Brevet FR3004975A1 — publié le 20141031

PROCEDE DE CORRECTION D'UNE POSITION D'UNE PIECE A TRAVAILLER PAR RAPPORT A UN OUTIL D'UNE MACHINE-OUTIL. [0001] L'invention porte sur un procédé de correction d'une position relative d'une pièce à travailler par rapport à un outil d'une machine-outil, le procédé comprenant une étape de calcul d'un ajustement de ladite position relative qui précède une étape de déplacement de l'outil de l'ajustement. [0002] Dans le domaine automobile notamment, il est courant d'utiliser une machine-outil équipée d'un outil pour usiner une pièce à travailler. La machine-outil est munie d'une broche comprenant notamment un organe de préhension de l'outil qui assure un maintien de ce dernier. La broche comporte par exemple des roulements-à-billes pour permettre un mouvement en rotation de l'outil. Au fur et à mesure de l'utilisation de l'outil, la broche tend à s'échauffer, un tel échauffement étant susceptible de se transmettre à l'outil par conduction. De plus, l'usinage de la pièce à travailler par l'outil provoque aussi un échauffement de ce dernier. D'une manière générale, l'échauffement de l'outil génère une dilatation de l'outil. Une telle dilatation provoque un déplacement thermique de l'outil qui altère sa précision d'usinage. [0003] Le document US 2007/0105697 décrit une machine-outil équipée d'un dispositif pour corriger un tel déplacement thermique. Plus particulièrement, la machine-outil est munie de ladite broche qui comporte ledit organe de préhension de l'outil. La broche est apte à faire tourner l'outil autour de son axe central. La machine-outil est aussi munie d'un dispositif de mobilité apte à déplacer la broche. La machine-outil comprend aussi un changeur d'outils comportant un magasin d'outils dans lequel sont logés des outils. Le changeur d'outils est apte à échanger les outils logés dans le magasin d'outils avec l'outil fixé à la broche. [0004] La machine-outil comprend un contrôleur pour commander les opérations de l'organe de préhension, du dispositif de mobilité et du changeur d'outils. Le contrôleur est configuré pour commander le dispositif de mobilité sur la base d'informations relatives à un écart entre une position réelle de la broche et une position-cible de la broche, en vue de déplacer le dispositif de préhension pour placer la broche en la position-cible. Le contrôleur est aussi configuré pour commander le changeur d'outils en vue d'échanger un outil rapporté sur la broche avec un outil du magasin d'outils. [0005] Le dispositif pour corriger un déplacement thermique est configuré de manière à effectuer une étape de reconnaissance d'un outil à échanger à partir de données d'identification d'outil obtenues du contrôleur, une étape d'estimation d'une température de l'outil reconnu directement avant son utilisation à partir d'informations relatives à l'utilisation de l'outil reconnu, une étape d'estimation de la température de l'outil en cours d'utilisation à partir de la température de l'outil directement avant son utilisation et la température de la broche, une étape d'estimation du déplacement thermique de la broche à partir de la température estimée de l'outil en cours d'utilisation, une étape de détermination d'une correction pour corriger le déplacement thermique et une étape de décalage de la position-cible selon la correction déterminée. [0006] Autrement dit, un ajustement de la position de la pièce à travailler sur la machine-outil est fait appel à la température de l'outil directement avant son utilisation et la température de la broche. De telles modalités de calcul de l'ajustement présentent l'inconvénient d'être complexes, notamment en faisant appel à des températures d'objets distincts, à savoir la pièce à travailler et la broche. De telles modalités tendent à générer des erreurs ce qui est préjudiciable. De plus, de telles modalités ne sont pas adaptées à une machine-outil opérant à fortes cadences et sur des pièces micro-lubrifiées ou à sec, c'est-à-dire dans des conditions où un échauffement de l'outil et/ou de la pièce à travailler est susceptible d'être important, par exemple de plusieurs dizaines de degrés Celsius. [0007] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de correction d'une position relative d'une pièce à travailler par rapport à un outil d'une machine-outil, qui est fiable et optimisé pour une machine-outil fonctionnant à une cadence élevée, y compris dans des conditions de micro-lubrification ou d'usinage à sec de la pièce à travailler, pour optimiser une précision d'usinage de la pièce à travailler. [0008] Un procédé de la présente invention est un procédé de correction d'une position relative d'une pièce à travailler par rapport à un outil d'une