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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demanda de
Brevet d'Invention la Société : Arado Flugzeugwerke G.m.b.H.
"Commande électrique automatique de machines-outils".
Priorité de deux demandes de brevet déposées en Allemagne les$1 juillet 1943, et 20 janvier 1944.-
L'invention a pour but de rendre complètement automatique le déroulement des opérations d'usinage dans les machines-outils de toute espèce et de simplifier les opérations de réglage néces saires à cet effet, de telle manière que l'on puisse, dans l'es- sentiel, employer de la main-d'oeuvre non qualifiée, On connaît déjà des commandes de machines-outils fonctionnant plus ou moins automatiquement, mais dans celles-ci les limitations de course se font par des moyens d'enclenchement mécaniques, que l'on doit monter à un endroit bien déterminé de la course de travail.
Le réglage de ces moyens d'enclenchement méoaniques donne de l'em- barras, est difficile et long et nécessite dès lors la fabrication de grands nombres d'exemplaires d'un produit avec un réglage* Dans la présente invention, les enclencheurs mécaniques de 1-imita-
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tion eou. rse aoat rem lacés purement tion de course sont remplacés par des moyens d'enclenchement/ électriques, par exemple sous forme d'interrupteurs ou con- taoteurs commandés par l'intermédiaire de connexions par fiches ou de cartes perforées.
Ce dispositif est facile à desservir et ne nécessite aucune espèce de formation préa- lable, de telle sorte que la précieuse main-d'oeuvre quali- fiée peut être épargnée; en cas de commande par carte per- forée, absolument aucune manoeuvre n'est nécessaire,
Ces limitateurs de course électriques déterminent le nombre de pas de contacteurs électriques pour l'avancement pas à pas, lesquels reçoivent leurs impulsions d'enclenche- ment des porte-outils etc.
On construit sur les porte-ou- tils ou sur les broches en mouvement des émetteurs d'impul- sions, qui émettent, lors du mouvement, une impulsion pour chaque unité de longueur par exemple tous les 1/10 mm, et produisent ainsi l'avancement d'un pas du contacteur fonc- tionnant pas à pas, Suivant le nombre correspondant d'impul- sions d'enclenchement, le porte-outil aura décrit un nombre correspondant d'unités de longueur en dixièmes de mm, et le dispositif d'enolenchement pas à pas aura parcouru un nom- bre correspondant de pas.
Lorsque la mesure prévue sur la table à fiches ou la carte à trous est atteinte, un circuit se ferme qui opère les déclenchements et les commutations nécessaires. aisément
On se rend/compte que ce procédé de commande n'est pas limité à un genre d'outil déterminé quelconque, mais qu'il peut en principe être utilisé pour des outils, c'est-à-dire pour des machines outils,de toute espèce. L'invention est également indépendante du nombre d'opérations effectuées sur une machine; cellas-ci peuvent donc aussi bien être 3 que 20 ou plus. L'extension d'une capacité de travail exis- tante à un certain nombre d'opérations supplémentaires est infiniment simple ; c'est là un avantage réel supplémentaire du procédé selon l'invention.
Des commandes selon l'invention sont représentées dans
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les dessins , La fig. 1 montre par exemple une commande de tour avec, pour la simplicité, quatre opérations seulement.
La commande est construite en deux parties, c'est-à-dire on contacteurs qu'il existe deux jeux d'enolencheurs/qui travaillent altère nativement. Les opérations de numéro d'ordre impair, donc 1, 3 et suivants, sont affectées à un des jeux d'enelen- cheurs, les opérations de numéro d'ordre pair, donc 2, 4 et suivants, sont attribués à l'autre jeu d'enclencheurs. Un commutateur W. représenté dans le haut et au milieu, opère le passage dé l'un à l'autre. On dispose, selon le même principe,à sa gauche et à sa droite les relais de commande St 1, 3, 5, 7 et St 2, 4,6, 8. On a représenté, en outre, à gauche et à droite,les enclencheurs d'opérations/ou contac- teurs Al et A2; Al commande les opérations impaires 1, 3, etc. A2 les opérations paires 2, 4, etc.
