Brevet FR2762246A1 — publié le 19981023

PROCEDE DE TRANSMISSION DES INFORMATIONS DE CONTROLE DE BRIS D'OUTIL ET DISPOSITIF PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE La présente invention a trait au domaine du contrôle du bris d'outil et notamment aux adaptations permettant d'assurer dans les meilleures conditions la transmission de données entre les capteurs de contrôle et l'unité centrale. En effet, l'évolution des machines-outils les amène à devenir de plus en plus rapides et à augmenter leur rendement. Une chalne d'usinage n'est en fait rentable que lorsque qu'elle est capable de fonctionner en continu et sans interruption. Il est donc très important de repérer le plus rapidement possible la casse d'un outil ou son usure prématurée avant que les pièces ne soient évacuées sans avoir été correctement usinées par ledit outil, ou du moins de limiter le nombre de pièces défectueuses du fait de l'absence ou de la mauvaise qualité d'un usinage sur celles-ci. Il existe dans l'art antérieur plusieurs dispositifs ou capteurs permettant de détecter l'usure prématurée ou la casse d'un outil, mais tel n'est pas l'objet de l'invention qui se situe en fait dans la transmission des données entre lesdits capteurs et l'unité centrale commandant l'arrêt de la machine-outil afin que l'opération de remplacement de l'outil défectueux puisse être réalisée. De tels dispositifs de détection trouvent toute leur utilité dans la détection de l'usure prématurée ou de la casse d'un outil se trouvant sur une cassettes d'usinage comportant une pluralité de têtes d'usinage dont l'usure ou la casse est difficilement détectable. L'art antérieur décrit des dispositifs de transmission utilisés jusqu'à maintenant qui permettent le dialogue plus ou moins correct entre une unité centrale et une série de capteurs placés soit directement dans le mandrin contenant l'outil ou dans les orifices d'un cache accueillant les extrémités des outils et repérant la présence de celles-ci. Ces dispositifs assurent la transmission des signaux au moyen d'un émetteur utilisant des ondes radio. Un détecteur de bris d'outil envoie un signal lorsque l'outil qu'il surveille présente un défaut, ce qui correspond à un système "Tout Ou Rien" . soit il n'y a pas de défaut et donc pas d'émission de signal, soit il y a défaut et donc émission du signal qui est détecté par l'unité centrale qui bloque la machine. Cette technologie rudimentaire est peu fiable dans ce domaine d'application, et cela pour plusieurs raisons - du fait de la présence de parasites créés par les mouvements des organes mobiles ainsi que par les champs électriques et électromagnétique des organes moteur; - du fait que les postes d'usinages soient isolés du reste de la machine-outil par des cabines et des parois étanches afin d'éviter la projection de déchets autour de celle-ci; - du fait de la projection de liquides de refroidissement ou d'évacuation des déchets sur l'outil ou les outils; - du fait que les outils soient separés de l'arrière de la machine outil par son carter ainsi que d'autres parois métallique; - du fait que l'émission d'une onde radio à l'intérieur d'un corps creux a un effet de "cage de Faraday" .. D'autre part, la présence de plusieurs têtes d'outils et de plusieurs machinesoutils côte à côte brouille les transmissions ce qui peut entraîner l'arrêt d'une machine pour la détection d'un défaut d'outil sur un outil qui ne lui est pas destiné. Les plages de fréquences utilisables étant différentes pour chaque pays, il est nécessaire de réaliser un réglage spécifique du dispositif de transmission pour chacun. Les dispositifs décrits et notamment les dispositifs comprenant une batterie, incorporent un dispositif de détection de charge de la batterie. Il est bien évidemment impossible de contrôler la charge de la batterie lorsque celle-ci est vide et donc incapable d'émettre un signal d'alarme de non fonctionnement. Les fabricants de ces dispositifs de transmission ont essayé de pallier aux problèmes précités en dotant les émetteurs ainsi que les récepteurs, d'antennes censées faciliter la transmission. Ces antennes n'ont amélioré qu'en partie la transmission tout en nécessitant des réglages de plus en plus précis à des fins de positionnement et de polarisation de celles-ci. D'autre part, lorsque la sensibilité du récepteur est augmentée pour faciliter la réception du signal, le récepteur devient dans le même temps très sensible aux parasites créés par les pièces en mouvement et par les organes mobiles internes à la machine-outil. Partant de cet état de fait, la demanderesse a donc mené des recherches visant à améliorer la transmission entre les capteurs de détection de bris d'outil et l'unité centrale commandant l'arrêt de la machine. Ces recherches ont abouti à un nouveau procédé de transmission des signaux de contrôle de détection de bris d'outil et au dispositif permettant