimentée à partir d'un réseau et est commandé par un module d'une commande de commande numérique. Des machines-outils et plus particulièrement des machines à tailler les engrenages de ce type sont connues par exemple sous la forme de machine à fraiser par développante ou similaires pour la fabrication d'engrenages. La figure 2 de la présente demande montre de manière schéma- tique l'agencement d'une machine à tailler les engrenages connue. L'agen- cement de cette machine sera décrit brièvement dans ce qui suit pour une meilleure compréhension de l'invention. Les détails non représentés de la machine sont parfaitement connus de l'homme du métier et il n'est pas nécessaire de les décrire dans le détail. A noter que l'invention n'est nullement limitée à ce type particu- lier de machine à tailler les engrenages, mais qu'elle peut être appliquée à n'importe quelle machine-outil qui présente les caractéristiques indi- quées en introduction. Conformément à la figure 2, un montant 4 est monté mobile dans la direction de la flèche X sur un banc 2 de machine, lequel montant porte sur une face tournée vers une table porte-pièce 6 un chariot "Z" 10 qui peut se déplacer vers le haut et vers le bas dans la direction de la fIl èche Z, sur un moyen de guidage représenté schématiquement sur la figure 2. Sur le cha- riot Z se trouve un élément orientable 14 sur lequel est monté un méca- nisme 16 d'entraînement en rotation pour un outil 18. L'élément orientable 14 peut pivoter dans la direction de la flèche A. L'outil peut être déplacé dans la direction de la flèche V par un moteur d'entraînement associé. Sur le dessus du montant 4 est disposé un boîtier de commande 12 qui abrite l'alimentation en courant électrique ainsi que l'électronique d'alimentation et de commande des moteurs d'entraînement non représen- tés qui assurent le déplacement autour des, voire suivant les différents axes de déplacement X, Z.... Sur la table porte-pièce 6 se trouve un porte-pièce 8 qui peut être entraîné en rotation dans la direction de la flèche C par un moteur d'entraî- nement non représenté. Le principe de fonctionnement d'une machine à tailler les engre- nages de ce type est connu en soi. Une pièce bridée sur le porte-pièce est usinée par l'outil 18, l'un au moins des moteurs d'entraînement que com- porte la machine à tailler les engrenages pour les déplacements suivant les différents axes étant en fonctionnement. Lors d'une panne du réseau, tous les moteurs d'entraînement qui étaient en fonctionnement s'arrêtent après une phase décélération relati- vement courte. Dans cet état, l'outil est en contact avec la pièce. Si, après un certain temps, la pleine tension du réseau est de nouveau disponible, la machine à tailler les engrenages, dans cette situation, redémarre dans un état qui n'est pas défini. L'état de la machine, notamment l'état de prise entre l'outil et la pièce n'est pas défini, étant donné que, selon la charge qui lui est appliquée, le moteur d'entraînement concerné s'arrête plus ou moins rapidement lors d'une panne du réseau. Il n'est pratiquement pas possible de démarrer la machine à partir d'un état non défini sans que cela entraîne des défauts ou des erreurs dans le travail de taille des engrenages; en effet, en cas de panne du réseau, non seulement les moteurs d'entraîne- ment concernés n'ont pas été arrêtés d'une manière définie, mais encore ceux-ci, au redémarrage, doivent travailler avec une charge qui n'est pas définie. La présente invention a pour objectif de proposer une machine à tailler les engrenages du type indiqué plus haut qui, même en cas de baisse significative du réseau ou de panne complète du réseau, permette de reprendre et de poursuivre de manière précise le travail de taille des engrenages. Cet objectif est atteint dans une machine-outil, notamment dans une machine à tailler les engrenages, du type indiqué grâce à un dispositif de surveillance qui détecte une baisse significative de la tension du réseau et délivre un signal correspondant au module de commande et grâce à une alimentation de secours qui, lors d'une baisse du réseau, alimente au moins un convertisseur avec une énergie suffisante pour permettre une mise à l'arrêt contrôlée du moteur d'entraînement concerné. Il est avantageux de coupler à l'alimentation de secours tous les convertisseurs pour les axes de déplacement qui sont commandés par la transmission dite électronique afin qu'en cas de baisse ou de panne du réseau tous les moteurs d'entraînement qui étaient en fonctionnement puissent être arrêtés de manière contrôlée puis redémarrés par la suite dans un état parfaitement défini. Il entre également dans le cadre de la présente invention, lorsque seulement un convertisseur ou une partie desdits convertisseurs est ali- menté par l'alimentation de secours, dans la mesure o cette disposition ne suffit pas, d'interrompre de manière définie la phase d'enlèvement de copeaux et de la reprendre plus tard. Conformément à un mode de réalisation particulier de l'inven- tion, l'alimentation de secours comporte un moteur avec un volant d'inertie monté sur l'arbre de sortie de celui-ci, le moteur étant commandé par le module de commande. Un agencement de ce type de l'alimentation de secours est parti- culièrement avantageux notamment en raison du fait que le moteur peut être identique aux moteurs