A chaque enclencheur d'opérations A est attribué un relais auxiliaire H, par le- quel sont commandés deux jeux de compteurs Zl, 3, 5,7 et 22, 4,6, 8. On a représenté en dessous des relais de com- mande St, pour les opérations choisies, à titre d'exemple, au nomade 4 seulement, 4 relais de travail AR 1, 3 et AR 2, 4. On a représenté en dessous de ces relais de travail AR. le table contenant le dispositif à fiches. Elle comporte es- sentiellement quatre parties, à savoir le champ des fiches de longueur LS, sur lequel on fixe les longueurs des passes individuelles par des fiches; en dessous de ce champ se trouve le champ des fiches d'interrupteurs ou contacteurs finals ES destinés à le, connexion des deux contacteurs fi- nais pour le support longitudinal et le support transversal avec les contacts f des relais de travail AR.
On trouve en- suite le champ distributeur d'impulsions ES pour les liai- sons des émetteurs d'impulsions J1, J2 et J3 vers les con- tacts a des relais de travail AR. Tout à fait en dessous se trouve le champ des fiches AR pour la liaison des contacts g-i des re- lais de travail AR avec les contacteurs électriques des éléments de travail AE. Tous les champs sont prévus pour
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20 relais de travail, c'est-à-dire pour 20 opérations ou 20 éléments de travail- Dans le champ IS, on prévoit un jeu de contacts spécial pour chaque émetteur d'impulsions J1, J2, J3, afin de réaliser de courtes liaisons par fi- ches.
Le mode de fonctionnement du dispositif et la façon de le desservir sont les suivants : On établit d'abord sur la table à fiches les liaisons nécessaires. Les liaisons sur le champ JS sont effectuées d'après le nombre d'opérations à exécuter, dont une partie seulement d'ailleurs sont des opé- rations proprement dites, tandis que les autres opérations consistent dans le déclenchement, la commutation sur le rappel (course en arriéra) etc. Si, par exemple, lors de la troisième opération, une pièce doit être tournée sur une longueur de 475,3 mm, on doit relier les contacts 3 b, c, d, e, aux contacts 3 5 7 4 de l'autre moitié dn champ.
Comme il s'agit d'un déplacement longitudinal du support, on doit en outre, sur le champ te, relier le con- tact de l'émetteur d'impulsions J1 de l'arbre de chariota- ge au contact a du relais de travail AR3, Enfin, on doit également opérer les liaisons correspondantes sur le champ AS, ce qui, dans le cas présent, signifie que la fiche pour l'enclenchement et le déclenchement de l'accouplement de l'arbre de chariotage doit être reliée au contact 3. Si dans le plan de traveil prévu on n'utilise pas les contac- teurs terminaux, le champ ES reste libre de liaisons d'en- olenchement, sinon on établit une liaison entre la ligne des contacteurs terminaux et le contact f du relais de travail appartenant à l'opération considérée. La machine est maintenant prête à fonctionner.
Il n'est donc réelle- ment pas nécessaire de fixer des outées mécaniques avec beaucoup de peine à un endroit déterminé avec précision, matis au contraire tous les préparatifs pour l'exécution d'un cycle d'opérations d'ampleur quelconque se font uni- quement par les connexions par fiches décrites ci-dessus
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pour un cas particulier. Comme ces liaisons par fiches peuvent être fixées dans peine par le'bureau de fabrication sur un dessina, leur exécution ne demande aucune connaissan ce technique.
Le déroulement d'un cycle d'opérations se fait à pré- sent comme suit. Après fermeture de l'interrupteur ou con- tacteur principal, non représenté, un des deux relaya auxiliaires Hl ou H2, suivant la position du commutateur W, reçoit du courant et réagit. Pour la position de w re- présentée, c'est le relais H1. En même temps, le moteur d'entraînement est mis en mouvement de ce fait. Conjointemant avec la mise en circuit du relais auxiliaire H1, le contac- teur ou eaclencheur d'opération A1 reçoit du courant et con- duit celui-ci, si le relais A est convenablement réglé sur l'opération 1, au relais de travail AR1, lequel réagit éga- lement.
Les contacts a-i sont fermés de ce fait et l'aimant d'accouplement du support longitudinal reçoit du courant, par exemple par l'intermédiaire du contact g, et raccorde ce support à l'arbre de chariotage. De ce fait, l'émetteur d'im- pulsions J1 monté sur le support longitudinal est égalemat mis en marche et envoie des impulsions de courant à la bo- bine d'avancement du compteur Zl, par l'intermédiaire du contact a du relais AR3.