de le mettre en oeuvre obviant aux inconvénients précités tout en proposant une solution facile à mettre en oeuvre, de grande fiabilité et d'un coût moins prohibitif que celles des dispositifs décrits dans l'art antérieur. Selon la caractéristique principale de l'invention, le procédé de transmission des signaux de contrôle de détection des bris d'outils d'une machine-outil du type de celle comprenant un module émetteur de détection de bris d'outil et un module récepteur de commande assurant l'arrêt de la machine, est remarquable en ce qu'il consiste à coder le signal envoyé par le susdit module émetteur de détection. Ainsi, le signal a beaucoup moins de chance d'être brouillé par les parasites créés par les différents mouvements des organes internes. De plus, I'opération de codage permet d'augmenter au maximum la sensibilité du récepteur afin de faciliter la transmission à travers tous les obstacles que peut rencontrer une onde radio dans un atelier d'usinage. Selon une première solution déjà très avantageuse, le procédé de transmission est remarquable en ce qu'il consiste à émettre un nombre déterminé de signaux identiques pour signaler le bris d'outil et à déclencher l'arrêt de la machine seulement lorsque le module récepteur de commande reçoit ce nombre déterminé de signaux identiques. Cette première solution de codage permet de créer un message très difficilement imitable par une onde parasite et donne donc la possibilité d'augmenter la sensibilité du récepteur avec moins de risque de voir la machine suivre un fonctionnement aléatoire déterminé par les parasites et les interférences. Selon une deuxième solution particulièrement avantageuse, le procédé de transmission est remarquable en ce qu'il consiste à émettre sur une fréquence donnée une série de signaux différents constituant un mot binaire apte à être interprété par le module récepteur de commande. Cette deuxième solution donne la possibilité de créer une liste d'adresses et de codes pour chaque outil et autorise ainsi le repérage et la localisation de tout outil hors service ou présentant un défaut. Une transmission des données par ondes radio codées ouvre un grand champ de possibilités d'application dans la transmission et le dialogue entre les détecteurs de bris d'outil et l'unité centrale ou module récepteur de commande de la machine-outil. En effet, un codage numérique est sécurisant car il propose un procédé beaucoup plus fiable que les systèmes "Tout Ou Rien" grâce à sa quasiimmunité aux parasites. Son temps de réponse et la rapidité de transmission des informations sont grandement améliorés dès lors que le message est de suite reconnu et authentifié car le codage permet non seulement le repérage de l'origine du message mais aussi la différenciation sans ambiguïté des messages entre eux. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et d'autres caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, un mode de réalisation d'un dispositif de transmission des signaux de contrôle conforme à l'invention. Cette description se réfère au dessin annexé sur lequel est représenté le schéma de principe d'un émetteur et d'un récepteur d'un dispositif de transmission respectant le concept fondamental de l'invention, Tel qu'illustré sur cette figure unique, le dispositif de transmission référencé dans son ensemble D se compose d'un module émetteur de détection 100 et d'un module récepteur de commande 200. Selon un premier mode d'application de l'invention, le module émetteur de détection 100 est intégré dans un masque servant soit à localiser par contact, un mauvais usinage, une profondeur non suffisante et donc, une tête multiple défectueuse, c'est à dire une tête multiple comportant un outil défectueux, soit à contrôler la bonne réalisation de l'usinage d'un outil monobroche, le module émetteur de détection 100 étant bien évidemment unique pour chaque masque. Un deuxième mode d'application se définit par le fait que les têtes d'outils de chaque cassette d'usinage ont chacune leur module émetteur de détection 100 ou capteur sans contact relié au module, ce qui a pour avantage de situer plus précisément la panne ou la cause de l'arrêt du fait que le capteur pourra lui-même caractériser le mot binaire de façon à ce que le module récepteur de commande puisse en déterminer la source. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le module émetteur de détection comporte un capteur sans contact à effet de hall à champ magnétique, solution particulièrement judicieuse puisque les outils pourront être contrôlés pendant leur rotation. De plus, cette technologie de détection n'est pas sensible aux projections d'eau ou de copeaux. Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, le module émetteur de détection 100 comporte une antenne 110, un générateur ou un accumulateur d'énergie 120, un capteur 130 ainsi qu'un codeur 140. Dans le mode d'application où le capteur se trouve être à contact intégré dans un masque de contrôle, le fonctionnement du module de détection et d'émission est le suivant. Lorsque le masque est introduit dans la pièce à usiner, si l'alésage, le taraudage ou le lamage venant d'être réalisé, présente un défaut, le capteur est actionné et le contact est établi entre le générateur 120 et le codeur 140 afin que ce dernier puisse émettre par l'intermédiaire de l'antenne 110 un mot binaire codé correspondant. Lorsque le module émetteur de détection 100 appartient à un outil intégré dans une cassette d'outil à tête multiple, la détection n'est pas réalisée par contact mais par variation des champs magnétiques. Lorsque la défaillance ou le bris d'un outil est détecté par le capteur 130, le module émetteur de détection 100 émet un mot binaire qui, par un mode de réalisation préférée de l'invention, est de douze unités d'information dont une partie est affectée au repérage de la machine et une autre au repérage de l'outil et de la tête multiple sur lequel il est monté. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car le codage permet non seulement d'augmenter la sensibilité de réception sans risque de dysfonctionnement par réception d'une onde parasite mais aussi de permettre le repérage de toutes les têtes d'outils. Selon un mode de réalisation de l'invention, le susdit module récepteur de commande 200 comporte une antenne de réception 210, laquelle se trouve liée à un oscillateur local 220 qui traduit l'onde radio en signaux électriques. Avant d'être décodés, ces signaux électriques passent au travers d'un filtre électronique 230 qui assure l'élimination des signaux électriques créés par des ondes parasites et les interférences. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le module récepteur de commande 200 comporte un dispositif de décodage 240 recevant le mot binaire codé par le dispositif émetteur de détection 100 déclenché par la détection du bris d'outil. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le module récepteur de commande 200 de la machine-outil recevant les signaux comporte une mémoire 250 dans laquelle sont stockés tous les codes correspondant à chacun des outils travaillant sur ladite machine afin de les comparer aux mots binaires décodés reçus et de repérer ainsi l'outil défectueux. Ainsi, le mot binaire décodé peut être comparé aux mots déjà stockés. Cette comparaison permet également de repérer l'outil ou la cassette d'outil défectueuse ainsi que la machine-outil à laquelle il est intégré à des fins d'arrêt de celle-ci en envoyant les messages adéquats aux différentes sorties et relais 260 du module récepteur de commande 200. En effet, le mot binaire étant préférentiellement établi à partir de douze unités d'information (bits), ce dernier peut contenir une suite de codes reconnaissables et comparables à des codes stockés en mémoire non seulement pour repérer la cassette d'outils défectueuse dans le cas d'une détection par masque mais aussi la tête d'outil défectueuse dans le cas ou à chaque tête d'outil est intégré un module émetteur de détection. Le module récepteur de commande 200 de la machine-outil recevant les signaux comporte une mémoire 250 dans laquelle sont stockés tous les codes correspondants à chacun des outils travaillant sur ladite machine afin de les comparer aux mots binaires décodés reçus, afin de repérer ainsi l'outil défectueux. Selon une caractéristique technique particulièrement avantageuse de l'invention qui permet de mettre en oeuvre le dispositif de l'invention dans des conditions optimales, les horloges internes des codeurs 140 et du décodeur 240 appartenant respectivement au module émetteur de détection 100, et au module récepteur de commande 200 sont synchronisées afin d'assurer une transmission optimale. Afin de pallier au manque de fiabilité des dispositifs de contrôle de l'état de la batterie de l'émetteur existant dans l'art antérieur, un test de liaison entre le ou les modules émetteurs de détection 100 et le module récepteur de commande 200 est réalisé régulièrement suivant un intervalle de temps prédéterminé. Selon un mode de réalisation non limitatif, cet intervalle est fixé à quatre heures. Ainsi, toutes les quatre heures un message de bon fonctionnement est envoyé par tous les modules émetteurs de détection 100 au module récepteur de commande 200 afin de déterminer l'état de fonctionnement de chacun, le non envoi du message devenant le signal de dysfonctionnement du module émetteur de détection 100.. Selon un mode préféré de réalisation non limitatif, le dispositif D d'émission et de réception utilise des modules à résonateur à onde de surface qui travaillent à 433,92 Mhz donc en ondes très courtes avec une possibilité de transmission allant jusqu'à 20 000 bauds. Le module émetteur de détection 100 possède ici une modulation de type AM avec un signal numérique délivré par