d'entraînement pour les axes de déplacement et que, en outre, le convertisseur associé à ce moteur peut être semblable aux convertisseurs des moteurs d'entraînement pour les différents axes. En fonctionnement, le moteur de l'alimentation de secours est amené à une vitesse de rotation nominale déterminée. A cette vitesse nominale l'énergie emmagasinée dans le volant d'inertie monté sur l'arbre de sortie du moteur est la suivante: E = 1/2 Jtot 0)2 avec Jtot = JMasse d'inertie + JRotor JMasse d'inertie = Moment d'inertie de masse du volant d'inertie JMasse d'inertie = Moment d'inertie de masse du rotor du moteur o = Vitesse angulaire du rotor du moteur. Lorsque le dispositif de surveillance constate que la tension du réseau a chuté de manière significative, c'est-à-dire d'une valeur supé- rieure à un seuil déterminé, le dispositif de surveillance délivre un signal correspondant au module de commande. Le module de commande com- mute alors le moteur de l'alimentation de secours de telle sorte que celui- ci travaille en générateur, c'est-à-dire qu'il soit freiné. Ainsi, une partie de l'énergie emmagasinée dans le volant d'inertie et dans le rotor du moteur est transformée en énergie électrique. Cette énergie électrique est trans- mise à un ou à plusieurs convertisseurs d'un ou de plusieurs moteurs d'entraînement de la machine à tailler les engrenages. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la source de tension continue est un circuit intermédiaire de tension continue d'un redresseur et aussi bien les convertisseurs associés aux moteurs d'entraînement pour les axes de déplacement que le moteur de l'alimentation de secours sont connectés audit circuit intermédiaire de tension continue. Le moteur de l'alimentation de secours peut être un moteur à cou- rant continu. Dans ce cas, une électronique simple suffit pour commuter le moteur en mode générateur lorsque le module de commande reçoit un signal de baisse du réseau. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le moteur de l'alimentation de secours est un moteur à courant alternatif. Ce moteur peut être commandé de la même manière que les moteurs d'entraînement pour les axes de déplacement, par un convertisseur similaire. Un conver- tisseur/redresseur est associé à cet effet au moteur de l'alimentation de secours. Lorsque la machine-outil fonctionne normalement, le module de commande envoie au convertisseur/redresseur des signaux de commande adaptés pour que le moteur et le volant d'inertie couplé à celui-ci soient amenés et maintenus à une vitesse de rotation nominale prédéterminée. Dès qu'une baisse significative du réseau est signalée au module de commande, celui-ci délivre au convertisseur/redresseur des signaux de commande qui déclenchent le fonctionnement du moteur en mode généra- teur. Le moteur et le volant d'inertie sont alors freinés. L'énergie de frei- nage est disponible sous la forme d'énergie électrique. Le convertis- seur/redresseur transforme cette énergie électrique alternative en une ten- sion continue qui est envoyée dans le circuit intermédiaire de tension continue et est ainsi disponible pour un, plusieurs ou tous les convertisseur associés aux différents moteurs d'entraînement. De la sorte, par exemple le moteur assurant l'entraînement en rotation de l'outil peut être arrêté de manière définie après que l'outil a été dégagé de la pièce. Lorsque, la tension du réseau étant de nouveau disponible, on redémarre la machine-outil, le redémarrage ayant lieu à partir d'un état initial défini et l'ensemble du travail d'usinage se déroulant de manière parfaitement contrôlée. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après à l'aide des dessins. Ceux-ci représentent: figure 1, une représentation schématique d'un dispositif de com- mande électronique pour une machine à tailler les engrenages avec ali- mentation de secours et figure 2, une représentation schématique en perspective d'une machine à tailler les engrenages, en tant qu'exemple d'une machine-outil à commande numérique sur laquelle est appliquée la présente invention. La machine à tailler les engrenages représentée sur la figure 2 a déjà été décrite dans ce qui précède. La figure 1 représente le module de commande (32) (CNC) qui est logé par exemple dans le boîtier de commande 12 de la figure 2 et qui gère tous les processus de commande de la machine à tailler les engrena- ges de la figure 2. Un circuit redresseur 22 reçoit une tension alternative d'un réseau 20 à courant triphasé. La tension alternative est transformée par le circuit redresseur 22 en une tension continue qui est distribuée par un cir- cuit 24 de tension continue dit intermédiaire connu en soi. Plusieurs convertisseurs modulaires sont connectés au circuit 24 intermédiaire de tension continue. Ces convertisseurs travaillent de manière connue de sorte que l'on ne rentrera pas dans les détails ici. La fonction des conver- tisseurs de courant est indiquée chaque fois au moyen du symbole pour un thyristor. Par exemple il est prévu un convertisseur de courant 26B pour un moteur d'entraînement 28 pour l'axe de déplacement B. Ce moteur est repéré par les lettres M et B inscrites dans le symbole pour le moteur. De manière analogue, un convertisseur de courant 26C est associé à un moteur 28 pour l'axe de déplacement 26C. D'autres convertisseurs de