Ce compteur parcourt ses positions et, en partant de sa position 10, fait avancer le compteur Z3 d'un pas, par l'intermédiaire du contact de travail inférieur du relais auxiliaire H1 Ceci se produit à cha- que révolution du compteur Zl jusqu'à ce queon ait atteint au compteur z3 la position 10 et que celui-ci commande par l'intermédiaire de l'avant-dernier contact de travail de H1 l'avance d'un pas du compteur Z5. Celui-ci,à son tour, xe commande dans sa position 10 l'avance d'un pas du compteur Z7, et ainsi de suite, jusqu'à ce que le compteur Z7 ait atteint la position indiquée sur le champ de fiches IS, c'est-à-dire le 4e contact.
Le relais de commande St 7 ap- partenant au compteur Z7 est mis en circuit par l'intermé
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diaire de ce 4e contact de la liaison sur le champ LS, du contact e du relais AR3, ferme son contact et prépare de ce fait la mise en circuit du relai.s de commande St' 5. Si le compteur Z5 a atteint le chiffre fixé sur le champ de fi- ches, c'est-à-dire7,le relais de commande 5 est excité par l'intermédiaire du contact d du relais AR3, ferme son con- tact et prépare de la sorte la mise en circuit du relais de commande 3.
Le compteur 23 provoque ensuite la réaction du relais de commande St3 par l'intermédiaire du contact 5, de la liaison sur LS et par l'intermédiaire du contact c du relais AR 3 ; le compteur Zl provoque ensuite la réaction du relais de commande Stl par l'intermédiaire du contact 3 de la liaison sur LS et par l'intermédiaire du contact b du relais AR3 du relais de travail AR 3. Le relais de commande St 1 fait avancer électriquement, par l'intermédiaire de son contact, le contacteur d'opérations Al d'un pas, donc de l'opération 3 à l'opérction 5, mais il renverse en même temps le commutateur xxxx mécanique, de telle manière que le relais auxiliaire H1 ne reçoit plus de courant et tombe, mais que par contre le relais auxiliaire H2 reçoit du cou- rant et attire son armature.
A présent, les bobines d'avan- cement des compteurs Zl, 3, 5 et 7, reçoivent d'une ligne d'émetteur d'impulsions spéciale par l'intermédiaire des contacts de repos du relais H1, des impulsions de courant qui font avancer les compteurs. Dans la position de zéro des compteurs, l'amenée de courant aux bobines d'avancement est interrompue mécaniquement et les compteurs sont ainsi arrê- tés. Du fait que le contacteur d'opérations A 1 a quitté le contact 3, le relais de commande AR3 a également été déconnecté. L'ouverture de ses contacts f, g, h, peut aussi être employée à la commande d'éléments d'enclenchement quel- conques, par exemple le contacteur pour l'accouplement du support longitudinal serait par cela de nouveau ouvert.
Simultanément, le circuit du commutateur w est fermé par l'intermédiaire de l'échelon d'enclenchement 4 du contac- teur d'opérations A 2 par la bobine du relaya.de travail
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AR4, de telle sorte que celui-ci attire son armature* Dès lors, les opérations identiques en soif/ à celle du cas décrit ci- dessus se déroulent avec les changements nécessaires. Les opé- rations sont commandées par l'intermédiaire des contacts g h au relais AR4, et le compteur Z 2 est mis en marche par l'intermédiaire du'contact a de ce relais, pour autant qu'un émetteur d'impulstons soit nécessaire pour le travail à en- treprendre maintenant, et soit donc raccordé au conducteur: transmettant ces impulsions.
Maintenant, les compteurs Z2, 4, 6 et 8 se mettent en marche, tout comme précédemment Zl, 3, 5 et 7, jusqu'à ce que chaque compteur atteigne la position fixée sur le champ LS, de telle manière que tous les relais de commande correspondants St 2, 4,6 et 8 peuvent réagir et que le relais de commande t 2 opère le rappel du commutateur W dans la position d'enclenchement de droite, dans laquelle les relais Al et H 1 sont de nouveau enclenchés et le compteur Z 1 est mis en marche.
