Brevet FR2834236A1 — publié le 20030704

La présente invention est une petite commande numérique adaptable pour tour à bois (ou tour à métaux) pilotée à partir d'un ordinateur (de type"PC"). Le principe est que la personne dessine sur l'écran avec un logiciel de dessin (spécifique à cette commande numérique) le profil de la pièce qu'il a à usiner en tournage. Actuellement, les commandes numériques sont de grandes tailles, très coûteuses et tout ce fait par programme. Elles sont techniquement inaccessibles pour l'artisan ébéniste ou le menuisier. Ces derniers ne sont pas forcément programmeurs ou n'arrive pas à suivre ce genre de technologies. Les commandes numériques ne sont pas fabriquées spécifiquement pour le bois, il y a donc beaucoup de fonctions qui n'intéressent pas forcément le métier du bois et elles sont trop complexes à l'utilisation. Cette invention permet de remédier à ces inconvénients, du fait de sa conception simplifiée ; et de rendre la commande numérique à bois accessible à l'artisan (techniquement et financièrement). L'artisan peut dessiner (à l'aide de la souris) sur son écran d'ordinateur une pièce (pied de table, pied de meuble, balustre,... ect...) à l'aide d'un logiciel développé spécifiquement pour cette commande numérique et l'usiner ensuite. On supprime ainsi la programmation. La méthode de composition du profil de la pièce à usiner en tournage (bois ou métaux) à l'aide du logiciel de dessin consiste à sélectionner différents éléments de dessin (il s'agit de courbes : droite, arc, courbe de bézier) et à les coller les uns derrière les autres. Le procédé d'usinage du bois à partir de la commande numérique se fait en deux phases : une phase de"degrossi"et une phase de"finition". Les variations en X et Y des courbes mathématiques dessinées sont transmises à une carte électronique numérique (à l'aide d'une liaison série SUBD 9 points) disposant d'une carte de puissance, pour commander les deux axes X et Y (à l'aide de vis mères). Cette carte de puissance pilote deux moteurs pas à pas : un moteur pas à pas pour l'axe des X et un moteur pas à pas pour l'axe des Y. Il y a donc motorisation d'une commande numérique de tournage à l'aide de deux moteurs pas à pas. L'utilisation de moteurs pas à pas permet ainsi de réduire de taille la commande numérique. Le moteur pas à pas de l'axe des X permet de guider un chariot sur l'axe des X et de le translater linéairement à l'aide d'une vis mère. Sur ce chariot est installé l'axe des Y qui est commandé lui aussi à l'aide d'une vis mère et du moteur pas à pas de l'axe des Y. Sur l'axe des Y est installé le couteau qui va permettre d'usiner la pièce. Pour initialiser les deux axes X et Y (point zéro d'usinage), on dispose de deux capteurs par axe. Ces capteurs servent également de butées de sécurité. L'ensemble repose sur une structure"chassis"qui est adaptable sur un tour à bois (ou un tour à métaux). La commande numérique est adaptable sur un tour à bois (ou un tour à métaux) à l'aide de supports et de vis de réglage. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente la description générale de la commande numérique. La figure 2 représente un exemple de réalisation du profil d'une pièce à usiner à l'aide du logiciel de dessin. La figure 3 représente le procédé d'usinage du dégrossi. La figure 4 représente les courbes du"dégrossi"et de la"finition". Le poste de travail ( (1) figure"1" : Ordinateur ou PC) permet à la personne à travers un logiciel de dessin spécifique, de définir son profil de tournage (soit il dessine sa pièce, soit il prend dans une bibliothèque un dessin déjà fait). Il lance ensuite un usinage à travers le boîtier électronique (2) (par l'intermédiaire d'une liaison série standard) qui commande deux moteurs pas à pas (à l'aide d'une carte de puissance). Ces moteurs pilotent les axes X (4) et Y (5) à l'aide de"vis mères" ( (9) et (10)). L'ensemble (3) correspond à la partie adaptable sur les tours à bois. Pour initialiser les deux axes X et Y (point zéro d'usinage), on dispose de deux capteurs par axe (capteurs (7) sur l'axe des X et capteurs (8) sur l'axe des Y). Ces capteurs servent également de butée de sécurité. Un chariot (6) guidé sur l'axe des X est translaté linéairement à l'aide d'une vis mère (9) et d'un moteur pas à pas (4). Ce chariot est initialisé par les deux capteurs (7). Sur ce chariot est installé l'axe des Y qui est commandé lui aussi à l'aide d'une vis mère (10), d'un moteur pas à pas (5) et de deux 25 capteurs (8). Les butées droite et gauche (15) permettent de faire varier l'initialisation du point zéro. L'adaptation rapide de la commande numérique (3) sur un tour à bois (14) se fait à l'aide des supports (13) et du réglage des vis (12). La personne dessine le profil désiré sur son écran d'ordinateur ( (1) 30 figure"1"). Il compose son profil en sélectionnant différents éléments de dessin (il s'agit de courbes : droite, arc, courbe de bézier) qui vont se coller les uns derrière les autres. En exemple, sur la figure"2", le premier élément de dessin (1) est une droite horizontale, le deuxième élément de dessin (2) est une courbe de 35 bézier (ou BétaSpline),... ect... Le logiciel utilise deux phases d'usinage distinctes pour piloter les deux axes X ( (4) figure"1") et Y ((5) figure"1") à travers le boîtier électronique ( (2) figure"1"). La première phase d'usinage c'est le"dégrossi". Le logiciel analyse le dessin et le décortique en une série de passes horizontale. La figure"3"indique par le sens des flèches le procédé du dégrossissage (pilotage des axes en X et Y). Le logiciel dégrossi creux par creux (voir creux (1) et (2) de la figure"3"). La trajectoire du couteau (11) pour usiner le creux suivant est représentée par une flèche en pointillé sur la figure"3". Le but du"dégrossi"c'est d'enlever la matière qui va créer une résistance trop importante pour que le profil de la pièce soit usiné. La courbe (1) de la figure"4"représente le"dégrossi" (trajectoire du couteau lors du dégrossi). La deuxième phase d'usinage c'est la"finition". La finition consiste à ramener le couteau au point de départ de l'usinage (voir (3) figure"3") et a synchroniser les deux axes X et Y pour réaliser les courbes mathématiques réelles composant le dessin. La courbe (2) de la figure"4"représente la"finition" (trajectoire du couteau lors de la finition). Remarques : - A la fin de l'usinage, le manipulateur peut faire une finition à la main, avec du papier de verre (abrasif), - Le logiciel de dessin gère également les défauts mécanique (rattrapage de jeux des vis mères, gestion des butées de sécurité) et optimise l'usinage (vitesses, controle de l'angle maximum d'usinage), - Le boîtier électronique peut être mis dans une armoire. L'invention est destiné à être adaptée sur des tours à bois et également des tours à métaux. REVENDICATIONS 1) Commande numérique (figure"1") adaptable pour un tour à bois (ou un tour à métaux) caractérisé par un ordinateur (1) (disposant d'un logiciel spécifique de dessin des profils pour tournage) qui transmet à une carte électronique (2) les variations en X et Y des courbes mathématiques dessinées. La carte (2) pilote deux moteurs pas à pas ( (4) et (5) ) en X et Y à l'aide de vis mères ( (9) et (10) ). L'initialisation de chaque axe X et Y se fait à l'aide de deux capteurs par axe ( (7) et (8)). Un chariot (6) guidé sur l'axe des X est translaté linéairement à l'aide d'une vis mère (9) et d'un moteur pas à pas (4). Sur ce chariot est installé l'axe des Y qui est commandé à l'aide d'une vis mère (10) et d'un moteur pas à pas (5). Sur l'axe des Y est installé le couteau (11) qui va permettre d'usiner la pièce. L'ensemble (3) repose sur une structure"chassis"qui est adaptable sur un tour à bois ou à métaux (14) à l'aide des supports (13) et des vis de réglages (12). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la méthode de composition du profil (figure"2") de la pièce à usiner en tournage (bois ou métaux) à l'aide d'un logiciel de dessin sur un ordinateur. Cette méthode consiste à sélectionner différents éléments de dessin (il s'agit de courbes : droite, arc, courbe de bézier) et à les coller les uns derrière les autres. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par la motorisation d'une commande numérique de tournage à l'aide de deux moteurs pas à pas : un moteur pour commander l'axe des X ( (4) figure"1") et l'autre pour l'axe des Y ( (5) figure"1"). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le procédé d'adaptation de la commande numérique ( (3) figure"1") sur un tour à bois (ou un tour à métaux) à l'aide des supports ( (13) figure "1") et du réglage des vis (12) figure"2". 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le procédé d'usinage en deux phases :"dégrossi" (courbe (1) figure"4") et "finition" (courbe (2) figure"4") pour usiner le bois à partir d'une commande numérique.