machine-outil. Le procédé comprend une étape de calcul d'un ajustement de ladite position relative qui précède une étape de déplacement de l'outil de l'ajustement. [0009] Selon la présente invention, l'étape de calcul de l'ajustement comprend une étape d'interpolation entre une température d'arrivée sur la machine-outil de la pièce à travailler et une température de départ de la machine-outil d'une pièce à travailler immédiatement précédente, pour déterminer une température de la pièce à travailler. [0010] L'interpolation est par exemple linéaire. [0011] Les températures de la pièce à travailler obtenues lors de deux étapes successives d'interpolation sont avantageusement différentes l'une de l'autre d'un incrément. [0012] L'incrément est indifféremment régulier ou irrégulier. [0013] L'étape d'interpolation est avantageusement suivie d'une étape de transposition de la température de la pièce à travailler en l'ajustement. [0014] Un correcteur de position de la présente invention est un correcteur de position pour la mise en oeuvre d'un tel procédé qui est principalement reconnaissable en ce que le correcteur de position comprend des moyens de calcul pour mettre en oeuvre l'interpolation entre la température d'arrivée sur la machine-outil de la pièce à travailler et la température de départ de la machine-outil d'une pièce à travailler immédiatement précédente. [0015] Le correcteur de position comprend avantageusement des moyens de transposition d'une température de la pièce à travailler en l'ajustement. [0016] Le correcteur de position est avantageusement muni d'un capteur de température pour mesurer la température d'arrivée sur la machine-outil de la pièce à travailler et la température de départ de la machine-outil de la pièce à travailler immédiatement précédente. [0017] Une ligne de travail de la présente invention est une ligne de travail d'une pièce à travailler qui est équipée d'un tel correcteur de position, la ligne de travail comprenant au moins une machine-outil pourvue d'un outil d'usinage de la pièce à travailler. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : [0019] La figure 1 est une vue schématique d'une ligne de travail de la présente invention. [0020] La figure 2 est une courbe illustrant un premier profil d'évolution d'une température d'une pièce à travailler sur la ligne de travail représentée sur la figure 1 en fonction du temps. [0021] La figure 3 est une courbe illustrant un deuxième profil d'évolution d'une température d'une pièce à travailler sur la ligne de travail représentée sur la figure 1 en fonction du temps. [0022] Dans le domaine de l'usinage et/ou de la fabrication de pièces, notamment dans le secteur automobile, il est courant de disposer d'une ligne de travail 1 comprenant plusieurs postes de travail successifs 2 d'une pièce à travailler PN, telle que schématiquement illustré sur la figure 1. Chaque poste de travail 2 comporte au moins une machine-outil MN qui est destinée à réaliser au moins un usinage. Chaque usinage comprend au moins une opération du type fraisage, perçage, tournage, taraudage ou analogue. De même, chaque usinage est susceptible de comporter plusieurs passes d'une même opération et/ou de plusieurs opérations distinctes. [0023] Pour passer d'un premier poste de travail 2 à un deuxième poste de travail 2, la ligne de travail 1 comprend un moyen de transport 4 de la pièce à travailler PN. Le moyen de transport 4 comprend par exemple un organe de préhension 5 relié à un moyen de chargement 6, tel qu'un portique ou analogue, sur lequel l'organe de préhension 5 est à même de se déplacer. Autrement dit, l'organe de préhension 5 est apte à saisir la pièce à travailler PN qui a été usinée au premier poste de travail 2 par une première machine-outil M1 pour la transporter vers un deuxième poste de travail 2 où la pièce à travailler PN est usinée par une deuxième machine-outil M2. Puis, une pièce à travailler PN+1 est placée sur la première machine-outil M1 par un organe de préhension 5, indifféremment identique ou différent du précédent organe de préhension 5. [0024] A chaque usinage, une température T de la pièce à travailler PN tend à augmenter en raison notamment de frictions entre un outil 3 de la machine-outil MN et la pièce à travailler PN. Une telle augmentation de température est d'autant plus significative que la pièce à travailler PN est micro-lubrifiée ou usinée à sec, c'est-à-dire sans être trempée dans ou arrosée totalement par un bain d'huile ou une émulsion, qui sont maintenus à une température constante. Une telle augmentation de température est aussi d'autant plus significative que des cadences sur la ligne de travail 1 sont importantes. Autrement dit, chaque pièce à travailler PN arrive