Pour le retour de l'outil dans la position de départ, l'amploi des compteurs est superflu; ils sont remplacés par les contacteurs finals, par exemple un pour le transport lon- gitudinal et un pour le transport transversal. Si alors.le porte-ou til est retourné en arrière sur une distance telle qu'il a fermé le contacteur final,le relais de commande.1 ou 2 reçoit dmmédiatement du courant par l'intermédiaire du con- tact f du relais de travail AR correspondant à cette opération et provoque ainsi la commutation du commutateur sur son au- tre position. L'effet de l'emploi du contacteur final est donc le même que celui de l'emploi des compteurs.
Lorsque le nom- bre d'opérations ou passes prévues pour une pièce est exécuté. le transport automatique ultérieur des organes de commande dans leur position 6 s'effectué du fait que la tension du ré seau est directement amenée, sur le champ ES,à tous les autres contacts f, donc dans le cas présent de 5 à 20, et,sur le champ LS,à tous les autres contacts b, donc aussi de 5 à 20; à cet effet, les contacts de chaque champ sont reliés entre
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eux et ceux de l'un des champs à la ligne positive, ceux de l'autre champ à la ligne négative.
Le relais de commande St 1 on St 2 est alors immédiatement excité par l'intermédiaire de cette liaison directe et le contact f par la mise en circuit de chaque relais de travail supplémentaire AR et commute de nouveau immédiatement le commutateur W; ceci continue,,,, jus- qu'à ce que l'on atteigne la position 0.
Selon l'invention, il est alors encore prévu un réglage fin électrique, qui permet de compenser l'usure de l'outil.
L'idée de base de ce réglage de précision est extrsordinairement simple. Si l'on travaille, par exemple, avec une précision de 1/10 mm, à chaque pas des compteurs Zl ou Z2 correspond une avance de 1/10 mm. Si, maintenant, il s'est produit une usure de l'outil, qui ne permet plus d'atteindre cette précision, il suffit simplement de modifier le réglage des compteurs Zl ou z2/, d'un pas c'est-à-dire dè 1/10 mm. On peut à cet effet prévoir un dispositif mécanique simple, si l'on ne prévoit pas de faire la transformation sur la table à fiches elle-même.
Enfin, on peut aussi combiner un système électro-automatique de mesure avec un tel dispositif de régààge de précision, de telle manière que cette compensation se fasse également automa- tiquement.
Les figures 2 et 3 se rapportent à une commande par cartes perforées complètement indépendante, dans laquelle les champs de fiches LS, ES, JS et AS sont remplaàés par des cartes perforées.
Ici également, il y a deux groupes de compteurs, mais ils ne sont pas mis en service alternativement, mais un compteur est affecté de façon permanente à chaque porte-outil donc au sup- port longitudinal et au support transversal. Aux contacts des compteurs sont raccordés à présent, non des douilles à fiches, mais des enclancheurs ou contacteurs qui sont commandés par des cartes perforées. Ces contacteurs sont disposées en rangs et la carte perforée se trouve entre leurs contacts. Elle agit comme isolateur et ne permet un contact des contacts qui se trouvent sous pression faible de ressorts/qu'aux endroits où. elle présente un trou.
Par la disposition des trous à des en
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'droits déterminés de la carte perforer on peut arriver à ce qu'à chaque instant seuls les contacteurs déterminés d'avance soient fermés, Ceux-ci correspondent à une course (longueur d'avancement) déterminée de l'outil.
L'établissement de liai. sons par fiches est donc également supprimée dans le cas de cette commande, puisque la carte perforée est poinçonnée à un autre endroit, Il sera avantageux d'employer,pour le rappel des outils etc. dans leur position de départ, des contacteurs termi- naux mécaniques et non les compteurs, puisque dans ce cas il ne s'agit pas d'effectuer des trajets de longueur détermi- née avec précision., L'avancement des compteurs en conformité du trajet parcouru par l'outil peut se faire, comme dans la réalisation selon la fig.1, par des impulsions de courant électrique, mais elle peut finalement aussi se faire mécanique- ment ; dans ce cas, les compteurs mécaniques sont commandés directement par les porte-outil, donc par les supports.