le codeur 140 travaillant sur douze unités d'information (bits), mais le type de modulation du dispositif D pourra aussi bien être en FM et FSK pour une meilleure fiabilité dans la transmission. Bien évidemment, le dispositif D gérera l'émission simultanée de signaux de détection afin d'éviter tout télescopage des codes et donc un mauvais décodage. On comprend que le dispositif de transmission des signaux de contrôle de détection de bris d'outil qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, I'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi, par exemple, le dispositif de transmission peut être adapté et son procédé appliqué dans plusieurs autres applications parmi lesquelles les principales sont: - le suivi d'un organe mobile comme une palette porte-pièce dans une machine transfert, - la traçabilité d'un élément mobile pour retrouver son parcours, - le décodage et reconnaissance d'un élément mobile, - le dispositif anti collision, - le dialogue entre automates ou entre des parties commande, -etc... Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs légendes est ci-après énumérée. 100 .. Module émetteur de détection 110 . .. Antenne 120 . .. Générateur 130 . .. Capteur 200 .. Module récepteur de commande de réception 210 . .. Antenne 220 . .. Oscillateur 230 . .. Filtre 240 . .. Décodeur 250 . .. Comparateur et sélecteur 260 . .. Sorties/relais D .. Dispositif de transmission REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission par ondes radio des informations de contrôle de bris d'outil d'une machine-outil du type de celle comprenant un module émetteur de détection (100) émettant des signaux et un module récepteur de commande (200) apte à recevoir ces signaux, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à coder le signal envoyé par le susdit module émetteur de détection (100). 2. Procédé de transmission selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à émettre un nombre déterminé de signaux identiques pour signaler le bris d'outil et à déclencher l'arrêt de la machine seulement lorsque le module récepteur de commande (200) reçoit ce nombre déterminé de signaux identiques. 3. Procédé de transmission selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à émettre sur une fréquence donnée une série de signaux différents constituant un mot binaire apte à être interprété par le module récepteur de commande (200). 4. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé de transmission selon les revendications 1 à 3, par ondes radio de signaux de contrôle de détection de bris d'outil d'une machine-outil du type de celui comprenant au moins un module émetteur de détection (100) émettant des signaux et un module récepteur de commande (200) apte à recevoir ces signaux, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le module émetteur de détection (100) comporte un codeur électronique (140) déclenchable lors de la détection d'un bris d'outil. 5. Dispositif de transmission selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le module récepteur de commande (200) comporte un dispositif de décodage (240) destiné à recevoir un mot binaire codé par le susdit module émetteur de détection (100) déclenché par la détection du bris d'outil. 6. Dispositif de transmission selon les revendications 4 et 5, CARACTERISE PAR LE FAIT que le mot binaire émis par chaque module émetteur de détection (100) est de douze unités d'information dont une partie est affectée au repérage de la machine et une autre au repérage de l'outil et de la tête multiple sur laquelle il est monté. 7. Dispositif de transmission selon les revendications 4, 5 et 6 prises ensembles, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module récepteur de commande (200) de la machine-outil comporte une mémoire (250) dans laquelle sont stockés tous les codes correspondant à chacun des outils travaillant sur ladite machine afin de les comparer aux mots binaires décodés reçus des susdites modules émetteurs de détection (100) et repérer ainsi l'outil défectueux. 8. Dispositif de transmission selon l'ensemble des revendications 4 à 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les horloges internes des codeurs (140) et décodeurs (240) binaires des susdits modules émetteurs (100) et récepteurs (200) sont synchronisées l'une par rapport à l'autre. 9. Dispositif de transmission selon l'ensemble des revendications 4 à 8, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'un test de liaison entre les deux susdits modules émetteurs de détection (100) et récepteur de commande (200) est réalisé suivant un intervalle de temps prédéterminé. 10. Dispositif de transmission selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE chaque module émetteur de détection (100) comporte un capteur (130) sans contact à effet de hall à champ magnétique pour la détection du bris d'outil et le déclenchement du codeur relié à celui-ci.