à une machine-outil MN à une température d'arrivée T1,N et quitte la machine-outil MN à une température de départ T2,N, qui est différente de la température d'arrivée Ti,N. La température T de la pièce à travailler PN est mesurée par l'intermédiaire d'un capteur de température 7 qui équipe l'organe de préhension 5, le capteur de température 7 venant indifféremment mesurer avec ou sans contact la température T de la pièce à travailler PN. [0025] L'augmentation de la température T de la pièce à travailler PN tend à générer une dilatation de cette dernière. Une telle dilatation nécessite un ajustement AN d'une position XN de la pièce à travailler PN sur la machine-outil MN. Un tel ajustement AN est obtenu par l'intermédiaire d'un correcteur de position 8 qui équipe la ligne de travail 1, le correcteur de position 8 étant en relation avec le capteur de température 7 de l'organe de préhension 5. [0026] Selon la présente invention, un calcul de l'ajustement AN de la position XN de la pièce à travailler PN sur la machine-outil MN comprend une interpolation entre la température d'arrivée Tim sur la machine-outil MN de la pièce à travailler PN et la température de départ '2,N-1 de la machine-outil MN de la pièce à travailler immédiatement précédente Pfti. La pièce à travailler immédiatement précédente PN_i est la pièce qui a été usinée par la machine-outil MN immédiatement avant la pièce à travailler PN. Autrement dit, l'ajustement AN est une fonction de températures T de pièces à travailler P1\11.P N-11 sans faire appel à une température d'autres éléments que les pièces à travailler P NIP N-1- [0027] Plus particulièrement, le correcteur de position 8 comprend des moyens de calcul 9 pour mettre en oeuvre l'interpolation entre la température d'arrivée Tim sur la machine- Outil MN de la pièce à travailler PN et la température de départ '2,N-1 de la machine-outil MN d'une pièce à travailler immédiatement précédente PN-1. [0028] Plus particulièrement encore, le correcteur de position 8 comprend des moyens de transposition 9' de la température T de la pièce à travailler PN en l'ajustement AN. [0029] A cet effet, le correcteur de position 8 comporte un algorithme de compensation d'un écart déterminé entre la position XN de la pièce à travailler PN par rapport à la position de référence souhaitée. Autrement dit encore, le correcteur de position 8 modifie un algorithme d'usinage de la machine-outil MN en fonction de la température d'arrivée Ti,N de la pièce à travailler PN et la température de départ T2,N-1 de la pièce à travailler PN_i que la machine-outil MN vient d'usiner précédemment. [0030] Ces dispositions permettent un usinage précis de la pièce à travailler PN dans des conditions quelconques d'utilisation de la ligne de travail 1, et notamment à fortes cadences et en micro-lubrification ou à sec. [0031] Ces dispositions permettent un usinage précis à partir d'une prise en compte de 5 températures respectives de pièces identiques, à savoir les pièces à travailler successives, sans faire appel à des éléments distincts les uns des autres qui impliquent des algorithmes de compensation complexes sources d'erreurs. [0032] Sur la figure 2, un premier profil d'évolution 100 de la température T d'une pièce à travailler PN sur la ligne de travail 1 est représenté en fonction du temps t. Le premier profil 10 d'évolution 100 comprend un premier cycle Cl de la pièce à travailler PN sur la machine- outil MN. Le premier cycle Cl comprend une période effective d'usinage X au cours de laquelle la pièce à travailler PN est usinée sur la machine-outil MN, la période effective d'usinage X étant précédée d'une période initiale d'inter-usinage Y et suivie d'une période finale d'inter-usinage Z. Au cours de la période initiale d'inter-usinage Y, la pièce à 15 travailler PN est à la température d'arrivée Ti,N. Au cours de la période effective d'usinage X, la température T de la pièce à travailler PN croît de la température d'arrivée Ti,N à la température de départ T2,N, en raison du ou des usinage(s) que la pièce à travailler PN subit. Selon une première variante, au cours de la période finale d'inter-usinage Z, la pièce à travailler PN est à la température de départ T2,N et est donc à température constante. 