Ceci nécessiterait le montage direct du dispositif de commande con- tre ou dans la machine-outil, tandis que lors de l'emploi d'éme- teurs d'impulsions électriques le dispositif de commande peut être établi à un endroit séparé,
Le dispositif de commande comprend, outre les contacteurs qui limitent les courses ou longueurs d'avancement etc, fixées dans chaque cas, un autre groupe de contacteurs pour la commande des diverses opérations à exécuter successivement, La carte per- forée s'étend également sur ce groupe de contacteurs E. de telle manière que d'après la perforation de la carte perforée et à un instant donnée seul le travail prévu pour cet instant soit exé- cuté.
La figure 3 montre un groupe de contacteurs 4 - 1) raccordé . par exemple à un compteur à quatre chiffres, de telle¯manière que pour une précision de 1/10 @@ (1/100)mm/on puisse prévoir une longueur de passe maximum de 10 dm (10 om). Les contacts des deux compteurs prévus sont connectés en parallèle. car les com- pteurs né sont en service qu'alternativement.
Si une plus grande longueur de passe est nécessaire, on doit, au lieu d'un compteur à quatre parties (chiffres) en employer un à cinq parties et l'on doit raccorder à cette cinquième partie un groupe supplé-
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mentaire de contacteurs; on peut éventuellement ajouter des parties de compteurs et des groupes de contacteurs supplémen- taires, Il est prévu en outre le groupe de contacteurs E, par l'intermédiaire duquel les opérations individuelles sont comman dées. Le nombre de contaoteurs de ce groupe dépend du nombre d'opérations que la machine commandée permet d'effectuer.
Les groupes de contacteurs A-D raccordés au compteur Z agissent chacun sur un relais d'une série de relais a-d, qui ne peuvent réagir que dans l'ordre de succession, d, c, b, e.
Si les quatre relais a-d sont tous excités, ils provoquent la réaction d'un relais f, qui fait avancer la carte perforée L de la distance d'un champ. Les relais a, b, c, d correspondat donc aux relais de commande St 1, 3, 5, 7 ou St 2, 4, 6, 8 de la figure 1. Le relais d'avancement f soulève de son côté un re- lais a qui ouvre le circuit d'autoblocage des relais a - d et amène ainsi ceux-ci de nouveau dans la position de repos.
Il est également possible, lorsque, pour de petites longeurs de travail ou passe, les groupes de contacts D ou 0 et D par exem- ple ne sont pas employés, d'amener de façon très simple les re- lais correspondant c et d dans la position de mise en air- cuit, de telle manière que l'ensemble des relais a - d puissent agir comme il a été décrit. La figure 2 donne, en relation avec la figure 1, aussi sans détails techniques des connexions, détails qui vont de soi dans l'état actuel de la technique, une image de l'invention avec une clarté suffisante, Sur la figure 2, les relais a - c sont reliés directement aux barres collectrices situées dans le haut.
En réalité, il existe encore, dans ces conducteurs, des éléments de commande, qui ne tendat ces conducteurs actifs que dans des circonstances déterminées, de telle façon que la succession des réactions des relais d, c, b, a, soit assurée dans tous les cas.
Sur la figure 3, il est montré quel sera l'aspect de la carte perforée. Elle est constituée, par exemple, en narton min- ce, avec des bords R convenablement renforcés, qui présentent, comme les bandes de film, des ouvertures régulières. La carte présente autant de champs que la commande présente de groupes
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de oontaoteurs ou enolenoheurs; donc, dans le cas présent, les cinq champs A- E. Sa largeur correspond à la largeur des groupes de contacteurs, Sur la carte se trouvent dessinés un certain nombre de trous, tels qu'ils peuvent correspondre à un processus déterminé de fabrication, La bande mise en relief par deux lignes et par l'indication G, correspondrait au moment représenté à la figure 2.
La carte perforée est, utilement, en- roulée en forme d'anneau circulaire, afin d'obtenir une circule- tion continue; ceci sera surtout le cas si l'amenée de la pièce à travailler est également automatique.
REVENDICATIONS
1) Commande électrique.automatique de machin-outil dans laquelle les nouvements de l'outil sont transformés en impul- sions de courant électrique et celles-ci sont transmises à un dispositif compteur électrique, qui provoque le passage de l'opération considérée à la suivante lorsqq'on a atteint un nombre d'impulsions fixé d'avance.