courant 26X, 26Z et 26V sont prévus pour les axes de déplacement X, Z et V. Les différents convertisseurs de courant 26B, 26C... reçoivent de l'énergie du circuit intermédiaire de courant continu aux fins d'alimen- ter les moteurs 28 associés en fonction de signaux de commande qui sont transmis par le module de commande 30 aux différents convertisseurs de courant 26B, 26C... via une ligne L1. La ligne de commande L1 est un bus de commande multi-brins, le chiffre "5" indiquant que, dans le cas pré- sent, cinq convertisseurs de courant sont commandés par l'intermédiaire du bus L1. Un moniteur 44 permettant à l'opérateur de lire des informa- tions d'état peut être connecté au module de commande 30. Un détecteur 42 de baisse du réseau est associé au circuit redres- seur 22. Ce détecteur 42 de baisse du réseau est un circuit de mesure de ten- sion, un détecteur de seuil étant associé à ce circuit ou un tel détecteur de seuil étant prévu à l'intérieur du module de commande 30. Le signal trans- mis au module de commande 30 par le détecteur de tension 42 via une ligne de signal L2 déclenche dans tous les cas l'indication d'une baisse signifi- cative du réseau par le module de commande (ceci englobe une panne totale du réseau). Dans ce cas, l'appareil de commande 30 délivre un signal de commande à un convertisseur/redresseur 40 via une ligne de commande L3. Ce convertisseur/redresseur 40 est placé dans une ligne 32 qui connecte un moteur 34 au circuit intermédiaire 20 de tension continue. Au début du fonctionnement, le moteur 34 à courant alternatif est commandé par le convertisseur/redresseur de la machine représentée à la figure 2 de de manière à atteindre à une vitesse de rotation nominale prédéterminée. Un volant d'inertie 36 est entraîné à la vitesse nominale par le moteur 34. Le volant d'inertie 36 est monté sur l'arbre de sortie 38 du moteur 34 à cou- rant alternatif. Lorsque le module de commande 30 détecte une baisse significa- tive du réseau, il envoie au convertisseur/redresseur 40, via la ligne L3, un signal qui déclenche le fonctionnement du moteur en générateur. Le moteur se comporte alors en frein pour la masse d'inertie constituée de la masse d'inertie du volant d'inertie 36 et de la masse d'inertie du rotor du moteur non représenté ici. Cette énergie de freinage en mode générateur est transformée par le convertisseur/redresseur 40 en une tension continue qui est envoyée dans le circuit intermédiaire 24 de tension continue. Pendant le fonctionnement en générateur du moteur 34 on dis- pose dans le circuit intermédiaire 24 de tension continue, malgré la baisse du réseau ou l'absence du réseau, d'une tension continue qui est utilisée par exemple par le convertisseur 26B pour alimenter le moteur (MB) 28 associé de telle sorte que celui-ci amène de manière définie l'axe de dépla- cement B concerné dans une position de repos définie. En outre, par exem- ple le convertisseur 26X peut commander le moteur d'entraînement pour le montant 4 représenté sur la figure 2 de telle sorte que ledit montant 4 soit dégagé de la table porte-pièce 6. REVENDICATIONS l.Machine-outil, notamment machine à tailler les engrenages, avec plusieurs moteurs (28) électriques d'entraînement associés chacun à un axe de déplacement (B, Z, V...) de la machine et avec pour chaque moteur d'entraînement un convertisseur (26B, 26Z...) qui est connecté à une source de tension continue (24) alimentée à partir d'un réseau (20) et est commandé par un module de commande (30) de commande numérique, caractérisée par un circuit (42) de surveillance qui détecte une baisse significative de la tension du réseau et délivre un signal correspondant au module de commande (30) et par une alimentation de secours (32, 34, 38) qui lors d'une baisse significative de la tension du réseau, alimente au moins un des convertisseurs (26B, 26Z...) avec une énergie électrique suffisante pour permettre une mise à l'arrêt contrôlée du moteur d'entraî- nement associé à ce convertisseur. 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'alimentation de secours comporte un moteur (34) avec un volant d'inertie (36) monté sur l'arbre (38) de celui-ci et que le moteur (34) est commandé par le module de commande (30). 3. Machine-outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la source de tension continue est un circuit intermédiaire (24) de tension continue d'un redresseur (22, 24, 26) et que aussi bien les conver- tisseurs (36B...) des moteurs d'entraînement (28) associés aux axes de déplacement que le moteur (34) de l'alimentation de secours sont connec- tés au circuit intermédiaire (24) de tension continue. 4. Machine-outil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moteur de l'alimentation de secours est un moteur à courant continu. 5. Machine-outil selon la revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que le moteur (34) de l'alimentation électrique est un moteur à cou- rant alternatif auquel est associé un convertisseur/redresseur (40) qui reçoit du module de commande (30) - d'une part des signaux de commande pour atteindre et maintenir une vitesse de rotation prédéterminée, d'autre part, en cas de panne du réseau, des signaux de commande pour faire fonctionner le moteur (34) en générateur et envoyer l'énergie électrique produite dans le circuit intermédiaire (24) de tension continue.