20 Selon une deuxième variante, au cours de la période finale d'inter-usinage Z, la pièce à travailler PN est initialement à la température de départ T2,N puis décroît notamment exponentiellement. Selon l'une ou l'autre des variantes susvisées, le correcteur de position 8 est apte à effectuer une interpolation linéaire entre la température d'arrivée Ti,N sur la machine-outil MN de la pièce à travailler PN et la température de départ '2,N-1 de la 25 machine-outil MN d'une pièce à travailler immédiatement précédente PN-1, pour déterminer l'ajustement AN. [0033] Sur la figure 3, un deuxième profil d'évolution 200 de la température T d'une pièce à travailler PN sur la ligne de travail 1 est représenté en fonction du temps t. Le deuxième profil d'évolution 200 comprend un deuxième cycle 02 de la pièce à travailler PN 30 sur plusieurs machines-outils MN. Le deuxième cycle 02 comprend une pluralité de premiers cycles Cl au cours desquelles la pièce à travailler PN est usinée sur la machine-outil MN selon le premier cycle Cl illustré sur la figure précédente. Deux premiers cycles Cl sont séparés l'un de l'autre par une période de convoyage W au cours de laquelle la pièce à travailler PN est transportée d'une machine-outil MN à la machine-outil suivante MN+1. L'ensemble des premiers cycles Cl et des périodes de convoyage W est précédé d'une période d'entrée de ligne A et suivi d'une période de sortie de ligne B. Au cours de la période d'entrée de ligne A, la pièce à travailler PN est à la température d'arrivée Ti,N et est donc à température constante. Au cours du premier cycle Cl, la température T de la pièce à travailler PN croît de la température d'arrivée Tim à la température de départ T2,N, en raison du ou des usinage(s) que la pièce à travailler PN subit. Au cours de la période de convoyage W, la pièce à travailler PN est à la température de départ T2,N, la pièce à travailler PN est initialement à la température de départ T2,N, puis décroît notamment exponentiellement. Le correcteur de position 8 est dans ce cas apte à effectuer une interpolation pour déterminer l'ajustement AN. [0034] Selon l'exemple représenté sur la figure 3, qui illustre un passage de la pièce à travailler PN sur cinq machines-outils successives portant la température T de la pièce à travailler PN depuis la température d'arrivée Ti,N jusqu'à une température de départ T2,N+45 les interpolations successives permettent la détermination de températures successives qui sont différentes de l'une à l'autre d'un incrément qui est irrégulier. Selon un autre exemple de réalisation non illustré, l'incrément est régulier. REVENDICATIONS: 1. Procédé de correction d'une position (XN) relative d'une pièce à travailler (PN) par rapport à un outil (3) d'une machine-outil (MN), le procédé comprenant une étape de calcul d'un ajustement (AN) de ladite position (XN) qui précède une étape de déplacement de l'outil (3) de l'ajustement (AN), caractérisé en ce que l'étape de calcul de l'ajustement (AN) comprend une étape d'interpolation entre une température d'arrivée (-FLN) sur la machine-outil (MN) de la pièce à travailler (PN) et une température de départ (12,N-1) de la machine-outil (MN) d'une pièce à travailler immédiatement précédente (PN-1), pour déterminer une température (T) de la pièce à travailler (PN). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'interpolation est linéaire. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les températures (T) de la pièce à travailler (PN) obtenues lors de deux étapes successives d'interpolation sont différentes l'une de l'autre d'un incrément. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'incrément est régulier. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'incrément est irrégulier. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'interpolation est suivie d'une étape de transposition de la température (T) de la pièce à travailler (PN) en l'ajustement (AN). 7. Correcteur de position (8) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le correcteur de position (8) comprend des moyens de calcul (9) pour mettre en oeuvre l'interpolation entre la température d'arrivée (-4) sur la machine-outil (MN) de la pièce à travailler (PN) et la température de départ (12,N-1) de la machine-outil (MN) d'une pièce à travailler immédiatement précédente (PN-1). 8. Correcteur de position selon la revendication 7, caractérisé en ce que le correcteur de position (8) comprend des moyens de transposition (9') d'une température (T) de la pièce à travailler (PN) en l'ajustement (AN). 9. Correcteur de position (8) selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le correcteur de position (8) est muni d'un capteur de température (7) pour mesurer la température d'arrivée (-4) sur la machine-outil (MN) de la pièce à travailler (PN) et la température de départ (12,N-1) de la machine-outil (MN) de la pièce à travailler immédiatement précédente (PN-1). 10. Ligne de travail (1) d'une pièce à travailler (PN) équipée d'un correcteur de position (8) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, la ligne de travail (1) comprenant au moins une machine-outil (MN) pourvue d'un outil (3) d'usinage de la pièce à travailler (PN).10